Трубы для магистральных трубопроводов
Магистральные трубопроводы один из ключевых элементов инфраструктуры любой страны. Для разных систем подбираются магистральные трубы, учитывающие особенности переносимого продукта, геологических и климатических условий в местности прокладки, санитарных норм и экономической обоснованности.
Область применения
Классификация магистральных труб
По материалу
Стальные
Получили наибольшее распространение за счет надежности, относительно невысокой цены и простоты сварки. Применяются во всех типах магистральных трубопроводов, но, в последние годы, процент использования стальных труб неуклонно падает. Основные причины этого низкая коррозионная стойкость материала, потребность в большом количестве компенсаторов различного типа при в трубопроводах, высокая трудоемкость прокладки.
Соединения стальных труб осуществляют с помощью сварки. От коррозии используют метод катодной защиты или покрытие битумно-резиновой изоляцией. Для транспортирования сильно агрессивных сред, применяют стальные трубы с внутренней изоляцией.
Чугунные
В основном применяются в системах водоснабжения и водоотведения. Достоинства — долговечность и коррозионная стойкость включая стойкость к коррозии под воздействием блуждающих токов. Применяются для магистралей в условиях больших нагрузок на грунт. Современные образцы изнутри покрываются цементно-песчаным составом, для уменьшения скорости образования отложений.
Учитывая то, что коррозионная стойкость зависит от целостности внутреннего и внешнего покрытия, основной недостаток — хрупкость материала, По этой же причине плети трубопроводов имеют ограниченную гибкость, что увеличивает риск протечек.
Для чугунных труб используют стыки с асбестоцементной заделкой, они эластичны, хорошо сопротивляются вибрационным нагрузкам и надежны. Существуют соединения на резиновых кольцах без чеканки.
В настоящее время применение этого типа труб ограничено из-за высокой цены и сложности укладки, обусловленной большим весом.
Полимерные (пластиковые)
Изготавливают из полиэтилена, поливинилхлорида, полипропилена, стеклопластика и др. В основном используются в системах водоснабжения, газоснабжения и тепловых сетях. Вид полимера подбирается в зависимости от санитарных требования (для питьевой воды) и условий эксплуатации.
При достаточной жесткости, такие трубы гибкие и эластичные, что позволяет компенсировать небольшие сдвиги грунта и тепловое расширение. Полная инертность к транспортируемым средам и устойчивость ко всем видам коррозии обеспечивают длительный срок службы. Для наземной прокладки используют предизолированные трубы — устойчивые к ультрафиолетовому излучению.
Полимерные магистральные трубы — наиболее прогрессивный вид, по мере развития химической промышленности, область применения постоянно расширяется
Асбестоцементные и бетонные
Отличаются высокой долговечностью готовых конструкций, коррозионной стойкостью механической прочностью и относительно низкой ценой. Внутренняя поверхность устойчива к образованию минеральных отложений и образованию ила. В основном используются для систем технического водоснабжения, водоотведения и канализации. Соединения для этого вида труб осуществляют муфтами с резиновыми кольцами.
По диаметру
К магистральным, по Российским нормативам, согласно ГОСТ 20295-85, относят трубы с диаметром более 114 мм. По европейской классификации — магистральными определяются трубы из любого материала с диаметром более 200мм.
По исполнению
По Российской классификации выделяют трубы «обычного» и «северного» исполнения.
По внутреннему рабочему давлению
По рабочей температуре переносимой среды
По методу производства
По типу изоляционного покрытия
В целях защиты от коррозионного воздействия применяют покрытия, обладающие свойствами диэлектрика (защита от коррозии, порождаемой блуждающими токами), водонепроницаемости, термостойкости, эластичности и механической прочности.
Использование типов труб в зависимости от способа монтажа
В случае подземной прокладки учитывается показатель устойчивости к почвенной коррозии и коррозии, вызванной блуждающими токами. Кольцевая жесткость труб имеет значение при высоких нагрузках на грунт, например в городах. Устойчивость к динамическим нагрузкам от работы транспорта и механизмов — показатели актуальные для прокладки магистралей в промышленных зонах.
В условиях горных выработок, в сейсмически опасных районах, в местностях с возможными просадками грунта трубы дополнительно защищают специальной оснасткой — компенсаторами, увеличивающими деформационную способность. Такие инженерные решения существенно влияют на итоговую стоимость магистральных трубопроводов. Это одна из основных причин более широкого распространения труб из полимеров. Их собственная способность к рабочей деформации позволяет существенно уменьшить использование компенсаторов.
При открытом монтаже трубопроводов помимо атмосферной коррозии на срок службы влияет воздействие ультрафиолетового излучения. Последнее особенно актуально для некоторых видов пластиковых труб.
Требования к трубам в нефтегазовой отрасли
Для магистральных нефтегазопроводов в основном применяются сварные трубы из стали. В качестве межгосударственного стандарта принят ГОСТ 31447-2012 «Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов». На 2019 год, эти нормы утверждены шестью странами (Азербайджаном, Беларусью, Казахстаном, Киргизией, Россией и Узбекистаном)
Для стальных газонефтепроводных труб с продольным и спиральным швом диаметром от 114 до 1420мм, предназначенных для транспортировки природного газа, нефти и нефтепродуктов, нормативом утверждены повышенные требования к надежности и качеству изготовления. Условия распространяются на трубы, предназначенные для систем функционирующих климатических зонах с температурой окружающей среды до минус 60°С и рабочим давлением до 9,8МПа.
Основные типы
Без дополнительного согласования между производителем и покупателем, трубы изготавливаются немерной длины в диапазоне от 10.5 до 12 м.
Методы контроля качества сварных стальных труб
Для проведения контрольных мероприятий, из готовой партии труб отбирают образцы и пробы. Технологические и механические проверки проводят по ГОСТ 30432-96.
Для 20% труб в каждой партии проводят гидроиспытания, качество поверхности определяют визуально.
Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
По согласованию между производителем и покупателем может наносится дополнительная маркировка.
Нормативное регулирование требований к трубам водогазопроводов
Требования к точности производства и техническим возможностям труб для магистральных трубопроводов постоянно растут. Несмотря на то, что на текущий момент стальные трубы занимают большую часть рынка, эта доля неуклонно снижается. Этим связано появлением новых технологий, а с ними новых требований к эксплуатационным характеристикам.
Разрешенный материал для труб и арматуры тепловых сетей по СП
Согласно п.10.1 СП 124.13330.2012 трубы, арматуру и изделия из стали и чугуна для тепловых сетей с температурой теплоносителя выше 115 °С следует принимать в соответствии с [ПБ 10-573-03].
Расчет стальных и чугунных трубопроводов на прочность следует выполнять по нормам расчета, указанным в [РД 10-400-01] и [РД 10-249-98], расчетный срок службы — не менее 30 лет.
Допускается производить расчеты на прочность стальных трубопроводов тепловых сетей, а также производить расчеты на устойчивость гибких трубопроводов по аналогичным методикам, согласованным с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору.
Согласно п.10.2 СП 124.13330.2012 для трубопроводов тепловых сетей следует предусматривать стальные электросварные трубы или бесшовные стальные трубы.
Трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) допускается применять для тепловых сетей при температуре воды до 150 °С и давлении до 1,6 МПа включительно.
Согласно п.10.3 СП 124.13330.2012 для трубопроводов тепловых сетей при рабочем давлении пара 0,07 МПа и ниже и температуре воды 135 °С и ниже при давлении до 1,6 МПа включительно допускается применять неметаллические трубы, разрешенные к использованию в соответствии с действующим законодательством и санитарными нормами и правилами.
При проектировании тепловых сетей из неметаллических труб их расчетный срок службы должен составлять не менее 30 лет.
Согласно п.10.4 СП 124.13330.2012 для сетей горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения должны применяться трубы из коррозионно-стойких материалов. Трубы из ВЧШГ, из полимерных материалов и неметаллические трубы допускается применять как для закрытых, так и открытых систем теплоснабжения.
Согласно п.10.9 СП 124.13330.2012 для трубопроводов тепловых сетей, кроме тепловых пунктов и сетей горячего водоснабжения, не допускается применять арматуру из:
Согласно п.10.10 СП 124.13330.2012 при установке чугунной арматуры в тепловых сетях должна предусматриваться защита ее от изгибающих усилий.
Почему энергетикам нельзя использовать «пластиковые» трубы на сетях отопления?
Да, применение «пластиковых» труб в теплосетевом хозяйстве возможно, но для внутридомовых тепловых сетей, где их чаще всего и наблюдают горожане, а также для системы горячего водоснабжения. Максимальные параметры теплоносителя в этом случае по температуре не должны превышать +90 °C, а давление составлять до 6, максимум 10 атмосфер. Разберем подробнее.
Пластик бывает разный: черный, белый…
На данный момент самые распространенные «пластиковые» трубы производят из
Для сравнения
Если брать теплосетевой комплекс Барнаула, находящийся на обслуживании СГК, то применение обычных пластиковых труб
Да, существуют варианты высокотемпературных пластиковых труб, но их цена в разы превышает металлический аналог.
Пример: стоимость 1 метра стального трубопровода диаметром 219 мм (такие, например, проложены в качестве квартальных сетей в Барнауле) составляет 2200 рублей, плюс изоляция этого участка 1800–2800 рублей. Стоимость аналогичного объема и диаметра предизолированной «пластиковой» трубы — 27000–29000 рублей (рассматривали Изопрофлекс®-135А и Касафлекс-155 DN225).
Поэтому применение «пластика» экономически нецелесообразно. Это влечет или снижение физических объемов ремонтов при том же источнике финансирования, или повышение тарифа для потребителей при сохранении «физики» и увеличении статьи затрат на ремонты.
Монтаж нового магистрального трубопровода на участке на улице Северо-Западной
Скачать
Где и из какого материала применяются трубы для отопления и горячего водоснабжения?
Материал труб для систем отопления и горячего водоснабжения (ГВС), как уже стало ясно из текста выше, выбирается исходя из рабочих параметров (температура, давление) теплоносителя. Поэтому обычно применяются следующие материалы:
В любом случае материал трубопровода на каждом конкретном участке выбирается не «методом тыка» (цитата из социальных сетей), а в соответствии с действующими регламентами и нормами расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей, правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды.
Что же со сроком службы?
Нормативный срок эксплуатации стальных трубопроводов, используемых теплосетевыми подразделениями СГК в Барнауле, — 30 лет. Но это не значит, что сразу же по истечении этого срока труба рассыпается, дальнейшая эксплуатация зависит от нагрузки на участок, грунта и других.
По заявлению производителей, срок службы высокотемпературных «пластиковых» труб — 50 лет. Однако сколько такие трубы прослужат в наших реалиях, сказать с полной уверенность не сможет никто, так как выпускаются они чуть более 15 лет, ранее подобных труб на рынке не было.
О том, как проходили ремонты в Барнауле летом 2020 года, смотрите в видео.
Можно ли использовать неметаллические трубы для магистральных сетей и почему
Применение неметаллических труб. Снижение стоимости и в особенности металлоемкости газопроводных сетей может быть достигнуто в результате замены стальных труб неметаллическими. Осуществление в соответствии с известными партийными и правительственными решениями широкой программы развития химической промышленности и использования изделий из пластмасс, в частности пластмассовых труб в строительстве, может обеспечить существенное улучшение технико-экономических показателей газопроводных сетей. Преимущества пластмассовых труб по сравнению со стальными (низкий удельный вес, легкость монтажа, высокая степень сопротивляемости коррозии, меньшее гидравлическое сопротивление, долговечность и др.) обусловили их широкое применение в городском строительстве ряда западноевропейских стран и США. Наиболее экономичными и поэтому наиболее используемыми за рубежом являются пластмассовые трубы малых диаметров. При больших диаметрах стальные трубы обычно дешевле пластмассовых. [c.135]
Применение неметаллических труб [c.279]
Неметаллические трубы. Отечественные заводы освоили выпуск асбестоцементных, винипластовых и полиэтиленовых труб. Эти трубы используют для сооружения газопроводов, если условия их применения соответствуют данным, приведенным в табл. 14. [c.83]
Для трубчатой оросительной мелиоративной сети должны применяться неметаллические трубы напорные асбестоцементные водопроводные, напорные железобетонные и пластмассовые. Применение стальных труб допускается для переходов под железными и автомобильными дорогами, через водные преграды и овраги в случае когда применение труб из других материалов невозможно на участках трубопроводов с рабочим давлением более 1,5 МПа. [c.277]
Обобщением и анализом производственного опыта и исследовательских работ выявлены следующие главные резервы дальнейшего снижения расхода металла обсадных труб 1) переход к колоннам уменьшенных и малых размеров 2) крепление скважин хвостовиками вместо сплошных промежуточных колонн 3) уменьшение зазоров в скважине путем применения безмуфтовых сварных колонн 4) спуск обсадных колонн секциями 5) совершенствование методики расчета обсадных колонн (уточнение коэффициентов запаса прочности, расчетной овальности и т. п.) 6) серийное производство труб всех промежуточных размеров, толщин стенок и групп прочности в необходимом объеме 7) расширение применения испытателей пластов 8) неметаллическое крепление скважин и др. [c.86]
Газ Оренбургского и некоторых других вновь вводимых месторождений содержит агрессивные примеси, поэтому будут разработаны мероприятия, предотвращающие коррозию подземного и наземного оборудования. Повышение надежности работы скважин и присква-жинных сооружений будет происходить за счет применения эффективных ингибиторов коррозии, пакерной системы эксплуатации, применения труб из металла, обладающего повышенной коррозионной стойкостью, а также применения неметаллических (полимерных) труб. [c.146]
В дальнейшем при сооружении объектов магистральных трубопроводов, газохранилищ и нефтебаз все большее применение будут находить неметаллические материалы и различные высокопрочные пластмассы. Особенно перспективны трубы из стеклопластиков, а также полиэтиленовые, винипластовые и др. Намечается также более широкое использование алюминиевых сплавов для сооружения объектов газо-, нефте- и нефтепродуктопроводов, газохранилищ и нефтебаз. [c.115]
К дефицитным материалам, применяемым в машиностроении, следует отнести сплавы, в состав которых входят олово, медь и другие цветные металлы. Важное значение имеет, в частности, замена оловянистых металлов безодовянистыми, цветных металлов— черными металлами и пластмассами. В настоящее время взамен лужения оловом без ущерба для качества изделий более широко применяется лужение припоями. Сокращены области применения высокооловянистого баббита. Оловянистые бронзы в ряде назначений с успехом заменяются марганцовистыми и алюминиевыми сплавами, а также специальными чугунами. Олово в подшипниковых сплавах в ряде назначений с успехом может быть заменено кадмием и частично серебром. Медь в ряде назначений заменяется алюминием, пластмассами и другими неметаллическими материалами. Раньше основным материалом для изготовления и защиты многих видов химической аппаратуры был свинец. В настоящее время свинцовые трубы в ряде назначений заменены винипластовыми, а свинцовые обкладки — винипластовыми, поли-изобутиленовыми, силикатной диабазовой футеровкой или фаоли-том. В кабельных изделиях свинец заменяется хлорвиниловой оболочкой, бумажной, пропитанной изоляцией со слоистыми защитными покровами и др. [c.118]
Виды труб для теплосетей
Тепловые сети представляют собой систему трубопроводов, главным назначением которой выступает доставка теплоносителя от производителя тепла к конечному потребителю. В качестве генератора тепла могут выступать котельные, индивидуальные тепловые пункты, ТЭС, ТЭЦ и т.д.
Долговечность и минимальные потери тепла являются основными параметрами эксплуатации тепловых сетей, за реализацию которых отвечают грамотное проектирование и правильный монтаж. Также надежность всех видов теплотрасс зависит от вида используемых труб, оптимальный выбор которых зависит от множества факторов.
Виды теплосетей и их классификация
По основному виду теплоносителя все теплосети подразделяются на паровые и водяные, а по способу прокладки — на надземные и подземные. Подземные теплотрассы используются преимущественно в городской черте, а их надземный аналог — за пределами населенных пунктов или внутри промышленной застройки.
При монтаже подземных теплотрасс также различают канальный и бесканальный метод укладки. При канальном монтаже, трубопроводы укладываются в предварительно подготовленные желоба или лотки, а при бесканальном — прямо в грунт. Трубы при этом предварительно изолируются утеплителем.
По своему функциональному назначению теплосети подразделяются на:
Классификация тепловых сетей на централизованные и децентрализованные зависит от первичного источника тепла, в качестве которого выступают либо крупные поставщики тепла — ТЭЦ, ТЭС и т.д., либо небольшие автономные котельные на муниципальных или коммерческих объектах.
Основные требования к трубопроводам теплосетей
К трубопроводов для вех видов теплотрасс любого назначения и функциональности предъявляется ряд требований, основными из которых являются следующие:
Трубы для всех видов теплосетей должны быть удобны в хранении и транспортировке, а также должны иметь необходимый набор фитингов и арматуры для простого и качественного монтажа.
Основные виды трубопроводов для тепловых сетей
В практике монтажа и прокладки магистральных и распределительных тепловых сетей присутствует несколько традиционных и современных видов труб, которые полностью отвечают предъявляемым к ним требованиям, доступны на рынке и обладают высокими показателями надежности.
Трубы из углеродистой стали
Стальные трубы по ГОСТ3262-75 имеют хорошие показатели механической прочности, выдерживают повышенные давления и температуры, а их соединение имеет надежный и герметичный характер.
К главным достоинствам трубопроводов из обычной углеродистой стали относятся их низкая цена, доступность, большой ассортимент диаметров и типоразмеров, а также простые и хорошо освоенные методы сварки и монтажа.
Ассортимент водогазопроводных труб включает в себя электросварные, прямошовные, или бесшовные изделия, а также трубу со спиральным швом. Бесшовный вид трубопровода применяется в тех местах, где сварные конструкции не допускаются правилами Госгортехнадзора. Действующие нормативы указаны в актуализированной редакции СНИП 2.04.07 – 86 (Тепловые сети).
Выбор марки стали определяется величиной и характером нагрузок, а диаметр трубы и толщина ее стенки выбираются, исходя из максимальной производительности теплосети и предельного давления в трубопроводе.
Большая масса трубопроводов и их пониженная стойкость к коррозии являются главными недостатками теплосетей из углеродистой стали, при этом их нормативный срок службы составляет 20-25 лет.
Чугунные трубопроводы с шаровидным графитом
Трубопроводы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) рассчитаны на максимальное давление до 1,6 МПа (16 атм) и предельную температуру до 150°С. Скорость коррозии ВЧШГ в 10 раз меньше, чем изделий из углеродистой стали, что обусловлено химическим составом чугуна и сферической формой графитовых включений. Нормативное время безаварийной работы трубопроводов из ВЧШГ составляет от 45 до 50 лет.
Сферическая форма графита, который входит в чугунный сплав, исключает образование трещин в теле трубы, а также повышает пластичность и прочность трубопроводов. Такое решение было разработано после эксплуатации трубопроводов из серого чугуна, в которых графит был представлен в виде хлопьев.
Стойкость к коррозии и высокие показатели механической прочности определяют долговечность всех видов теплотрасс из горячепрессованного чугуна с шаровидным графитом в качестве наполнителя. Дополнительным фактором экономической эффективности чугунных трубопроводов выступают низкие затраты на ремонтно-восстановительные работы.
Из недостатков труб из ВЧШГ необходимо отметить их более высокую стоимость, по сравнению с углеродистой сталью, а также сложный метод сварки и монтажа, который существенно сказывается на стоимости теплотрассы.
Биметаллические трубы с поверхностной плакировкой
Биметаллические трубы изготавливаются по ГОСТ 10885-85 и представляют собой трубы из двухслойной стали, основной слой которой выполнен из низколегированной или углеродистой стали. На эту сталь методом горячего проката нанесен плакирующий слой из коррозионно-стойких сплавов на основе никеля или хрома.
Горячий прокат формирует мелкодисперсную структуру материала и не требует дальнейшей термической обработки. Такая особенность устраняет диффузию углерода и хрома в зоне контакта слоев на стадии изготовления трубы и сохраняет высокие антикоррозионные свойства материала.
Разработка биметалла выполнялась для замены дорогих нержавеющих трубопроводов или обычных труб из углеродистой стали. Увеличение стоимости биметаллических трубопроводов, по сравнению с углеродистой сталью, компенсировалось многократным ростом стойкости к коррозии.
Оцинкованные трубопроводы из углеродистой стали
Цинк на поверхность трубы наносят с помощью химико-термического метода при рабочих температурах от 300 до 500°С. Сам процесс цинкования заключается в диффузионном насыщении цинком поверхности трубы из углеродистой стали. Толщина такого покрытия обычно составляет 43 мкм.
Особенностью эксплуатации оцинкованных трубопроводов для всех видов теплосетей является низкая температура теплоносителя, которая не должна превышать величину 60°С. Связана такая особенность с эффектом электрохимической коррозии, который возникает в оцинкованной трубе с температурой теплоносителя больше 60°С.
Существует несколько методов увеличения коррозионной стойкости трубопроводов из оцинкованной углеродистой стали. Наиболее известными из них являются фосфатирование, пассивирование и легирование цинка добавками из никеля или алюминия, а также метод сверхглубокого цинкования.
Трубопроводы из углеродистой стали с эмалевым покрытием
Покрытия из эмали или стеклоэмали относятся к категории силикатной обработки поверхности трубы из углеродистой стали и повышают срок ее службы в два раза. Немаловажным достоинством таких трубопроводов выступает снижение гидравлического сопротивления покрытой эмалью трубы в 4-5 раз.
Трубопроводы с эмалевым и стеклоэмалевым покрытием имеют целый ряд достоинств и преимуществ, основными из которых выступают следующие факторы:
Из недостатков такого типа трубопроводов можно отметить повышенную хрупкость покрытия и его небольшую стойкость к ударам или механическим воздействиям.
Для монтажа всех видов теплосетей с эмалевым покрытием трубы из углеродистой стали разработан и выпускается необходимый комплект монтажных соединений и фитингов, которые не снижают общую стойкость к коррозии.
Теплоизолированные трубы Касафлекс
Гибкий теплоизолированный трубопровод Касафлекс представляет собой гофрированную трубу из нержавеющей стали, покрытую слоем изоляции из пенополиуретана с внешней оболочкой из пластика. Такое технологическое решение расширяет температурный диапазон теплоносителя до 160°С и максимальное давление до 1,6 МПа (16 атмосфер).
Отличительной особенностью трубы Касафлекс является ее поставка бухтами или секциями необходимой длины, что качественно снижает расходы на фитинги и монтажные работы. Из других достоинств теплоизолированных труб Касафлекс отметим следующие:
Для качественного и надежного соединения труб Касафлекс между собой и подключения к сетям другого типа разработан и выпускается широкий спектр уплотнителей, фитингов и материалов для изоляции соединений
Заключение
Анализ современных технологических решений для всех видов теплосетей показывает существенное преимущество теплоизолированных трубопроводов из нержавеющей стали Касафлекс перед их традиционными аналогами, а низкие затраты на монтаж, обслуживание и ремонт теплотрасс компенсируют высокую стоимость самой трубы.