Нефть - главное богатство
России

Сортамент труб и элементы трубопроводных коммуникаций


Трубопроводные сети или коммуникации составляются из следующих основных элементов:

  1. труб разного назначения;
  2. соединительных частей (фланцев, соединительных муфт, колен, угольников, отводов, тройников, крестовин, гребенок и др.);
  3. арматуры (чугунной, стальной и специальной);
  4. компенсаторов.

Для выбора размеров сечений элементов трубопроводов пользуются системой условных проходов, установленных ГОСТ 355-41. Условный проход обозначается буквой Dу с добавлением цифровой величины условного прохода. Например, условный проход 100 мм обозначается Dу 100.

Виды труб для перекачки нефти

В нефтебазовом хозяйстве для транспортирования нефти, нефтепродуктов и газа применяются следующие виды труб:

  1. стальные бесшовные горячекатанные по ГОСТ 8732-58 из углеродистой стали марок 10, 15, 20 и 25 и легированных М09-М56А;
  2. стальные бесшовные холоднотянутые и холоднокатаные но ГОСТ 8734-58 из углеродистой стали марок 10, 15, 20 и 25 и легированных сталей;
  3. стальные сварные водо-газопроводные (газовые) по ГОСТ 3262-55;
  4. стальные электросварные по ГОСТ 1753-53 и ГОСТ 4015-58.

Для перекачки корродирующих нефтепродуктов применяются трубы из легированной стали (ГОСТ 550-41 и 5543-50).

Трубы по ГОСТ 8732-58 изготовляются с наружным диаметром от 25 до 800 мм, а по ГОСТ 8734-58 от 1 до 200 мм.

Водо-газопроводные трубы изготовляются диаметром от ¼ до 6 дюймов, а стальные электросварные имеют наружный диаметр от 5 до 152 мм по ГОСТ 1753-53 и более 426 мм по ГОСТ 4015-58.

Стальные водо-газопроводные трубы

Стальные водо-газопроводные трубы изготовляются оцинкованными и неоцинкованными. Оцинкованные трубы тяжелее неоцинкованных на 3-4%. Они могут применяться для газопроводов, водопроводов и систем отопления. Трубы применяются при давлении Ру до 10 кГ/см2, а при Ру 10 кГ/см2 применяются трубы с утолщенной стенкой (усиленные) .

Трубы указанных сортаментов изготовляются длиной от 4 до 12,5 м. Толщина стенки трубы при проектировании трубопроводов подбирается на основании механического расчета трубы на прочность.

Используются при строительстве трубопроводов и стальные спирально сварные трубы большого диаметра. Спирально-сварные трубы изготовляются по ГОСТ 8696-58 из стальной полосы марки Ст. 4, свернутой по спирали в цилиндр, и имеют диаметр от 400 до 700 мм. Толщина стенки этих труб изменяется от 4 до 14 мм. Трубы изготовляются длиной до 10 м.

Плоскосворачиваемые трубы

Плоскосворачиваемые (рулонированные) трубы предложены Институтом электросварки им. акад. Патона. Это  две стальные ленты толщиной 1,75-2,0 мм, сваренные между собой и свернутые в рулон (показаны на изображении). Внутренний диаметр рулона может быть от 1,2 до 2,5 м, наружный в зависимости от длины трубы - от 2,5 до 4 м. Длина одного рулона доходит до 1 км и больше и ограничивается весом рулона. Трубы изготовляются из стали марки 08 кп (ГОСТ 1050-52) с пределом прочности при растяжении 38 кГ/мм2.

Укладка труб для нефти

Укладка труб на местности производится путем развертывания рулонов. После развертывания рулона трубе придается цилиндрическая форма, для чего трубу раздувают воздухом при давлении 8-12 ат или внутренним гидравлическим давлением. Перед Раздутием концы их для приварки раздаются до цилиндрической формы механическим путем. Получив после раздутия цилиндрическую форму, плоскосворачиваемые трубы сохраняют ее без изменения.

Плоскосворачиваемые тонкостенные электросварные трубы: а – трубы в рулонах; б - развертывание рулона; в - приспособление для придания концам трубы цилиндрической формы; г - трубы с приваренными концами

Плоскосворачиваемые трубы имеют по сравнению со стальными цельнотянутыми и сварными трубами в два раза меньший вес, что делает их экономичными в применении. Они применяются для технологических коммуникаций нефтебаз, газовых обвязок резервуаров и резервуарных парков, работающих в условиях вакуума, на нефтяных и газовых промыслах. Трубы диаметром 100-165 мм выдерживают любой технический вакуум.

Алюминиевые трубы конкурируют со стальными при сооружении низконапорных газо- и нефтепроводов и промысловых сборных коллекторов. Наибольший диаметр выпускаемых алюминиевых труб составляет 300 мм. Низко- и среднепрочные сплавы алюминия легко свариваются. Рекомендуется варить алюминий в среде защитных инертных газов. Применение алюминия для строительства трубопроводов делает ненужным антикоррозийные покрытия. При этом имеет место уменьшение потерь на трение из-за отсутствия шероховатостей внутренней поверхности труб не менее чем на 10%.

Твердые полихлорвиниловые трубы применяются диаметром до 75 мм для перекачки сернистой корродирующей нефти. Они соединяются при помощи муфт на специальном клее и не подвергаются действию коррозии.

Рукава для слива и перекачки нефти

Кроме металлических труб, на нефтебазах применяются при сливе и раздаче рукава. Рукава изготовляются из нефтеустойчивых материалов.

По конструкции рукава делятся на резинотканевые (прорезиненные), резиновые, металло-резиновые и металлические.

Наибольшее распространение имеют резинотканевые рукава. Их стенки состоят из чередующихся слоев прорезиненной ткани и тонких слоев резины.

По условиям работы резинотканевые рукава делятся на следующие:

  1. всасывающие - работающие под вакуумом;
  2. напорные - работающие под внутренним избыточным давлением;
  3. всасывающе-напорные - способные противостоять как разрежению, так и давлению.

Во избежание сплющивания от атмосферного давления при работе под вакуумом внутри рукава помещена спираль из оцинкованной стальной проволоки или ленты. Напорные рукава, стремящиеся под действием внутреннего давления расшириться, снабжают наружной проволочной спиралью или специальной оплеткой. Всасывающе-напорные рукава изготовляются с внутренней и наружной спиралями. Диаметр рукавов от 16 до 350 мм, длина - от 1 до 18 м по ГОСТ 5398-57 и 8318-57.

Для соединения рукава с другими элементами трубопроводов на концах имеются гладкие манжеты, в которые вставляются присоединительные наконечники (мундштуки).

Резиновые и резинотканевые рукава для транспортирования нефти и нефтепродуктов являются термостойкими в пределах температур от -30 до +60о С. Для транспортирования жидких и газообразных веществ при более высоких температурах применяются гибкие металлические герметичные рукава диаметром от 4 до 300 мм. Металлические рукава с хлопчатобумажной прокладкой могут применяться для транспортируемой среды с температурой до 110° С, а имеющие асбестовую прокладку - с температурой до 300° С.

Соединения труб

Наиболее употребительными соединениями трубопроводов являются сварные, выполненные электро-или газосваркой. Этот способ соединений имеет перед другими существенные преимущества, обеспечивающие простоту, прочность и плотность соединений, надежность в эксплуатации и экономичность в отношении расхода металла. Сварные соединения наиболее дешевы по сравнению с другими видами соединений.

Во многих случаях электродутовая сварка трубопроводов производится автоматически под слоем флюса или в среде углекислого газа.

Фланцы для трубопроводов

В качестве разъемных соединений и для присоединения трубопроводной арматуры широкое распространение получили фланцевые соединения благодаря легкости их сборки и разборки. Фланцевые соединения дороже сварных и по сравнению с последними имеют следующие недостатки:

  1. возможно нарушение плотности соединения при деформации прокладки и ослаблении болтов;
  2. требуется больше металла на их изготовление;
  3. увеличенные габариты соединения;
  4. требуют периодической смены прокладок.

На нефтебазах применяются фланцы следующих типов: приварные стальные, нарезные стальные и чугунные, отлитые заодно с арматурой (стальные и чугунные) и свободно вращающиеся или накидные стальные фланцы.

Приварные фланцы имеют преобладающее распространение вследствие дешевизны и простоты изготовления, надежности и легкости осуществления монтажа. Для обеспечения плотности соединения во фланцах устраивают выточки и выступы, входящие друг в друга, или кольцевые риски.

Для трубопроводов, работающих под давлением более 25 кГ/см2, применяются только стальные фланцы с приваркой встык.

Нарезные фланцы применяются преимущественно для газовых труб с диаметром до 100 мм.

Свободно вращающиеся, или накидные, фланцы применяют для труб из легированных сталей. На конце трубы должно быть наварено кольцо, служащее опорой для фланца. Уплотнительная прокладка в этом случае устанавливается между приварными кольцами.

Литые фланцы арматуры и соединительных частей трубопроводов выполняются с присоединительными размерами по ГОСТ 1234-41 для давлений от 2,5 до 100 кГ/см2.

Муфтовые соединения бывают нарезные и ненарезные. Нарезные муфты представляют собой короткие цилиндры (I = 1,5 – 2 d) с внутренней резьбой, посредством которой муфта навинчивается на резьбу соединяемых концов труб.

К ненарезным относятся муфты с кольцевым пазом и муфты для соединения концов труб, имеющих гладкие наружные поверхности.

Муфты с кольцевым пазом состоят из двух половин, соединенных друг с другом двумя болтами. Половинки муфты перед сбалчиванием надеваются на соединяемые концы труб, снабженные выступами, входящими в паз муфты. Герметичность соединения достигается за счет обжатия уплотняющего кольца, выполняемого из нефтеустойчивых прочных материалов. Интервал температур, внутри которого может, работать прокладка, находится в пределах от - 20 до +50° С.

Соединения на муфтах с кольцевым пазом обеспечивают трубопроводу гибкость, допускающую поворот одной трубы относительно другой на 5-9° и компенсацию температурных напряжений. Эти соединения могут применяться на трубопроводах с внутренним давлением до 35 кГ/см2.

Недостатком этого соединения является необходимость устройства на концах труб кольцевых выступов, что связано с трудностями выполнения в условиях строительных площадок.

Муфта для соединения концов труб, имеющих гладкие наружные поверхности, состоит из стального патрубка, двух тиоколовых прижимных колец и двух фланцев, стягиваемых болтами. Соединения с помощью муфт имеют меньшую устойчивость против действия осевых усилий и могут применяться только для давлений до 15 кГ/см2.

Подвижные соединения труб с применением муфты с эластичными уплотнительными кольцами не обеспечивают разгрузки последних от осевых усилий, создаваемых давлением гидравлической среды, находящейся в трубопроводе.

Прокладки для фланцевых соединений

 Для нефтепроводов во фланцевых соединениях применяются следующие про-кладки:

  1. при давлении до Рy = 10 кГ/см2 и температуре до 40° С картон промасленный или паронит марки ЛВ толщиной 2-3 мм;
  2. при давлении Рy = 10 - 16 кГ/см2 и температуре до 300° С - паронит вулканизированный марки ЛВ толщиной 2 мм (ГОСТ 2925-45);
  3. при давлении Ру = 16 - 64 кГ/см2 - металлические гладкие гофрированные прокладки из отожженного алюминия или мягкой стали с асбестовым сердечником;
  4. при давлении более 64 кГ/см2 рекомендуется применение прокладок из железа Армко пли отожженной стали марки Ст.1.