СОРТАМЕНТ ТРУБ И ЭЛЕМЕНТЫ ТРУБОПРОВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Трубопроводные сети составляются из следующих основных элементов:

1) труб разного назначения;

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

3) арматуры (чугунной, стальной и специальной);

4) компенсаторов.

Для выбора размеров сечений элементов трубопроводов пользуются системой условных проходов, установленных ГОСТ 356-80 «Арматура и детали трубопроводов. Давления условные, пробные, рабочие. Ряды». Условный проход обозначается D_γ с добавлением цифровой величины условного прохода. Например, условный проход 100 мм обозначается D_γ 100.

Для транспортирования нефти и газа применяются сле­дующие виды труб:

1) стальные бесшовные горячекатаные по ГОСТ 8732-78 «Трубы стальные бесшовные, горячедеформированные. Сорта­мент». Изготавливаются из углеродистой стали марок 10, 15, 20, 25 и низколегированных сталей;

2) стальные бесшовные холоднотянутые и холоднокатаные по ГОСТ 8734-75 «Трубы стальные бесшовные, холоднодеформированные. Сортамент». Изготавливаются из углеродистой ста­ли марок 10, 15, 20, 25 и легированных сталей;

3) стальные сварные водогазопроводные (газовые) по ГОСТ 3262—75«Трубы стальные водогазопроводные. Технические ус­ловия»;

4) стальные электросварные.

Для перекачки корродирующих нефтепродуктов применя­ются трубы из легированной стали (ГОСТ 550-75 «Трубы сталь­ные бесшовные для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Технические условия»). Для трубопроводов наружным диаметром до 426 мм используют стальные бесшов­ные горячекатаные трубы из углеродистых и легированных ста­лей.

Для магистральных трубопроводов диаметром более 426 мм применяют электросварные прямошовные или спирально-сварные из низколегированных сталей с более высокими механи­ческими свойствами по сравнению с углеродистыми сталями. Это

позволяет изготавливать трубы со стенками уменьшенной тол­щины.

Трубы, работающие под давлением, должны выдерживать испытательное гидравлическое давление, определяемое по формуле

P = 20005 δR /D_B,

где δ - минимальная толщина стенки трубы, мм; R - допускае­мое напряжение, МПа, равное 40 % временного сопротивления разрыву; D_B - внутренний диаметр трубы, мм.

Существуют два метода изготовления труб из стальных болванок:

1) непосредственное вытягивание нагретой до пластическо­го состояния болванки с постепенным приданием ей формы трубы;

2) прокатка горячей болванки в пластину (штрипс) нужной толщины, которую затем сворачивают в трубу, а получающийся при этом продольный шов сваривают.

Трубы, изготовленные первым способом, называют цельно­тянутыми, а вторым - сварными.

Цельнотянутые трубы, которые называют также бесшов­ными, изготовляют двумя способами: способом специальной прокатки и способом последовательного расширения. В обоих случаях процесс изготовления трубы начинается с придания бол­ванке строго цилиндрической формы и превращения ее путем «прошивки» сердечником в гильзу со сквозным продольным от­верстием небольшого диаметра.

Процесс изготовления сварной трубы начинают с заготовки длинной и узкой стальной полосы (штрипса) путем резки сталь­ных листов на специальном стане. Затем на другом стане, имею­щем ряд валков, штрипс последовательными этапами изгибается до придания ему формы трубы. Для сварки трубы применяют электродуговую автоматическую сварку под слоем флюса на специальных станах.

Спирально сваренные трубы являются разновидностью сварных труб. Штрипс для них изготовляют в виде узкой сталь­ной ленты, которая, проходя через специальный стан-автомат, из­гибается в спираль по форме трубы. Спиральный шов сваривает­ся автоматической сваркой. Такой шов увеличивает прочность трубы, повышая жесткость и не ослабляя продольного сечения.

Сварные трубы, кроме простоты изготовления и удешевле­ния, имеют перед цельнотянутыми то преимущество, что их можно изготовлять большого диаметра с малой толщиной стенок.

Алюминиевые трубы конкурируют со стальными при сооружении низконапорных газо- и нефтепроводов и промысловых сборных коллекторов. Наибольший диаметр алюминиевых труд составляет 300 мм. Низко- и среднепрочные сплавы алюминия легко свариваются. Применение алюминия делает ненужным ан­тикоррозионные покрытия.

Рукава

Кроме металлических труб на нефтебазах при сливе и раздаче применяются рукава. По конструкции рукава делятся на резино­тканевые (прорезиненные), резиновые, металлорезиновые и ме­таллические. Наибольшее распространение имеют резиноткане­вые рукава. Их стенки состоят из чередующихся слоев прорезиненной ткани и тонких слоев резины.

По условиям работы резинотканевые рукава делятся на сле­дующие:

1) всасывающие - работающие под вакуумом;

2) напорные - работающие под внутренним избыточным давлением;

3) всасывающе-напорные — способные противостоять как разрежению, так и давлению.

Во избежание сплющивания от атмосферного давления при работе под вакуумом внутри рукава помещена спираль из оцинкованной стальной проволоки или ленты. Напорные рукава, стремя­щиеся под действием внутреннего давления расшириться, снаб­жают наружной проволочной спиралью или специальной оплет­кой. Всасывающе-напорные рукава изготовляются с внутренней и наружной спиралями. Диаметр рукавов от 16 до 350 мм, длина -от 1 до 18 м по ГОСТ 5398-76 «Рукава резиновые напорно-всасывающие с текстильным каркасом, неармированные».

Для соединения рукава с другими элементами трубопрово­дов на концах имеются гладкие манжеты, в которые вставляются присоединительные наконечники (мундштуки).

Резиновые и резинотканевые рукава для транспортирования нефти и нефтепродуктов являются термостойкими в пределах температур от -30 °С до +60 °С. Для транспортирования жидких и газообразных веществ при более высоких температурах приме­няются гибкие металлические герметичные рукава диаметром от 4 до 300 мм. Металлические рукава с хлопчатобумажной про­кладкой могут применяться для транспортируемой среды с тем­пературой до 110 °С, а имеющие асбестовую прокладку - с тем­пературой до 300 °С.

Соединения труб

Наиболее употребительными соединениями трубопроводов являются сварные, выполненные электро- и газосваркой. Этот особ _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.

В качестве разъемных соединений и для присоединения трубопроводной арматуры 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

δ = K{qD-d)t/[σ(t-d₁)·d₁]}^1/2 + 1,2 см,

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; σ— Допускаемое напряжение на изгиб, кг/ см²; t - шаг болтов, см; d₁ — диаметр болта, см.

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

q = K₃π (D₁ + 2 · ^b/₃)² p/4n,

где К_з = 1,3-1,5 - коэффициент затяжки болтов; D₁ - внутренний диаметр уплотнительной прокладки, см; b- ширина уплотнительной прокладки, см; р - максимально возможная величина внутреннего давления, кг/см²; п - 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.