Трубы, детали и соединения стальных трубопроводов

Стальные трубы и их применение

Стальные трубы широко используют для изготовления и монтажа технологических трубопроводов. В зависимости от физико-химических свойств и рабочих параметров транспортируемых веществ применяют стальные трубы различных способов изготовления, марок стали, диаметров и толщин стенок.

По способу изготовления стальные трубы подразделяют на бесшовные /горюче- и холоднодеформированные/ и электросварные /прямошовные и спиральные/.

Промышленность выпускает большое количество типоразмеров бесшовных и электросварных труб из углеродистой, низколегированной и высоколегированной сталей разных марок. При проектировании и сооружении технологических трубопроводов применение такого широкого ассортимента труб создает значительные трудности в комплектации материалами и деталями трубопроводов. Для сокращения типоразмеров и марок сталей труб СН 527-80, а также ведомственными нормативными документами установлены основные типы труб и пределы их применения для внутрицеховых и межцеховых технологических трубопроводов /табл. 2.1; 2.2; 2.3/.

В табл. 2.4 приведены технико-экономические характеристики некоторых трубопроводов нефтебаз.

Трубы второго сорта применять для технологических трубопроводов нефтебаз не допускается.

Способы и типы соединений трубопроводов

Соединения труб между собой, с арматурой, технологическим оборудованием, контрольно-измерительными приборами и средствами автоматики бывают неразъемные и разъемные. К неразъемным относятся соединения, получаемые путем сварки, пайки или склеивания, к разъемным - фланцевые, резьбовые, дюритовые, бугельные и др.

Сварные соединения /рис. 2.1/ могут быть различных видов: стыковые, раструбные, в некоторых случаях угловые /приварка штуцеров, плоских фланцев/.

Фланцевые соединения /рис. 2.2,а/ состоят из двух фланцев 3 и 4, прокладки 5 или уплотнительного кольца, соединительных болтов 2 /или шпилек/ с гайками. Герметичность соединения достигается за счет прокладок из упругого материала, установленных между торцовыми поверхностями фланцев.

Таблица 2.1

Рабочие параметры применения стальных труб для технологических трубопроводов на Р_у до 10 МПа

Стальные				Рабочие параметры
ГОСТ, ТУ и группа поставки	Марка стали	Размеры, мм		Ру,МПа	Температура, ° С
		толщина стенки	наружный диаметр
Сварные
ГОСТ 10705-80 Группа В	20		14…530		От -40 до 300
ГОСТ 20295-74	20	До 12	159…377	4,0	От -40 до 400
Группа В	17 ГС				От -40 до 300
ГОСТ 362-75, легкие и обыкновенные	Независимо 10,20	До 4,5	17…165	1,6	От 0 до 175 “-20” 200
ГОСТ 11068-81	12X18Н10Т	До 4	15…89	1,6	От -70 до 450
Бесшовные
ГОСТ 8732-78 ГОСТ 8731-74 Группа В	10,20 10Г2	До 18	25…426	10	От -40 до 450 “-50” 450
ГОСТ 8734-75 ГОСТ 8733-74 Группа В	10,20 10Г2	До 6	14…108		От -40 до 450 “-70” 450
ГОСТ 550-75	20 10Г2 15Х5М, 15Х5М-У	До 18	14…426	10	От -40 до 450 “-70” 450   От -40 до 450
ТУ 14-3-460-75 ГОСТ 9940-81 ГОСТ 9941-81	12Х1МФ 12Х18Н10Т 08Х22Н6Т	До 18 До 16 До 12	14…426 55…325 15…220		От -40 до 450 От -70 до 450 От -40 до 300

Таблица 2.2

Трубы стальные из низколегированных сталей

Днар, мм	Толщина стенки, мм
	бесшовные горячедеформированные ГОСТ 8732-78	электросварные холоднодеформированные ГОСТ 10707-80
25; 28; 32; 38; 42; 45; 50	2,5; 2,8; 3,0; 4,0; 4,5; 5; 5,5; 6; 7; 8	1; 1,2; 1,4; 1,5; 1,6; 1.8; 2,0; 2,2; 2,5
54; 57; 60; 63,5; 68; 70; 73; 76	3; 3,5; 4; 4.5; 5; 5,5; 6; 7; 8; 9; 10	1,4; 1,5; 1,6; 1,8; 2.0; 2.2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5
83; 89; 95; 102	3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7; 8; 9	2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5
108; 114; 121; 127; 133	4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7; 8; 9; 11; 12-14
140; 146; 152; 159	4,5; 5; 5,5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12-16
168; 180; 194;	5; 5.5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12-18
203; 219; 245; 273; 299; 325	6-18
351; 377; 402; 426; 450; 480	8-18

Таблица 2.3

Трубы из углеродистых сталей

Днар, мм	Марка стали	Толщина стенки, мм
Сварные прямошовные трубы
426	Сталь обыкновенная ВСт4сп5	7; 8; 9
426	Сталь углеродистая 0,8; 10; 15; 20	7; 8; 9
325	Сталь обыкновенная ВСт3сп5	8
273	- " - ВСт2сп5	7; 8
219		6; 7; 7,6
168		6; 7
114		4
Сварные спиральношовные трубы
377	БСт3спб	6
325	ВСт3спб	5; 6
273	ВСт3Гпсб	4,5; 5
219		4; 4,5; 5
159		3,8; 4

Таблица 2.4

Технико-экономические характеристики трубопроводов нефтебаз

Днар, мм	Двн, мм	δ, мм	G 1 м, кг	Цена 1 м. на руб., на 1987г.	Затраты на монтаж, руб.,на 1987г.
57 76 89 108 114 159 219 273 325 426	50 69 81 100 105 150 209 261 313 414	3,5 3,5 4,0 4,0 4,5 4,5 5,0 6,0 6,0 6.0	4,62 6,26 9,39 10.30 12,20 17,20 26,40 39,50 47,20 62,20	0,82 1,09 1,45 1.76 2.09 3,00 4,57 6,69 7,99 11,40	0,38 0,43 0,64 0,67 0,68 0,96 0,98 1,47 1,76 1,94

 

Рис. 2.1. Виды неразъемных сварных соединений труб и деталей трубопроводов:

а - стыковое продольное с односторонним швом; б - стыковое продольное с двусторонним швом; в - стыковое поперечное с односторонним швом без скоса кромок; г - стыковое поперечное с односторонним швом со скосом кромок; д - стыковое поперечное с подкладным кольцом без расточки; е - стыковое поперечное с подкладным кольцом с внутренней расточкой; ж - стыковое контактное; з - угловое одностороннее без скоса кромок; u - угловое двустороннее без скоса кромок; к - угловое одностороннее со скосом кромок; л - раструбное; м -раструбное с муфтой.

Рис. 2.2. Фланцевое /а/ и муфтовое /б/ соединения трубопроводов:

1, 6- трубы; 2 - болт с гайкой; 3, 4 - фланцы; 5 - прокладка; 7 - муфта; 8 - контргайка

Конструкция фланцев зависит от рабочих параметров и физико-химических свойств транспортируемого вещества, материала труб и других факторов. Фланцы могут привариваться к трубе или устанавливаться на резьбе. Применяют фланцы, свободно сидящие на трубе и удерживаемые на ней за счет отбортовки концов труб или приваренных к трубам колец.

Недостатки фланцевых соединений: большой расход металла, высокая стоимость изготовления, а также меньшая по сравнению с неразъемными сварными соединениями надежность в эксплуатации - при частом изменении температуры или давления транспортируемого вещества возможно ослабление соединения и, как следствие, возникновение утечек» В связи с этим технологические трубопроводы соединяют, как правило, на сварке.

Резьбовые соединения технологических трубопроводов используют ограниченно, главным образом, при прокладке систем густого и жидкого смазочного материала, коммуникаций высокого давления, на трубопроводах из водогазопроводных труб, а также для присоединения резьбовой трубопроводной арматуры и контрольно-измерительных приборов и автоматики.

В муфтовом соединении /рис. 2.2,б/, применяемом в основном для водогазопроводных труб, на конце одной трубы нарезается удлиненная резьба /сгон/, на которой полностью могут поместиться муфта 7 и контргайка 8, на конце другой трубы - резьба длиной, равной примерно половине длины муфты. Трубы соединяют путем свинчивания муфты со сгона на другой конец трубы до конца резьбы.

Штуцерные соединения подразделяют на приварные /рис. 2.3,а,б/ и неприварные /рис. 2.3,в,г/. Герметичность штуцерных соединений достигается за счет прокладок или непосредственного контакта сфероконических поверхностей.

Бугельные соединения - быстроразъемные. Они сравнительно дорогие; их целесообразно использовать для таких участков трубопроводов, которые требуют частой разборки, а также для трубопроводов специального назначения.

Бугельные соединения применяют различных конструкций. Соединение труб с выступом /рис. 2.4,а/ состоит из двух хомутов 1, связанных общим шарниром и стягиваемых эксцентриковым зажимом 3. Соединение труб, имеющих на концах канавку /рис. 2.4,б/. стягивают болтами 4. Особенность соединения, приведенного на рис. 2.4,в, - отбортовка концов труб и наличие внутреннего вкладыша 5.

Рис. 2.3. Штуцерные соединения трубопроводов:

а - приварные встык, б - приварные враструб, в - на отбортованных трубах, г - на конической резьбе, д - с врезающимся кольцом; 1 - соединяемые трубы, 2 - ниппель, 3 - накидная гайка, 4 - штуцер, 5 - прокладка, 6 - кольцо

Рис.2.4. Бугельные соединения трубопроводов:

а - с эксцентриковым зажимом труб с выступом, б - с канавкой, в - с болтовым зажимом отбортованных труб; 1 - хомут, 2 - резиновое уплотнение, 3 - эксцентриковый зажим, 4 - болт с гайкой, 5 - внутренний вкладыш