Категории трубопроводов

Магистральные трубопроводы и их участки подразделяются на категории в зависимости от диаметра, условий прокладки (подземная или наземная), а также места расположения трассы по отношению к населённым пунктам, транспортным узлам и магистралям и другим объектам, определяющим степень опасности при сварке.

Всего категорий пять: В,I,II,III,IV для трубопроводов и его отдельных участков. Назначение категории в соответствии с таблицами 2 и 3 (СНИП 2.05.06.- 85 *), фрагменты которых приведены на рис.1; 2; 3.

Категория трубопровода в свою очередь определяет значения коэффициента условий работы трубопровода при расчете его на прочность, дефектов сварки и выполнение других технологических операций при монтаже и ремонте трубопроводов.

Магистральные газо- и нефтепроводы эксплуатируются под давлением 5,0÷10,0 МПа (50÷100 кг/см 2). Трубы и сварные стыки испытывают значительные напряжения (от укорочения и удлинения), вызываемые изменением температуры грунта, перекачиваемого продукта, а при наземной прокладке - и изменением температуры окружающего воздуха. При укладке длинных плетей газо- и нефтепроводов в траншею трубы и сварные стыки подвергаются воздействию изгибающих и растягивающих нагрузок.

Участки магистральных трубопроводов, примыкающие к компрессорным и насосным станциям испытывают значительные динамические нагрузки, вызываемые пульсацией перекачиваемого продукта.

В связи с указанными обстоятельствами к трубам и сварным соединениям магистральных трубопроводов необходимо предъявить повышенные требования и применять наиболее совершенные методы контроля.

Трубы для магистральных трубопроводов должны удовлетворять следующим требованиям:

1. Металл труб должен обладать высокими механическими свойствами (прочностью, пластичностью и ударной вязкостью). Трубы магистральных газо- и нефтепроводов работают обычно при сравнительно небольших колебаниях температуры (от –10 до +50 о С) и в связи с малой коррозионной активностью перекачиваемых сред изготовляются из углеродистых и низколегированных сталей.

2. При заданном рабочем давлении трубы должны иметь минимальную толщину стенки. Количество металла, расходуемого на сооружение газо- и нефтепроводов, является одним из решающих факторов экономики трубопроводного строительства.

Снижение расхода металла достигается применением оптимальных методов расчета трубопроводов, повышением прочности стали и улучшением качества изготовления труб.

В настоящее время трубы магистральных газо- и нефтепроводов изготавливают из стали с пределом прочности до 7,0 МПа (70 кг/см 2).

3. Металл труб должен хорошо свариваться как в заводских, так и в полевых условиях.

4. Концы труб должны иметь точные размеры и правильную форму. Геометрия концов труб имеет важное значение для качества и производительности процесса сварки на трассе.

Сварные стыки должны быть равнопрочными с металлом труб, так как в сварных соединениях допустимы небольшие (допускаемые по ТУ) дефекты, для обеспечения равнопрочности металл швов должен иметь повышенные прочностные характеристики.

В зависимости от вида и параметров среды трубопроводы в соответствии с правилами технадзора подразделяются на четыре категории трубопроводов в порядке убывающих параметров (табл.). Трубопроводы перегретого пара и горячей воды первой, второй и третьей категорий изготовляют из бесшовных высококачественных труб по особым техническим условиям. четвертой категории можно изготовлять из стандартных бесшовных и сварных труб.

Правила определяют требования к устройству, изготовлению, монтажу, эксплуатации и освидетельствованию трубопроводов, транспортирующих водяной пар с рабочим давлением более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) или горячую воду с температурой выше 115°С. Они не распространяются на трубопроводы первой категории с наружным диаметром менее 51 мм и на трубопроводы прочих категорий с наружным диаметром менее 75 мм. Для трубопроводов в пределах , трубопроводов АЭС и реакторов, для сосудов, входящих в системы трубопроводов, разработаны специальные правила технадзора и атомэнергонадзора.

При выборе арматуры и деталей трубопроводов (тройники, колена, отводы, Переходы, фланцы и др.) пользуются понятиями условного (Ру) , пробного (Рпр) и рабочего (Рр) давлений: Ру - наибольшее избыточное давление при температуре среды 20°С, при котором допустима длительная работа арматуры и деталей трубопровода, имеющих заданные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках их прочности, соответствующих температуре 20°С; Рпр - избыточное давление, при котором должно производиться гидравлическое испытание арматуры и деталей трубопровода на прочность и плотность; Рр - наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопровода. Ряд Ру : 0,10 (1); 0,16 (1,6); 0,25 (2,5); 0,40 (4); 0,63 (6,3); 1,00 (10,0); 1,60 (16); 2,5 (25); 4,00 (40); 6,30 (63); 10,00 (100); 12,50 (125); 16.0 (160); 20,00 (200); 25,00 (250); 32,00 (320); 40,00 (400); 50,00 (500); 63,00 (630); 80.0 (800); 100,00 (1000); 160,00 (1600); 250,00 (2500) МПа (кгс/см2).

Предусматривается разделение металлов для трубопроводов на 12 групп , приведенных в табл. в порядке возрастающей жаропрочности. Каждая группа имеет свою градацию, температурных ступеней в соответствии с механическими свойствами при различных температурах. Для первой наиболее низкой ступени температур (для сталей 200 °С, для чугуна, бронзы и латуни 120 °С, для титановых сплавов 50 °С) рабочее давление равно условному. Рабочие давления, относящиеся к температурам, при которых имеет место ползучесть материала, приведены для ресурса 10^5 ч.

Группы материалов для трубопроводов

При обозначениях условного, пробного и рабочего давлений единицы не проставляются, например: условное давление 4 МПа (40 кгс/см2) обозначается Pу 40, пробное давление 6 МПа (60 кгс/см2) - Рпр 60, а рабочее давление 25 МПа (250 кгс/см2) при температуре 540 °С - Рр 250/540.

Температура среды должна приниматься равной температуре, при которой происходит длительная эксплуатация изделия, без учета кратковременных отклонений, допускаемых соответствующими стандартами или нормативно-технической документацией. Выбор материалов для арматуры и деталей трубопроводов производится в зависимости от назначения, параметров (температуры, давления) и условного прохода. Если отдельные элементы имеют различные температурные пределы, тогда рабочая температура всего изделия не должна превышать наиболее низкий температурный предел применения наименее жаропрочного элемента.

Основные марки стали для трубопроводов первой категории

20 - паропроводы на давление не выше 4 (40) и 4,4 (44) МПа (кгс/см2) и температуру соответственно 440 и 340 °С, на давление не выше 2,2 (22) МПа (кгс/см*) при температуре не выше 425 °С и питательные трубопроводы на давление до 24 (240) МПа (кгс/см2) и температуру соответственно до 250 °С.

15ГС - питательные трубопроводы на давление 18,5 (185), 24 (240) и 38 (380) МПа (кгс/см2) и температуру 215, 250 и 280 °С соответственно.

16ГС - паропроводы на давление 4,4 (44) МПа (кгс/см2) и температуру 340 °С при Dy 600 и 700.

17Г1С - трубопроводы на давление до 2,5 МПа (25 кгс/см2) и температуру до 350-415 °С для Dy 500 и более.

12Х1МФ - паропроводы на давление до 14 МПа (140 кгс/см2) и температуру до 560 °С.

15Х1М1Ф - паропроводы на давление 25,5 (255) МПа (кгс/см2) и температуру 545 °С; на давление 14 (140) МПа (кгс/см2) и температуру 545 и 560 °С при Dy 200 и более, а также на это же давление и температуру 515 °С при Dу 350. Эта же сталь применяется для паропроводов на давление 4 (40) МПа (кгс/см2) и температуру 545 °С при Dy 500 и более.

При предварительном подборе проходного сечения труб используется приближенное округленное значение внутреннего диаметра Dy, называемое условным проходом . Под условным проходом понимается номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода, мм. Установлен следующий ряд условных проходов : 1*; 1,2*; 1,6*; 2,0*; 3*; 4*; 5*; 6; 8*; 10; 12*; 13*; 15; 16**; 20; 25; 32; 40; 50; 63**; 65; 80; 100; 125; 150; 160**; 175*; 200; 225*; 250; 300; 350; 400; 450*; 500; 600; 700*; 800; 900*; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800*; 2000; 2200*; 2400; 2600*; 2800*; 3000; 3200*; 3400; 3600*; 3800*; 4000. Условные проходы, отмеченные звездочкой, для арматуры общего назначения применять не следует. Условные проходы, отмеченные двумя звездочками, допускается применять только для гидравлических и пневматических устройств.

При маркировке условного прохода единицы не указываются. В России для условных проходов используется обозначение Dy .

Горячедеформиррванные бесшовные трубы общего назначения изготовляются из углеродистой и легированной стали марок Ст2сп, Ст4сп, Ст5сп, Ст6сп (по ГОСТ 380-71), 10, 20, 35, 45, 10Г2, 20Х, 40Х, ЗОХГСА, 15ХМ, 30ХМА, 12ХН2 (по ГОСТ 1050-74, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 19282-73).

Трубы стандартизованы по наружному диаметру, - толщине стенки и длине. Принят следующий ряд наружных диаметров труб : 20*, 21,3*; 22*; 25; 26,9*; 28; 30*; 31,8*; 32; 33,7*; 35*; 38; 40*; 42; 42,4*; 44,5*; 45; 48,3*; 50; 51*; 54; 57; 60; 60,3*; 63,5; 68; 70; 73; 76; 82,5*; 83; 89; 95; 102; 104*; 108; .114; 121; 127; 133; 140; 146; 152; 159: 165*; 168; 178*; 180; 194; 203; 219; 245; 273; 299; 324*; 325; 351; 356*; 377; 402; 406*; 426; 450; 457*; (465); 480; 500; 508*; 530; (550); 560; 600; 720; 820 мм.

Толщина стенки трубы должна выбираться из ряда: 2,5; 2,6*; 2,8; 3; 3,2*; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; (6,5); 7; (7,5); 8; (8,5); 9; (9,5); 10; 11; 12; (13); 14; (15); 16; 17; 18; (19); 20; 22; (24); 25; (26); 28; 30; (34); (35); 36; (38); 40; (42); 45; (48); 50; 56; 60; 63; (65); 70; 75 мм. Размеры, взятые в скобки, применять не рекомендуется. Трубы с наружными диаметрами и толщинами стенок, отмеченными звездочкой, применяют в работах по экономическому и научнотехническому сотрудничеству с другими странами. ГОСТ 8732-78 устанавливает границы толщин стенок для труб различных наружных диаметров. Там же приводятся значения линейной плотности труб, кг/м.

Горячедеформированные бесшовные трубы общего назначения (ГОСТ 8732-78) изготовляются немерной длины в пределах от 4 до 12,5 м, мерной длины и длины, кратной мерной - в пределах немерной длины. Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные (ГОСТ 8734-75) имеют немерную длину от 1,5 до 11,5 мм.

Трубы для трубопроводов ТЭС и АЭС выпускаются заводами в соответствии с утвержденными стандартами.

Опоры и подвески трубопроводов предназначены для восприятия их веса и одновременного обеспечения свободы их температурных перемещений. В зависимости от назначения различают неподвижные и направляющие опоры, жесткие и пружинные подвески.

В настоящее время расчеты на прочность трубопроводных систем с учетом внутреннего давления, самокомпенсации температурных удлинений, весовой нагрузки и некоторых других нагружающих факторов с выбором опор и подвесок выполняются по специальным программам. Они пригодны для расчета сложноразветвленных трасс.

Среди «транспортных средств», которые нужны для перемещения определенного материала, одним из самых распространенных являются трубопроводы. Трубопровод обеспечивает недорогую и беспрерывную транспортировку газов и жидкостей. Сегодня существует немало видов трубопроводов. Конструкции различаются и классифицируются по масштабу, диаметру, давлению, а также рабочей температуре.

По масштабу различают магистральные, коммунально-сетевые, технологические, судовые (машинные) трубопроводы. Рассмотрим подробнее назначение и категории магистральных и технологических трубопроводов.

Магистральные трубопроводы. Назначение и категории.

Магистральные трубопроводы - это такое сложное техническое сооружение, которое состоит из многокилометровой трубопроводной нити, газо- или нефтеперекачивающих станций, переходов через реки или дороги. Магистральные трубопроводы транспортируют нефть и нефтепродукты, сжиженный углеводородный газ, топливный газ, пусковой газ и др.

Все магистральные трубы изготавливают только по сварной технологии. То есть, на поверхности любой магистральной трубы можно увидеть либо спиральный, либо прямой шов. В качестве материала для изготовления таких труб применяется сталь, т.к это экономичный, прочный, хорошо сваривающийся и надёжный материал. К тому же, это может быть «классическая» конструкционная сталь с номинированными механическими свойствами, углеродная сталь с низким содержанием легирующих элементов или углеродистая стать обыкновенного качества.

Классификация магистральных трубопроводов

В зависимости от рабочего давления в трубопроводе магистральные газопроводы подразделяются на два класса:

I — при рабочем давлении свыше 2,5 до 10,0 МПа (свыше 25 до100 кгс/см2) включ.;
II — при рабочем давлении свыше 1,2 до 2,5 МПа (свыше 12 до 25 кгс/см2) включ.

В зависимости от диаметра трубопровода выделяется на четыре класса, мм:

I - при условном диаметре свыше 1000 до 1200 включ.;
II - то же, свыше 500 до 1000 включ.;
III — то же.свыше 300 до 500 включ.;
IV — 300 и менее.

Также магистральные трубопроводы подразделяются на категории, требования к которым в зависимости от условий работы, объема неразрушающего контроля сварных соединений и величины испытательного давления приведены в таблице 1 и таблице 2.

ТАБЛИЦА 1

ТАБЛИЦА 2

Технологические трубопроводы. Назначение и категории.

Технологические трубопроводы - устройства для подачи топлива, воды, сырья, полуфабрикатов и различных продуктов, которые используются в производстве на промышленном предприятии. Такие трубопроводы транспортируют отработанное сырье и различные отходы.

Классификация технологических трубопроводов происходит по таким признакам как:

Месторасположение : межцеховые, внутрицеховые.

Способ прокладки: надземные, наземные, подземные.

Внутреннее давление: безнапорные (самотечные), вакуумные, низкого давления, среднего давления, высокого давления.

Температура транспортируемого вещества: криогенные, холодные, нормальные, теплые, горячие, перегретые.

Агрессивность транспортируемого вещества: неагрессивные, слабоагрессивные (малоагрессивные), среднеагрессивные, агрессивные.

Транспортируемое вещество: паропроводы, водопроводы, нефтепроводы, газопроводы, кислородопроводы, мазутопроводы, ацетиленопроводы, маслопроводы, бензопроводы, кислотопроводы, щелочепроводы, аммиакопроводы и др.

Материал: стальные, стальные с внутренним или наружным покрытием, из цветных металлов, чугунные, из неметаллических материалов.

Способ соединения: неразъемные, разъемные.

Технологические трубопроводы и соединительные детали к ним изготавливаются из полипропилена, полиэтилена (с рабочим давлением до 10 атмосфер и температурой от -30 °С до +40 °С),поливинилхлорида и полипропилена с ППУ-теплоизоляцией. Наиболее качественными являются изделия из полиэтилена, которые не подвержены коррозии и имеют впечатляющий срок эксплуатации в 50 лет, а также трубы из полипропилена с ППУ-теплоизоляцией, которые сокращают теплопотери и снижают затраты на эксплуатацию сетей.