Трубопроводный отвод
Отвод – это разновидность арматуры, предназначена для наземного и подземного монтажа магистральных трубопроводов, коммунальных систем, насосных станций, котельного оборудования. Металлический фитинг меняет направление транспортируемого жидкого или газообразного потока, природных углеводородов, теплоносителя, технологических растворов и эмульсий.
Отводы необходимы в инженерных коммуникациях горячего и холодного водоснабжения, канализации. Отводы выпускают того же диаметра, что и газоводопроводные трубы, они должны без повреждений выдерживать рабочее давление, обеспечивать герметичность, надежно привариваться или крепиться на резьбу, не препятствовать движению перемещающихся по трубам сред.
Особенности отводов
- образуют плавный поворот трубопровода, не влияющий на магистральное давление;
- обладают высокой прочностью, свойственной сталям, пластичностью, рассчитаны на нагрузку, превышающую среднюю нагрузку потока на стенки трубы;
- резистентны к температурным скачкам, имеют низкий коэффициент линейного расширения;
- устойчивы к трещинообразованию, охрупчиванию под воздействием атмосферы и солнечного излучения;
- имеют большой эксплуатационный ресурс, у них длительный срок службы.
Свойства
Свойства стальных отводов напрямую зависят от химического состава стали, конструктивных особенностей изготовления, способа производства.
Материалы, используемые для изготовления
При выборе арматуры, используемой для монтажа труб, особое внимание уделяется типу стали, из которой изготовлен отводы.
Поворотные отводы, предназначенные для транспортировки низкоагрессивных и химически активных сред нормальной, пониженной температуры и нагретых свыше +300°С, должны выдерживать определенное давление. Они выпускаются из сталей с различными физическими и химическими свойствами. Отводы делают:
- из углеродистой обычной и конструкционной, обладающей хорошей свариваемостью, монтажеспособностью (для паропроводов, воздуховодов, инженерных магистралей);
- низколегированной с улучшенными прочностными характеристиками (для котлов высокого давления, коллекторов, перегревателей, магистральных нефте- и газопроводов, систем водоподготовки, транспортировки аммиачных и сероводородных стоков);
- высоколегированной нержавеющей, жаропрочной, кислотоустойчивой, обладающей антикоррозионными свойствами (используются для монтажа технологических систем, ректификационного оборудования, газоходов для транспортировки горячих отходящих печных газов, охлаждающего или нагревающего реагента в теплообменниках, холодильных установках).
Фитинги из нержавеющих легированных сталей способны:
- контактировать без разрушений и ухудшений эксплуатационных характеристик с высокоагрессивными средами, кислотами, щелочами;
- выдерживать большой температурный градиент между потоком и воздушной атмосферой;
- сохранять герметичность при длительной эксплуатации в воде, под землей.
Стали, используемые для крутоизогнутых и секционных отводов:
- Ст20 (углеродистая конструкционная);
- 09Г2С (низколегированная);
- 20С, 20ХФА (легированная, устойчивая к коррозии);
- 10Х17Н13М2Т (высоколегированная нержавеющая);
- 15Х5М (жаропрочная конструкционная).
При производстве отводов из углеродистой и низколегированной стали предусмотрена оцинковка гальваническим или горячим способом, хромирование, покрытие поверхности полимерными или лакокрасочными составами. У фитингов с защитной пленкой, предохраняющей от коррозионных разрушений, повышен эксплуатационный ресурс, расширен диапазон использования за счет увеличения резистентности к агрессивным компонентам жидкостей и газов, воздействию производственных факторов: загазованности, повышенной влажности.
Виды металлоизделий
Отводы – это соединительные детали, при подборе учитывают:
- вид трубопровода (какие трубы использованы при монтаже);
- предназначение (для транспортировки какого реагента смонтирован);
- условия эксплуатации (климатические условия региона или производственные факторы, обусловленные технологическим процессом);
- способ монтажа (как фитинг монтируется к трубе в месте стыка);
- метод прокладки (подземная, подземная, технологическая).
Гнутые отводы имеют небольшую величину изгиба, отличаются от крутоизогнутых прямыми участками, предназначены для параллельного изменения направления потока. Крутоизогнутые направляют поток под фиксированным углом.
Рабочие характеристики фитингов зависят от способа производства, они бывают штампосварными, сварными секционными (сегментными), точеными из цельной литой заготовки. Отводы производятся со строгим соблюдением требований, Разработан ряд государственных и отраслевых стандартов, технических условий, некоторые из них:
ГОСТ 30753-01 разработан для крутоизогнутых бесшовных отводов конструкционного типа 2D с кривизной до условного диаметра трубы. На него ориентируются при выпуске сортовой арматуры, используемой для различных видов труб.
ГОСТ 17375-01 регламентирует приварные отводы с маркировкой 3D, радиуcом изгиба до полуторых условных диаметров.
ОСТ 36-20-1977 – это внутриотраслевой стандарт для штампосварных фитингов со стандартным параметром угла. Фитинги предназначены для плавных поворотов магистральных трубопроводов большого диаметра рабочим давлением до 2,5 мегапаскалей.
ОСТ 34-10-752-1997 регламентирует форму, размеры и допуски, способы контроля секторных отводов из углеродистых и низколегированных сталей. Поворотные фитинги по этому стандарту выпускают для ТЭС, они нужны для подачи пара и горячей воды, работают под средним давлением, не превышающим 2,2 МПа. Соответствуют правилам устройства и безопасной эксплуатации нефте- и газопроводов, инженерных магистралей
ОСТ 36-21-1977 –отраслевой стандарт для секционных отводов из углеродистой марочной стали, предназначенных для технологических трубопроводов с рабочим давлением 2,5 МПа. Регламентирует угол поворота фитингов, конструкцию, способ изготовления, допуски, размеры.
ОСТ 34-42-663-1984 для сварных секционных фитингов, используемых на атомных электростанциях в трубопроводах, транспортирующих теплоноситель с температурой реагента до +350°С, регламентированное рабочее давление до 2,5 МПа.
ОСТ 36-43-1981 разработан специалистами нефтегазохимического комплекса, предназначен для сварных и гнутых отводов, предназначенных для трубопроводов высокого давления до 100 МПа.
ТУ 102 488-1995 распространяются: 1) на штампованные фитинги, используемые в промысловых трубопроводах с рабочим давлением в пределах10 МПа; 2) секционные фитинги, выдерживающие давление до 8 МПа. Отводы, выполненные по отраслевому ТУ нефтяной и газовой промышленности, используют для линейных трубопроводов и технологических обвязок котлов, компрессорных и насосных станций, работающих на неагрессивных средах.
ТУ 51 29-1981 разработаны для предприятий «Газпрома», регламентируют изготовление отводов, предназначенных для магистральных трасс с рабочим давлением от 5,5 до 10 МПа, выдерживающих температуру до -60°С.
Техническая документация предусматривает изготовление отводов только из сертифицированных сталей, прошедших процедуру контроля на испытательных стендах. На поверхности не должно быть механических повреждений, трещин, являющихся признаком внутренних напряжений.
Секционные
Отводы изготавливают из фрагментов труб заданного диаметра или листового металла по чертежам, указанным в стандарте. Отводы могут иметь разный угол изгиба, количество секторов. Поворотные отводы изготавливаются из труб одного диаметра. Поворотные, корректирующие давление потока, делают из конусообразных фрагментов. Они предназначены:
- для расширения сечения потока, магистральное давление в этом случае снижается;
- уменьшения просвета трубопровода, предназначены для прокладки труб в стесненных условиях;
- изменения условного диаметра трубопровода после разветвления.
Секционные фитинги выпускаются в нескольких модификациях:
- в виде фрагментарной трубы;
- с теплоизоляцией (полиуретановой оболочкой);
- цинковым покрытием, наносимым горячим методом на протравленную кислотой сталь.
Максимальное расчетное давление секторных сварных отводов не превышает 1,6 МПа. Фитинги из углеродистых сталей необходимы для легкой промышленности, металлургии, нефтеперерабатывающем производстве, других отраслях. Благодаря универсальной конструкции, простоте изготовления область применения сварных секционных отводов в трубопроводах низкого давления не ограничен. Они используются при монтаже труб диаметром от 108 до 1620 мм, выдерживают давление до 2,5 МПа. Способны нагреваться до +425°С.
Штампосварные
Многоступенчатая технология изготовления предусматривает штамповку двух симметричных половинок отвода с последующей подготовкой кромок под сварку. Затем проводится сварка фитинга. Швы отвода параллельны направлению транспортируемого потока. При использовании водноручьевого штампа в металле не возникают внутренние напряжения. Штампосварные отводы не склонны к растрескиванию. Они изготавливаются из свариваемых углеродистых сталей общего назначения и с особыми свойствами.
Крутоизогнутые штампосварные отводы применяются для плавного соединения труб одинакового и различного диаметра, расположенных соосно и на некотором расстоянии друг от друга. Изгиб отводов не превышает 1,5 условиях диаметра. Возможный угол поворота потока: 30, 45, 60, 90°. Благодаря конструктивным особенностям, трубы способы выдерживать давление до 16 МПа.
В основном штампосварные отводы применяются на теплопроводах, магистралях, транспортирующих природные и переработанные углеводороды. Они необходимы для технологических и коммунальных трубопроводов. В зависимости от условий эксплуатации, фитинги выпускают из углеродистой, низколегированной и легированной сертифицированный стали, ориентируясь на требования государственных и отраслевых стандартов, технических условий. Максимальный диаметр штампосварных отводов для труб – 1420 мм. Сварные швы, сделанные на автоматах с использованием наплавочной проволоки, изолированием ванны расплава защитным газом. Отводы способны выдержать давление транспортируемого реагента до 100 МПа.
Кованые
Отличаются хорошими прочностными характеристиками. Диаметр отводов варьируется от 15 до 1400 мм, маркировка производится по внешнему диаметру. Заготовкой для отвода служит отрезок трубы определенного диаметра. Его подвергают нагреву в индукционных установках, затем трубе придают нужную форму. Финишный этап – срезка кромок, перпендикулярно направлению оси.
В процессе нагрева и последующего охлаждения поверхность фитинга упрочняется, структура металла становится плотнее. Кованые фитинги используются для соединения толстостенных труб. Они дополнительно подготавливаются к сварному соединению, снимаются фаски для увеличения глубины сварного шва.
Крутоизогнутые
Производятся методом протяжки трубной сварной или бесшовной заготовки. При изгибе прямой трубы под углами 30, 45, 60, 90° по заданному шаблону в металле не должно возникать внутренних напряжений, трещин, глубоких складок. Крутоизогнутые фитинги изготавливают из всех видов стали, это – главный элемент арматуры, используемой для соединения труб. Фитинги используются во всех регионах умеренных широт, выносят понижение температуры до -70°С. Допускается нагрев транспортируемого теплоносителя до +550°С. Предусмотрено индивидуальное изготовление крутоизогнутых отводов с нестандартным углом поворота, превышающим 1,5 условного диаметра. Предельное рабочее давление крутоизогнутых фитингов – 16 МПа.
Гнутые
Такие отводы используют в тех местах трубопроводов, где нельзя монтировать другие виды фитингов. Они представляют собой изогнутый удлиненный фрагмент трубы с прямым участком. Производятся на трубогибочных станках. Срез отвода делается перпендикулярно стенке. Прямой участок утяжеляет конструкцию, обычно такие отводы делают под резьбовые разборные соединения, реже под сварные. Угол поворота варьируется от 2-х до 90°.
Отводы холодногнутые
Производятся из сварных и бесшовных труб методом холодной деформации, отличаются точностью геометрических размеров. Применяются в трубопроводах с рабочим давлением до 10 МПа. Специальная заготовка при перегибе протягивается. Такая технология исключает образование глубоких складок, то толщина металла в месте поворота потока меньше, чем стенка трубы. При избыточном давлении, превышающем расчетное на 20% велик риск разрывов.
Отводы горячегнутые
Производятся методом предварительной горячей протяжки по горячему дугообразному сердечнику, затем прессуется под заданным углом. При горячей обработке удается сохранить геометрию стенок, при деформации металл упрочняется. Внутренние напряжения снимаются при медленном охлаждении отводов, образуется мелкозернистая однородная структура с большим запасом прочности.
Монтаж отводов
Фитинги стыкуют с трубами резьбовыми, фланцевыми соединениями или сваркой. Разъемные резьбовые характеризуются низкой герметичностью, используются для внутренних трубопроводов небольшого диаметра. Фланцевые утяжеляют конструкцию, используются при врезке запорной арматуры, приборов учета.
Чаще отводы стыкуют с трубами с помощью электродуговой или газовой сварки. При монтаже используют ручное и полуавтоматическое сварочное оборудование. Процесс сварки регламентируется стандартом, в котором определен размер наплавочного валика, указана марка электродов или присадочного прутка. Легированные сплавы и оцинкованные стыки сваривают с использованием флюсов, защитной атмосферы.
Особенности сварки стыков
Участок трубопровода и отвод укладываются с минимальным зазором по одной направляющей. Для герметичного соединения необходимо произвести центровку, чтобы ось фитинга совпадала с центром трубы.
Перед сваркой проводится подготовка свариваемых поверхностей отвода и трубы, они очищаются от грязи, заусенец, масляных следов. Легированные металлы зачищаются до блеска, так ка температура плавления оксидной плетки значительно перевешает температуру плавления сплава. Для удобства при монтаже трубопровода используют вращатели, образующие ровный шов по всему периметру стыка. Они работают в автоматическом режиме, разделяются на открытые, когда зона расплава видна, и закрытые – сваривание происходит в изолированной камере. При использовании вращателей снижается риск непроваров и прожогов металла на трубопроводе.