Г л а в а 14

_________________________________________________________________

ТРУБОПРОВОДЫ И ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА

_________________________________________________________________

На предприятиях химической промышленности трубопроводы являются неотъемлемой частью технологического оборудования. Затраты на их сооружение достигают 30 % от стоимости предприятия. Суммарная длина всех трубопроводов завода составляет десятки и сотни километров.

С помощью трубопроводов передаются продукты в самых различных состояниях: жидкости, пары и газы, пластические и сыпучие материалы. Температура этих сред может находиться в пределах от низких (минусовых) до чрезвычайно высоких, а давление – от глубокого вакуума до десятков мегапаскаль.

Обычно трубопроводы классифицируют в зависимости от основного назначения:

−технологические, служащие для транспортировки различных химических соединений;

−тепловые и газовые сети, используемые для подвода инертного газа или пара;

−линии водоснабжения и канализации.

Взависимости от расположения по отношению к оборудованию трубопроводы делят на внутренние и внешние. Внутренние трубопроводы располагаются внутри агрегата и связывают в единое целое его отдельные элементы, например трубы котла или теплообменника. Внешние трубопроводы связывают отдельные агрегаты в единый производственный комплекс.

Взависимости от параметров транспортируемой среды трубопроводы делят на пять категорий, которые подчиняются правилам Госгортехнадзора и Госстроя. Каждая категория трубопроводов характеризуется предельно-допу- стимыми значениями давлений и температур, причем самые низкие их значения соответствуют первой категории. Так, для транспортировки токсичных веществ применяют трубопроводы только 1-й и 2-й категории, легковоспламеняющихся веществ и горючих газов – трубопроводы первых четырех категорий; негорючих жидкостей и паров – трубопроводы всех пяти категорий.

Все трубопроводы после монтажа и испытания окрашивают масляной краской. Трубопроводы, покрытые изоляцией, допускается окрашивать клеевой краской. Окраска не только защищает трубы от коррозии и придает им эстетический вид, но и облегчает работу обслуживающего персонала, связан-

ную с эксплуатацией и ремонтом трубопроводных систем.

310

В табл. 14.1 приведены цвета окраски трубопроводов в зависимости от их назначения.

При проектировании к трубопроводам предъявляются следующие требования:

−надежность и минимум расчетных затрат;

−унификация узлов и деталей;

−высокая маневренность (быстрое включение в работу);

−уменьшение тепловых потерь в трубах;

−снижение шумовых эффектов;

−уменьшение длины труб и соответственно гидравлических сопротив-

лений.

Таблица 14.1. Цвета окраски трубопроводов в зависимости от назначения

Транспортируемая среда или назначение	Цвет окраски трубопровода и
трубопровода	отличительные знаки
Азот	Черный с коричневыми полосами
Вакуум	Белый с желтыми полосами
Вода горячая	Зеленый с красными полосами
Вода питьевая	Зеленый без полос
Вода производственная	Черный без полос
Водород	Темно-зеленый
Воздух сжатый	Синий
Канализация	Черный с желтыми полосами
Кислоты крепкие	Красный с белыми полосами
Кислоты разбавленные	Красный с двумя белыми полосами
Пар насыщенный	Красный с желтыми полосами
Рассол прямой	Темно-коричневый с черными поло-
	сами
Рассол обратный	Темно-красный с желтыми полосами
Хлор	Защитный с зелеными полосами
Щелочи крепкие	Вишневый без полос
Щелочи разбавленные	Вишневый с белыми полосами

Для нахождения оптимального решения необходимо выполнить вариантные проектные разработки и произвести выбор наиболее выгодного в тех- нико-экономическом отношении варианта.

Рабочее проектирование, по существу, сводится к подбору соответствующих элементов по действующим стандартам и нормалям. При этом важное значение имеют характеристики – условный проход и условное давление.

Условный проход (Dу) – величина, условно характеризующая внутренний диаметр элемента трубопровода, не обязательно совпадающая с его действительной величиной (ГОСТ 355-67). Если два элемента имеют одина-

311

ковые значения условного прохода, то они имеют присоединительные размеры, обеспечивающие их стыковку.

Условное давление (ру) – величина, характеризующая пригодность элемента для надежной эксплуатации при данных рабочих параметрах среды. При умеренной рабочей температуре (до 200 °С) условное давление равно рабочему. При более высокой рабочей температуре значение условного давления больше рабочего. Имеется специальный стандарт (ГОСТ 356-68) на условные, рабочие и пробные давления. При определении условного давления учитывается и марка материала.

Достаточно важным для обеспечения надежности и работоспособности трубопроводов является вопрос о правильном выборе материалов для труб и фасонных деталей.

Для изготовления трубопроводов в химической промышленности применяются чугуны, углеродистые и легированные стали, медь и ее сплавы, фарфор, стекло, пластмассы, углеграфит и т. д. Некоторые сведения об указанных материалах приведены в главе 9.

Основными факторами, определяющими выбор материала для труб и арматуры, являются: достаточная механическая прочность, температуростойкость, коррозионная стойкость.

К частям трубопроводных систем относятся: трубы, их фасонные части, детали для крепления и соединения труб, компенсаторы температурных напряжений и трубопроводная арматура.

Трубы. Основным составляющим элементом трубопроводов являются трубы того или иного типа и размера, в зависимости от технологического назначения трубопровода.

В трубопроводах используются трубы бесшовные, сварные (с продольным или спиральным сварным швом), кованно-прессованные и кованно-свер- ленные.

Сварные трубы имеют сварные швы, поэтому они менее надежны и используются для транспортировки воды, сжатого воздуха, газа, пара низкого давления и других веществ при температурах от –15 до +200 °С и давлениях до 1 МПа (обыкновенные) или до 1,6 МПа (усиленные).

Бесшовные трубы – цельнотянутые или цельнокатанные – более надежны и используются для транспортировки самых разных веществ в широком

интервале температур (от –180 до +800 °С) и давлений до 200 МПа. Способы соединения труб. Трубы соединяются между собой и с арма-

турой. Трубные соединения делятся на разъемные и неразъемные. К неразъемным относятся соединения пайкой, сваркой и склеиванием. К разъемным же растровое соединение, которое может быть разобрано только путем разрушения элементов, заполняющих раструб.

К основным факторам, лежащим в основе выбора типа соединения, относятся следующие:

− материал соединяемых деталей;

312

−характер передаваемой среды (токсичность, огнеопасность, наличие осадка, склонность к застыванию);

−необходимость частых разборок – сборок;

−взрывоопасность;

−температура и давление рабочей среды.

Рис. 14.1. Соединение труб встык:	Рис. 14.2. Раструбное соединение:
1,2 – трубы; 3 – сварной шов	1,2 – трубы; 3 − набивка

Рис. 14.3.	Резьбовое соединение:	Рис. 14.4. Фланцевое соединение:
		1,6 – трубы; 2 – болт; 3,4 – фланцы;

1,2 – трубы; 3 – муфта	5 – прокладка

Стальные, алюминиевые, свинцовые и титановые трубы чаще всего соединяются сваркой встык (рис. 14.1). Трубы из цветных металлов, их сплавов и пластмасс соединяются пайкой внахлестку или склеиванием с помощью надвижных муфт. Для чугунных, керамических, графитовых, а иногда и для фаолитовых труб используют раструбные соединения (рис. 14.2). Гладкий конец одной трубы вставляется в раструб другой. Кольцевое пространство заполняется пеньковой прядью, а затем увлажненным цементом.

Резьбовое соединение применяется преимущественно для стальных труб, но иногда и для винипластовых (рис. 14.3).

313