Гл.5. Трубопроводы

Общие сведения и классификация трубопроводов

Стальные трубопроводы являются сооружениями, предназначенными для транспортирования различных газов, жидкостей, пылевидных и разжиженных масс. Протяжённые трубопроводы большого диаметра называют магистральными трубопроводами. Область их применения велика:

- магистральные газопроводы,

- нефтепроводы,

- углепроводы,

- напорные трубопроводы гидравлических электростанций,

- циркуляционные трубопроводы ТЭС и АЭС,

- заводские газопроводы и воздуховоды металлургических и нефтезаво дов;

- подводные трубопроводы (дюкеры).

Они являются исключительно металлоёмкими и дорогостоящими сооружениями.

По месту укладки и типу опирания трубопроводы могут быть:

- надземными, лежащими на отдельных опорах;

- подземными, уложенными в грунт (в траншеи, канавы, на насыпи и

в штольни) или на опоры в тоннелях;

- подводными, уложенными по дну водоёмов и рек или в траншеи,

прорытые на дне.

Магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы в зависимости от диаметра делят на 4 класса:

1 класс – при диаметре более 1000 мм;

2 класс - 500 <D < 1000 мм;

3 класс 300 < В < 500 мм;

4 класс - < = 300 мм.

В зависимости от внутреннего давления трубопроводы делят на напорные и безнапорные. Напорные трубопроводы могут быть высокого, среднего и низкого давления в пределах от 0.7 до 10 МПа.

Стальные трубы трубопроводных систем изготавливают на специализированных заводах. Операции изготовления состоят:

- из правки листов,

- обрезки и подготовки кромок листов,

- вальцовки или свивки труб (при спиральных швах),

- автоматической сварки продольного (меридионального) стыка;

- гидралического растяжения труб для выравнивания дефектов формы кольцевого сечения;

очистки и защиты наружной поверхности труб от коррозии.

По ГОСТ 27772-88 трубопроводы, работающие

· при температурах от -40° С до +350° С, при внутреннем давлении до 2,5 МПа и при отсутствии коррозионной среды, изготавливают из сталей С245 – С285 или из низколегированных сталей С345, С375;

· при низких температурах (до - 70° С) – из сталей С345, С375.

· при высоком давлении (до 10 МПа) – из сталей с марками от С345 до С590.

Трубопроводы, работающие в условиях активных коррозионных сред, изготавливают, главным образом, из нержавеющей стали.

Основными направлениями по снижению стоимости и экономии расхода стали в трубопроводах являются:

· увеличение диаметра труб и повышение давления;

· применение сталей повышенной и высокой прочности;

· уточнее нагрузок, условий работы трубопроводов и совершенствование методик их расчёта;

· уменьшение числа стыков и компенсаторов;

· увеличение пролётов надземных трубопроводов;

· применение самокомпенсирующихся надземных трубопроводов с использованием предварительного напряжения;

· применение переходов через естественные препятствия (реки, водоёмы, дороги) в виде самонесущих арочных и висячих конструкций.

Стыки элементов трубопроводов выполняют одним из следующих видов сварки:

· электордуговой автоматической или полуавтоматической сваркой под слоем флюса или в защитной среде углекислого газа;

· электродуговой ручной сваркой с применением электродов качеством не ниже, чем Э42;

· электроконтактной стыковой сваркой оплавлением.

От принятого способа сварки зависят форма, угол скоса и величина притупления кромок стыкуемых участков труб. Для трубопроводов большого диаметра применяют, главным образом, два первых способа сварки, при этом используется аппаратура и технология автоматической сварки в среде углекислого

газа неповоротных стыков труб с применением специальных сборочно-центровочных устройств, позволяющих осуществлять строительство магистральных трубопроводов поточным методом непрерывного наращивания труб в “нитку”.

В основу расчета трубопроводов на совместное действие внутреннего давления и внешних нагрузок – веса и давления грунта, собственного веса и пригрузов, выталкивающей силы воды и температурных воздействий – положена теория расчета сооружений по предельным состояниям, разработанная советскими учеными во главе с Н.С. Стрелецким. Согласно этой теории, в качестве расчетных сопротивлений принимают временное сопротивление и предел текучести материала труб с учетом коэффициентов надежности в соответствии со СНиП 2.05.06-85.