Приварные детали трубопроводов и их характеристика

· При изготовлении и монтаже стальных технологических трубопроводных обвязок используют большое количество приварных деталей, которые предназначены для изменения направления потока транспортируемого вещества (отводы) или диаметра трубопровода (переходы), разветвления (тройники, ответвления), закрытия свободных концов трубопроводов (заглушки, днища). Основные типы и размеры приварных деталей стандартизованы или нормализованы.

· Отводы по способу изготовления и конструкции разделяют на бесшовные крутоизогнутые, гладкогнутые, сварные (секционные) и штампосварные.

· Бесшовные крутоизогнутые отводы характеризуются малым радиусом изгиба - 1 – 1,5 Ду, одинаковой толщиной стенки на выпуклой и вогнутой образующих и небольшими размерами. Их применение при монтаже обеспечивает компактную обвязку трубопроводов и оборудования и, как следствие, экономию производственных площадей. Такие отводы изготовляют на Ду = 40 – 600 мм, рассчитанные на давление Ру до 10 МПа, из бесшовных труб без прямых участков на концах на гидравлических прессах или штамповкой (см. рис. 11).

·

· Рис. 11. Крутоизогнутые штампованные отводы с R = 1,5 Д_у.

·

· Гладкогнутые отводы изготавливают на Ду = 10 – 1000 мм, рассчитанные на давление Ру до 10 МПа, из бесшовных и сварных труб путем гибки на трубогибочных станках в холодном или горячем состоянии. Чтобы уменьшить разностенность труб, образующуюся в процессе гибки, отводы изготавливают радиусом изгиба не менее 2,5 – 3 Дн. На концах гнутые отводы имеют прямые участки, что вызвано технологией гибки. Поскольку изготовление гнутых отводов более трудоемко, чем крутоизогнутых, их рекомендуется применять на трубопроводах, для которых отсутствуют стандартные крутоизогнутые отводы (трубопроводы их легированных сталей, трубопроводы высокого давления), а также в тех случаях, когда по проекту требуется большой радиус изгиба (см. рис. 12).

·

·

· Рис. 12. Гладкогнутые отводы с R = 5 Д_у.

·

· Сварные (секционные) отводы изготавливают диаметром Ду = 150 – 1400 мм из бесшовных и сварных труб путем вырезки отдельных секций и их последующей сборки и сварки. Радиус изгиба сварных отводов обычно небольшой – 1 – 1,5 Ду. Применяют эти отводы для трубопроводов на Ру до 6,3 МПа и только в тех случаях, когда отсутствуют крутоизогнутые или гнутые отводы.

· Штампосварные отводы изготавливают диаметром Ду = 600-1400 мм из листовой стали путем штамповки полуотводов на прессах с последующей сборкой и сваркой двух продольных швов. Такие отводы используют для трубопроводов вместо сварных. На рисунке 13 показаны сварной (секционный) и штампосварной отвод.

·

· Рис. 13. Сварной (секционный) и штампосварной отводы.

· Ответвления и тройники по своей конструкции разделяют на равнопроходные (без уменьшения диаметра ответвления) и переходные (с уменьшением диаметра ответвления). В тройниках в местах образования отверстия прочность участка трубопровода резко снижается. В зависимости от запаса прочности трубопровода и соотношения диаметра ответвления и диаметра основной магистрали требуется местное его усиление, что достигается применением укрепляющих элементов.

· Равнопроходные сварные ответвления, в которых наблюдается наибольшее снижение прочности трубопровода, получают путем врезки без укрепляющих элементов. Такие ответвления применяют обычно на Ру до 2,5 Мпа. Для более высоких давлений используют переходные ответвления. Получаемые врезкой, или равнопроходные – с укрепляющими элементами: усиленным (толстостенным) штуцером, усиленным корпусом, накладным воротником. Врезки с усиленным корпусом обычно изготавливают в виде отдельных сварных тройников на Ру более 4 МПа.

· Ответвления с бесшовным сопряжением горловины, характеризующиеся высокой прочностью и надежностью, получают с помощью штампованных тройников, отбортованных в трубах штуцеров, врезных и накладных седловин. На рисунке 14 представлены конструкции тройников.

·

· Рис. 14. Равнопроходный и переходный тройники.

·

· Бесшовные штампованные тройники целесообразно применять при соотношении диаметров основного трубопровода (магистрали) и ответвления от 1 до 0,7, а седловины и отбортованных горловин в трубах – от 0,6 и менее. Бесшовные тройники изготавливают Ду 40 – 400 мм, рассчитанные на Ру до 10 МПа, а из труб способом горячей штамповки или холодной гидромеханической торцовой осадки в штампе.

· Штампосварные тройники изготавливают Ду 500 – 1400 мм из листовой стали способом горячей штамповки с отбортовкой горловины и последующей сваркой продольного шва на корпусе.

· Переходы по своей конструкции подразделяют на концентрические, которые применяют преимущественно для трубопроводов, расположенных вертикально, и эксцентрические – для трубопроводов, расположенных горизонтально. При использовании эксцентрических переходов в трубопроводах не образуются застойные зоны, облегчается удаление продукта из трубопровода при его отключении.

· Бесшовные переходы изготавливают Ду 40 – 400 мм на Ру до 10 МПа из труб путем обжима или раздачи. А также из листовой стали путем штамповки с последующей пробивкой отверстия и его отбортовкой.

·

· Рис. 15. Переходы:

· I – бесшовные; II – сварные; а – концентрический штампованный; б – эксцентрический штампованный; в, г – концентрические вальцованный и лепестковый.

· Сварные переходы производят Ду 250 – 1400 мм на Ру до 2,5 МПа из листовой стали штамповкой из двух половин или вальцовкой с последующей сваркой продольного стыка. Лепестковые сварные переходы изготавливают Ду 100 – 500 мм на Ру не более 1,6 МПа из труб путем вырезки на концах клиньев с последующей их подгибкой и сваркой. Конструкции отдельных видов переходов представлены на рисунке 15.

·

· Заглушки применяются для того, чтобы закрыть наглухо выход среды из торцов трубопроводов, а также надежно перекрыть движение среды по трубопроводу в местах, где это требуется по условиям эксплуатации или ремонта трубопровода. По своей конструкции заглушки разделяют на сферические, эллиптические, плоские, плоские ребристые и фланцевые (см. рис. 16 и 17).

·

· Заглушки рекомендуется выбирать в зависимости от рабочих параметров среды и конкретных условий эксплуатации. Сферические и эллиптические заглушки устанавливают на трубопроводах высокого или среднего давления. Они изготовляются в заводских условиях из листовой стали штамповкой в горячем состоянии.

· Плоские заглушки устанавливают на трубопроводах среднего и низкого давления. Заглушки плоские изготовляют из листовой стали в двух исполнениях: для установки внутри трубы и для закрытия торца трубы снаружи. Заглушки ребристые отличаются по конструкции от плоских заглушек наличием ребер жесткости. Приварные плоские и плоские ребристые заглушки можно применять для технологических трубопроводов с давлени6ем среды Ру до 2,5 МПа. Фланцевые заглушки присоединяются к трубопроводу на фланцах. Заглушки изготовляют из тех же материалов, что и фланцы трубопроводов высокого давления. В условиях монтажа и эксплуатации приходится устанавливать заглушки на трубопроводах для временного отключения их от действующих магистралей. В этом случае чаще всего заглушки соответствующей толщины устанавливают между фланцами. Качество материала заглушек должно подтверждаться сертификатом. Допускается составлять один сертификат на партию заглушек, изготовленную из одного материала по одному заказу.

·

·

· Рис. 17. Заглушки:

· а – эллиптическая; б – плоские; в – плоская ребристая; г – фланцевая.

3. Приварные детали трубопроводов и их характеристика

Соединения трубопроводов бывают неразъемные и разъемные. К неразъемным относят соединения, полученный сваркой, пайкой, прессованием, склеиванием или бетонированием, к разъемным – фланцевые, резьбовые, раструбные и другие. Вид соединения трубопроводов зависит от материала соединяемых деталей, физико-химических свойств транспортируемого продукта (агрессивность, токсичность, способность к выпадению осадка и др.), условий эксплуатации (необходимость частых разборок, взрывобезопасность и др.), давления и температуры транспортируемого продукта.

Стальные трубопроводы соединяют сваркой, с помощью фланцев и резьбы [4-6]. Технологические трубопроводы групп А и Б, как правило, предусматривают сварными встык. По характеру выполнения соединений стальных трубопроводов, сварные швы подразделяют на односторонние, двусторонние и двусторонние с подкладным кольцом. Трубопроводы с наружным диаметром до 530 мм сваривают только односторонним швом. Двусторонние швы с подваркой корня шва применяются для труб с D_Н больше 530 мм. Подкладные кольца уменьшают проходное сечение трубопроводов и вызывают дополнительное сопротивление для транспортируемого продукта. Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений труб с трубами и арматурой в зависимости от способов сварки определены ГОСТ 16037-80.

Сварные соединения стальных труб и соединительных деталей должны быть равнопрочными основному металлу. В отдельных случаях допускается применение труб и соединительных деталей, сварные соединения которых неравнопрочны основному металлу, если в технических условиях на изготовление трубопровода указаны прочностные характеристики сварных соединений.

При сварке соединений трубопроводов могут образоваться наплывы расплавленного металла на внутренних стенках трубы, что увеличивает сопротивление движения транспортируемого продукта, особенно в трубопроводах малого диаметра (10-32 мм). Чтобы исключить этот недостаток, сваривают враструб.