Реферат на тему «Трубопроводы»

Содержание

Введение

1. Основные виды и параметры трубопроводов

2. Способы соединения трубопроводов

Заключение

Список литературы

Введение

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.

Цель работы – рассмотреть более подробно основные виды, параметры и способы соединения трубопроводов.

Основные виды и параметры трубопроводов

Трубопроводом называется устройство предназначенное для транспортировки жидких, газообразных или сыпучих веществ. Основные виды трубопроводов приведены на рисунке 1.

Рисунок 1- Виды трубопроводов

В зависимости от транспортируемой среды применяются термины: водопровод, газопровод, паропровод, нефтепровод, воздухопровод, маслопровод, кислотопровод, кислородопровод, бензопровод, молокопровод и т.д.

Основными общими параметрами трубопровода и арматуры являются:

 — Условный диаметр прохода DN (D_y), мм,

 — Условное давление РN (р_у), Мпа

 — Рабочая температура t_p, °С среды.

Различают рабочее давление р_р, МПа и пробное давление р_пр, МПа.

Магистральные трубопроводы предназначены для транспортировки среды на дальние расстояния. Магистральный трубопровод включает в себя сооружения по подготовке транспортируемой среды, линейную часть, насосные или компрессорные и газораспределительные станции. По рабочему давлению магистральные газопроводы подразделяют на трубопроводы низкого давления — р_р < 1,2 МПа, среднего давления — р_р = 1,2…2,5 МПа и высокого давления — р_р > 2,5 МПа.

Городские (поселковые) коммунально-сетевые трубопроводы используются для удовлетворения нужд городского населения и небольших промышленных предприятий. Газопроводы городского газового хозяйства в зависимости от назначения подразделяют на транзитные, распределительные и ответвления. Транспортировка газа по городскому газопроводу действующими нормами допускается при рр < 1,2 МПа. Городские газопроводы считаются низкого давления при р_р < 0,005 МПа, среднего давления при р_р = 0,005…0,3 МПа и высокого давления при р_р > 0,3 МПа.

Технологическими называют трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируются сырье, полуфабрикаты и готовые продукты, пар, вода, топливо, реагенты и другие материалы, обеспечивающие выполнение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, отработанные реагенты и газы, различные промежуточные продукты, полученные или использованные в технологическом процессе, отходы производства. В зависимости от размещения на промышленном объекте технологические трубопроводы подразделяют на внутрицеховые, соединяющие агрегаты и машины технологических установок цеха, и межцеховые, соединяющие технологические установки разных цехов. Внутрицеховые трубопроводы называются обвязочными, если они устанавливаются непосредственно в пределах отдельных аппаратов, насосов, компрессоров и др. и соединяют их.

Технологические трубопроводы делятся на пять категорий в зависимости от характера транспортируемой среды, рабочего давления и рабочей температуры. Категория трубопровода устанавливается проектом.

Технологические трубопроводы считаются холодными, если они работают при среде, имеющей рабочую температуру t_p < 50 °С, и горячими, если температура рабочей среды t_p > 50 °С.

В зависимости от условного давления среды трубопроводы подразделяются на вакуумные, работающие при абсолютном давлении среды ниже 0,1 МПа (абс), низкого давления, работающие при давлении среды от 0,1 до 1,6 МПа или от 0 до 1,5 МПа (изб.), среднего давления, работающие при давлении среды от 1,5 до 10 МПа (изб.).

Безнапорными называются трубопроводы, работающие без избыточного давления («самотеком»).

В зависимости от степени агрессивности транспортируемой среды трубопроводы подразделяются на три группы: с неагрессивной и малоагрессивной средой (скорость коррозии менее 0,1 мм/год), со среднеагрессивной средой (скорость коррозии 0,1 — 0,5 мм/год) и с высокоагрессивной средой (скорость коррозии более 0,5 мм/год).

В зависимости от максимального рабочего давления газа газопроводы и газоустановки бывают: низкого давления (при р_р < 0,015 МПа и при 0,015 МПа < р_р < 0,1 МПа), среднего авления (при 0,1 МПа < р_р < 0,3 МПа) и высокого (при 0,3 МПа < р_р < 0,6 МПа и при 0,6 МПа < р_р < 1,2 Мпа).

В газовом хозяйстве заводов черной металлургии разрешается прокладка газопроводов как межцеховых, так и внутрицеховых с рабочим давление р_р < 0,6 МПа. В случае производственной необходимости допускается давление р_р = 1,2 МПа. Для прокладки газопроводов с давлением выше 1,2 МПа требуется разрешение Госгортехнадзора.

Судовые трубопроводы предназначены для транспортирования различных сред в условиях работы судовых установок и агрегатов. Они имеют различные назначение, протяженность, рабочие параметры и условия эксплуатации.

Машинные трубопроводы служат для передачи среды из одной части машины в другую или же из одного агрегата в другой. К ним относятся: топливопроводы в дизельных и бензиновых двигателях, маслопроводы в станках, самолетах и т.п.

Проектирование, изготовление и монтаж технологических и городских трубопроводов производятся в соответствии с техническими регламентами и правилами Госгортехнадзора. Исключение составляют трубопроводы с невысокими параметрами среды, например, для пара при рабочем давлении до 0,2 МПа (абс); для воды с температурой до 120 °С; временно установленные трубопроводы со сроком до 1 года и некоторые другие.

К трубопроводам, предназначенным для транспортирования огне- и взрывоопасных, а также токсичных или радиоактивных сред, предъявляются высокие требования в отношении безопасности, непроницаемости и долговечности материалов корпусных деталей и герметичности по отношению к внешней среде.

Независимо от температуры таких рабочих сред при транспортировании их под вакуумом или под давлением при диаметре трубопровода до 400 мм должны применяться стальные бесшовные трубы. Сварные трубы можно использовать только при условии их изготовления по специальным техническим условиям. Соединения в трубопроводах для транспортирования сжиженных газов должны осуществляться главным образом сваркой. В местах установки арматуры, с целью присоединения ее к трубопроводу, могут быть применены фланцевые соединения. Они могут быть использованы и в трубопроводах, требующих периодической разборки в целях очистки или замены отдельных участков.

Способы соединения трубопроводов

Все известные соединения условно подразделяются на два общих типа:

• Неразъемные – сваривание, склеивание, установка пресс фитингов, герметизация раструбов и т.д.;
• Разъемные – резьбовые, цанговые, фланцевые, раструбные без герметизации цементными растворами и т.д.

То есть, коммуникации, собранные с применением разъёмных соединений при необходимости могут быть разобраны что упрощает ремонт и обслуживание трубопровода. И наоборот неразъемная сборка не позволяет разобрать и впоследствии собрать узел стыковки.

Сборка посредством сваривания.

Сварка применяется для сборки трубопроводов как из металлических так из пластиковых труб. И в том и в другом случае соединение демонстрирует высокую степень герметичности и прочности.

Разница при работе с металлом и полимерными материалами заключается в том, что в первом случае используется высокотемпературная сварка, а во втором случае низкотемпературная.

Применяемые сегодня методы сваривания условно подразделяется на следующие группы:

• метод плавления – кромки свариваемых деталей нагреваются до температуры плавления и совмещаются с образованием неразборного герметичного шва;
• метод давления выполняется посредством смещения торцов деталей под высоким давлением с нагревом или без него.

Для сборки металлических трубопроводов своими руками применяется газовая и дуговая электросварка.

До того, как сваривать трубы, участки соединения промываются раствором каустической соды и водой для удаления жировых загрязнений. Кроме того, выполняется механическая обработка торца посредством напильника, которым снимаются заусеницы и прочие неровности кромки.

Рисунок 2 — Актуальные виды сварки труб

Дуговая электросварка выполняется с использованием электродов — плавящихся (вольфрамовых) или неплавящихся (угольных). При использовании неплавящихся электродов дополнительно применяется присадочный материал, который оплавляется и заполняет собой полость шва.

Газовая сварка выполняется только с использованием присадочного материала. То есть монтажные поверхности совмещаются, а зазор заполняется оплавленным присадочным материалом.

Сварка пластиковых труб в зависимости от конфигурации трубопровода выполняется в раструб (торец в торец) или встык.

Сварка в раструб выполняется посредством одновременного нагрева внешней поверхности одного торца и внутренней поверхности другого торца. Затем, пока разогретые поверхности не остыли, узкий конец вдвигается в раструб. Такая технология известна по пайке бытовых трубопроводов из полипропилена.

Сварка встык выполняется посредством оплавления кромки торцов, после чего они с усилием соединяются. И тот и другой метод позволяет добиться герметичности готовой конструкции, но сварка в раструб гарантирует более высокую прочность и долговечность.

Соединения без применения сварки

Несмотря на то, что сварная стыковка труб обеспечивает высокую надёжность и долговечность стыка, ее применение не всегда возможно. В этом случае применяются методы бессварного соединения.

Рассмотрим наиболее распространенные способы стыковки труб, которые можно применить для построения бытовых трубопроводов.

Резьбовое соединение труб — это классическое решение, которое эффективно применяется в течении нескольких столетий. Такой способ соединения металлических труб хорош тем, что его от начала до конца можно выполнить своими руками, используя простой слесарный инструмент, цена которого невысока.

Суть резьбового соединения заключается в том, что на торце трубы нарезается внешняя резьба. На другом конструкционном элементе — фитинге нарезается внутренняя резьба. В итоге труба с внешней резьбой вкручивается в деталь с внутренней резьбой.

Для нарезки резьбы применяется специальный инструмент — плашки. За счет правильного подбора насадок можно нарезать резьбу с нужным диаметром и шагом.

Таблица 1 – Параметры метрической и дюймовой резьбы

Основным условием герметичности соединения является соответствие шага внутренней и внешней резьбы. Незначительные микрозазоры компенсируются применением специальных уплотнителей, таких как традиционная пакля или современная фум-лента и эластичные герметики.

Трубное соединение американка применяется при стыковке трубопровода с водяными счетчиками и сантехническими приборами. Популярность «американки» объясняется простотой применения и надежностью.

Соединение относится к категории разборных условно, так как каждый демонтаж и повторный монтаж истончают уплотнительную прокладку что негативно сказывается на герметичности.

Применение цанговых фитингов с накидной гайкой

Цанговое соединение труб применяется при работе с металлопластом. Несмотря на то что способ относится к современным, применением металлопластовых труб с такими фитингами постепенно вытесняется более практичными обжимными неразборными фитингами.

Рисунок 3 — Устройство цангового резьбового фитинга

Цанговый фитинг состоит из следующих деталей:

• Цанга – металлический хвостовик с резиновыми уплотнительными кольцами;
• Обжимное кольцо, которое затягивается на трубе и обеспечивает таким образом прочность соединения;
• Накидная гайка, которая затягивает обжимное кольцо.

Тавровое соединение с использованием тройника

Считается, что цанговое соединение разборное, но это не совсем так. От каждого последующего демонтажа и монтажа уплотнительные резиновые кольца разрушаются что негативно сказывается на герметичности. Поэтому выполнять монтаж цанговых фитингов желательно выполнять без перспективы последующего демонтажа.

Отдельная разновидность фитингов с накидной гайкой используется для соединения ПНД труб. В ходе монтажа полиэтиленовая труба вставляется в корпус пластикового фитинга, а обжимное кольцо и накидная гайка стягивают всю конструкцию обеспечивая герметичность соединения.

Применение обжимных пресс-фитингов

Пресс-фитинги применяются для монтажа металлопластиковых труб. Применение обжимного пресс-фитинга на порядок проще, чем использование аналога с накидной гайкой, но есть пара моментов, на которые нужно обратить внимание.

Во-первых, пресс-фитинг после обжима образует неразборное соединение, переделать которое можно обрезав трубу и используя новую деталь.

Во-вторых, для выполнения обжимного соединения нужны специальные клещи, которые равномерно обжимают гильзу по всему периметру. Так как специальные клещи относятся к категории профессионального инструмента их цена высока. Значит покупать клещи для разового использования при строительстве трубопровода в квартире невыгодно.

Конструкция пресс-фитинга состоит из следующих элементов:

• Корпус, изготовленный из латуни;
• Резиновые уплотнительные кольца;
• Обжимная гильза, изготовленная из нержавеющей стали.

Применение штуцерного фитинга

Рисунок 4 — Схема устройства штуцерного фитинга

Штуцерное соединение труб является разборным, причем последующий демонтаж и монтаж фитинга не сказывается на герметичности соединения. Узел в сборе состоит из штуцера — втулка с ограничительным буртиком и резьбой, из накидной гайки и уплотнительного кольца.

Подвижное соединение

Иногда применение обычных фитингов не позволяет стыковать трубы под требуемым углом. Решением проблемы является шарнирное соединение труб, посредством которого можно не только расположить трубы под нужным углом, но и при необходимости изменить этот угол.

Для шарнирного соединения применяются специальные фитинги, одна половина которых после монтажа остается неподвижной, в то время как другая половина может изменять положение в рамках ограничительной кулисы. Подвижная часть фитинга перемещается из стороны в сторону на 50-90 градусов и перемещается круговыми движениями по радиусу ограничителя.

Несмотря на подвижность, соединение имеет определенный ресурс. Поэтому не стоит изменять угол крепления трубы слишком часто и без особой необходимости.

Соединение с применением стягивающих хомутов

Грувлочное бессварное соединение труб применяется в том случае если нужно быстро состыковать металлические трубы большого диаметра.

При сборке трубопроводов используется специальное оборудование – желобонакатчик, который профилирует стыкуемые торцы. Стягивающий хомут цепляется за сделанные на торце желобки и таким образом обеспечивается требуемая герметичность узла.

Использование рукавов высокого давления (РВД)

В определенных ситуациях построение жёстких трубопроводов является нецелесообразным. В этом случае применяются гибкие соединители рукава высокого давления.

Рукав высокого давления представляет собой многослойный шланг с металлической проволочной оплёткой. По концам шланга применены торцевые фитинги, рассчитанные на резьбовое присоединение посредством накидной гайки. Торцевые фитинги крепятся на шланге посредством обжима металлических гильз.

Эксплуатация РВД допускает регулярное изменение направления трубопровода без ущерба для целостности шланга и крепления фитингов.

Заключение

Итак, трубопровод — искусственное сооружение, предназначенное для транспортировки газообразных и жидких веществ, а также твёрдого топлива и иных твёрдых веществ в виде раствора под воздействием разницы давлений в поперечных сечениях трубы. Трубопроводы могут защищаться от разрушения из-за превышения давления предохранительными клапанами. С целью защиты от коррозии могут быть покрыты эмалями.

Нормальная эксплуатация и долговечность трубопроводов в значительной степени зависят от правильного выбора конструкции и качественного выполнения соединений труб между собой, с соединительными деталями, арматурой, компенсаторами. К соединениям как к важнейшим элементам трубопроводов предъявляются такие требования: необходимые прочность и плотность при работепод давлением и при образовании в трубопроводах вакуума; стойкость к агрессивным средам; простота исполнения, удобство и быстрота выполнения.

Сварка является наиболее целесообразным и надежным методом соединения стальных трубопроводов и арматуры с трубопроводом. Она широко применяется в трубопроводных системах различного назначения, но во многих случаях используются и фланцевые соединения, обладающие своими достоинствами и недостатками как разъемные соединения. В трубопроводах с малыми условными диаметрами часто используются резьбовые соединения.

Список литературы

1. “Теплоснабжение» В. Е Козин, Т.А. Левина, А.П. Марков, И.Б. Пронина, В.А. Слемзин. Москва 1980 год.
2. “Монтаж трубопроводов» справочник рабочего. А.А. Персинов, К.А. Гарус Киев 1987 год.
3. “Трубопроводная арматура” Д.Ф. Гуревич. Справочное пособие. Ленинград 1981 год.
4. Этус. Материаловедение. Методическое пособие.
5. Межгосударственный стандарт ГОСТ 8734-75.