Категории трубопроводов

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. Трубопроводы четвертой категории можно изготовлять из стандартных бесшовных и сварных труб.

Категории трубопроводов

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 котлов, 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.