Различные вещества (газ, пар, жидкость) перемещаются по трубопроводам как под давлением, так и без давления. Если они передаются под давлением, трубопроводы называются напорны­ми, если без давления, - безнапорными (подача жидкостей само­теком). Напорные трубопроводы делятся на 4 категории в зави­симости от величины давления, температуры и среды.

Стальные трубы по способу изготовления могут быть цель­нотянутыми (без шва), сварными или катаными (со швом). Цель­нотянутые трубы изготовляют из нержавеющих, легированных и жароупорных сталей. Цельнотянутые трубы применяют для осо­бо ответственных участков: в паровых магистралях высокого давления и в холодильных установках.

На трубопроводы, по которым транспортируются вязкие и загустевающие среды, устанавливают плавные угловые поворо­ты. Так, для передувочных трубопроводов необходимо использо­вать гнутые (без складок) отводы с радиусом закругления, рав­ным 4-6 диаметрам трубы.

При монтаже трубопроводов большое значение имеет со­блюдение предусмотренных проектом уклонов, зависящих от транспортируемой среды.

Трубы соединяют между собой и с арматурой. Трубные со­единения можно разделить на неразъемные и разъемные. К пер­вым относятся соединения сваркой, пайкой и склеиванием, ко вторым - резьбовые и фланцевые. Промежуточное положение занимает раструбное соединение, которое может быть разобрано только путем разрушения элементов, заполняющих раструб. Вы­бор того или иного типа соединения обусловливается многими факторами. Основными из них являются материал соединяемых деталей, характер передаваемой среды (способность к застыва­нию, наличие осадка, токсичность, необходимость частых разбо­рок, огне- и взрывоопасность производства, давление и темпера­тура транспортируемой среды).

Соединение сваркой встык (рис. 4.1, а) широко применяют для стальных, алюминиевых, реже - для винипластовых и поли­этиленовых труб. Латунные и свинцовые трубы часто соединяют внахлестку пайкой: гладкий конец одной трубы вставляют в рас­ширенный (развальцованный) конец другой и пространство меж­ду трубами заполняют жидким припоем. Аналогично могут быть соединены между собой винипластовые и полиэтиленовые трубы.

12 3 4

Рис. 4.1. Соединение труб: А - сварной встык: 1,3 — трубы; 2 - сварка; б - раструбное соединение чугунных водопроводных труб: 1,5- трубы; 2 - раструб; 3 - цемент; 4 - пенька; в - резьбовое: 1,3 — трубы; 2 - муфта; г — фланцевое: 1,6- Трубы; 2 - болт; 3, 4 — фланцы; 5 - прокладка

Для раструбного соединения чугунных труб (рис. 4.1, б) глад­кий конец одной трубы вставляют в раструб другой, кольцевое про­странство частично заполняют пеньковой прядью, а затем цемент­ным раствором. На раструбах соединяются также керамические, графитовые, а иногда и фаолитовые трубы. В этих случаях про­странство внутри раструба заполняют прядью кислотоупорного ма­териала (например, асбеста) и кислотоупорной замазкой.

Для соединения стальных труб на резьбе (рис. 4.1, в) на их концы нарезают мелкую (так называемую «трубную») резьбу и навертывают стальную муфту. Разновидность такого соединения - соединение «на сгоне». Оно облегчает разборку трубопровода. Для винипластовых труб иногда применяют резьбовое соедине­ние. При этом концы труб усиливают муфтами, приклеиваемы­ми к ним.

Наиболее распространено фланцевое соединение труб (рис. 4.1, г). Это объясняется возможностью массового заводского из­готовления фланцев, удобством разборки этого соединения, а также тем, что в подавляющем большинстве случаев при устрой­стве трубопроводов применяют фланцевую арматуру. Фланец представляет собой диск, приваренный к концу трубы. Наружная торцевая поверхность диска обработана, а диск установлен пер­пендикулярно к продольной оси трубы. Фланцы попарно стяги­вают болтами, проходящими через просверленные в них отвер­стия. Герметичность соединения достигается с помощью уста­навливаемых между фланцами прокладок из упругого материала. Конструкция фланца зависит от материала трубы, внутреннего давления трубопровода, температуры транспортируемой среды и других факторов. Фланец можно крепить к трубе не только на сварке, но и на резьбе. Широко применяют фланцы, свободно сидящие на трубе и удерживаемые на ней за счет отбортовки концов труб или приваренные к трубам бортами. Торцевые по­верхности фланцев выполняют не только гладкими (рис. 4.1, г), Но и по типу «выступ-впадина» и «шип-паз». Такие уплотняю­щие поверхности позволяют достичь надежной герметичности соединения при высоких внутренних давлениях и предупреждают выбивание прокладок из-под фланцев.

Соединительные части (фасонные детали, фитинги) служат для соединения между собой отдельных отрезков труб. При этом в большинстве случаев они выполняют еще одну или две функ­ции: изменение диаметра или направления трубопровода, ответв­ление от трубопровода одной или двух линий такого же или меньшего диаметра. Соединительные части изготовляют из того же материала, что и трубы, для которых они предназначены. Кон­цы их выполняют резьбовыми, фланцевыми или раструбными.

Колена, отводы и угольники применяют для изменения на­правления трубопровода, переходы - для соединения труб разно­го диаметра, тройники и кресты - для создания одного или двух ответвлений.

Крепление трубопроводов. Опоры и приспособления для крепления трубопроводов должны быть выполнены с соблюдением следующих условий:

- подвески и кронштейны должны опираться непосредственно на кирпичную кладку или бетон, а не на штукатурку;

- установку кронштейнов выверяют по уровню;

- тяги подвесок трубопроводов, не имеющих перемещений под воздействием тепла, необходимо устанавливать отвесно, а имеющих перемещения - с наклоном;

- хомуты неподвижных опор должны плотно прилегать к тру­бе; подвижная опора под действием тепловых напряжений должна свободно перемещаться вместе с трубой;

- сварные стыки и фланцевые соединения не должны нахо­диться под опорами или над ними.

Расстояние между опорами трубопроводов определяют по формуле

L = j]2oHW/(l00S),

Где L - длина пролета, м; а„ - допустимое напряжение на изгиб, Па; W- Момент сопротивления прокладываемой трубы, mj; S - сила тяжести 1 м трубопровода, наполненного водой и покрытого изоляцией, Н/м.

Примеры крепления трубопроводов показаны на рис. 4.2. При прокладке трубопроводов через стены и перекрытия в подго­товленные для них отверстия устанавливают гильзы. Диаметр гильзы должен быть на 3-5 мм больше внешнего диаметра тру­бопровода. Если горячие трубопроводы проходят через огне­опасные перегородки и перекрытия, то между ними и трубопро­водами оставляют зазор. Если же трубопровод проходит через перекрытие или перегородку, отделяющие огнеопасные помеще­ния от неогнеопасных, то отверстие в гильзе тщательно заделы­вают цементным раствором.

Рис. 4.2. Конструкции опор трубопроводов; А - неподвижная; б — подвижная; в — гильза; 1,4 — опорные уголки; 2 - хомут; 3 - башмак

Монтаж запорной арматуры, контрольно-измерительных и регулирующих приборов. Запорная арматура, контрольно-из­мерительные и регулирующие приборы предназначены для включения и отключения, регулирования и контролирования па­раметров как системы трубопроводов в целом, так и отдельных ее участков. Запорную арматуру, контрольно-измерительные и ре­гулирующие приборы монтируют в местах, указанных в проекте, при выполнении следующих условий: удобства пользования и технического обслуживания около рабочих мест обслуживающе­го персонала; обеспечение надежности и правильности в работе и оформление с точки зрения промышленной эстетики. Арматуру и контрольно-измерительные приборы устанавливают в соответст­вии с их техническими данными, например, задвижку, предна­значенную для водяных линий, нельзя ставить на паровые линии.

Приборы с круглыми шкалами при расстоянии от рабочего места до приборов до 2 м устанавливают с диаметром шкалы не менее 100 мм, при расстоянии 2-5 м - не менее 160 мм, при рас­стоянии более 5 м - не менее 250 мм. Приборы должны быть хо­рошо освещены, расположены строго вертикально или с накло­ном на 30° вперед, иметь четкую шкалу с отметками в виде рисок (обычно красного цвета) предельно допустимого давления или температуры. Высота установки приборов 0,6-1,5 м. Если прибо­ры и арматура установлены высоко, монтируют специальные площадки с лестницами для их обслуживания.

Надежность и правильность работы приборов и арматуры в значительной степени зависят от точности монтажа. Запорная и регулирующая арматура по конструкции бывает двух типов - фланцевая и муфтовая. При пропуске загрязненной среды за­движки устанавливают только в вертикальном положении. Вен­тили и обратные клапаны располагают так, чтобы пар, вода, воз­дух поступали под клапан (золотник), а не наоборот; обратные клапаны должны занимать строго горизонтальное положение. Муфтовые задвижки устанавливают на резьбе.

Технические манометры типа ОБМ монтируют обязательно с трехходовым краном, а на паровых линиях - с сифонной трубкой или двойным сифоном. Регуляторы пара (редукторы) устанавли­вают так, чтобы диаметр труб точно соответствовал паспортному и был постоянным на расстоянии 8-12 диаметров до и после ре­гулятора.

Приборы и арматура должны быть чистыми, окрашенными, не иметь утечек через сальниковые, резьбовые и фланцевые со­единения и уплотнения. Изоляция, находящаяся на трубах, не должна закрывать детали крепления приборов и арматуры к тру­бопроводам.

При монтаже приборы (более двух) размещают на отдельном щите, удобно расположенном для обслуживания и наблюдения. Более трех единиц запорной арматуры и измерительных прибо­ров, расположенных на линии в одном месте (их называют гре­бенкой), устанавливают в отдельном помещении.

Монтаж на трубопроводах термокомпенсаторов. Все тру­бопроводы подвержены температурным колебаниям в зависимо­сти от времени года, температуры транспортируемой среды и со­стояния изоляции. При повышении или понижении температуры трубопровода, не закрепленного жестко в опорах, он претерпевает изменения длины и имеет возможность перемещаться.

В том случае, когда трубопровод жестко закреплен в опорах и, следовательно, лишен возможности перемещаться, в нем воз­никают напряжения. Наблюдаются случаи, когда в результате возникших тепловых напряжений происходит разрыв (при охла­ждении) или выпучивание (при нагреве) труб и отрыв фланцев. Причиной этого являются тепловые деформации. У трубопрово­дов, подверженных заметным температурным колебаниям (при передаче по ним пара, горячих жидкостей), предусматривают специальные компенсирующие элементы. Они необходимы так­же в трубопроводах, материал которых обладает большим коэф­
фициентом линейного расширения и имеет незначительную прочность (например, винипласт) даже при передаче по ним сред с невысокой температурой. Трубопроводы для сжатого воздуха, холодной воды и других холодных, жидкостей и газов, как прави­ло, не требуют компенсаторов.

При монтаже паропроводов, конденсаторов и трубопроводов для горячей воды, которые под воздействием температуры рас­ширяются, ставят специальные компенсаторы, воспринимающие удлинение трубопроводов, вызванное большой разностью темпе­ратур (на участке трубопровода длиной 1 м удлинение при изме­нение температуры составляет 1,2 мм на каждые 100 °С). Уста­навливают сальниковые, линзовые, лирообразные и П-образные компенсаторы (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Компенсаторы и приспособления, применяемее при монтаже трубопроводов:

А - сальниковые; б — линзовые; в — лирообразные; г - П-образные; д - приспособление для растягивания компенсаторов; 1,2- тяга; 3 - гай­ка; 4 - трубопровод; 5 — винт; 6 — хомут

Сальниковые компенсаторы состоят из корпуса, сальника и уплотнителя, компенсирующая способность их 200-400 мм.

Линзовые компенсаторы применяют при давлении до 80-105 Па при диаметре трубопроводов до 200 мм и давлении (1,5-2)-105 Па при больших диаметрах. Высота волны от 20 до 200 мм, компен­сирующая способность одной волны 5-15 мм. Количество волн в компенсаторе не более 12.

Лирообразные и П-образные компенсаторы изготовляют из тех же труб, из которых монтируют трубопроводы. Они пригод­ны для любых давлений. Ввиду простоты изготовления наиболь­шее распространение получили П-образные компенсаторы.

Испытания смонтированных трубопроводов. После окон­чания монтажа линий или участка технологического производст­ва (установки постоянных опор и подвесок, монтажа арматуры, производства врезок для подсоединения контрольно-измери­тельных приборов, а также выполнения продувок спускных ли­ний) производят наружный осмотр их, испытание на прочность и плотность, промывку или продувку (при наличии указания в про­екте), а в некоторых случаях - дополнительное пневматическое испытание на плотность с определением падения давления за время испытаний. Трубопроводы 1, 2 и 3-й категорий регистри­рует и освидетельствует инспекция Госгортехнадзора [согласно СНиП трубопроводы делят на пять групп (А, Б, В, Г, Д), а внутри каждой группы классифицируют на пять категорий]. Гидравличе­ское испытание трубопроводов на прочность и плотность произ­водят одновременно. Давление при испытании должно быть равно 1,25 максимального рабочего давления, но не менее 20 Па для стальных, чугунных, винипластовых, полиэтиленовых и стеклян­ных трубопроводов, 10 Па для трубопроводов из цветных метал­лов и сплавов, 5 Па для фаолитовых трубопроводов.

В высших и низших уровнях испытываемого трубопровода должны быть установлены вентили для выпуска воздуха и слива жидкости. Воду заливают в трубопровод из водопровода или на­сосом, при этом создаваемый напор (с учетом высоты подачи) не должен превышать давления испытания.

Испытываемый трубопровод присоединяют к гидравличе­скому прессу, насосу или сети, создающим необходимое давле­ние, через два запорных вентиля. После достижения определенно­го давления трубопровод отключают от пресса, насоса или сети. Давление, при котором испытывают трубопровод, должно быть выдержано в течение 5 мин, после чего его снижают до рабочего. При этом давлении осматривают трубопровод. Стеклянные тру­бопроводы выдерживают под давлением в течение 20 мин.

Сварные швы стальных трубопроводов при осмотре обстуки­вают молотком не более 1,5 кг, трубопроводы из цветных металлов и сплавов - деревянным молотком массой не более 0,8 кг. Трубо­проводы из других материалов обстукивать не разрешается. Пат­рубки для выхода воздуха после проведения испытания должны быть открыты и трубопровод полностью освобожден от воды.

Результаты гидравлического испытания признаются удовле­творительными, если во время испытания не произошло падения давления, а в сварных швах, фланцевых соединениях и сальниках не обнаружены течь и отпотевание.

Одновременное гидравлическое испытание нескольких тру­бопроводов, смонтированных на одних опорных конструкциях или на эстакаде, допускается в том случае, если последние рас­считаны на соответствующие нагрузки.

При проведении гидравлического испытания трубопроводов при температуре окружающего воздуха ниже 0 °С должны быть приняты меры против замерзания воды в трубопроводах, особен­но в спускных линиях, и обеспечено надежное опорожнение во­допроводов.

Для проверки окончания всех строительных, монтажных и специальных работ перед приемкой-сдачей в эксплуатацию трубо­проводы осматривают. Технологические трубопроводы сдают в эксплуатацию одновременно с промышленными установками и агрегатами, к которым они относятся. Межцеховые трубопроводы, обслуживающие несколько объектов, можно сдавать в эксплуата­цию отдельно после окончания всех относящихся к ним строитель­ных, монтажных, и специальных работ. Приемка-сдача в эксплуата­цию технологических трубопроводов совместно с промышленными объектами или отдельно (межцеховые трубопроводы) осуществля­ется в соответствии с действующими санитарными нормами.

При сдаче технологических трубопроводов в эксплуатацию монтажная организация обязана представить следующую техни­ческую документацию: акты сдачи под монтаж траншей и опор­ных конструкций, акты укладки патронов; сертификаты на сва­рочные материалы; акты проверки трубопроводов; заключение о качестве сварных швов, протоколы механических испытаний в соответствии с действующими санитарными нормами; акты ис­пытаний арматуры (если их проводили); акты испытаний трубо­проводов на прочность и плотность; журналы сварочных работ; списки сварщиков, участвовавших в сварке трубопровода, с ука­занием номеров удостоверений и клейм; акты промывки и про­дувки трубопроводов; схемы трубопроводов 1-й категории.

Трубопроводы 4-й категории и все временные трубопроводы со сроком эксплуатации до 8 мес. регистрации не подлежат. Од­нако Госгортехнадзору дано право контролировать выполнение установленных правил.

Для регистрации трубопроводов в инспекции Госгортехнад - зора необходимы следующие документы: паспорт с описанием и схемой трубопровода, на которой должны быть указаны размеры расположения опор и арматуры; сведения (сертификаты) о ме­талле и электродах; справка о сварщике (копия диплома о разре­шении сварщику выполнять работы под давлением); результаты гидравлических испытаний трубопровода и заключение инспек­тора Госгортехнадзора.

Заказчику монтажные организации сдают смонтированные трубопроводы по акту, в котором указывают, что работы прове­дены согласно проекту, сварные швы и фланцевые соединения проверены на требуемое давление. Смонтированные трубопрово­ды сдают Госгортехнадзору в присутствии представителя мон­тажной организации.

Тепловая изоляция трубопроводов. Покрытие трубопрово­да тепловой изоляцией преследует следующие цели:

- предохранить водяной пар, протекающий по трубопроводу, от конденсации (конденсация снижает теплосодержание пара, т. е. является чистой потерей; кроме того, конденсат, подхва­ченный проходящим по трубопроводу с большой скоростью паром, может вызвать гидравлический удар);

- сократить потери тепла протекающего по трубопроводу про­дукта или сохранить его температуру, необходимую для про­ведения технологического процесса, предупредить застыва­ние продукта в трубопроводе при охлаждении, не допустить замерзания воды;

- устранить конденсацию содержащихся в воздухе водяных паров на холодных стенках трубопроводов, проходящих в те­плом помещении (например, на водопроводных трубах);

- предохранить помещение от нагрева, а обслуживающий пер­сонал - от ожогов.

Независимо от назначения изоляция должна обладать малой теплопроводностью, небольшой теплоемкостью, невысокой стоимостью, легкостью нанесения на трубы, малой массой и дол­говечностью, механической прочностью, эластичностью, морозо - и теплостойкостью, несгораемостью, стойкостью к действию хи­мических веществ; кроме того, материал изоляции не должен разрушать трубы. Ни один из известных изоляционных материа­лов не обладает в полной мере перечисленными свойствами. В каждом отдельном случае материал для изоляции выбирают та­ким, чтобы он наилучшим образом удовлетворял условиям рабо­ты определенного трубопровода.

Толщина изоляционного слоя зависит от диаметра трубы и раз­ности температур окружающей среды и теплоносителя (табл. 4.1).

Таблица 4.1 Разность Толщина изоляционного слоя (в мм) Темпера­ Прн наружном диаметре труб, мм Тур, °с 18-33 35-63 70-83 89-121 18-33 35-63 70-83 89-121 Асбозурит Шлаковая вата 50 15 15 25 25 20 20 20 20 100 25 45 50 60 20 20 20 20 150 35 70 85 90 20 20 20 20

Перед покрытием изоляцией трубопроводы тщательно очи­щают, затем наносят слой изоляции и закрепляют его. Мастич­ную изоляцию наносят на трубопровод последовательными слоями. Формовочную изоляцию (скорлупами и сегментами) ук­репляют на трубах мастиками. На трубопроводах для хладагентов изоляцию закрепляют горячим битумом. Сверху теплоизоляци­онный слой покрывают мешковиной и обматывают тонкой про­волокой с шагом витков 20 мм. На подготовленную поверхность наносят цементную штукатурку и окрашивают ее масляной крас­кой. При прокладке изолированных трубопроводов через стены необходимо, чтобы слой изоляции не разрывался.

Окраска трубопроводов в условные цвета. Все трубопро­воды, за исключением стеклянных, керамических и фарфоровых, по окончании монтажа и испытания окрашивают масляной или другой стойкой краской. Трубопроводы, покрытые изоляцией, могут окрашиваться клеевой краской.

Цель окраски заключается не только в защите труб от атмо­сферной коррозии и в придании им опрятного вида. Цвет трубо­провода зависит от того, для транспортировки каких сред он предназначен (окраска регламентирована инструкциями). Это облегчает распознавание нужного трубопровода и ознакомление со схемами трубопроводов, способствует избежанию ошибок при эксплуатации и увеличивает безопасность работы.

Отличительные знаки и цвета окраски, приводимые в прави­лах безопасности для взрывоопасных химических производств, указаны ниже.

Азот Аммиак Вакуум Вода горячая

Вода обратная (условно-чистая) Вода питьевая (хозяйственная) Вода производственная Воздух сжатый Канализация Кислоты крепкие Кислоты разбавленные Конденсат водяного пара Пар насыщенный Пожарный водопровод Рассол прямой Рассол обратный Щелочи крепкие Щелочи разбавленные

Черный с коричневыми полосами Желтый

Белый с желтыми полосами Зеленый с красными полосами Зеленый с коричневыми полосами Зеленый без полос Черный без полос Синий

Черный с желтыми полосами Красный с белыми полосами Красный с двумя белыми полосами Зеленый с синими полосами Красный с желтыми полосами Оранжевый без полос Темно-коричневый с черными полосами Темно-красный с желтыми полосами Вишневый без полос Вишневый с белыми полосами

Условные цвета окраски не предусматривают всех сред, ко­торые могут передаваться по трубопроводам. На практике прихо­дится уточнять цвета окраски в зависимости от рода транспорти­руемых жидкостей. Например, нельзя окрасить трубопровод для азотной и муравьиной кислот в один и тот же цвет, так как сме­шение этих кислот, возможное из-за одинакового цвета окраски трубопроводов, может привести к аварии. Вследствие этого от­личительные знаки и цвета окраски часто разнообразят. Но по всей длине трубопровод должен быть окрашен в один цвет.

Для облегчения работы аппаратчиков и предотвращения ошибок при открывании и закрывании арматуры на ней наносят красную стрелку, показывающую направление движения среды в трубопроводе. Кроме того, на арматуре, а при сложной схеме и на отдельных участках трубопроводов должны иметься бирки с над­писями, поясняющими назначение трубопровода. Размеры букв на этих надписях должны быть такими, чтобы их можно было видеть с расстояния не менее 5 м при имеющемся в цехе освещении.

Кольца, наносимые на трубы, в зависимости от наружного диаметра трубопровода (или изоляции) должны иметь ширину от 50 до 200 мм. Расстояние между кольцами 1-2 м.