Угловые соединения на газопроводах что это
Соединения труб и деталей газопроводов
Соединения труб следует предусматривать неразъемными. Разъемными могут быть соединения стальных труб с полиэтиленовыми, а также в местах установки арматуры, оборудования и контрольно-измерительных приборов (КИП). Соединения стальных труб производятся, как правило, сваркой. При этом применяют дуговую (ручную, полуавтоматическую и автоматическую под флюсом) и газовую сварку, стыковую контактную сварку, сварку в среде защитных газов и пайку.
Типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений должны соответствовать требованиям действующих стандартов [3]. Для стальных подземных
Рисунок 4.3. Соединение стальных труб на резьбе: а) на короткой, б) на длинной (сгоне), в) штуцерное;
Для создания герметичного соединения труб резьбовое соединение уплотняют льняной прядью или при помощи подмотки фторопластовой ленты ФУМ (см. лаб. раб. № 2). Соединительные части для стальных водогазопроводных труб изготавливают из ковкого чугуна или стали (прил. 3). Торцовые плоскости фитингов должны быть перпендикулярны к осям проходов и иметь фаски.
Рисунок 4.4. Шарнирно-цанговое соединение фирмы Swagelok:
На наружных газопроводах фланцевые соединения применяют для установки задвижек, кранов и другой арматуры. На внутренних газопроводах фланцевые и резьбовые соединения допускаются только для присоединения запорной арматуры. 
На рисунок 4.5. показаны разновидности круглых фланцев.
В большинстве случаев фланцы изготавливают из стали В СтЗ сп. Выбор конструкции фланцев зависит от рабочих параметров и физико-химических свойств транспортируемого продукта, от материалов труб.
Фланцы устанавливаются на трубе с помощью сварки, а также за счет отбортовки концов труб или приваренных к трубам колец. Фланцы, применяемые для присоединения к газопроводам арматуры, оборудования и приборов, должны соответствовать ГОСТ 12820-80 и ГОСТ 12821-80 на Ру=0,1;0,25; 0,6; 1,0; 1,6 и 2,5 МПа.
Герметичность фланцевых соединений достигается применением прокла-дочных материалов в соответствии с требованиями СНиП 42-01-2002.
При монтаже внутренних газопроводов и импульсных линий из медных труб применяется высокотемпературная пайка твердым припоем, при этом применяют телескопические (капиллярные) паяные соединения типов ПН-4; ПН-5 по ГОСТ 19249-73 (рис. 4.6).
 |
Рисунок 4.6. Соединения медных труб пайкой
Условное обозначение паяных соединений состоит из:
— буквенно-цифрового обозначения типа паяного соединения;
— толщины паяного соединения;
— обозначения стандарта (ГОСТ).
Например: ПН-5 0,1*15×47 ГОСТ 19249-73 полное условное обозначение телескопического паяного соединения ПН-5 толщиной 0,1 мм, шириной 15 мм, длиной 47 мм.
На рис. 3.7. приведена схема присоединения запорной арматуры к медному газопроводу.
Рисунок 4.7. Схема присоединений запорной арматуры к медному
Соединения труб из полиэтилена следует предусматривать неразъемными. Соединительные детали из полиэтилена изготавливаются по ТУ 6-19-359-87\6 (прил. 3). Применяются сварные соединения встык нагретым инструментом или при помощи деталей с закладными электронагревателями (ЗН).
На рис. 4.8 показаны принципиальные схемы соединения полиэтиленовых труб сваркой и фланцевое соединение.
 |
Швы не должны иметь трещин, а также недопустимых в соответствии с требованиями нормативных документов смещений кромок, несоосности труб.
Разъемными могут быть соединения полиэтиленовых труб со стальными трубами, а также соединения в местах
установки арматуры, оборудования и контрольно-измерительных приборов.
Разъемные соединения полиэтиленовых труб со стальными трубами в грунте могут предусматриваться только при условии устройства футляра с контрольной трубкой.
Вывод: ознакомились с устройством газопроводов, материалами труб и соединительных элементов при их сооружении.
Трубы и их соединения
Металлические трубы и соединительные детали.
На начальном этапе развития газового хозяйства для сооружения газопроводов применялись чугунные трубы. По мере развития научно-технического прогресса на смену чугунным трубам пришли стальные, а на смену стальным приходят полиэтиленовые трубы. В настоящее время в эксплуатации находятся как металлические, так и полиэтиленовые трубы.
По способу изготовления стальные трубы подразделяют:
Размеры труб характеризуются:
Под условным проходом Dy понимают номинальный внутренний диаметр трубы. Этой величиной пользуются при подборе арматуры, фасонных частей и при выполнении соответствующих расчетов. Величина условного прохода обычно имеет округленные значения: 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50 мм и т. д.
Пример. Определить массу 1 м стальной трубы с толщиной стенки 4 мм и внутренним диаметром 100 мм.
Подставляя в формулу соответствующие значения, получаем
G = 2,47*0,4(10 + 0,4) = 10,27 кг.
Для подземных газопроводов применяют трубы с минимальным условным диаметром 50 мм и толщиной стенки 3 мм.
Заводские трубы имеют сертификаты (паспорта), в которых указывают: номинальный размер труб, ГОСТ, по которому изготовлены трубы, марку стали, результаты гидравлических и механических испытаний, номер партии труб, отметку ОТК завода о соответствии труб ГОСТ.
Стальные трубы для подземных газопроводов защищают противокоррозионной изоляцией.
угол загиба не менее 120° при всех видах электродуговой сварки и не менее 100° при газовой и контактной сварке.
Для сооружения распределительных и внутриобъектовых газопроводов наибольшее распространение получила ручная электро- дуговая и газовая сварки.
Газовую сварку применяют при сварке труб диаметром до 150 мм с толщиной стенок не более 5 мм и осуществляют за счет теплоты, выделяющейся при сгорании ацетиленокислородной смеси. Газовую резку применяют для вырезки дефектных стыков, при врезках в газопроводы отводов, при монтаже фасонных частей газопроводов. При ручной электродуговой сварке под действием теплоты электрической дуги, образующейся между электродом, подсоединяемым к одному полюсу, и свариваемым материалом, подсоединяемым к другому полюсу источника тока, оплавляются кромки свариваемых материалов и конец электрода. Сварку можно вести на постоянном и переменном токах. Источником постоянного тока служат передвижные агрегаты САК, ПАС, имеющие генераторы постоянного тока и приводимые в действие двигателями внутреннего сгорания. Источником переменного тока служат сварочные трансформаторы.
Ручная электродуговая сварка обеспечивает хорошее качество сварных соединений и широко распространена в газовом хозяйстве.
На рисунке ниже показаны типы сварных соединений. Наибольшее распространение получило V-образное соединение встык, которое используют в трубах различных диаметров и при разных методах сварки при толщине стенки более 4 мм. Такое соединение требует тщательной обработки концов свариваемых труб.
Для ускорения процесса сварки и повышения надежности провара шва применяют подкладные кольца. Подкладное кольцо, создавая местные сужения, увеличивает сопротивление потоку газа.
Типы сварных соединений
При неправильной технологии сварочных работ шов может иметь дефекты (рисунок ниже). Некоторые дефекты обнаруживают с помощью внешнего осмотра. К таким дефектам относят подрез, чрезмерное или малое усиление шва, наружную трещину, пористость и за- шлакованность шва.
Дефекты сварных стыков
Скрытые дефекты сварных швов выявляют физическими методами контроля (просвечиванием). К скрытым дефектам относят непровар корня, боковой непровар, прожог, внутренние трещины. Наиболее опасны такие дефекты, как трещины, непровар корня шва, боковой непровар шва.
К производству сварочных работ на газопроводах допускаются сварщики, сдавшие соответствующий экзамен и имеющие специальные удостоверения. Каждому сварщику присваивают шифр, который он проставляет на расстоянии 50 мм от сваренных стыков. Качество сварочных работ периодически контролируют.
На каждый участок строящегося газопровода составляют сварочную схему, на которой указывают наименование объекта, номер стыка, расстояние между стыками, шифр сварщика, привязку стыков в характерных точках, стыки, проверенные физическими методами, а также места, в которых вырезаны стыки для механических испытаний.
Помимо сварных соединений на газопроводах применяют разъемные соединения, которые используют в местах установки отключающих устройств, компенсаторов, регуляторов давления, КИП и другой арматуры.
К соединительным частям и деталям газопроводов и газового оборудования относятся отводы, тройники, переходы, фланцы, заглушки, муфты, контргайки, сгоны и др.
Отводы бывают гнутыми и сварными. Гнутые делают из бесшовных труб диаметром до 400 мм. Сварные отводы изготовляют для газопроводов диаметром более 150 мм. Предпочтительнее использовать гнутые отводы, так как у них меньше сварочных соединений, и они создают незначительные сопротивления потоку газа.
Тройники или крестовины применяют для устройства ответвлений от газопровода в одну или в две стороны. Они могут быть проходными и переходными. Переходы применяют в тех случаях, когда необходимо изменить диаметр газопровода.
Фланцевые соединения являются наиболее распространенным типом присоединения к трубопроводам запорной, регулирующей арматуры, фильтров и другого оборудования. Различают следующие типы стальных фланцев (рисунок ниже): плоские приварные, приварные встык, свободные на приварном кольце, свободные на отбортованной трубе. Фланцы, приваренные встык, для соединения с трубой имеют разделанную кромку под сварку. Свободные фланцы не приваривают к трубам, а опирают на приварное кольцо или бурт отбортованной трубы. Фланцы крепят болтами, количество которых зависит от диаметра присоединяемых труб.
Стальные фланцы
На качество фланцевых соединений влияет подготовка уплотнительных поверхностей, поэтому на каждом фланце делают не менее двух уплотнительных канавок. Герметичность фланцевых соединений обеспечивают различными прокладками толщиной 3-5 мм. Кроме паронита применяют маслобензостойкую резину, алюминий и медь.
Изолирующие фланцы (рисунок ниже) устанавливают на газопроводах для предотвращения движения блуждающих токов из одной части трубопровода в другую. Во фланцевом соединении, состоящем из свободных фланцев на приварных кольцах, устанавливают диэлектрические прокладки из паронита, текстолита, клингерита и др. Между приварными кольцами помещают текстолит, а для изоляции болтов используют изолирующие гильзы и шайбы.
Изолирующий фланец
На надземных вертикальных участках вводов и выводов ГРП и шкафных ГРП (ШРП), а также перед ГРУ для защиты от блуждающих токов монтируют изолирующие соединения. Наиболее распространенными изолирующими соединениями являются фланцевые соединения ИФСТ, ИФС, СИ, ИС.
На рисунке ниже показана конструкция изолирующего соединения типа ИФС, которая монтируется после запорной арматуры по ходу газа. Во фланцевом соединении кроме двух основных фланцев, приваренных к концам соединяемого газопровода, имеется третий фланец, толщина которого зависит от диаметра газопровода. Между фланцами в целях их электрической изоляции установлены паронитовые (вини пластовые или фторопластовые) прокладки, покрытые электроизолирующим бакелитовым лаком. В разрезе втулки из фторопласта заключены стягивающие шпильки, а между шайбами гаек и фланцами также предусмотрены изолирующие прокладки из паронита, покрытого бакелитовым лаком. По периметру специального фланца имеются резьбовые гнезда, в которые вворачиваются винты для проверки электрического сопротивления между основными фланцами и специальным фланцем.
Изолирующее фланцевое соединение
Уплотнительные материалы.
Согласно ОСТ, для уплотнения фланцевых соединений арматуры с газопроводом и крышки с корпусом следует применять плоские прокладки из паронита, резины, металла, картона, фторопласта марки «Фторопласт-4» и композиционных материалов на их основе.
Для уплотнения резьбовых соединений рекомендуется применять льняную чесаную прядь, пропитанную специальной газовой смазкой, ленты из фторопласта марки «Фторопласт-4» и другие уплотнительные материалы, обеспечивающие герметичность соединения.
Высота сальниковой набивки должна быть такой, чтобы грунд- букса в начальном положении входила в сальниковую коробку не более чем на 1/6 ее высоты, но не менее чем на 5 мм. В качестве набивочного материала для сальников запорной арматуры наиболее эффективно применение фторопластового уплотнительного материала марки ФУМ-В.
Перенабивку сальников газовой арматуры разрешается производить при давлении в газопроводе не более 0,01 МПа. Замену прокладок фланцевых соединений арматуры и газопровода можно производить при давлении не ниже 40 и не выше 200 даПа.
Опыт строительства и эксплуатации полиэтиленовых газопроводов выявил следующие преимущества полиэтиленовых труб:
Таким образом, благодаря свойствам полиэтиленовых материалов повышается надежность газопроводов, увеличивается срок их эксплуатации.
Трубы выпускаются в соответствии с ГОСТ Р 50838-95 «Трубы из полиэтилена для газопроводов. Технические условия», в котором приведены технические требования и основные эксплуатационные характеристики, сортамент труб, методы испытания, требования к полимерным материалам и другие характеристики продукции. С учетом отечественного опыта производства труб с 2005 г. введено в действие изменение № 3 указанного стандарта, что позволяет расширять номенклатуру выпускаемых труб как по сортаменту, так и по типам используемого для изготовления труб полиэтилена, повысить давление в газопроводах. Производство полиэтиленовых труб и соединительных деталей для газопроводов находится под контролем Ростехнадзора России и осуществляется только при наличии его разрешения или лицензии. В таблице ниже приводятся основные параметры полиэтиленовых труб для газопроводов.
Основные параметры полиэтиленовых труб
Номинальный наружный диаметр, d, мм
Расчетная масса 1 м Труб, кг
Стандартное размерное отношение (SDR) — отношение номинального наружного диаметра трубы d к номинальной толщине стенки е.
Минимальный средний наружный диаметр соответствует номинальному наружному диаметру.
Условное обозначение полиэтиленовых труб состоит из слова «труба», сокращенного наименования материала ПЭ80, ПЭ100, слова «ГАЗ», стандартного размерного отношения SDR, тире, номинального диаметра, толщины стенки трубы и обозначения действующ его стандарта на полиэтиленовые трубы. Например, труба из полиэтилена ПЭ80, SDR 17,6, номинальным – диаметром 180 мм и номинальной толщиной стенки 10 мм будет иметь следующее условное обозначение: Труба ПЭ80 ГАЗ SDR 17,6-180×10 ГОСТ Р 50838-95.
Полиэтиленовые трубы должны иметь маркировку, которая наносится на их поверхность методом термотиснения с окрашиванием наносимого тиснения, методом цветной печати или другим способом, не ухудшающим качество трубы. Маркировка включает товарный знак предприятия, условное обозначение трубы, месяц и год изготовления. Бухты, катушки, пакеты и блок-пакеты снабжаются ярлыком с нанесением транспортной маркировки.
Трубы должны иметь коэффициент запаса прочности не менее 2,5. Если газопроводы прокладываются в местности с уровнем сейсмической активности более 7 баллов или в районах многолетнемерзлых грунтов, то должны применяться трубы с коэффициентом запаса прочности не менее 2,8, а сварные стыковые соединения должны проходить 100 %-ный контроль физическими методами.
При применении труб с коэффициентом запаса прочности не менее 2,8 разрешается прокладка полиэтиленовых газопроводов давлением свыше 0,3 до 0,6 МПа на территориях поселений с преимущественно одно- и двухэтажной жилой застройкой. На территории малых сельских поселений разрешается прокладка полиэтиленовых газопроводов давлением до 0,6 МПа с коэффициентом запаса прочности не менее 2,5, а глубина прокладки должна быть не менее 0,8 м до верха трубы.
До начала монтажа полиэтиленовых газопроводов должны быть выполнены следующие подготовительные работы:
Полиэтиленовые газопроводы прокладывают на глубине не менее 0,8 с уклоном в сторону конденсатосборника, при этом на 1 м длины газопровода подъем должен составлять не более 5 см.
При укладке труб в траншею под трубы делают постель из песка толщиной не менее 10 см и засыпают также песком слоем 20 см, а потом местным грунтом, если он не песчаный. Допускается прокладка в одной траншее двух полиэтиленовых газопроводов и более, а также полиэтиленового и стального газопроводов. В этом случае расстояние между газопроводами принимается с учетом возможности производства ремонтных работ. Требования по разрыву между полиэтиленовыми газопроводами и другими коммуникациями, а также зданиями регламентированы СНиП.
Универсальное клиновое соединение
Соединения полиэтиленовых труб между собой выполняются различными методами; враструб; встык; встык с подкладным металлическим кольцом; с помощью приводного патрубка (рисунок ниже).
Соединения полиэтиленовых труб
При этом в зависимости от диаметра и материала труб применяются различные способы сварки (таблица ниже).
Способы сварки
Номинальный наружный диаметр, мм
Тип материала трубы
С помощью соединительных деталей с закладными нагревателями
Нагретым инструментом враструб
Нагретым инструментом встык
Сварка встык нагретым инструментом применяется для соединения труб и деталей толщиной стенки более 5 мм. Параметры сварки выбираются по специальным таблицам в соответствии с маркой полиэтилена, из которого изготовлены трубы и детали. Технологический процесс соединения полиэтиленовых труб и деталей сваркой встык включает:
Основными параметрами сварки встык являются:
Изменение величины параметров в процессе сварки производят по специальной циклограмме. Температуру нагретого инструмента выбирают по специальной таблице в зависимости от материала свариваемых труб. Оплавление и нагрев торцов труб и деталей осуществляют одновременно путем их контакта с рабочими поверхностями нагретого инструмента. Продолжительность технологической паузы, необходимой для удаления нагретого инструмента, составляет, как правило, от 3 до 6 с. После удаления нагретого ин- стру мента торцы труб сводят и производят осадку стыка при давлении примерно 0,02 МПа. Осадка стыка осуществляется плавным увеличением давления до заданного уровня. Охлаждение стыка производится под давлением осадки в течение времени, величина которого принимается по специальной таблице. Маркировка (номер стыка и код оператора) сварных стыков производится маркером яркого цвета и наносится рядом со стыком со стороны заводской маркировки труб.
Сварку полиэтиленовых труб соединительными деталями с закладным нагревателем производят:
Для вышеперечисленных методов сварки применяют сварочные аппараты, работающие от сети переменного тока, от аккумуляторных батарей или от передвижных источников питания.
Стыковые соединения полиэтиленовых газопроводов, выполненные сварочной техникой со средней и высокой степенями автоматизации, проверяются методом ультразвукового контроля в объеме от общего числа стыков, сваренных каждым сварщиком (не менее одного стыка), в зависимости от давления газа в газопроводе. А сварные стыки полиэтиленовых газопроводов, протянутых внутри стальных, должны подвергаться 100 %-ному контролю.
Применение резьбовых соединений допускается только в случаях, если конструкции изделия обеспечивают безопасность при рабочем давлении и имеется соответствующее разрешение Ростехнадзора России.
Соединение стального газопровода с полиэтиленовым должно, как правило, быть неразъемным по типу «полиэтилен — сталь», а разъемные соединения «полиэтилен — сталь» допускается устанавливать в местах присоединения арматуры, имеющей фланцы или резьбовые соединения.
Наряду с использованием полимерных труб для строительства новых газопроводов широкое распространение получает применение полимерных изделий при ремонте и восстановлении ветхих стальных газопроводов.
Наиболее распространенным методом является протяжка полиэтиленовых труб в ветхих стальных газопроводах, выполняющих роль футляра. Протяжка выполняется с помощью лебедки с барабана от рабочего котлована к приемному котловану, которые сооружаются в начале и в конце восстанавливаемого участка газопровода, а также в местах ответвления.
Присоединение вновь проложенных полиэтиленовых газопроводов и стальных газопроводов, реконструированных методом протяжки полиэтиленовых труб, к газораспределительной сети может осуществляться:
Присоединение полиэтиленовых ответвлений без отключения давления в действующем газопроводе выполняется:
Врезка стальных ответвлений в полиэтиленовый газопровод производится через стальные вставки длиной не менее 0,8 м.
В соответствии с правилами безопасности Ростехнадзора России периодичность обхода полиэтиленовых газопроводов давлением до 1,2 МПа устанавливается руководством газораспределительной организации, но не реже:
Классификация соединений стальных труб
Ключевое условие долгосрочной безопасной эффективной работы трубопровода – качество соединения его элементов и крепления к ним дополнительных компонентов:
При этом к трубопроводным соединениям предъявляются строгие требования в части герметичности, а в зонах крепления дополнительного оборудования, арматуры и приспособлений на первый план выходит надежность «сцепки». Только на таких условиях можно говорить об эксплуатации без протечек.
Существует несколько вариантов соединений трубопроводов. Выбор конкретного способа монтажа всегда зависит от ряда факторов. Основные моменты, которые определяют выбор:
Варианты монтажа
По конструктивному исполнению все виды соединения труб можно разделить на 2 большие группы – разъемные и неразъемные. Первые позволяют оптимизировать монтаж, ремонтные операции и практику обслуживания всего трубопровода и стыкового блока: демонтировать, заменять, восстанавливать разъемные стыки можно без повреждения трубопроводных секций. Наиболее популярные решения:
Неразборной тип соединения труб – это сварная конструкция. Она позволяет добиться предельной герметичности стыка, но не оставляет возможности вмешательства в стыковой участок без повреждения материала. Кроме сварного метода, к неразборным способам относят раструбный монтаж, цементирование, склеивание и прессование.
И разъемный, и неразъемный вид соединения труб могут быть экономически/технически оправданными и применяются в трубопроводах различного назначения:
Способы монтажа стальных труб
По статистике, более 40% всех типов трубных конструкций, применяемых для монтажа трубопроводов разных видов, приходится на стальные трубы. Сталь – один из наиболее популярных материалов, который отличается высокой износостойкостью, эффективной ценой и устойчивостью к действию различных сред.
Соединения стальных труб, как правило, выполняются:
Рассмотрим каждую из технологий подробнее.
Сварное соединение труб
Сварное соединение трубопроводов – самый надежный вариант при устройстве высокоответственных нагружаемых магистралей. Он более всего распространен при строительстве трубопроводов для промышленных нужд для работы с агрессивными средами в режиме постоянной нагрузки.
В малом строительстве секции часто соединяют между собой без использования сварки. Это объясняется высокими требованиями к квалификации сварщика и сварному оборудованию. Тот же (не сварной) метод используется для стыковки стальных труб с пластиковыми (полипропиленовыми).
При сварном способе соединения стальных труб может применяться как электродуговые, так и газовые технологии сварки металлов. В обоих случаях действует один порядок:
Резьбовое соединение труб
Резьбовое соединение трубопроводов – разъемный его вид. Может быть цилиндрическим или коническим. В первом случае обязательно применение уплотнителей – льняных материалов с пропиткой (сурик на олифе или другие составы). При коническом соединении труб уплотнители не нужны.
Есть и другая классификация, она делит резьбу на метрическую и дюймовую. По качеству состыковки резьбовой вариант – один из лучших. Он дает стык хорошей плотности и прочности, но при этом оставляет возможность разборки при необходимости ремонта без повреждения трубной конструкции.
Резьбовой метод считается эффективным:
Соединение труб фланцами
Еще один вид разъемного соединения труб – фланцами. Он чуть менее популярен, чем резьбовой, но достаточно распространен. Реализуется с применением специальных фитингов с резиновой прокладкой.
Фланцы обеспечивают высокую герметичность трубопровода и надежность его работы, но они не отличаются низкой ценой, что снижает их популярность в малом и частном строительстве инженерных сетей. Плюсы фланцевого соединения трубопроводов:
Перечисленные особенности фланца делают его актуальным для проведения работ по присоединению элементов арматуры к трубным секциям на внутренних участках системы.
Особые виды стальных труб
К особым видам стальных труб относят оцинкованные стройматериалы. Их особенность состоит в том, что температура плавления цинка ниже, чем стали. То есть использовать сварочное соединение здесь нельзя – цинковое покрытие попросту выгорит, материал станет уязвимым к коррозии. По этим причинам оцинкованные стальные трубы соединяют между собой не сварными методами. Наиболее удачными считаются варианты:
Соединение труб для скважины на воду
Еще одна особая категория стальных труб отличается специфическим назначением. Обсадные конструкции – трубопроводные системы, которые применяют для устройства скважинной выработки для водообеспечения частного дома или промышленного объекта.
Тип соединения трубопроводов скважин зависит от марки и типа применяемых стальных труб:
В каждом случае специалисты рекомендуют ответственно подойти к решению о выборе метода стыковки секций. Потому как от надежности участков присоединения будет зависеть и качество водоподготовки объекта, и долговечность эксплуатации всей системы.