База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / krets_v_g_shadrina_a_v_antropova_n_a_sooruzhenie_i_ekspluata

Наиболее распространеными соединениями трубопроводов являются сварные. Этот способ соединений имеет перед другими существенные преимущества, обеспечивающие простоту, прочность, плотность соединения, надежность в эксплуатации и экономичность в отношении расхода металла.

Во многих случаях электродуговая сварка трубопроводов производится автоматически под слоем флюса или в среде углекислого газа.

Широкое распространение получили фланцевые соединения благодаря легкости их сборки и разборки. Фланцевые соединения дороже сварных и по сравнению с ними имеют следующие недостатки:

1)возможно нарушение плотности соединения при деформации прокладки и ослаблении болтов;

2)требуется больше металла на их изготовление;

3)увеличенные габариты соединения;

4)требуют периодической смены прокладок.

На нефтебазах применяются фланцы следующих типов: приварные стальные, нарезные стальные и чугунные, отлитые заодно с арматурой (стальные и чугунные).

Приварные фланцы имеют преобладающее распространение вследствие дешевизны и простоты изготовления, надежности и легкости монтажа. Для обеспечения плотности соединения во фланцах устраивают выточки и выступы, входящие друг в друга, или кольцевые риски.

Для трубопроводов, работающих под давлением более 2,5 МПа, применяются только стальные фланцы с приваркой встык.

Толщина приварных фланцев определяется по формуле(7)

где К — коэффициент; К = 0,43 — если уплотняющая прокладка приложена по всей торцовой поверхности фланца; К = 0,6 — если прокладка приложена на части торцовой поверхности; q — нагрузка, приходящаяся на один болт, кг; D — диаметр окружности болтовых отверстий, см; d — наружный диаметр трубы, см; а — допускаемое напряжение на изгиб, кг/ см2; t - шаг болтов, см; d|

— диаметр болта, см.

Нагрузка, приходящаяся на один болт, может быть определена по формуле

161

где К3 = 1,3-1,5 — коэффициент затяжки болтов; D| - внутренний диаметр уплотнительной прокладки, см; b — ширина уплотни-тельной прокладки, см; р - максимально возможная величина внутреннего давления, кг/см2; и - число болтов.

Муфтовые соединения бывают нарезные и ненарезные. Нарезные муфты представляют собой короткие цилиндры длиной l= (l,5-2)d с внутренней резьбой, с помощью которой муфта навинчивается на резьбу соединяемых концов труб.

К ненарезным относятся муфты с кольцевым пазом.

Муфты с кольцевым пазом состоят из двух половин, соединенных друг с другом четырьмя болтами. Половинки муфты перед сбалчиванием надеваются на соединяемые концы труб, снабженные выступами, входящими в паз муфты. Герметичность соединения достигается за счет обжатия уплотняющего кольца, выполняемого из нефтеустойчивых прочных материалов.

Такие муфты обеспечивают трубопроводу гибкость, допускающую поворот одной трубы относительно другой приблизительно на 9° и компенсацию температурных напряжений (Р до 35 кг/см2). Недостатком этого соединения является трудность выполнения кольцевых выступов в условиях строительных площадок.

2.9.5. Прокладки для фланцевых соединений

Для нефтепроводов во фланцевых соединениях применяются следующие прокладки(7):

1)при давлении до Pv = 1 МПа и t до 40 °С - картон промасленный или паронит (асбокартон) марки ЛВ толщиной 2-3 мм;

2)при давлении 1-1,6 МПа и температуре до 300 °С - паронит вулканизированный марки ЛВ толщиной 2 мм;

3)при давлении 1,6-6,4 МПа — металлические гладкие гофрированные прокладки из отожженного алюминия или мягкой стали с асбестовым сердечником; паронит общего назначения; асбомедные и асбоалюминиевые;

4)при давлении более 6,4 МПа рекомендуется применение прокладок из железа АРМКО или отожженной стали марки Ст1; из паронита маслобензостойкого.

2.10. Арматура газонефтепроводов

Арматура – неотъемлемая часть любого трубопровода. Трубопроводная арматура представляет собой устройства, предназначенные для управления потоками жидкостей или газов, транспортируемых по трубопроводам. Как известно, любой

162

магистральный трубопровод состоит из линейной части, перекачивающих (газокомпрессорных или насосных) и распределительных станций, предназначенных для направления транспортируемой среды потребителям.

На магистральных трубопроводах по характеру работы различают арматуру линейной части и обслуживающую перекачивающие и распределительные станции или технологический трубопровод.

2.10.1. Основные термины и определения

Под термином «трубопроводная арматура» понимают устройства, устанавливаемые на трубопроводах, агрегатах, сосудах и предназначенные для управления (отключения, регулирования смешивания, фазоразделения) потоками рабочих сред (жидкой, газообразной, газожидкостной, порошкообразной, суспензии и т. п.) путем изменения площади проходного сечения.

Трубопроводная арматура характеризуется двумя главными параметрами:

условным проходом (номинальный размер);

условным (номинальным) давлением.

Условный проход (номинальный размер) Dy или Dн трубопроводной арматуры – это номинальный внутренний диаметр присоединяемого к арматуре трубопровода, мм. Размеры условных проходов должны соответствовать числам параметрического ряда, устанавливаемого ГОСТ 28338–89 (всего 49 показателей от 3 до 4000

мм) (табл. 2.10.1).

Условное (номинальное) давление (Ру или Рн) – избыточное наибольшее рабочее давление при температуре рабочей среды 20 С, при котором обеспечивается заданный срок службы соединений трубопроводов и арматуры, имеющих определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках их прочности при этой температуре.

ГОСТ 26349–84 определяет параметрический ряд номинальных давлений, состоящих из 26 параметров от 0,1 до 800 кгс/см2 (от 0,01 до

80 МПа).

163

*Допускается для гидравлических и пневматических устройств.

**Не допускается для арматуры общего назначения.

Вотличие от условного давления рабочее давление – это наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры, т. е. при заданной рабочей температуре. Наряду с перечисленными главными понятиями в арматуростроении наиболее часто применяются следующие термины, отражающие специфические элементы, объекты и параметры выпускаемых изделий:

тип арматуры – классификационная единица, характеризующая взаимодействие подвижного элемента затвора (запирающего органа) с потоком рабочей среды и определяющая основные конструкционные особенности трубопроводной арматуры, например, задвижка, клапан, и т. д.;

вид арматуры – классификационная единица, характеризующая назначение трубопроводной арматуры, например, запорная, регулирующая и т. п.

2.10.2. Классификация арматуры

Чтобы представить все многообразие исполнений и модификаций трубопроводной арматуры, ее можно классифицировать по следующим основным признакам (рис. 2.10.1).

1.По области применения:

промышленная трубопроводная арматура общего назначения;

промышленная трубопроводная арматура для особых условий работы;

специальная;

судовая;

сантехническая.

2.По функциональному назначению (виду):

запорная;

регулирующая;

164

распределительно-смесительная;

предохранительная;

защитная;

фазоразделительная.

Рис. 2.10.1. Арматура газонефтепроводов

3. По конструктивным типам:

Задвижка – трубопроводная арматура, в которой запирающий элемент перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно направлению потока рабочей среды. Используется преимущественно в качестве запорной арматуры: запирающий элемент находится в крайних положениях «открыто» и «закрыто».

Вентиль – трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды в седле корпуса арматуры.

Кран – трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент имеет форму тела вращения, или его части; поворачивается вокруг своей оси, перпендикулярно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды.

4.В зависимости от условного давления рабочей среды:

вакуумная (давление среды ниже 0,1 МПа (1 кгс/см2) абс.);

низкого давления (от 0 до 1,6 МПа (от 0 до 16 кгс/см2) избыт.);

среднего давления (от 1,6 до 6,4 МПа (от 16 до 64 кгс/см2));

высокого давления (от 10,0 до 100,0 МПа (от 100 до 1000 кгс/см2));

сверхвысокого давления (от 100,0 МПа (от 1000 кгс/см2)].

5.По способу присоединения к трубопроводу:

165

муфтовая – присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью муфт с внутренней резьбой;

цапковая – присоединяется к трубопроводу или емкости на наружной резьбе буртиком под управление;

под приварку – присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью сварки. Преимуществами являются полная и надежная герметичность соединения, минимум обслуживания. Недостаток – повышенная сложность демонтажа и замены;

фланцевая – присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью фланцев. Преимуществом является возможность многократного монтажа и демонтажа на трубопроводе, хорошая герметичность стыков и удобство их подтяжки, большая прочность

иприменимость для широкого диапазона давления и проходов. Недостатки – возможность ослабления затяжки и потеря герметичности со временем, большие габаритные размеры и масса;

штуцерная – присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью штуцера (ниппеля).

6.По способу герметизации:

сальниковая;

мембранная;

сильфонная;

шланговая.

7.По способу управления:

под дистанционное управление;

с автоматическим управлением;

с ручным управлением.

Условные обозначения и маркировка арматуры

На корпусе арматуры указываются условный диаметр прохода и рабочее давление, а также условный индекс, обозначающий тип арматуры и ее основные данные. Обозначения выполняются либо путем отливок выпуклых знаков, либо клеймением.

Например, индекс 30 Ч 9 25 бр обозначает задвижку (30) чугунную (Ч) с электроприводом (9) конструкции, обозначенной порядковым номером 25 по каталогу ЦКБА, с уплотнительными кольцами из латуни

(бр).

При отсутствии привода индекс изделия состоит из четырех элементов. Арматура, изготавливаемая по проектам Государственного проектного

института нефтяного машиностроения, обозначается по другой системе с применением букв и цифр, например ЗКЛ 2-200-16 – задвижка клиновая

166

литая, второй модификации с условным проходом 200 мм на условное давление 16 кгс/мм2.

Чтобы иметь возможность при монтаже или в условиях эксплуатации быстро определять материал корпусных деталей и уплотняющих колец, арматура окрашивается в разные цвета (табл. 2.10.2).

После установки арматуры на трубопровод она закрашивается вместе с трубопроводом.

2.10.3. Запорная арматура

Основное назначение запорной арматуры – перекрывать поток рабочей среды по трубопроводу и снова пускать среду в зависимости от требований технологического процесса, обслуживаемого данным трубопроводом. Кроме того, запорную арматуру применяют:

для переключения потока или его части из одной ветви системы в другую;

для дросселирования потока среды, т.е. изменения его расхода, давления и скорости.

Отметим, что такое применение запорной арматуры нежелательно, т.к. в условиях дросселирования запорная арматура быстрее изнашивается из-за эрозии, вибрации и других причин.

Запорная арматура бывает четырех типов:

задвижки – запорный элемент перемещается поперек потока;

вентили – запорный элемент перемещается вдоль потока жидкости без трения о корпус и его детали;

краны – поворотные запорные устройства, уплотнительные поверхности которых во время работы остаются в контакте друг с другом и защищены от рабочей среды;

дисковые поворотные затворы – наиболее простой вид арматуры, имеющий минимальные размеры, габарит и массу.

2.10.3.1.Задвижки

167

Задвижка – это запорное устройство, в котором проход перекрывается поступательным движением затвора перпендикулярно движению потока транспортируемой среды. Задвижки широко применяют для перекрытия потоков газообразных и жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов от 50 мм до 2000 мм при рабочих давлениях 0,4–20 МПа и температуре среды до 450 °С (рис. 2.10.3–2.10.6).

Положительными качествами задвижки являются сравнительная простота конструкции и малое гидравлическое сопротивление (по сравнению с вентилями), поэтому в нефтеперерабатывающей промышленности в качестве запорного устройства – затвора, как правило, пользуются задвижки, а вентили используются лишь при малых Dу. Недостатком задвижек является их относительно большая высота, поэтому в тех случаях, когда затвор должен быть, как правило, закрыт, а открывание производится редко, в целях экономии места при Dу < 200 мм используются вентили.

Рис. 2.10.3. Задвижка с выдвижным шпинделем сальниковая фланцевая

168

Рис. 2.10.4. Задвижка с выдвижным шпинделем сальниковая фланцевая с электроприводом (Завод ОАО «Пензтяжпромарматура»)

Рис. 2.10.5. Шиберная задвижка (Завод ОАО «Пензтяжпромарматура»)

Рис. 2.10.6. Задвижка клиновая (ЗКЛ2) Pн 4,0 МПа:

1 – корпус; 2 – клин; 3 – шпиндель; 4 – прокладка; 5 – крышка; 6 – гайка;

169

7 – шпилька; 8 – набивка сальника; 9 – втулка; 10 – фланец; 11 – гайка; 12 – шпилька; 13 – втулка резьбовая; 14 – маховик; 15 – контргайка; 16 – шпонка

Предприятием ОАО «Тяжпромарматура» выпускаются клиновые задвижки диаметром от 80 до 700 мм.

Шиберные задвижки

Основные преимущества шиберной задвижки:

дренажный трубопровод, находящийся внутри корпуса задвижки, предохранен от повреждений и замораживания в зимнее время;

конструкция седел без нажимного кольца более проста и удобна в случае необходимости ремонта;

съемные уплотнительные кольца после замены не требуют дополнительной механической обработки (меняются заменой старых);

наличие резьбового конца на обводе дренажной трубы дает возможность стыковки к нему депарафинизационных аппаратов, а также отводящих шлангов при продувке подшиберного пространства. Данное отверстие может послужить для замеров протечек задвижки, как, впрочем, и отверстие под спускную пробку

вгорловине крышки;

быстросъемное хомутовое соединение корпус-крышка занимает меньше времени на разборку-сборку задвижки, чем фланцевое соединение, требующее отворачивания крепежа;

возможность ремонта задвижки без вырезки корпуса из трубопровода.

При обратной сборке заведение шибера в корпус происходит за счет расклинивания седел.

В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки имеют следующие преимущества: незначительное гидравлическое сопротивление при полностью открытом проходе; отсутствие поворотов потока рабочей среды; возможность применения для перекрытия потоков среды большой вязкости; простота обслуживания; относительно небольшая строительная длина; возможность подачи среды в любом направлении.

Наиболее целесообразны и экономически оправданы проектирование и изготовление задвижек с диаметрами условных проходов более 300–400 мм, так как при этом их габаритные размеры и стоимость меньше аналогичных показателей кранов и вентилей.

Недостатки, общие для всех конструкций задвижек, следующие: невозможность применения для сред с кристаллизирующимися включениями, небольшой допускаемый перепад давлений на затворе (по

170