Требования к трубам газопроводным

1. Высокая механическая прочность то есть трубы должны иметь сварное соединение,равное по прочности основному металлу трубы.Сварные швы должны быть плотными, без непроваров и трещин (допуски на размеры шлаковых включений и пор устанавливают государственные стандарты или технические условия на данный вид труб )

2. Высокая температурная устойчивость труб.Металл труб должен обладать высокой пластичностью.Это требование связано с сезонным колебанием температур.

Коррозионная устойчивость.

Учитывая все эти требования для строительства газопроводов применяют трубы из малоуглеродистых  и низколегированных сталей. К малоуглеродистым относятся стали с содержанием углерода менее 0,25%Легированием называется введение в сталь добавок с целью получения сплава с заданными прочностными и пластическими  свойствами.Легирующими материалами служит хром,марганец,кремний.

При содержании легирующих элементов 0,05% сталь считается низколегированной

17ХГС- 0.17% углерода, до 1,5% хром, марганец, кремний.

В связи с разнообразием климатических условий, в которых осуществляют строительство и эксплуатацию магистральных газопроводов, трубы разделяют на две группы:

к первой группе относятся трубы в обычном исполнении, предназначенные для прокладки в средних и южных районах с температурой при строительстве от+40⁰С и выше,а при эксплуатации от 0⁰С и выше.

ко второй группе относятся трубы. предназначенные для прокладки в районах с отрицательными температурами (северные районы) при строительстве до –60⁰С, а при эксплуатации до  –20⁰С и –40⁰С.

По способу изготовления трубы делятся.

Трубы до 426 мм – это бесшовные трубы из малоуглеродистых сталей.Трубы диаметром до 426 мм применяются для сооружения промысловых трубных коммуникаций, станционных обвязочных трубопроводов, небольших газопроводов-отводов и городских газовых сетей.

Трубы диаметром от 426 до 1220 мм изготавливают из низколегированных сталей с повышенными механическими свойствами.Это сварные трубы,с прямым или со спиральным швом.(14ХГС,17ГС,17Г2СФ,17Г1С).Из этих сталей делают газопроводы средней протяженности.

Магистральные газопроводы строят из сварных труб больших диаметров 1220-1420 мм из сталей марок 17Г1С-У,16Г2САФ,17Г2САФ,14Г2САФ.

Сварные трубы выпускают в основном прямошовные, причем при диаметре свыше 820 мм их изготавливают из двух половин с двумя продольными швами. Спиральношовные трубы диаметром до 1020 мм включительно употребляют реже, хотя они имеют некоторое преимущество вследствие большей жесткости, допускающей уменьшение труб холодной гибкой,горячей гибкой с набивкой песком.

Основные характеристики трубы.

1. Диаметр – размер труб характеризуется наружным диаметром D_н, условным диаметром D_у, толщиной стенки s,длиной l.

2. Условный диаметр-номинальный диаметр изделия по присоединительным концам.Условный диаметр для стальных труб с постоянным наружным диаметром для различных давлений отличается от внутреннего диаметра, который изменяется в зависимости от толщины стенки.

   Например, для труб D_н=1020 мм S=12 ммD_у=1000 мм D_н= 1220 ммS=12 ммD_у=1200 мм

   3.  Длина трубы.

   Длина спиральношовных труб должна быть не менее 12 метров, труб с продольным швом не менее 10,5 м

   4.  Кривизна трубы- не должна превышать 1,5 мм на 1 м трубы.

   Овальность концов труб (отношение разности между наибольшим и наименьшим диаметрами в одном сечении к номинальному диаметру) не должна превышать 1%.

   Завод-изготовитель на поставляемые им трубы выдает сертификаты, в которых указывает номинальный размер труб, номер ГОСТа или ТУ, по которым они изготовлены, марку стали, результаты механических и гидравлических испытаний.

   На каждую трубу на расстоянии 400-500 мм от одного из концов наносят несмываемой краской марку стали,месяц и год изготовления трубы. номинальные размеры по толщине стенки и диаметру. товарный знак завода и клеймо ОТК, номер трубы, номер плавок,из которых изготовлена труба.При отсутствии сертификатов на трубу их можно использовать лишь после того, как механическими испытаниями образцов. взятых от каждой партии одной плавки или отдельной трубы. и химическим анализом металла будет доказано соответствие их требованиям ГОСТа или ТУ.

    

   Соединительные детали магистральных газопроводов.

   Соединительные детали устанавливают в местах поворотов, переходов и разветвленний магистрального газопровода.Они служат для изменения направления газопровода, устройства отводов, сопряжения одного трубопровода с другим.В качестве соединительных деталей применяют отводы, тройники, переходники и переходные кольца.

   Отвод (колено)- деталь для соединения труб под углом для осуществления поворота газопровода.

   Тройник-деталь с тремя подсоединительными концами для подключения отводов к потребителям газа, лупинга или перемычки.

   Переходник- деталь для соединения труб различного диаметра.

   Переходное кольцо-деталь для соединения труб равного диаметра с разной толщиной стенок.

   Концентрические переходники устанавливают преимущественно в вертикальных, а эксцентрические в горизонтальных трубопроводах (пример обозначения: переход-1020x820-24

   При монтаже стального газопровода применяют только детали, привариваемые встык.Это позволяет ускорить монтаж газопровода, повысить его надежность,сократить расход металла и упростить технологию его изготовления.

   Для магистральных газопроводов применяют следующие детали: отводы крутоизогнутые штампосварные с углами поворота 30,45,60 и 90⁰ и радиусами изгиба R_и ,равными 1,5 D_у , отводы штампосварные с углами поворота от3 до 90⁰  и радиусом изгиба,равным 5D_у, переходы концентрические и эксцентрические, тройники равнопроходные и переходные, штампосварные и сварные, равнопроходные и переходные переходные сварные тройники с усиливающимися накладками, днища эллиптические отбортованные.

   Детали должны удовлетворять следующим требованиям:

   длина сварных тройников должна быть равна не менее чем двум диаметрам ответвления.

   длина ответвления неусиленных сварных тройников должна быть не менее половины диаметра ответвления, но не менее 100 мм.

   ширина накладки усиленного тройника как на магистрали, так и на ответвлении должна быть не менее 0,4 диаметра ответвления, а толщину стенок накладок принимают равной толщине стенки усиливаемого элемента.

   для тройников с отношением диаметра ответвления к диаметру магистрали менее 0,2 накладки не предусматриваются,а при отношении менее 0.5 накладки не предусматриваются на ответвлении.

   длина секторов сварных отводов по внутренней образующей должна быть не менее 0,15 диаметра.

   готовые детали не должны иметь трещин, расслоений.

   неплоскостность торцов допускается 1,5 мм на 1 м диаметра,но не более 2 мм.

   толщина стенок должна определяться расчетом и должна быть не менее 4 мм.

   у усиленных накладками тройников необходимо, чтобы расстояние от накладки до торца было не менее 100 мм.

   Днища (заглушки) из углеродистой стали применяют для закрытия свободных концов труб. Нормами машиностроения предусмотрено применение плоских, плоских ребристых и отбортованных штампованных днищ.Плоские днища в зависимости от диаметра устанавливают на трубопроводах на рабочее давление Р=0,25-2,5 МПа,плоские ребристые на Р=1-2,5МПа и штампованные на Р до 10МПа (пример обозначения: днища-820x2,5НГ  2010-71 ).

   Для ликвидации опасных температурных напряжений,возникающих в газопроводах,применяют линзовые и гнутые компенсаторы.Линзовые компенсаторы представляют собой гибкую вставку в трубопровод, состоящую из попарно сваренных линз, так что каждая пара образует волну высотой 50-200 мм.Компенсирующая способность одной волны в зависимости от толщины стенки составляет от 5 до 15 мм.Линзовые компенсаторы просты по конструкции,герметичны. имеют малые габаритные размеры, удобны в обслуживании.

   Гнутые компенсаторы изготовляют из тех же труб, из которых смонтирован трубопровод.Из всех известных форм наибольшее распространение получили простые в изготовлении П-образные компенсаторы.

   Вотличие от компенсаторов рассмотренных типов гнутые пригодны для высоких давлений и герметичны.Недостатками их являются значительные габаритные размеры.Гнутые компенсаторы рассчитывают по специальным номограммам.

    

   Газопроводная арматура.

3.  

   Одно из важнейших требований к газовой арматуре- обеспечение надежной и безопасной эксплуатации магистральных газопроводов при соблюдении норм герметичности.

   На каждый вид газовой арматуры завод-изготовитель должен представлять паспорт с технической характеристикой, удостоверяющей пригодность арматуры для газопровода или наносить заводское клеймо.

   Виды газопроводной арматуры

   В зависимости от назначения арматура подразделяется:

1. Запорная арматура.

2. Предохранительная арматура.

3. Регулирующая арматура.

4. Арматура обратного действия.

    

   Запорная- для периодических отключений отдельных участков трубопроводов (краны,задвижки,вентиля)

   Арматуру к трубам присоединяют с помощью фланцев, муфт или сварки.

   Запорную арматуру изготавливают из следующих материалов:

   серого чугуна – при Р_рабдо 0,6 МПА и температуре эксплуатации до -150⁰С, ковкого чугуна при  Р_раб до 1,6 МПа и температуре эксплуатации до 150⁰С, стали при всех существующих давлениях и температуре 

   Краны- запорная арматура, в которой цилиндрический, конический или шарообразный запорный элемент вращается вокруг оси, перпендикулярной потоку газа.

   Применяемые на магистральных газопроводах краны различаются: по виду затвора-цилиндрические, конические и шаровые.

   по виду привода-с механическим, пневматическим. гидравлическим, пневмогидравлическим, электрическим.

   по виду управления- местным, дистанционным и автоматическим.

   в зависимости от размера проходного сечения и подсоединения газопровода- равнопроходные и неравнопроходные.

   в зависимости от установки на магистральном газопроводе – в подземном и надземном исполнении.

   На линейной части магистральных газопроводов применяют краны стальные отечественного и импортного производства, присоединяемые к трубам при помощи сварки.

   Задвижки-запорная арматура, в которой запорный элемент перемещается возвратно-поступательно и перпендикулярно к потоку газа.

   Их применяют в технологических обвязках конденсатосборников, метанольных и одоризационных установок.

   Положительные качества задвижек-сравнительная простота конструкции и малое гидравлическое сопротивление, а недостаток-трудность обеспечения герметичности затворного соединения в течение длительного времени.Это происходит от того, что при ее открытии и закрытии в результате трения затвора о седло при больших удельных давлениях поверхности этих деталей быстро изнашиваются и нарушается герметичность.

   Задвижки изготавливают с выдвижным и невыдвижным шпинделем.Они бывают как правило полноходнымит е диаметры отверстий в проходах задвижек не сужают.

   Вентиль-запорная арматура, в которой запорно-регулирующий элемент перемещается возвратно-поступательно и параллельно потоку газа.Он состоит из корпуса,внутри которого находится клапан со шпинделем,ввинчиваемым в резьбу неподвижной ходовой гайки, расположенной в крышке.Клапан может иметь различную форму.Для больших давлений его изготавливают в виде иглы.Вентили отличаются простотой устройства и обеспечивают высокую герметичность.Их недостаток-большое гидравлическое сопротивление.

   Предохранительная- для предупреждения возможности повышения давления в трубопроводе,аппарате сверх установленного предела.

   Предохранительные клапаны настраивают на давление, превышающее рабочее не более чем на 10%.При превышении указанного давления клапан срабатывает и газ сбрасывается в атмосферу до тех пор, пока не восстановится нормальное давление.

   Причинами повышения давления в сосудах, газопроводах могут быть неисправности регулирующей арматуры или ошибочные действия обслуживающего персонала.

   Клапаны предохранительные бывают трех типов: пружинные, гидравлические и рычажно грузовые.На КС применяют гидравлические и пружинные. В соответствии с правилами Госгортехнадзора размеры и пропускная способность предохранительных клапанов должны быть выбраны по расчету так, чтобы в сосуде не могло создаться давление, превышающее рабочее более чем на 0,5 МПа(для сосудов с давлением до 0,3 МПа включительно), на 15% (для сосудов с давлением от 0,3 до 6 МПа) или на 10% (для сосудов с давлением свыше 6 МПа)

   Промышленная трубопроводная арматура имеет условные  обозначения (шифры),которые состоят из четырех-пяти частей (цифр и букв).Перовые две цифры определяют тип арматуры.Буквы(одна-две) обозначают материал корпуса.Третья характеристика(одна или три цифры) указывабт вид примененного привода.(первая цифра) и фигуру,характеризующую конструктивные особенности изделия.Четвертая характеристика буквы обозначает материал,из которого выполнены уплотнительные поверхности изделия.

   Примеры условных обозначений запорной арматуры:

   15кч22нж: 15-вентиль,кч-корпус из ковкого чугуна, 22-конструкция вентиля (по каталогу),.нж-уплотнительные поверхности из нержавеющей стали.

   15кч916бр:15-вентиль. кч-корпус из ковкого чугуна,9-привод электрический,16-конструкцияпо каталогу),бр-уплотнительные поверхности из латуни и бронзы.

   11с320бк:11-кран,с-корпус из углеродистой стали,3-привод механический с червячной передачей,20-конструкция крана (по каталогу)бк-уплотнительные поверхности выполнены непосредственно на самом корпусе,т е без вставных колец.

   Маркировка выполняется на корпусе запорной арматуры и содержит:товарный знак завода-изготовителя, условное давление, диаметр условного прохода,стрелку, показывающую направление потока среды.На арматуре,обеспечивающей прохождение рабочей среды в любом направлении маркировка наносится без стрелок.

   Чугунную арматуру применяют в трубопроводах с рабочим давлением до1,3 МПа и температурой до 300⁰С.

   Стальную арматуру применяют в трубопроводах с любым давлением.

   Для температур до 450⁰С корпуса изготовляют из углеродистой стали.А для более высоких температур и коррозийных продуктов-из легированной.

   Арматура с корпусом из нержавеющей стали может применяться при транспорте высокоагрессивных газов,содержащих сероводород.