Нефтепроводы и газопроводы являются ответственными сооружениями повышенной опасности для окружающей среды и человека при разрушениях. Основными частями этих трубопроводов являются соединительные детали, к которым предъявляются особые требования, зависящие от условий эксплуатации. Поэтому к соединительным деталям трубопроводов (отводы, переходы, тройники, заглушки) предъявляют повышенные требования к качеству.
При изготовлении и монтаже стальных трубопроводов используют большое количество приварных деталей, которые предназначены для изменения направления потока транспортируемого вещества (отводы) или диаметра трубопровода (переходы), разветвления (тройники, ответвления), закрытия свободных концов трубопроводов (заглушки, днища). Основные типы и размеры приварных деталей стандартизованы.
Отводы по способу изготовления и конструкции разделяются на бесшовные крутоизогнутые, гнутые, сварные и штампосварные. Ответвления и тройники по конструкции подразделяются на равнопроходные — без уменьшения диаметра ответвления и переходные — с уменьшением диаметра ответвления. Переходы по конструкции подразделяют на концентрические, которые применяют преимущественно для трубопроводов, расположенных вертикально, и эксцентрические для трубопроводов, расположенных горизонтально.
Нормальная эксплуатация и долговечность трубопроводов в значительной степени зависит от правильного выбора конструкции и качественного выполнения соединений труб между собой, с соединительными деталями, арматурой, компенсаторами и т. д. К соединениям как к важнейшим элементам трубопроводов предъявляются такие требования: необходимые прочность и плотность при работе под давлением, стойкость к агрессивным средам, простота исполнения, удобство и быстрота выполнения.
Соединения трубопроводов бывают неразъемные и разъемные. К неразъемным относятся соединения, полученные сваркой, пайкой, прессованием, к разъемным фланцевые, резьбовые, раструбные и др. вид соединения трубопроводов зависит от материала соединяемых деталей, физико-химических свойств транспортируемого продукта (агрессивность, токсичность, способность к выпадению осадка и др.), условий эксплуатации (необходимость частых разборок, взрывобезопасность и др.), давления и температуры транспортируемого продукта.
Стальные трубопроводы соединяют сваркой, с помощью фланцев и резьбы. По характеру выполнения соединений стальных трубопроводов сварные швы разделяют на односторонние, двусторонние. Трубопроводы с наружным диаметром до 530 мм сваривают только односторонним швом. Двусторонние швы с подваркой корня шва применяют для труб с наружным диаметром больше 530 мм. Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений труб с трубами и арматурой в зависимости от способов сварки определены ГОСТ 16037.
Фланцевые соединения применяются в местах подключения трубопроводов к аппаратам и другому оборудованию, имеющему ответные фланцы. А также на участках трубопроводов, требующих в процессе эксплуатации периодической разборки или замены. Такие соединения состоят из двух фланцев, прокладки или уплотнительного кольца, соединительных болтов и гаек.
При строительстве на трубопроводах устанавливаются различные оборудования, с помощью которого обеспечивается технологический режим перекачки в заданных режимах; обеспечивается контроль, сигнализация и регулирование процесса перекачки; промышленная, пожарная и экологическая безопасность; ликвидация аварийных ситуаций. Эти оборудования устанавливаются на трубопроводе с применением соединительных деталей — тройников, переходов, отводов, крестовин, заглушек.
Соединительные тройники, переходы, отводы и заглушки — должны использоваться в соответствии с государственными стандартами или отраслевыми техническими условиями. Эти детали изготавливаются как в заводских цехах, так и на месте производства монтажных работ. Сталь в готовых соединительных деталях трубопровода должна удовлетворять требованиям, предъявляемым трубам.
К обязательным требованиям соединительных деталей относятся:
соответствие размеров и расположения поверхностей;
испытание на растяжение;
контроль твердости;
испытание на ударный изгиб образцов;
определение доли вязкой составляющей на ударных образцах;
контроль величины зерна;
контроль загрязненности неметаллическими включениями;
контроль полосчатости;
испытание на стойкость к водородному растрескиванию с определением длины и толщины трещины;
испытание на стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением с определение порогового напряжения;
определение скорости общей коррозии;
дефектоскопический контроль или гидравлические испытания;
визуальный контроль качества поверхности;
обязательные требования;
маркировка, упаковка.
Механические свойства металла деталей должны быть не менее:
временное сопротивление разрыву σв = 412 МРа;
предел текучести σ0,2 = 245 МРа;
относительное удлинение δ5 = 21 %;
относительное сужение ψ =50 %;
ударная вязкость αн =0,5 МJ/m2
Для магистральных трубопроводов и коллекторов, обвязочных трубопроводов КС применяются различные конструкции соединительных деталей.
Соединительные детали трубопроводов должны удовлетворять требованиям технических условий, а именно:
размеры стенок деталей определяются расчетом, их толщина должна быть не менее 4 мм;
предельные отклонения наружного диаметра деталей в неторцовых сечениях должны быть не более ±3,5 % номинального размера;
при расточке или обточке концов деталей должен быть обеспечен плавный переход от большей толщины к меньшей под углом не более 15°;
на поверхности деталей не допускаются трещины, плены, рванины и закаты;
допускаются вмятины, продиры, отпечатки, рябизна, риски, царапины глубиной не более 0,8 mm, не выводящие толщину стенки за ее минимальное значение;
овальность, разностенность, волнистость, гофры, забоины, вмятины, риски и следы зачистки дефектов не должны выводить размеры деталей за пределы допускаемых отклонений и препятствовать проведению внешнего осмотра и измерения;
длина сварных тройников должна приниматься не менее двух диаметров ответвления;
длина ответвления неусиленных сварных тройников — не менее половины диаметра ответвления, но не менее 100 мм;
ширина накладки усиленного тройника на магистрали и на ответвлении должна быть не менее 0,4 диаметра ответвления, а толщина накладок приниматься равной толщине стенки усиливаемого элемента;
расстояние от накладок до торца тройника должно быть не менее 100 мм.;
длина секторов сварных отводов по внутренней образующей должна быть не менее 0,15D;
длина переходов должна удовлетворять условию:
,
где: D и d — наружные диаметры концов перехода, мм; γ — угол наклона образующей перехода, применяемый менее 12°, a — длина цилиндрической части на концах перехода, принимается длинной 50…100 мм.;
общая длина цельноштампованных тройников должна быть не менее D+200 мм, а высота ответвления — не менее 0,2D, но не менее 100 мм. Радиус закругления в области примыкания ответвления должен быть не менее 0,1D;
эллиптические заглушки должны иметь следующие размеры:
- высота Н ≥ 0,4D;
- высота цилиндрической части — 0,1D, (где D наружный диаметр трубы);
- радиус сферической части — p ≥ D;
- радиус перехода цилиндрической части к сферической r ≤ D.
Кромки соединительных деталей должны быть обработаны в заводских условиях с учетом требований, предъявляемых к подготовке деталей к электросварке.
После изготовления сварные детали должны быть подвергнуты контролю ультразвуком или рентгеном.
Термообработке (высокотемпературному отпуску для снижения уровня остаточных напряжений) подвергаются:
соединительные детали трубопровода со стенками толщиной 16 мм и более не зависимо от номенклатуры, марок стали, рабочего давления и так далее;
соединительные детали не зависимо от номенклатуры и толщины стенок из низколегированных сталей марок 10ХСНД, 15ХСНД, 14ХГС, 09Г2С или аналогичных им;
детали из сталей с временным сопротивлением разрыву 550МПа (55 кг/мм2) и выше;
тройники не зависимо от марки, толщины стенок, рабочего давления и т. д.
Обеспечение нормальной эксплуатации трубопроводов и соединительных деталей обеспечивается при соблюдением технологии и требований к строительно — монтажным работам во время производства монтажных работ. Соблюдение стандартных норм обеспечивает качество выполняемых работ и долгий срок службы трубопроводов.
Литература:
- Быков Л. И. Мустафин Ф. М. и др. Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов. Санкт-Петербург. Недра, 2006. 828с.
- ГОСТ 17380–2001. Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Общие технические условия.
