6.2 Элементы трубопроводных коммуникаций

Трубопроводные сети состоят из следующих основных элементов:

1) труб разного назначения;

2) соединительных частей (фланцев, соединительных муфт; колен, угольников, отводов, крестовин, гребенок и т.д.);

3) арматуры;

4) компенсаторов.

Для выбора размеров элементов трубопроводов используют обозначение по внутреннему диаметру (внутреннему диаметру), выраженному в мм, например D_у100.

Классификация труб, применяемых на нефтебазах осуществляется по следующим признакам.

По материалу изготовления:

-металлические трубы (стальные, чугунные, из цветных металлов и сплавов);

-неметаллические трубы из нерудных материалов (асбоцементные, бетонные);

Использование труб из полимерных материалов на нефтебазах запрещено в связи с их пожароопасностью.

По однородности материала в поперечном сечении:

-однослойные трубы;

-многослойные трубы (металлопластиковые трубы);

-по форме поперечного сечения: обычные трубы (кольцевое сечение);

-профильные трубы (квадратные, прямоугольные, овальные, плоскоовальные трубы);

По способу производства:

-чугунные литые трубы. Используются трубы чугунные напорные с раструбным соединением по ГОСТ 9583-75. Трубы чугунные напорные с раструбным соединением по ГОСТ 9583-75 предназначены для водонапорных систем. В зависимости от толщины стенки трубы подразделяются на три класса: ЛА, А и Б.

-стальные бесшовные горячекатанные из углеродистой стали марок 10, 15, 20 и легированной стали марок М06-М56А по ГОСТ 8732-78;

-стальные бесшовные холоднотянутые и холоднокатанные из углеродистой стали и лигированных сталей по ГОСТ 9940-81 и стали ГОСТ 9941-81;

-стальные сварные: спирально сварные и рулонные (плоскосворачиваемые) поГОСТ 10705-80. В зависимости от показателей качества трубы изготовляют следующих групп: А-с нормированием механических свойств из спокойной, полуспокойной и кипящей стали марок Ст.1-Ст.4 по ГОСТ 380-94; Б-с нормированием химического состава из стали марок Ст.1-Ст.4 по ГОСТ 380-94 и ГОСТ 4637-89, стали марок 08, 10, 15 и 20 по ГОСТ 1050-88, из стали марки 08Ю по ГОСТ 9045-93, из низколегированной марки стали 22ГЮ; В-с нормированием механических свойств и химического состава из стали марок Ст.1-Ст4 по ГОСТ 380-94, Ст.8, Ст.10, Ст.15 и Ст.20 по ГОСТ 1050-88, Ст.8Ю по ГОСТ 9045-93, Ст.22ГЮ; Д-с нормированием испытательного гидравлического давления;

-стальные сварные водогазопроводные по ГОСТ 3262-75.К данной группе относятся неоцинкованные и оцинкованные стальные сварные трубы, применяемые для водопроводов и газопроводов, а также для систем отопления и деталей конструкций нефтебаз. Трубы стальные электросварные коррозионно-стойкие по ГОСТ 11068-81. Трубы стальные электросварные прямошовные по ГОСТ 10704-91. Трубы стальные квадратные ГОСТ 8639-82. Трубы стальные квадратные электросварные (мебельные) ТУ 14-105-566-93. Трубы стальные овальные по ГОСТ 8642-68. Трубы стальные прямоугольные сварные по ГОСТ 25577-83, ТУ 14-105-568-93. Трубы стальные плоскоовальные по ГОСТ 8644-68. Стальные электросварные прямошовные трубы из углеродистой стали применяются для трубопроводов, в том числе и газопроводов с рабочим давлением не более 16 МПа и металлоконструкций.

По назначению:

-трубы общего назначения. Применяются для монтажа неответственных (т.е. к которым не предъявляются специальные требования) трубопроводов для транспортировки неагрессивных газов и жидкостей, суспензий, сыпучих материалов; в качестве элементов различных конструкций - строительных лесов, ограждений, опор и для прокладки кабелей.

-трубы специального назначения. Применяются для перекачки коррозирующих нефтепродуктов. Изготавливаются из легированных сталей.

Кроме металлических труб, на нефтебазах при сливе и наливе применяют рукава, которые подразделяются на: резинотканевые (из чередующихся слоев прорезиненной ткани и резины), резиновые, металло-резиновые и металлические гибкие, сильфонные и полиуретановые. Резинотканевые и резиновые применяются для перекачки нефтепродуктов в пределах температур минус 30 - плюс 60⁰С. При более высоких температурах и для транспортирования сжиженных и компримированных газов применяются гибкие металлические рукава. Во избежание сплющивания от атмосферного давления при работе под вакуумом внутри рукава помещена спираль из оцинкованной стальной проволки или ленты. Напорные рукава, работающие под большим внутренним давлением расширения снабжаются наружной проволочной спиралью или специальной оплеткой. Всасывающие (под вакуумом)-напорные (распирающее давление) изготавливаются с наружными и внутренними спиралями. Сильфонные гибкие металлорукава изготавливаются из нержавеющей стали (с оплеткой и без оплетки) и применяются для подводки газа, подачи воздуха, пара, воды, масла и транспортировки высокотемпературных жидкостей.Гибкость такой конструкции обеспечивается за счет упругости гофры. Под действием изгибающих напряжений наружная часть гофры растягивается, а внутренняя сжимается.

Соединение труб. Наиболее распространенными являются сварные и фланцевые болтовые соединения. Фланцевые имеют перед сварными ряд недостатков: ослабление болтов, увеличение габаритов соединения, дополнительно требуют прокладки. В основном фланцы приваривают. В качестве прокладок к фланцам применяю:

1) промасленный картон для давления до 10 атм и температуры до 40⁰С;

2) паронит вулканизированный, давление 10-16 атм и температура до 300⁰С;

3) мягкая сталь и алюминивые 16-64 атм;

из железа марки «армико» или отожженной стали марки Ст.1, при давлении более 64 атм и температуре 200-400⁰С.

Арматура трубопроводов. Арматура трубопроводов, применяемая на нефтебазах классифицируется по следующим признакам:

-под дистанционное управление. Она не имеет непосредственного органа управления, а соединяется с ним при помощи колонок, штанг и других переходных устройств;

-по способу герметизации (уплотнения) относительно внешней среды. В основном применяется арматура сальниковая. Герметизация штока или шпинделя относительно внешней среды обеспечивается эластичным элементом, находящимся в контакте с подвижным штоком (шпинделем) под нагрузкой, исключающей протечки рабочей среды;

-по температурному режиму. Подразделяется на криогенную (рабочие температуры ниже -153°С), для холодильной техники (рабочие температуры от -153 до -70°С), для пониженных температур (рабочие температуры от -70 до -30°С), для средних температур (рабочие температуры до +455°С), для высоких температур (рабочие температуры до +600°С), жаропрочная (рабочие температуры свыше +600 °С).

-по способуприсоединения к трубопроводу. Подразделяется на арматуру муфтовую (присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью муфт с внутренней резьбой), арматуру цапковую (присоединяется к трубопроводу или емкости на наружной резьбе с буртиком под уплотнение);

-в зависимости от условного давления рабочей среды подразделяется на

вакуумную (давление среды ниже 1 кгс/см²); низкого давления (от 0 до 16 кгс/см²), среднего давления (от 16 до 100 кгс/см²), высокого давления (от 100 до 800 кгс/см²), сверхвысокого давления (от 800 кгс/см²).

-по функциональному назначению. подразделяется на: запорную, регулирующую и предохранительную.

Регулирующая арматура предназначена для регулирования расхода путем изменения количества протекающей по трубопроводу рабочей среды. Регулирующая арматура управляется от постороннего источника энергии. К регулирующей арматуре относятся: регуляторы давления, расхода, уровня, температуры. К предохранительной – относятся перепускные клапана, фильтры и предохранительная арматура. Арматура подразделяется на приводную и самодействующую. Приводной относятся задвижки, вентили, краны. К самодействующей предохранительные и обратные клапана, конденсаторные горшки. Регуляторы расхода и давления применяются для поддержания давления и расхода в трубопроводе на заданном уровне. Подразделяются на регуляторы прямого действия и приводные.

К запорной арматуре относятся задвижки, краны, затворы, конденсатоотводчики. Задвижки относятся к запорной арматуре. Применяются на трубопроводах с внутренним диаметром 50 мм и выше. По конструкции подразделяются на параллельные и клиновые (клинкетные). Задвижки снабжаются червячным, гидравлическим, пневматическим или электрическим приводом.

а)	б)	в)	г)
Рис. 65. Задвижки чугунные а) и б), в) из нержавейки, г) из цветных сплавов

Вентили применяют на трубопроводах малого диаметра. Основной недостаток вентили обладают большим гидравлическим сопротивлением.

В кранах изменение величины прохода достигается за счет вращения запорной конической пробки.

а		б)		в)		г)
Рис. 66. Краны а) из цветных сплавов, б) стальные, в) чугунные, г) нержавеющие
а)				б)
Рис. 67. Затворы дисковые поворотные а) чугунные б) стальные

Обратные клапана предназначаются для отключения трубопроводов при изменении направления движения потока. Клапана открываются под действием напора движущейся жидкости. А закрываются при прекращении движения жидкости, под действием собственного веса. По принципу перемещения клапана подразделяются на подъемные и поворотные (захлопки).

а)	б)	в)	г)
Рис. 68. Клапаны а) чугунные, б) стальные; в) из нержавейки; из цветных сплавов

Предохранительная арматура является видом арматуры, используемой для автоматического выпуска избытка жидкой, паро- или газообразной среды из системы высокого давления при чрезмерном повышении давления в ней в систему низкого давления или в атмосферу и обеспечивающей безопасную эксплуатацию установок и предотвращение аварий. Предохранительная арматура выполняется в виде предохранительных клапанов (арматура многократного использования) или разрывных устройств. Предохранительные клапана обеспечивают сохранность трубопроводов при повышении давления выше максимального. По способу уравновешивания давления подразделяются на рычажные и пружинные предохранительные клапана.