Трубопровод: классификация, виды и назначение
Мы начинаем серию статей о герметизации трубопроводов. Пилотный выпуск посвящаем трубопроводу в целом, как важнейшему инженерному явлению современного мира. Поговорим о том, что это такое, какие виды бывают, чем различаются. Разберемся в требованиях к прокладке, защите и герметизации трубопровода в зависимости от масштаба и назначения.
КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ
Трубопровод — это инженерное сооружение разной степени сложности, используемое для транспортировки жидких и газообразных веществ под воздействием давления или естественных ландшафтно-геодезических особенностей. Некоторые виды трубопроводов предназначены для доставки твердых веществ на небольшие расстояния — в рамках одного помещения или здания.
Основная функция большинства трубопроводов — передача вещества или продукта от места добычи до места переработки и потребления. Но есть системы, предназначенные не для подачи, а для удаления или отведения. А именно:
— Канализация — отводит промышленные и бытовые отходы через очистку к утилизации
— Дренаж — служит для удаления воды с поверхности земли и из подземного пространства
— Водовыпуск — удаляет воду из подземных коллекторов, тоннелей, камер и т.д.
ТРУБОПРОВОДЫ КЛАССИФИЦИРУЮТСЯ:
По способу прокладки:
• Наземные и надземные. Разница в том, что надземные сооружают на высоте не менее 25 см от грунта на опорах, балках, эстакадах.
• Подземные. Укладывают в траншеи, канавы, тоннели, дюкеры, искусственные насыпи.
• Подводные — речные, болотные, морские. Проходят по дну водоема или в специально прорытых траншеях.
• Плавающие. Крепятся к поплавкам и укладываются на поверхность воды.
По типу транспортируемого вещества:
• Водопровод — снабжает водой, включая питьевую, населенные пункты, промышленные объекты, транспорт
• Воздухопровод — доставляет сжатый воздух на профильные предприятия
• Газопровод — транспортирует природный газ к местам потребления и экспорта
• Нефтепровод и нефтепродуктопровод — доставляет сырую необработанную нефть и нефтепродукты (бензин, мазут, сжиженные газы)
• Паропровод — передает пар под давлением для тепловых и атомных электростанций, предприятий пищевой промышленности, парового отопления
• Теплопровод — передает теплоноситель в жилые дома и на предприятия
Это массово распространенные виды трубопроводов. Существуют также узкоспециализированные: аммиачный трубопровод, конденсатный, этиленовый, гидроторфный и другие.
По масштабу:
• Магистральные — крупнейшие инженерные сети для транспортировки веществ на дальние расстояния
• Технологические — снабжают промышленные предприятия
• Коммунально-сетевые — обеспечивают теплом, водой, газом объекты жилого и нежилого фонда. Отводят бытовые отходы
• Судовые и машинные — для работы на судовом, грузовом, легковом транспорте
По сложности проектирования и изготовления:
• Простые — укладываются по возможности прямо, без ответвлений и дополнительных конструкций
• Сложные — это крупные инженерные системы с ответвлениями, переходами, изгибами
По температуре передаваемого вещества: • Холодные трубопроводы — 0°С и ниже
• Среднетемпературные — от +1°С до +45°С
• Высокотемпературные или горячие — свыше 46°С
По агрессивности среды: нейтральные, мало- и среднеагрессивные, высокоагрессивные
По давлению:
• Трубопроводы низкого давления — не превышает 12 атмосфер
• Среднего давления — от 12 до 25 атмосфер
• Высокого давления — показатель более 25 атмосфер
СОСТАВ И МАТЕРИАЛЫ ТРУБОПРОВОДОВ
Состав трубопровода зависит от следующих факторов: сложность проекта, вид доставляемого вещества, условия строительства (открытая местность или помещение), климатические и ландшафтные характеристики, окружающая среда.
Традиционный состав трубопровода — это:
• Трубы
• Краны
• Арматура — запорная, регулирующая, защитная, предохранительная, распределительная
• Компрессорные и распределительные станции
• Опоры
• Соединительные механизмы
• Защитные кожухи или футляры
• Отводы
• Фланцы
• Заглушки и затворы
Для производства труб и сопутствующего оборудования чаще всего используют: сталь и чугун, а также разновидности пластмассы (винипласт; полиэтилен; поливинилхлорид), асбестовый цемент и железобетон. Реже — стекло и керамику.
ЗАЩИТА И ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ
При проектировании и строительстве трубопровода — независимо от назначения и типа укладки — главную роль, после выбора высокопрочных материалов, отводят защите и герметизации.
Для защиты трубопровода от коррозии, механического воздействия, температурных перепадов и агрессивности транспортируемой среды на внешние и внутренние поверхности наносят специальные покрытия — антикоррозионные и теплоизоляционные. Популярна методика укладки основной трубы в трубу большего диаметра, что гарантирует защиту снаружи. Изнутри трубы покрывают составами на основе резины, минеральных эмалей, пластмассы, чтобы исключить деформацию оборудования из-за воздействия агрессивной среды.
Защиту трубопровода «продолжают» герметики, используемые для уплотнения фланцевых или резьбовых соединений труб и ответвлений.
Требования к герметикам для трубопровода:
1. Высокая герметизирующая способность
2. Долговечность и эффективность на протяжении всего срока эксплуатации системы
3. Устойчивость к агрессивности сред, перепадам давления и температуры внутри трубы
4. Устойчивость к внешним факторам — механические воздействия во время строительства, ремонта, эксплуатации; экстремально низкие и высокие температуры окружающего воздуха; климатические особенности
5. Возможность юстировки и демонтажа
6. Удобное и простое нанесение
7. Высокая скорость герметизации и сборки соединения
Необходимо отметить, что для определенной категории трубопроводов, например, подводных, допустимы только неразъемные соединения — сварные, напрессованные, развальцованные и др.
Для герметизации фланцевых и резьбовых соединений трубопроводов применяют:
— Прокладки — металлические, неметаллические, комбинированные
— Сантехнический лен с пропиткой
— ФУМ-ленту
— Анаэробные гели-герметики
— Сантехнические нити
Выбор герметика делают на основе характеристик трубы (материал, диаметр, способ укладки) и транспортируемого вещества (агрессивность, давление, температура). Выбирайте только действительно качественные и современные составы. Их Вы можете приобрести уже сейчас на нашем сайте с бесплатной доставкой.
Технологические схемы строительства магистральных трубопроводов в нормальных условиях
Строительство трубопроводов на равнинной местности, сложенной твердыми грунтами осуществляется по технологической схеме (рис 9.1):
1. Подготовка трассы
6. Очистка внутренней полости
8. Готовый трубопровод
Параллельно могут выполняться работы по сварке труб и рытью траншеи. Остальные – последовательно.
Выполнение комплекса подготовительных работ, обеспечивает выполнение всех остальных видов работ. Наиболее важными из них являются:
— вырубка леса (если есть);
— устройство проезда вдоль трассы.
Рытье траншей экскаваторами
Рытье траншей производится роторными или ковшовыми экскаваторами периодического действия. В плотных грунтах наиболее эффективны роторные экскаваторы, производительность которых составляет:
где q – объем одного ковша; п – число ковшей, разгружающихся в минуту; kp – коэффициент рыхления, принимаемый равным 0,65 – для тяжелой глины, 0,75 – для суглинка, 0,9 – для супеси; kH – коэффициент наполнения ковша, принимаемый равным 0,7 – для глин, 0,8 – для суглинка, 0,9 – для супеси; kB – коэффициент использования рабочего времени (0,6–0,8).
Рисунок 9.2.1 – Структурная схема строительства линейной части магистрального трубопровода в нормальных условиях
Производительность одноковшовых экскаваторов определяется по аналогичной формуле:
где п – число циклов копания в минуту; kп = 0,95 – коэффициент потерь времени на передвижение; k3 – коэффициент организационных потерь времени при эксплуатации экскаватора. Траншея, подготовленная роторным экскаватором, имеет ровно спланированное дно, что исключает сосредоточенные участки давления на изоляцию трубы и способствует лучшему сохранению изоляции при укладке трубопровода. Объем земляных работ при профилировании трассы может быть намного больше, чем при рытье траншеи.
На равнинной местности трубопровод, как правило, монтируется из секций, состоящих из 2 – 4 труб. Они заготавливаются на трубосварочных базах и подвозятся на плетевозах.
При выполнении сварочно-монтажных работ ручной электродуговой сваркой поточно-расчлененным методом работы ведутся одновременно на 9 стыках на участке длиной 350 – 500 м.
1 стык – зачистка кромок и строповка.
2 стык – центровка, подогрев, прихватка и сварка корневого слоя.
3 стык – шлифовка и горячий проход.
4 – 8 стыки – зачистка и сварка заполняющих слоев.
9 стык – сварка облицовочного слоя.
Перед сборкой и сваркой труб необходимо:
— произвести визуальный осмотр поверхности труб (при этом трубы не должны иметь недопустимых дефектов, регламентированных техническими условиями на поставку труб);
— очистить внутреннюю полость труб от попавшего внутрь грунта, грязи, снега;
— выправить или обрезать деформированные концы и повреждения поверхности труб;
— очистить до чистого металла кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб на ширину не менее 10 мм. При стыковой сварке оплавлением следует дополнительно зачищать торец трубы и пояс под контактные башмаки сварочной машины.
 |
Допускается ремонт сваркой забоин и задиров, фасок глубиной до 5 мм. Концы труб с забоинами и задирами фасок глубиной более 5 мм следует обрезать. Трубы можно собирать с использованием внутренних или наружных центраторов. При сборке труб с одинаковой нормативной толщиной стенки смещение кромок допускается на величину до 20 % толщины стенки трубы.
Рисунок 9. 2 – Схема сварочно-монтажных работ:
а – по ускоренной технологии; 1 – машинист трубоукладчика; 2 – такелажник; 3 – слесарь-трубоукладчик; 4 – машинист бульдозера; 5 – бригадир; 6 – электросварщик; 7 – машинист энергетического агрегата; 8 – машинист сварочной установки; б – модифицированный вариант схемы; 1 – трубоукладчик; 2 – бульдозер; 3 – центратор; 4 – электростанция; 5 – оборудование для подготовки стыков; 6 – сварочные мосты; 7 – блок бытовых помещений; 8, 9 – сварочные агрегаты; 10 – прицеп с горючим; 11 – трактор; 12 – выпрямители и реостаты
Непосредственное соединение на трассе разнотолщинных труб одного и того же диаметра или труб с деталями (тройниками, переходами, днищами, отводами) допускается при следующих условиях: если разность толщин стенок стыкуемых труб или труб с деталями не превышает 2,5 мм; Соединение труб или труб с деталями с большей разностью толщин стенок осуществляется путем вварки между стыкуемыми трубами или трубами с дeтaлями переходников или вставок промежуточной толщины, длина которых должна быть не менее 250 мм.
Подварка изнутри корня шва разностенных труб диаметром 1000 мм и более по всему периметру стыка обязательна.
Каждый стык должен иметь клеймо сварщика или бригады сварщиков, выполняющих сварку. При сварке трубопровода в нитку сварные стыки должны быть привязаны к пикетам трассы и зафиксированы в исполнительной документации. Стыки стальных магистральных трубопроводов могут свариваться дуговыми методами сварки или стыковой сваркой оплавлением. Изготовление сварных соединительных деталей трубопровода (отводов, тройников, переходов и др.) в полевых условиях запрещается. Монтаж трубопроводов следует выполнять только на монтажных опорах. Применение грунтовых и снежных призм для монтажа трубопровода не допускается. Допускается выполнение сварочных работ при температуре воздуха до минус 50°С.
1 – трубы с заводской изоляцией. Выполняется изоляция стыков и укладка труб.
2 – раздельно изоляция и укладка.
3 – совмещенная изоляция и укладка.
Общим для всех схем является перемещение трубопровода с бровки на дно траншеи. При этом трубопровод изгибается как в продольном так и в поперечном направлении.
Засыпка траншеи производится непосредственно вслед за опусканием трубопровода и установкой балластных грузов или анкерных устройств, если балластировка трубопровода предусмотрена проектом. Места установки запорной арматуры, тройников контрольно-измерительных пунктов электрохимзащиты засыпаются после их установки и приварки катодных выводов.
При засыпке трубопровода грунтом, содержащим мерзлые комья, щебень, гравий и другие включения размером более 50 мм в поперечнике, изоляционное покрытие следует предохранять от повреждений присыпкой мягким грунтом на толщину 20 см над верхней образующей трубы или устройством защитных покрытий, предусмотренных проектом.
Очистка полости и испытание трубопровода
Магистральные трубопроводы до ввода в эксплуатацию должны подвергаться очистке полости, испытанию на прочность и проверке на герметичность.
Полость трубопровода до испытания должна быть очищена от окалины и грата, а также от случайно попавших при строительстве внутрь трубопроводов грунта, воды и различных предметов.
Очистка полости трубопроводов выполняется одним из следующих способов:
— промывкой с пропуском очистных поршней или поршней-разделителей;
— продувкой с пропуском очистных поршней, а при необходимости и поршней-разделителей;
— продувкой без пропуска очистных поршней.
Испытание магистральных трубопроводов на прочность и проверку на герметичность следует производить после полной готовности участка или всего трубопровода (полной засыпки, обвалования или крепления на опорах, очистки полости, установки арматуры и приборов, катодных выводов и представления исполнительной документации на испытываемый объект).
Испытание трубопроводов на прочность и проверку на герметичность следует производить гидравлическим (водой, незамерзающими жидкостями) или пневматическим (воздухом, природным газом) способом для газопроводов и гидравлическим способом для нефти и нефтепродуктопроводов.
Испытания газопроводов в горной и пересеченной местности разрешается проводить комбинированным способом (воздухом и водой или газом и водой).
Гидравлическое испытание трубопроводов водой при отрицательной температуре воздуха допускается только при условии предохранения трубопровода, линейной арматуры и приборов от замораживания. Общее время выдержки участка трубопровода под испытательным давлением, без учета времени циклов снижения давления и восстановления должно быть не менее 24 ч.
Контрольные вопросы
1. Классификация местности применительно к строительству магистральных трубопроводов.
2. Подготовительные работы при строительстве магистральных трубопроводов в нормальных условиях.
3. Способы разработки траншеи.
4. Особенности сварочно-монтажных работ.
5. Схемы производства изоляционно-укладочных работ
6. Способы очистки полости трубопровода.
7. Методы испытания на прочность и проверки на герметичность магистральных трубопроводов.