Трубопроводостроительные материалы

Классификация арматуры

Чтобы представить все многообразие исполнений и модификаций трубопроводной арматуры, ее можно классифицировать по следующим основным признакам:

 1) По области применения:

Промышленная трубопроводная арматура общего назначения.

Эта арматура предназначена для использования в различных отраслях промышленности (системы водопровода, канализации и т.д.) и изготавливается большими сериями.

Промышленная трубопроводная арматура для особых условий работы.

Сюда относят арматуру для энергетических установок с высокими параметрами, арматуру для абразивных, агрессивных и высокотоксичных сред.

Специальная арматура.

К такой арматуре относят арматуру для АЭС, судовых энергетических установок, арматуру для объектов Министерства обороны и т.д. Специальная арматура конструируется и поставляется по отдельным заказам.

Судовая и транспортная арматура.

Эта арматура выпускается для работы в специфических условиях эксплуатации на транспортных средствах, в том числе на судах речного и морского транспорта. К ней предъявляют повышенные требования по условиям управления и эксплуатации, массогабаритным характеристикам и ряду других параметров.

Сантехническая арматура. Эта арматура предназначена для оснащения различных бытовых устройств, имеет небольшие Dn, проста в управлении, к ней предъявляются повышенные требования по дизайну. Выпускается, как правило, на поточных линиях специализированных предприятий.

2) По функциональному назначению (виду):

Запорная. Предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требований технологического процесса (цикл "открыто-закрыто").

Регулирующая.

Предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода. К ней относятся: регулирующие клапаны, регуляторы давления, регуляторы уровня жидкости, дросселирующая арматура и т.п.

Распределительно-смесительная (трехходовая или многоходовая).

Эта трубопроводная арматура предназначена для распределения рабочей среды по определенным направлениям или для смешения потоков среды (например, холодной и горячей воды). Сюда относятся распределительные клапаны и краны.

Предохранительная.

Предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого давления посредством сброса избытка рабочей среды. Сюда относятся: предохранительные клапаны, импульсные предохранительные устройства, мембранные разрывные устройства, перепускные клапаны.

Защитная.

Предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или предусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды и для отключения потока без выброса рабочей среды из технологической системы. Сюда относятся: обратные клапаны, отключающие клапаны.

Фазоразделительная.

Предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазы и состояния. Сюда относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.

3) По конструктивным типам:

Задвижки.

Рабочий орган у них перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно направлению потока рабочей среды. Используются преимущественно в качестве запорной арматуры. Разновидностью этого типа арматуры являются шланговые задвижки, у которых перекрытие потока среды осуществляется запорным органом, пережимающим эластичный шланг, внутри которого проходит транспортируемая рабочая среда.

Клапаны (вентили).

Запорный или регулирующий рабочий орган у них перемещается возвратнопоступательно параллельно оси потока рабочей среды в седле корпуса арматуры. Разновидностью этого типа арматуры являются мембранные клапаны, у которых в качестве запорного элемента используется мембрана. Мембрана фиксируется по внешнему периметру между корпусом и крышкой, выполняет функцию уплотнения корпусных деталей и подвижных элементов относительно внешней среды, а также функцию уплотнения запорного органа.

Краны.

Запорный или регулирующий орган у них имеет форму тела вращения или его части; вворачивается вокруг своей оси, перпендикулярно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды.

Затворы.

Запорный или регулирующий рабочий орган у них имеет форму диска и поворачивается вокруг оси, не являющейся его собственной.

4) В зависимости от условного давления рабочей среды:

· вакуумная (давление среды ниже 0,1 МПа абс);

· низкого давления (от 0 до 1,5 МПа);

· среднего давления (от 1,5 до 10 МПа);

· высокого давления (от 10 до 80 МПа);

· сверхвысокого давления (от 80 МПа).

5 ) По температурному режиму:

· криогенная (рабочие температуры ниже -153 °С);

· для холодильной техники (рабочие температуры от -153 до -70 °С);

· для пониженных температур (рабочие температуры от -70 до -30 °С);

· для средних температур (рабочие температуры до +455 °С);

· для высоких температур (рабочие температуры до +600 °С);

· жаропрочная (рабочие температуры свыше +600 °С);

6) По способу присоединения к трубопроводу:

Арматура бесфланцевая.

Присоединяется к трубопроводу или емкости без помощи фланцев (приваркой; штуцерным, ниппельным и другими соединениями).

Арматура муфтовая.

Присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью муфт с внутренней резьбой.

Арматура ниппельная.

Присоединяется к трубопроводу или емкости при помощи ниппеля.

Арматура под приварку.

Присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью сварки. Преимуществами являются полная и надежная герметичность соединения, минимум обслуживания (не требуется подтяжки магистральных фланцевых соединений). Недостаток - повышенная сложность де­монтажа и замены арматуры.

Арматура стяжная.

Соединение входного и выходного патрубков с фланцами на трубопроводе осуществляется с помощью шпилек с гайками, проходящими вдоль корпуса арматуры.

Арматура фланцевая.

Присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью фланцев. Преимуществом являются возможность многократного монтажа и демонтажа на трубопроводе, хорошая герметизация стыков и удобство их подтяжки, большая прочность и применимость для широкого диапазона давлений и проходов. Недостатки - возможность ослабления затяжки и потеря герметичности со временем, большие габаритные размеры и масса.

Арматура цапковая.

Присоединяется к трубопроводу или емкости на наружной резьбе с буртиком под уплотнение.

Арматура штуцерная.

Присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью штуцера.

7) По способу герметизации относительно внешней среды:

Арматура бессальниковая.

Герметизация штока или плунжера по отношению к окружающей среде обеспечивается
сильфонами или мембранами.

Арматура мембранная.

В качестве чувствительного элемента применена мембрана. Она может выполнять функции уплотнения корпусных деталей, подвижных элементов относительно внешней среды а также уплотнения в затворе.

Арматура сальниковая.

Герметизация штока или шпинделя относительно внешней среды обеспечивается эластичным элементом, находящимся в контакте с подвижным штоком (шпинделем) под нагрузкой, исключающей протечки рабочей среды.

Арматура сильфонная. Для герметизации подвижных деталей (штока, шпинделя) относительно внешней среды пользуется сильфон, который является также чувствительным либо силовым элементом нструкции.

8) По способу управления:

Арматура под дистанционное управление.

Не имеет непосредственного органа управления, а соединяется с ним при помощи колонок, штанг и других переходных устройств.

Арматура приводная.

Управление осуществляется при помощи привода (непосредственно или дистанционно).

Арматура с автоматическим управлением.

Управление затвором происходит без участия оператора под непосредственным воздейвием рабочей среды на затвор или на чувствительный элемент, либо посредством воздействия на привод арматуры управляющей среды, либо по командному сигналу, поступающему на привод арматуры из приборов АСУ.

Арматура с ручным управлением.

Управление осуществляется оператором вручную дистанционно или непосредственно.классификация деталей и уплотнений трубопроводной арматуры

Классификация трубопроводной арматуры по материалам не производится, ввиду того, что отдельные детали имеют различное назначение и изготавливаются из различных материалов. К материалам для трубопроводной арматуры предъявляют следующие основные требования: высокая прочность, выносливость, пластичность, коррозионная стойкость, технологичность в изготовлении, долговечность, минимальная стоимость.

 

 

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Полимерные материалы относятся к классу высокомолекуляр­ных органических соединений. По сравнению с другими материа­лами они обладают рядом преимуществ: высокими электроизоля­ционными, антикоррозионными и механическими свойствами в сочетании с пластичностью, водостойкостью, легкостью механи­ческой обработки, удобством и экономичностью использования. Они применяются в виде полимерных лент или полимерных ком­позиций, наносимых на поверхность труб в порошкообразном или жидком виде в заводских или трассовых условиях. Наиболее перс­пективны заводские покрытия, обеспечивающие наиболее высо­кие эксплуатационные свойства.

Полимерные ленты предназначены для изоляции наземных и подземных трубопроводов диаметром не более 1 420 мм. Изоляци­онными свойствами в зависимости от исполнения обладают как пленка, так и клей. Использование полимерных лент упрощает технологию изоляционных работ на базе и трассе, повышает про­изводительность труда по сравнению с использованием битумных покрытий.

Теплостойкие ленты. Для изоляции горячих участков трубопро­водов, например на компрессорных станциях, применяют поли­мерные ленты ЛЭТСАР-ЛПТ с защитным клеевым слоем из силоксановой резины на основе кремнийорганических каучуков. Их наносят на трубопровод по специальной двухкомпонентной грун­товке ВИКСИНТ-У-4-21. Температура воздуха в месте нанесения лент должна находиться в интервале 40...60 "С.

Поливинилхлоридные ленты. Для изоляции трубопроводов изго­товляют липкие ленты из поливинилхлорида, пластифицирован­ного специальными добавками, придающими ему необходимую эластичность и пластичность. К поливинилхлориду добавляют ста­билизаторы, повышающие стабильность его свойств в атмосфер­ных условиях, и пигменты для его окраски в коричневый или голубой цвет. Такие ленты толщиной 0,4 мм изготовляют различ­ных типов: ПИЛ, ПВХ-БК, ПВХ-Л.

Ленты ПВХ-БК производят с клеевым слоем из бутилкаучуковой композиции и наносят на трубопровод при температуре воз­духа от-35 до +50 °С. Ленты ПВХ-Л и ПИЛ выпускают с клеевым слоем на основе перхлорвиниловой смолы. Их наносят на трубо­провод при температуре воздуха +5...50°С, а с подогревом — до -35 "С. Ленты влагоустойчивы, обладают высокими диэлектриче­скими и защитными свойствами, хорошо противостоят различ­ным растворителям.

Полиэтиленовые ленты. Для получения изоляционных липких лент применяют два вида полиэтилена: высокой (ПЭВП) и низ­кой плотности (ПЭНП). Широко известна лента ПЭЛ из поли­этилена низкой плотности толщиной 0,4 мм. Эта лента обладает высоким электрическим сопротивлением, лучшей прилипаемо-стью, меньшим водопоглощением, высокой химической стойко­стью и сохраняет механическую прочность в более широком ин­тервале температур, чем поливинилхлоридные ленты ПИЛ и др. Полиэтиленовую ленту можно наносить на трубопроводы при от­рицательных температурах до -40 °С.

Импортные ленты. В нашей стране используют полимерные по­ливинилхлоридные и полиэтиленовые ленты, поставляемые из США («Поликен», «Плайкофлекс», «Тек-рап»), Японии («Нит-то», «Фурукава Рапко»), Италии («Альтене»), Югославии («Пла-стизол»), Болгарии («Кил»), эксплуатируемые при температуре трубопровода не ниже -60 ^вС и не выше +60 °С. Применяют их вме­сте с грунтовками и защитными обертками, которые имеют такие же наименования.

 

БИТУМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Для изоляции магистральных трубопроводов применяют спе­циальные изоляционные материалы — строительные твердые не­фтяные битумы. Их получают окислением или обработкой паром остаточных продуктов после прямой перегонки или после кре­кинга нефти или нефтепродуктов.

Битум нефтяной изоляционный имеет марки: БНИ-IV, БНИ-IV-3 и БНИ-V. Плотность нефтяных битумов составляет 1 010... 1 070 кг/м³.

Битум представляет собой твердую, плавкую или вязкожидкую смесь углеводородов и их неметаллических производных. Компонентами группового состава битума служат: вязкие ми­неральные масла 28...52%; смолы 18...30%; асфальтены, карбены и карбоиды 18... 52 %; асфальтеновые кислоты и их ангид­риды — свыше 1,25%. Увеличение количества смол и масел в битуме повышает его пластичность (растяжимость) и снижает твердость.

В состав битума входят также парафин, сера и минеральные остатки. При содержании в битуме серы более 2 % увеличивается его хрупкость.

На основе нефтяного битума для изоляции газонефтепроводов изготовляют мастики, грунтовки и рулонные обертки.

Битумные мастики рекомендуется применять для изоляции стальных подземных трубопроводов диаметром не более 820 мм и температурой транспортируемого продукта не выше 40 °С. Для труб большего диаметра или предназначенных для перекачки горячих продуктов используют полимерные материалы и теплостойкие по­лимерные ленты.

Мастики изоляционные битумные представляют собой смесь битума с наполнителями и пластификаторами. Наполнители яв­ляются порошками, предназначенными для улучшения физико-механических спойств изоляционных мастик.

Пластификаторы предназначены для повышения пластично­сти изоляционных материалов при нанесении их при температу­рах до -25 °С.

Битумно-резиновые мастики представляют собой сплавленную массу из смеси битума 86...93 %, порошка резины 5... 10% и пла­стификатора 3... 10 %. Применяют в основном мастики заводского изготовления типа МБР с различными температурами размягче­ния в зависимости от сезонности работ.

Битумно-полимерные мастики применяются для улучшения физико-механических свойств битума путем введения в него по­лимеров, отходов и полупродуктов различных полимеров.

Битумные мастики готовят в битумоварочных котлах. Очищен­ный от бумаги и включений битум расплавляют в котле при тем­пературе 140... 150°С. Когда температура битума достигает 170... 180 "С, в него при непрерывном перемешивании добавляют на­полнитель.

Температура битумных мастик при нанесении на трубы зави­сит от температуры окружающей среды и должна быть 150... 170 "С.

Битумная грунтовка (праймер) применяется для выравнивания поверхности труб, улучшения прилипаемости (адгезии) изоля­ционной мастики к металлу.

Битумные грунтовки изготовляют из битума, растворенного в бензине при соотношении битума и бензина 1:2 (по массе) или 1:3 (по объему). В состав битумной грунтовки для летнего периода входят битум БНИ-IV или БНИ-V, бензин неэтилированный авиа­ционный или бензины автомобильные; для зимнего периода — битум БН 50/50, БН 70/30 или БНИ-IV и бензин неэтилирован­ный авиационный.

 

 

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Лакокрасочные материалы — поверхностные пленкообразующие покрытия, при нанесении которых на какую-либо поверхность они способны высыхать с образованием твердой эластичной пленки. Эти покрытия представляют собой сравнительно тонкий защит­ный слой. Их широко применяют для защиты от коррозии наруж­ных и внутренних поверхностей газонефтепроводов, резервуаров, различных подземных, надземных и подводных строительных кон­струкций и т.д.

Лакокрасочные материалы для покрытия наружной поверхности труб подразделяют на грунтовки, покровные эмали и лаки. Нано­сят их на поверхность трубопровода разбрызгиванием при помо­щи пневматических краскораспылителей под давлением 0,2... 0,3 МПа.

Лакокрасочные покрытия состоят из двух-трех слоев грунтов­ки и двух слоев эмали или лака с добавлением в последний (верх­ний) слой во всех случаях 10... 15 % (по массе) алюминиевой пуд­ры ПАК-З или ПАК-4. Общая толщина покрытия должна быть не менее 0,2 мм.

Лакокрасочные материалы для защиты внутренней поверхности труб образуют защитный слой, уменьшающий шероховатость сте­нок и гидравлическое сопротивление, что повышает пропускную способность трубопровода на 8... 10 % и предохраняют металл труб от коррозионного воздействия рабочих сред.

Для защитных покрытий, наносимых на внутреннюю поверх­ность трубопроводов, применяют различные материалы: бакели­товый лак марки А в сочетании с алюминиевой пудрой в коли­честве 7% и растворителем; лакокрасочные грунтовки и эмали на основе синтетических смол (перхлорвиниловой, эпоксидной, поливинилбутиралсвой и т.д.). Наиболее широко известны лако­красочные покрытия на основе эпоксидных смол ЭД-16 и ЭД-20, эпоксидных лаков Э-4100, Э-4001, эпоксидных шпатлевок ЭП-00-10 и др., которые обладают очень высокой адгезией к ме­таллу, термо- и химической стойкостью и другими полезными свойствами.

  СТЕКЛОЭМАЛИ представляют собой неорганическое стекло или спекшуюся силикатную массу, которую наносят на поверхность металлических труб в тонкоизмельченном состоянии и закрепляют на ней посредством обжига в виде тонкослойного покрытия. Процесс нанесения и закрепления эмалевого покрытия на предварительно подготовленную поверхность называется эмалированием.

Эмалирование труб осуществляют с наружной и внутренней стороны в заводских условиях. Различают два вида эмалей: грунтовые (наносят на поверхность металла) и покровные (наносят на предварительно загрунтованные изделия).

Цинковые и алюминиевые покрытия: Этот способ представляет собой процесс металлизации распылением, заключающийся в нагреве металла, предназначенного для покрытия, до жидкого или пластичного состояния и распыления его на защищаемую поверхность с помощью газовой струи.

 

 

ЦИНКОВЫЕ И АЛЮМИНИЕВЫЕ ПОКРЫТИЯ

Для повышения качества и долговечности защитных покрытий надземных участков и воздушных переходов магистральных и про­мысловых трубопроводов от атмосферной коррозии используется разработанный ВНИИСТом газотермический способ нанесения цинковых и алюминиевых покрытий на трубы в заводских услови­ях, а на сварные стыки и дефектные места — в трассовых услови­ях толщиной не менее 0,25 мм.

Способ представляет собой процесс металлизации распылени­ем, заключающийся в нагреве металла, предназначенного для по­крытия, до жидкого или пластичного состояния и распыления его на защищаемую поверхность с помощью газовой струи (сжа­того воздуха). Расплавление и распыление металла для покрытия трубопровода проводят газоэлектрическими или газопламенными аппаратами.

Процесс нанесения цинковых и алюминиевых покрытий на трубы газотермическим методом включает в себя следующие опе­рации: тщательную очистку наружной поверхности труб от ржав­чины, окалины, жира и других загрязнений; газотермическую металлизацию очищенной поверхности труб цинком или алюми­нием до получения покрытия заданной толщины; контроль каче­ства покрытия.

 

трубопроводостроительные материалы

                                 

 

 

                  Алюминиевые трубы

Трубы из алюминия и его сплавов обладают большей стой­костью, чем стальные, в углеводородных средах, в условиях почвен­ной коррозии и низких температур. Алюминиевые трубы имеют небольшую массу, достаточно высокие механические и технологи­ческие свойства. За счет гладкости стенок труб повышается произво­дительность трубопроводов на 10- 15 %, так как при перекачке про­дуктов уменьшается трение о стенки труб, а также предотвращается отложение парафина и других примесей на их стенках [181, 189].

Алюминиевые трубы рекомендуется применять: для газонеф­тепроводов, транспортирующих агрессивные среды; прокладывае­мых в коррозионноактивных грунтах; при надземной прокладке, когда необходима легкость конструкции (строительство воздуш­ных переходов); для прокладки в труднодоступных горных усло­виях, в болотистой местности; в прибрежной полосе моря; при прокладке газонефтепроводов на поверхности земли в районах вечной мерзлоты и т. д.

При сооружении газонефтепроводов из алюминиевых труб со­кращается объем очистных и изоляционных работ, выполняемых на трассе, так как не требуется применять изоляцию (за исключе­нием прокладки в щелочных грунтах); облегчаются транспортиро­вание труб и монтаж трубопроводов.

Стыковые соединения алюминиевых труб выполняют свар­ными с применением различных методов сварки или разъемными, например с помощью резьбовых муфт. Сопряжение алюминиевого трубопровода со стальным можно осуществлять на фланцах с принятием мер защиты против гальванической коррозии.

Трубы из алюминия и его сплавов можно применять для маги­стральных и промысловых газонефтепроводов диаметром до 300 мм.

Материал для труб выбирают исходя из следующих основных требований: алюминиевый сплав должен хорошо свариваться мето­дом дуговой сварки или другими методами, предел текучести алюминиевого сплава — не более 0,7 от временного сопротивления, относительное удлинение — не менее 15 %, ударная вязкость алю­миниевых сплавов при температуре 15 °С — не менее 30 Дж/см². При температуре от 60 до — 50 °С нормативные характеристики алюминиевых труб не изменяются.

В качестве материала для алюминиевых труб можно использо­вать: чистый алюминий марок АД1, АД, АДО; сплавы алюминиево-магниевые, не упрочняемые термической обработкой, марок АМг2, АМгЗ, АМгб, а также высокопрочные сплавы системы А1 —Mg —Zn марки В92, системы А1 — Си — Мд марок Д1 и Д16 и системы А1 — Mg —Si марки АД35, упрочняемые термической обработкой, и др. Выбор той или иной марки алюминиевого сплава зависит от рабо­чего давления газонефтепровода и технологии его монтажа.

Для сварных газонефтепроводов высоких давлений можно применять трубы, изготовленные из алюминиевых сплавов марок АМгб и В92, а также АД35; для сварных газонефтепроводов средне­го давления — из сплавов АМг2 и АМг и для сварных трубопрово­дов низкого давления — из алюминия марок АДО, АД и АД1. При изготовлении несварных газонефтепроводов с резьбовыми или фланцевыми соединениями можно использовать высокопроч­ные дюралюмины марок Д1, Д16 и др.

За рубежом для изготовления труб применяют аналогичные по свойствам сплавы.

Трубы из алюминия и его сплавов по способу изготовления делятся на бесшовные — прессованные, тянутые (т. е. изготовлен­ные волочением и холодной прокаткой), плоскосворачиваемые; на сварные — прямошовные, спиральношовные и плоскосворачи­ваемые.

У нас в стране из алюминия и его сплавов изготовляют бесшовные трубы длиной 1 — 6 м двух видов: тянутые — диаметром 6-120 мм, толщиной стенки 0,5-5 мм и прессованные — диамет­ром 18-300 мм, толщиной 1,5-40 мм. Сварные трубы получают из ленты методом непрерывной сварки токами высокой частоты диа­метром 10-220 мм, толщиной стенки 0,5-4 мм. Освоение изготов­ления сварных труб из листов и полос позволит в дальнейшем рас­ширить сортамент труб. За рубежом применяют трубы примерно такого же типа.

Технические требования, предъявляемые к алюминиевым трубам делятся по:

механическим свойствам материала;

химическому составу, технологическим свойствам;

качеству поверхности;

точности изготовления;

гидравлическому испытанию на прочность и др.

 

                          ЧУГУННЫЕ ТРУБЫ

Чугунные трубы обладают по сравнению со стальными боль­шей коррозионной стойкостью и долговечностью, а также мень­шей сложностью изготовления. Вместе с тем они имеют большую металлоемкость (большая толщина стенок). Общие затраты на производство и монтаж чугунных трубопроводов, отнесенные к одно­му году их службы, оказываются меньшими, чем эти же затраты при сооружении стальных трубопроводов [181, 189, 204].

Трубы из серого чугуна широко применяют для изготовления водопроводов как в России, так и за рубежом. Они получили боль­шое распространение также для трубопроводов различного назна­чения. Для газонефтепроводов используют трубы из высокопроч­ного чугуна с шаровидным графитом, который наряду с высокой прочностью имеет достаточную пластичность, обладает, как и се­рый чугун, хорошими литейными свойствами, а также имеет низ­кую стоимость по сравнению с другими материалами.

Трубы из высокопрочного чугуна благодаря более высокой ме­ханической прочности и пластичности способны выдерживать внутренние рабочие давления, даже несмотря на некоторое ослаб­ление их стенок под действием точечной коррозии, и имеют боль­ший срок службы, чем обычные трубы из серого чугуна.

Изготовление чугунных труб заключается в заливке металла, осуществляемой различными способами, в формы. В России наибольшее распространение имеют центробежный метод литья труб из серого чугуна в водоохлаждаемые формы и полунепрерыв­ный метод литья чугунных труб.

Центробежный метод отливки чугунных труб в металли­ческой водоохлаждаемой форме — наиболее производительный, экономичный и простой.

Полунепрерывным методом литья изготовляют трубы из серого чугуна эвтектического состава с минимальным содержанием фосфора (С — 3,6-3,9; Si — 1,7-2,2; Мп — 0,6-1; Р — 0,2-0,3; S —до 0,1 %).

Дефект чугунных труб центробежного литья — разностенность. При полунепрерывном методе литья труб этого нет, так как трубы формуют на оправке (внутренний кристаллизатор). Но, тем не менее, эти трубы имеют шлаковые включения и газовые ракови­ны. В случаях протекания неполного процесса самоотжига при по­лунепрерывном литье труб возможно ухудшение их пластических свойств, образование поверхностного отбела и даже растрескива­ние. Улучшение свойств труб достигнуто в результате повышения качества шихтовых материалов, совершенствования процесса плавки чугуна.

Трубы из серого чугуна по назначению подразделяются на напорные водопроводные и сливные (канализационные). Напор­ные водопроводные трубы составляют примерно 15 % от общего выпуска чугунных труб.

 

     

 НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ТРУБЫ

               Пластмассовые трубы 

Пластмассовые трубопроводы обладают следующими пре­имуществами. Они не подвержены электрохимической корро­зии, которая создает значительные осложнения при эксплуата­ции металлических трубопроводов. Потери давления на трение в пластмассовых трубах благодаря их гладкой внутренней поверхности приблизительно на 30 % меньше, чем в стальных.

По сравнению со стальными трубами имеют следующие преимущества:

-высокую коррозионную стойкость в большинстве агрессивных сред;

-хорошие диэлектрические свойства;

-низкие потери на трение.

Так как пластмассовые трубы не подвержены почвенной и атмосферной коррозии и действию бактерий, их не покрывают наружным защитным изоляционным покрытием. Срок службы больше 50лет

Недостатки:

- низкий модуль упругости,- ползучесть,- старение,

- высокий коэффициент линейного расширения.

Основой пластмассы для изготовления труб служат:

-полимерные связующие; -наполнитель; -пластификатор; -стабилизатор,

-краситель.

1) Полимерные связующие - однородная полимерная смола или композиция смол. Смолой называется сложная смесь растворенных органических, высокомолекулярных соединений, находящихся в устойчивом твердожидком состоянии. Смолы подразделяют: -природные, -искусственные, -синтетические.

Природными являются растительные смолы (канифоль, добываемая из смолы хвойных деревьев), ископаемые смолы (янтарь) и смолы животного происхождения.

Искусственные смолы - полимерные вещества, получаемые модифицированием белков и целлюлозы.

Синтетические смолы - полимерные вещества, получаемые из низкомолекулярных соединений при помощи специальных химических процессов.

2) Важнейшая составляющая часть пластмассовых труб - наполнитель. Полимерные связующие цементируют наполнитель и придают пластичные свойства всей полимерной композиции. Применяют:

- органические, - неорганические наполнители.

Органические наполнители - древесная мука, целлюлоза, бумага, х/б ткани.

Неорганические наполнители - асбест, графит, стекловолокно, стеклоткань.

Наполнители применяют в порошкообразном виде, в виде волокон и в виде полотнищ. Особую группу наполнителей составляет армирующие стекловолоконные материалы - стекловолокно, стекловата, стеклоткани, с применением которых изготавливают стеклопластиковые трубы.

3) Пластификаторы вводят в пластмассы для улучшения их технологических свойств. К ним предъявляют следующие требования:

- способность совмещаться с полимерами,

- низкая летучесть, - бесцветность, - отсутствие запаха.

К пластификаторам относятся эфиры карбоновых кислот, полиэфиры.

4) Стабилизаторы предотвращают термическую деструкцию (разложение) полимерных материалов в процессе их переработки, а также останавливают их старение при действии атмосферных условий. К ним относятся:

- антиоксиданты, - антиозонанты, - антирады, - светостабилизаторы.

5) Красители вводят для придания окраски. Цвет окраски не должен изменяться при изготовлении, эксплуатации изделия из пластмасс.

 

      Стеклопластиковые трубы

Стеклопластик — это композиционный материал, состоящий из стекловолокнистого наполнителя (выполняющего роль упроч­няющего, армирующего компонента) и полимерного связывающего (равномерно распределяющего нагрузки между стеклянными во­локнами, склеивая их, и придающего всей композиции жесткость) 1 129. 181, 189,222].

Оптимальное соотношение наполнителя и связывающего — 60: 40.

Особенностью стеклопластика как конструкционного материа­ла является то, что сам материал создается только в процессе изго­товления изделия, а его свойства зависят от вида и свойств компо­нентов, их количественного соотношения, схемы армирования, способа изготовления изделия и других факторов.

Для изготовления стеклопластиков используются стекловолокнистые изделия из бесщелочного стекла в виде: элементарных волокон различного диаметра (7 — 13 мм); прядей или нитей, полученных из непрерывных или шпательных элементарных стеклянных воло­кон; стеклянных тканей и лент; стеклянных матов или стеклорогожи.

В качестве полимерного вяжущего используются термореак­тивные смолы: полиэфирные, эпоксидные, фенолформальдегидные, кремнийорганические, фурановые и некоторые другие, а так­же их сочетания. Кроме термореактивных в нашей стране начина­ют применять также и термопластичные смолы: полиэтилен, фто­ропласт и др.

Трубы из стеклопластиков применяются для газонефтепрово­дов, обвязки резервуаров, для транспортировки кислот, для соору­жения водоводов и канализации, на нефтехимических заводах для транспортировки различных жидкостей.

Рассмотрим основные преимущества и недостатки применения труб из стеклопластиков.

Преимущества:

высокая коррозионная стойкость;

хорошие диэлектрические свойства;

низкая шероховатость (следовательно, уменьшаются потери напора);

малая плотность (а значит, легкость монтажа);

большая прочность (используются с давлением до 12,5 МПа);

не подвержены действию блуждающих токов;

обладают значительной гибкостью; низкий коэффициент линейного расширения; низкая теплопроводность;

способность предотвращать отложения парафина (до полного отсутствия); огнестойкость;

сокращение сроков строительства трубопроводов и снижение стоимости монтажных работ;

исключение вредных для здоровья видов работ по изоляции и сварке труб; повышение экологической безопасности при строи­тельстве;

увеличение сроков службы трубопроводов; сокращение коли­чества порывов на нефтепроводах, соответственно снижаются по­тери нефти и загрязнение окружающей среды.

Недостатки:

чувствительны к перегрузкам, т. е. склонны к растрескиванию под действием высокого давления;

электростатичны, т. е. способны накапливать статический заряд электричества;

нестабильность показателей механических свойств;

сложность обеспечения герметичности стыковых соединений;

относительно высокая стоимость;

ограничение рабочих параметров и диаметра трубопровода;

не разработана технология проведения ремонтных работ;

отсутствует экономичная научно-обоснованная технология строительства на болотах и вечномерзлых грунтах.

В зависимости от вида наполнителя и технологических свойств полимерной композиции стеклопластиковые трубы можно под­разделить на следующие виды:

трубы из стеклотекстолита — слоистого пластика с напол­нителем в виде стеклянной ткани или ленты;

трубы из стекловолокнита — прессовочной композиции с наполнителем в виде рубленого стекловолокна, ровницы и нити;

трубы из свам — ориентированного стекловолокнистого анизо­тропного материала с наполнителем в виде элементарных стеклянных волокон, прядей или нитей, параллельно уложенных относительно друг друга в один или несколько слоев по толщине стенки трубы;

трубы с наполнителем в виде предварительно формован­ного короткого стекловолокна или стекломатов;

трубы с комбинированным наполнителем из стеклоленты, стеклонитей или прядей различной их ориентации по слоям стенки трубы, а также в сочетании с лентами или трубами из термо­пластов — бипластмассовые трубы.

Трубы последних двух видов наиболее целесообразны для газо­нефтепроводов.

Большой интерес представляют "надувные" трубы, производи­мые в США. Их поставляют в рулонах как эластичный шланг, раз­вертывают и отверждают на месте монтажа трубопровода. Такие трубы, эксплуатирующиеся при высоких давлениях в коррозион­ных условиях сред, выпускают для нефтехимических заводов и нефтепромыслов. Трубы состоят из нескольких слоев: внутренне­го слоя из смолы, намотанной герметизирующей пленки из термо­пласта, основного слоя смолы и наружного слоя из окрашенной по­лиэфирной смолы.

Трубы выпускаются диаметром: 50,8; 76,2; 102,6; 152,4 мм. Трубы, например, диаметром 50,8 мм имеют толщину стенки 2 мм и могут работать при давлении 2,1 МПа и температуре до 65 °С.

Трубы в трассовых условиях расширяются и отверждаются с использованием портативных воздухонагревателей и парогене­раторов.

 

                    ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ТРУБЫ

Железобетонные трубы по сравнению с чугунными и сталь­ными обладают рядом преимуществ:

пропускная способность их на 15-25 % больше пропускной способности чугунных за счет гладкости стенок;

внутри труб при их эксплуатации не образуются коррозионные отложения, увеличивающие потери напора и уменьшающие про­пускную способность трубопроводов;

коррозионная стойкость и долго