Давление разрушения трубы это

Представлен аналитический метод расчета технологических параметров процессов гидроиспытания труб большого диаметра: критического давления в трубе и размеров пластической и упругой зон в стенке трубы при закритических давлениях. На всех стадиях процесса рассматривается модель упругопластической среды. Результаты исследования могут быть использованы при разработке технологии производства стальных труб большого диаметра для магистральных трубопроводов.

Ключевые слова: сварные стальные трубы большого диаметра, гидроиспытания, модель упругопластической среды, магистральные трубопроводы.

Производство труб большого диаметра для магистральных трубопроводов. За рубежом основными производителями прямошовных одношовных труб для магистральных газопроводов диаметром ≥ 1220 мм являются фирмы «ManesmannDemagMeer» (Германия), «Ytalsider» (Италия) и «Син ниппон сэйтэцу» (Япония).

В России производство сварных одношовных труб диаметром ≥ 1220 мм для магистральных газопроводов осуществляется на Выксунском (ВМЗ), Ижорском (ИжТЗ), Волжском (ВТЗ) и Челябинском (ЧТПЗ) заводах [165].

В таблице 1 приведены сравнительные характеристики сварных одношовных труб большого диаметра.

Таблица 1

Cравнительные характеристики сварных труб большого диаметра

Характеристики Производители
Зарубежные Отечественные
Европа Япония АО «ВМЗ» ОАО «ИжТЗ» ОАО «ВТЗ» ОАО «ЧТПЗ»
Диаметр, мм 530−1420 406−1420 530−1420 530−1420 530−1420 508−1420
Толщина стенки, мм 7,0−40 6,0−44,5 7,0−48 7,0−40 7,0−42 7,0−48
Длина, м 10,5−11,6; 18 10,5−11,6; 18,0 10,5−11,6 До 18 До 12,5 До 18,3
Класс прочности Х60−Х100 Х60−Х100 Х60−Х100 Х60−Х100 До 80 До 100

Обязательным технологическим процессом производства труб большого диаметра является гидроиспытание трубы на прочность. При этом внешние наружные торцы трубы фиксируются гидрозаглушками (труба с «донышками») и внутрь трубы подается вода под большим давлением.

Гидроиспытания проводят в упругой зоне деформации стенки трубы. Однако, при чрезмерном внутреннем давлении стенка трубы может испытывать пластическую деформации и даже разорваться.

Разрыв труб также может произойти при наличии дефектов в стенке труб [112, 20, 24, 33, 5265].

Напряжения идеформации встенке трубы при внутреннем давлении. Рассмотрим длинную толстостенную трубу под действием внутреннего давления pa (рис. 1), стенка которой находится в состоянии однородного растяжения.

Давление разрушения трубы это

Рис. 1. Эпюры радиальных и тангенциальных нормальных напряжений в стенке трубы (а) и радиальные перемещения точек u внутри трубы (б)

Пусть h, D, d = D — 2h, a = d/2, b = D/2 = a + h >> h − толщина стенки трубы, внешний и внутренний диаметры трубы, внутренний и внешний радиусы трубы. В цилиндрической системе координат (r, θ, z) уравнения равновесия трубы, граничные условия и решение задачи имеют вид [68]

Давление разрушения трубы это Давление разрушения трубы это Давление разрушения трубы это Давление разрушения трубы это Давление разрушения трубы это Давление разрушения трубы это

где σrr, σθθ и σrθ − радиальное, окружное (тангенциальное) и касательное напряжения.

Для «бесконечно» длинной трубы (рис. 2, а) σz = 0.

Для длинной трубы с «донышками» (длина трубы l>> b) (рис. 2, б)

Давление разрушения трубы это Давление разрушения трубы это

Рис. 2. Бесконечно длинная труба (а) и труба с «донышками» (б)

Компоненты тензора деформаций и обобщенный закон Гука имеют вид [68]

Давление разрушения трубы это

  • где E − модуль Юнга, ν − коэффициент Пуассона, ur и uθ − радиальное и окружное перемещения точек стенки трубы.
  • Для бесконечно длинной трубы (σz = 0) радиальное перемещение
  • Для длинной трубы с «донышками» (длина трубы l>> b)
  • Условия возникновения пластической деформации на внутренней поверхности трубы. По третьей теории прочности (теории наибольших касательных напряжений) внутренняя поверхность трубы будет находиться в пластическом состоянии, если
  • где paкритич − критическое давление на внутренней поверхности трубы, где σт − предел текучести материала трубы.
  • Критические давления для трубы диаметром D = 1420 мм с пределом текучести σт = 500 МПа приведены в таблице 2.
  • Таблица 2
  • Критические давления трубы
h, мм 12 16 20 24 28 32 36 40 44
paкритич, МПа 8,38 11,14 13,89 16,62 19,33 22,03 24,71 27,38 30,03
paкритич, Бар 83,8 111,4 138,9 166,2 193,3 220,3 247,1 273,8 300,3
paкритич, атм 82,7 109,9 137,0 164,0 190,8 217,4 243,9 270,2 296,3
  1. Для бесконечно длинной трубы (гидроиспытания трубы на трассе) по четвертой теории прочности (энергетической теории прочности) внутренняя поверхность трубы будет находиться в пластическом состоянии, если выполняется критерий Мизеса:
  2. где paIV,критич − критическое давление на внутренней поверхности «бесконечно» длинной трубы.
  3. Критические давления для трубы диаметром D = 1420 мм с пределом текучести σт = 500 МПа приведены в таблице 3.
  4. Таблица 3
  5. Критические давления трубы
h, мм 12 16 20 24 28 32 36 40 44
paIV,критич, МПа 8,45 11,26 14,08 16,89 19,70 22,51 25,31 28,11 30,91
paIV,критич, Бар 84,5 112,6 140,8 168,9 197,0 225,1 253,1 281,1 309,1
paIV,критич, атм 83,4 111,2 138,9 166,7 194,4 222,1 249,8 277,4 305,1
  • Для трубы с донышками (гидроиспытания трубы на заводе) по четвертой теории прочности (энергетической теории прочности) внутренняя поверхность трубы будет находиться в пластическом состоянии, если выполняется критерий Мизеса:
  • где paIV,критич − критическое давление на внутренней поверхности трубы с донышками.
  • Критические давления для трубы диаметром D = 1420 мм с пределом текучести σт = 500 МПа приведены в таблице 4.
  • Таблица 4
  • Критические давления трубы
h, мм 12 16 20 24 28 32 36 40 44
paIV,критич, МПа 9,68 12,86 16,03 19,19 22,32 25,44 28,53 31,61 34,67
paIV,критич, Бар 96,8 128,6 160,3 191,9 223,2 254,4 285,3 316,1 346,7
paIV,критич, атм 95,5 127,0 158,2 189,4 220,3 251,0 281,6 312,0 342,2

Из четвертой теории прочности следует важный вывод, что при гидроиспытаниях на заводе (труба с донышками) труба может выдержать большее внутреннее давление, чем при гидроипытаниях той же трубы на трассе (труба без донышек). Этот факт следует, учитывать при гидроиспытаниях магистральных трубопроводов.

Предел пластического сопротивления трубы по теории Сен-Венана − Мизеса. Условие пластичности по третьей теории прочности (теории наибольших касательных напряжений) имеет вид   rr = т. Пусть труба находится в идеально пластическом состоянии (теория Сен-Венана − Мизеса, диаграмма Прандтля):

  1. Уравнение равновесия трубы в радиальном направлении, граничные условия и решение задачи имеют вид [68]

где pт − предел пластического сопротивления трубы, нагруженной только внутренним давлением. При pa < pт наблюдается устойчивое упругопластическое равновесие трубы. При pa ≥ pт равновесие трубы становится неустойчивым.

  • Предел пластического сопротивления для трубы диаметром D = 1420 мм с пределом текучести σт = 500 МПа приведен в таблице 5.
  • Таблица 5
  • Пластическое сопротивление трубы
h, мм 12 16 20 24 28 32 36 40 44
pт, МПа 8,52 11,40 14,29 17,19 20,12 23,06 26,02 28,99 31,99
pт, Бар 85,2 114,0 142,9 171,9 201,2 230,6 260,2 289,9 319,9
pт, атм 84,1 112,5 141,0 169,7 198,5 227,6 256,8 286,1 315,7
(pт − paкритич)/pт, % 1,7 2,2 2,8 3,4 3,9 4,5 5,0 5,6 6,1

Из вышеприведенной таблицы видно, что предел пластического сопротивления трубы pт мало отличается от критического давления paкритич, при котором внутренняя поверхность трубы переходит в пластическое состояние (отличие составляет менее 2−6 %).

Упругопластическое состояние стенки толстостенной трубы. Рассмотрим случай, когда внутреннее давление в трубе меньше предела пластического сопротивления трубы, но больше предела упругого сопротивления (рис. 3). В этом случае в поперечном сечении труба будет иметь две зоны: пластическую внутреннюю (a ≤ r ≤c, с = a + Δc, Δc

Читайте также:  Самодельная труба для сабвуфера

Гидроудар в трубопроводе – причины возникновения и последствия, методы устранения и способы защиты

Кран с питьевой водой в каждом доме – это не роскошь, а достижение прогресса, но лишиться такого приятного удобства можно в один миг, если образовался гидроудар в трубопроводе. Гидравлический удар может стать причиной не только отсутствия воды, но и привести к затоплению квартиры.

Давление разрушения трубы это

О том, каким образом возникает такое опасное явление и как его избежать, будет подробно рассказано в данной статье.

Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидроудар – это ударная волна, которая распространяется по поверхности водопровода, а также по элементам арматуры. Разрушительное действие такого явления связано, прежде всего, с невозможностью жидкости сжиматься.

Если воду можно было, например, как газ сжать в несколько раз, то трубы не разрывались бы от резкого увеличения давления. Чрезмерное давление возникает в том случае, когда движение жидкости резко останавливается, но вызвать гидроудар могут и другие явления в системе водоснабжения .

Причины

Давление разрушения трубы этоНаиболее часто гидравлический удар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Когда вода течёт по трубам и выливается из крана, то в системе водопровода сохраняется постоянное значение давления, но в момент резкого перекрытия арматуры, это значение может увеличиться в несколько раз, в результате чего, стенки трубы не выдерживают напора и лопаются.

Причиной гидроудара могут также стать:

  • Резкое включение или выключение мощного насоса.
  • Воздушные пробки имеющиеся в контуре водопровода или отопления.

Включение и отключение насоса может быть спровоцировано нестабильным электроснабжением объекта, на котором находятся мощные насосные станции для перекачки воды. Воздушные пробки также занимают не последнее место в возникновении такого опасного явления, поэтому прежде чем эксплуатировать замкнутые системы с жидкостью, следует убедиться в полном отсутствии воздуха в них.

Последствия

Давление разрушения трубы этоПри многократном воздействии высокого давления, которое возникает в результате гидравлического удара, даже очень надёжные системы могут потерять герметичность. Разрыв трубопровода может произойти и от однократного, но сильного гидравлического удара.

В результате такого воздействия водоснабжение объектов, к которым подведена водопроводная труба, полностью прекращается. К сожалению, последствия такого явления не ограничиваются только отсутствием воды в кране.

Если разрыв трубы произошёл в многоквартирном доме, то после разрыва трубы и попадания жидкости в жилое помещение будет повреждено имущество владельцев квартиры, а также соседей этажом ниже.

Если разрывается магистральная труба водопровода, по которой снабжается водой целый район города, то авария уже может расцениваться как ЧП.

В результате такого происшествия жильцы десятков многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации, так как все бачки унитазов запитываются от трубы холодного водоснабжения. Воспользоваться душем, даже при неповреждённом трубопроводе с горячей водой, также вряд ли получится.

Если в результате гидравлического удара повреждается труба с горячей водой, то такое происшествие, кроме материального ущерба, может привести к серьёзным ожогам. Особенно опасна может быть разгерметизация системы отопления, в которой теплоноситель всегда находится под значительным давлением, а температура жидкости составляет более +70 градусов.

Гидроудар. Гасители гидроудара. CAR19 VALTECПоследствия гидроударов в трубопроводах большого диаметра в черте города, могут быть также весьма плачевными. Кроме возможных травм, которые могут получить пешеходы, находящиеся рядом с местом аварии, значительное истечение жидкости очень часто приводит к парализации участка автодороги, особенно в том случае, когда на данном участке осуществляется перевозка пассажиров транспортом работающем на электрической тяге.

Последствия от возникновения гидроудара, могут привести к значительному ущербу, поэтому так важно научиться предотвращать появление резкого усиления давления в трубопроводах.

Способы защиты

Давление разрушения трубы этоСоблюдение правил монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций позволяет свести к минимуму вероятность возникновения такого опасного явления, как гидравлический удар, но полностью исключить его только правильно спроектированными системами не получится. Для избегания такой неприятной ситуации необходим комплексный подход и соблюдение правил безопасности и технических инструкций.

Значительно снизить вероятность возникновения гидравлического удара, можно если следовать следующим правилам при проведении монтажа водопроводов и их эксплуатации.

  • При запуске водопровода или отопления в эксплуатацию, запорные элементы арматуры должны открываться очень медленно. Перекрытие подачи жидкости, также должно осуществляться очень плавно. Плавное закрытие и открытие запорной арматуры должно осуществляться не только на промышленных объектах, но и при запуске водоснабжения и отопления в частном доме. Чрезмерное давление при возникновении гидравлического удара способно легко повредить домашние коммуникации, поэтому не стоит пренебрегать правилами технической безопасности, в случае когда вода в частном доме подаётся со значительным давлением.
  • Если в системе водопровода или отопления установить автоматические устройства плавного открытия и закрытия запорной арматуры, то можно полностью исключить человеческий фактор при возникновении гидравлического удара. Конечно, при использовании электроники, водопроводные системы становятся зависимыми от электрического тока, но, чтобы полностью исключить вероятность выхода из строя по причине установленных автоматов, необходимо оборудовать такие механизмы резервным источником электроэнергии. Такая подстраховка абсолютно необходима, как на крупном предприятии, так и для нормального функционирования коммуникаций расположенных в частном доме. Автоматической регулировкой рекомендуется оснастить и насосные станции. В этом случае, также можно избежать гидроудара от резкого перепада давления в результате включения или отключения мощного насосного оборудования.
  • Применение гидроаккумуляторов и демпферных устройств, также позволяет свести к минимуму последствия резкого увеличения давления в водопроводной сети. Такие устройства обычно состоят из металлического корпуса с расположенной внутри мембраной. При возникновении гидроудара, мембрана перемещается, что позволяет вместить излишек жидкости. Когда угроза разрыва трубопровода минует и давление уменьшится мембрана будет возвращена в исходное положение за счёт воздуха расположенного с обратной стороны.
  • Для уменьшения давления в водопроводных сетях может быть использован предохранительный клапан, который открывается при достижении жидкости определённого значения. Такие устройства также способны предохранить трубопровод от разрушения, но для организации такого вида защиты, потребуется сделать дополнительную отводку от клапана к канализационной системе
  • Для защиты от гидроудара в частном доме или квартире можно использовать очень простой способ, в котором компенсация чрезмерного давления осуществляется за счёт растяжения стенок трубопровода. Совсем необязательно производить монтаж отопления или водоснабжения с применением таких материалов, но участок трубопровода выполненный с использованием термостойкого каучука, способен полностью принять на себя гидроудар в небольшой системе.Давление разрушения трубы это
  • Шунтирование термостата, является эффективной мерой борьбы с гидроударом небольшой силы, поэтому такое “улучшение” автономного отопления может быть произведено только в частной системе отопления. Как правило, достаточно сделать отверстие диаметром 0,5 мм в основном клапане, чтобы при возникновении высокого давления излишек жидкости свободно перемещался в контур с холодной водой.
  • Термостат с защитой установленный в систему отопления, также позволяет избежать такого опасного явления, как гидроудар. Принцип работы такого устройства заключается в том, что в основном клапане термостата располагается дополнительный небольшой механизм, который открывается вне зависимости от температуры жидкости. Такой внутренний клапан начнёт пропускать жидкость, когда давление теплоносителя приблизится к максимально допустимому значению, тем самым предохраняя трубы от разрыва.
Читайте также:  Давление которое выдерживает нержавеющая труба

Один из примеров возникновения гидроудара во внутри квартирном водопроводе

Как защитить от гидравлического удара коммуникации в квартире

Разгерметизация водопровода в квартире может привести к очень серьёзным последствиям, особенно в том случае, когда вследствие прорыва, был причинён ущерб соседям, квартира которых расположена этажом ниже, где произошла авария.

На участке водопровода находящегося в квартире, могут быть установлены старые металлические трубы, которые со временем ржавеют и могут разрушаться в процессе эксплуатации, не говоря уже об убийственной” силе гидроудара.

ВАЖНО! Чтобы свести к минимуму вероятность возникновения протечки, рекомендуется установить краны вентильного типа, которые в силу конструктивной особенности не способны мгновенно перекрыть воду. Шаровые рычажные краны, которые так удобны не только на кухне, но и душе, могут стать причиной серьёзной аварии.

Несмотря на то что гидроаккумуляторы наиболее часто используются в частных домах, водоснабжение которых осуществляется посредством насоса находящегося в глубокой скважине, такие изделия помогут защитить и водопровод находящийся в квартире от гидроудара.

Давление разрушения трубы этоКроме этого, накопленная жидкость в таких устройствах, можно будет использовать в случае временного отключения водоснабжения. Защитить водопровода от гидроудара можно также с помощью специальных гасителей, которые устанавливаются в трубу холодного или горячего водоснабжения.

Самовольно устанавливать какие-либо приборы в системе централизованного отопления категорически запрещается. Чтобы защитить жилплощадь от возникновения гидроудара, следует допустить специалиста управляющей компании во время тестового запуска отопления.

Если все воздушные пробки будут вовремя удалены из радиаторов и трубопроводов, то можно будет не опасаться гидроудара, по причине соблюдения всех необходимых мер для предотвращения такого явления в котельной и на пути доставки теплоносителя в квартиру.

Чтобы уменьшить риск разгерметизации систем горячего водоснабжения, рекомендуется также заменить краны на винтовые конструкции, а трубопровод сделать из современных материалов, которые позволяют максимально эффективно справляться с избыточным давлением в трубопроводе.

Несколько слов о теории гидроудара

Возникновение гидравлического удара возможно только по той причине, что жидкость не сжимается настолько, чтобы произошла компенсация резкого скачка давления. При увеличении давления в одном месте его сила распространяется на весь участок трубопровода, и найдя “слабое звено” приводит к деформации либо разрушению материала.

Такой эффект возникающий в трубопроводах высокого давления был впервые обнаружен российским учёным Н. Е. Жуковским в конце XIX века. Жуковским также была выведена формула, по которой можно рассчитать минимальное время необходимое для закрытия крана, чтобы избежать опасного повышения давления в замкнутой системе водопровода.

Галилео. Эксперимент. ГидроударДанная формула имеет следующий вид:

где:

  • Dp – увеличение давления в Н/м2;
  • р – плотность жидкость кг/м3.
  • u0 и u1  – среднее значение скорости жидкости в трубопроводе до и после закрытия крана.

Учёный доказал, что скорость распространения ударной волны зависит прежде всего от диаметра и материала трубы. Также этот показатель зависит от степени сжимаемости жидкости.

Расчёт обязательно следует проводить только после того, как будет экспериментально установлена плотность воды, которая в зависимости от количества растворённый в ней солей может существенно различаться. Скорость распространения гидроудара всегда рассчитывается по следующей формуле:

где:

  • с – скорость ударной волны;
  • L – длина трубопровода;
  • T – время.

Подставляя значения в данную формулу можно точно определить скорость распространения гидравлического удара. Гидравлический удар представляет собой волну, которая имеет колебания с определённой частотой.

Вычислить, при необходимости, количество колебаний в единицу времени также не составит большого труда. Достаточно воспользоваться следующей формулой:

где:

  • М – продолжительность цикла колебаний;
  • L – длина трубопровода;
  • а – скорость волны (м/с).

Для упрощения вычислений ниже будут приведены показатели скорости ударной волны при гидравлическом ударе для труб из следующих материалов:

  • Сталь – 900 – 1300 м/с;
  • Чугун – 1000 – 1200 м/с;
  • Пластик – 300 – 500 м/с.

Подставляя эти значения в формулу можно точно рассчитать частоту колебаний гидроудара на участке водопровода определённой длины.

Такова теория гидравлического удара в самых кратких математических описаниях. При проектировании современных инженерных систем, для выполнения подобных расчётов, применяются мощные вычислительные машины, поэтому прибегать к ручному вычислению скорости и силы гидроудара нет никакой необходимости.

Заключение

Гидроудар в водопроводе может стать причиной серьёзных аварий в сфере ЖКХ. Особенно неприятными такие происшествия бывают в зимнее время года. Разрушение трубопровода отопления, может привести к переохлаждению и заболеванию людей, особенно когда без тепла остаются маленькие дети и пожилые граждане.

Поэтому чтобы максимально обезопасить себя от такого грозного явления, необходимо применять на практике все советы изложенные в данной статье.

Какое давление выдерживают стальные трубы?

► Виды стальных труб
► Какое давление выдерживают стальные трубы
► Таблица максимального давления нержавеющих труб
► Как правильно подобрать трубы

При проектировании любой трубопроводной системы производят расчет ее номинального давления, предусматривают дополнительный запас прочности для ситуаций, в которых нагрузки могут повышаться, например: гидравлические удары или аварии. В зависимости от полученных величин подбирают трубный прокат и арматуру, которые могут эксплуатироваться в данных условиях на протяжении всего нормативного срока. 

Для организации трубопроводов с небольшими гидравлическими нагрузками и самотечных систем подходят пластиковые трубы. Их применяют для ливневок, канализации, части внутридомовой разводки ХВС и ГВС в температурном режиме до 70 С⁰. Во всех остальных случаях самым надежным материалом является сталь.

Среди эксплуатационных характеристик стальных труб можно выделить основные:

  • Высокая прочность;
  • Стойкость к внутренним и внешним нагрузкам;
  • Термостойкость;
  • Невысокое тепловое расширение;
  • Средний срок службы 10 лет, с использованием антикоррозийных покрытий — до 30;
  • Широкий сортамент.

В различных трубопроводных системах устанавливают нормативы давления. В коммунальных сетях оно невысокое, но неправильный подбор трубы может привести к разрывам или протечкам. В промышленных и магистральных трубопроводах нагрузки гораздо выше, а транспортируемые вещества опаснее, каждая протечка наносит значительный финансовый и экологический ущерб.

Виды стальных труб

Способность выдерживать нагрузки зависит от вида трубного проката. Стальные трубы изготавливают по типовым параметрам с заданными свойствами, соответствующими их типу и классу. За исключением профильных изделий, которые применяют в строительстве, весь сортамент проходит гидравлические испытания. Максимальное давление, которое выдерживает стальная труба, зависит от ряда характеристик:

Читайте также:  Сварочные аппараты для труб пхв

Способ изготовления:

  • Сварные: прямошовные, спиралешовные, холоднокатаные, горячекатаные;
  • Бесшовные: холоднокатаные, горячекатаные, цельнотянутые.

Диаметр:

  • Малые — до 114 мм;
  • Средние — 114-530 мм;
  • Большие — более 530 мм.

Толщина стенки:

  • Особотонкостенные;
  • Токостенные;
  • Толстостенные;
  • Ососботолстостенные.

Качества сталей:

  • Углеродистые — прочные трубы общего назначения и для промышленных систем;
  • Легированные — трубопроводы специального назначения: коррозионностойкие, термостойкие, криогенные, радиоактивные.

Антикоррозийная обработка:

  • Степень гладкости поверхности;
  • Металлические покрытия: цинк, хром;
  • Полимерные покрытия.

Механический запас прочности зависит от сочетания таких факторов как давление, температура и агрессивность транспортируемого вещества. Например, в тепловых сетях износ оборудования происходит быстрее.

Подбор изделий осуществляют с учетом действующих нагрузок, как правило, это толстостенные горячекатаные изделия. В газопроводах давление рассчитывают исходя из постоянного сжатия и расширения среды.

Какое давление выдерживают стальные трубы

Предельное давление стальной бесшовной трубы определяется по формуле: P = (2 х S хT)/(DхSF)

  • P – давление жидкости;
  • T – толщина стенки в дюймах;
  • D – наружный диаметр трубы (дюйм);
  • SF – коэффициент безопасности;
  • S – запас прочности металла.

В зависимости от назначения изделий устанавливают нормативы допустимого давления, например для ВГП (ГОСТ 3262-75) предусмотрено три норматива Рр: 25 кгс/см², 32 кгс/см² и 50 кгс/см² по требованию потребителя. Этого достаточно для организации распределительных коммунальных сетей. 

Допустимое давление складывается из нескольких величин:

  • Рабочее давление среды на стенки трубопровода;
  • Резкое увеличение при срабатывании предохранительных клапанов или других регулирующих устройств.

Параметры Рр, допустимого напряжения в слоях металла указывают в технической документации каждого вида изделий. Гидравлические испытания проводят согласно регламенту ГОСТ 3845-2017. Каждый экземпляр герметизируют, наполняют испытательной средой (водой или другой жидкостью) и выдерживают в течение установленного времени. При появлении протечек, продукция выбраковывается. 

Сварной шов является наиболее уязвимым местом трубы, его прочность меньше показателей основного металла, кроме этого он быстрее подвергается коррозийный изменениям. Для сетей с высокими внутренними нагрузками выбирают бесшовные изделия.

Кроме этого, действует следующее правило:

  • Чем больше диаметр, а значит объем среды, тем ниже запас прочности;
  • Чем больше толщина стенки, тем выше стойкость к давлению.

В нормативных документах обычно указывают условные значения, например, действительные при температуре 20 С⁰. Но трубопроводы редко прокладывают в подобных условиях, поэтому дополнительно производят ряд вычислений.

Термические воздействия для трубопроводов с Рр 100-320 МПа вычисляют согласно ГОСТ 55600-2013 с учетом на износа, технологических погрешностей, минимальной толщины стенок согласно допускам по разностенности.

Со временем напор внутри сети падает. Это связано с увеличением сопротивления потоку. Новая и гладкая труба обладает высокой пропускной способностью, но по мере накопления осадочных отложений, формирования корродирующих слоев возрастает трение, а гидравлические потери растут. При увеличении давления среды, сопротивление растет в прогрессии.

Таблица максимального давления нержавеющих труб

ДиаметрТолщинаAISI 304-321,316Ti кг/см 2AISI 304L- 316L кг/см 2ДиаметрТолщинаAISI 304-321,316Ti кг/см 2AISI304L- 316L кг/см 2
15 1 116 96 60,3 3,2 92 77
16 1 109 90 60,3 3,6 104 86
16 1,5 163 135 70 1,5 37 31
17,2 1,65 167 139 70 2 50 41
17,2 2 203 168 76,1 1,65 38 31
18 1 97 80 76,1 2 46 38
18 1,5 145 120 76,1 2,6 60 49
19,05 1 91 76 76,1 2,9 66 55
19,05 1,25 114 95 76,1 3,2 73 61
19,05 1,65 151 125 76,1 3,6 82 68
20 1 87 72 83 1,5 31 26
20 1,5 131 108 84 2 41 34
21,3 1,65 135 112 88,9 1,65 32 27
21,3 2 164 136 88,9 2 39 33
21,3 2,6 213 176 88,9 2,6 51 42
22 1 79 66 88,9 2,9 57 47
22 1,5 119 99 88,9 3,2 63 52
25,4 1 69 57 88,9 3,6 71 59
25,4 1,25 86 71 88,9 4 78 65
25,4 1,65 113 94 101,6 1,65 28 23
26,9 1,65 107 89 101,6 2 34 28
26,9 2 130 107 101,6 3 51 43
26,9 2,6 168 140 103 1,5 25 21
28 1 62 52 104 2 34 28
28 1,5 93 77 114,3 1,65 25 21
30 1 58 48 114,3 2 30 25
30 1,5 87 72 114,3 2,6 40 33
32 1 54 45 114,3 2,9 44 37
32 1,5 82 68 114,3 3,2 49 40
33,7 1,65 85 71 114,3 3,6 55 46
33,7 2 103 86 114,3 4 61 51
33,7 2,9 150 124 129 2 27 22
33,7 3,2 165 137 139,7 2 25 21
34 1 51 43 139,7 2,6 32 27
34 1,5 77 64 139,7 3 37 31
38 1 46 38 139,7 4 50 41
38 1,5 69 57 154 2 23 19
40 1 44 36 156 3 34 28
40 1,5 66 54 168,3 2 21 17
42,4 1,65 68 56 168,3 2,6 27 22
42,4 2 82 68 168,3 3 31 26
42,4 2,6 107 89 168,3 3,6 37 31
42,4 2,9 119 99 168,3 4 41 34
42,4 3,2 132 109 204 2 17 14
44,5 1,5 59 49 205 2,5 21 18
44,5 2 78 65 206 3 25 21
48,3 1,65 60 49 219,1 2 16 13
48,3 2 72 60 219,1 2,6 21 17
48,3 2,6 94 78 219,1 3 24 20
48,3 2,9 105 87 219,1 3,6 29 24
48,3 3,2 115 96 219,1 4 32 26
50 1,5 52 43 254 2 14 11
50 2 70 58 256 3 20 17
53 1,5 49 41 273 2 13 11
54 2 65 54 273 2,6 17 14
60,3 1,65 48 40 273 3 19 16
60,3 2 58 48 273 3,6 23 19
60,3 2,6 75 62 273 4 26 21
60,3 2,9 84 69

Как правильно подобрать трубы

При выборе изделий следует учитывать давление, поддерживаемое в системе. Например для внутридомовых сетей ХВС действует норматив до 6 бар, ГВС — до 4,5 бар. В частных домах нормативы рассчитывают индивидуально, оно может достигать 10 бар, но большая часть оборудования предназначена для максимальных нагрузок не более 6,5.

В проекте инженерной сети учитывают ряд других показателей:

  • Зависимость Рр от диаметра труб;
  • Гидравлические потери при изгибах, установке запорных и регулирующих устройств;
  • Количество точек разбора;
  • Мощность насосного оборудования;
  • Другие параметры условий эксплуатации.

Для повышения технических характеристик трубного проката применяют специальные сплавы, например легированные молибденом, антикоррозийные покрытия, предотвращающие формирование отложений. проектирование и подбор материалов согласно действующим стандартам обеспечивает максимальный срок службы и ремонтопригодность трубопроводных систем.

Оцените нашу статью

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector