ДЕТАЛИ ТРУБОПРОВОДОВ

Выполняемый периодически неразрушающий контроль трубопроводов, сантехнических и технологических систем ориентирован на их тщательную проверку. Важно, чтобы проверка выполнялась с учётом уязвимых мест, которые могут быть в любой конструкции.

В трубопроводных конструкциях одним из таких уязвимых мест считаются фитинги, запорная арматура и другие элементы, включённые в конструкции из труб.

Опасности трубопроводов

Системы, собранные из труб, невозможно сделать без поворотов, разветвлений, без подключения запорно-регулирующей аппаратуры других включений. Точки, где расположены такие включения и устройства – одно из уязвимых мест трубопроводной системы, тогда как сами трубы почти всегда являются одним из наиболее надёжных компонентов.

Это объясняется несколькими факторами:

1. Трубы - это изделия, производимые в больших объёмах на крупных предприятиях с высокой технологической оснащённостью. Объёмы производства, спрос и потенциал изготовителя дают возможность наладить технологию изготовления наиболее совершенным образом
2. Протяжённая, однородная и линейная конструкция трубы позволяет добиться равномерного качества по всей длине таких изделий
3. Трубы, особенно небольшого диаметра, отличаются невысокой сложностью обработки и интеграции в конструкции и системы.

Значительно больший риск образования или проявления дефектов несут другие компоненты трубопроводных систем. Вот несколько типов таких потенциально опасных мест:

• Резьбовые соединения. В этих местах основной металл ослаблен резьбой, повышается риск коррозии. Надёжность уплотнения такого соединения - также фактор риска
• Фланцевые соединения зависят от качества уплотнения, надёжности болтов и сварочного шва
• Сварочные соединения требуют качества сварки. Из-за того, что для трубопроводов используются неудобные и труднодоступные места, надёжность сварки обеспечить непросто
• Крепёж. Неправильно устроенный крепёж может привести к образованию опасных усилий и напряжений в трубопроводе
• Фурнитура – тройники, отводы, вспомогательная аппаратура также потенциально опасны в местах соединений. К этим устройствам предъявляются собственные нормируемые требования качества.

Сложные условия работы делают факторы риска ещё более значительными. К таким условиям относятся высокая температура, вибрации, агрессивная среда. Нормы ограничивают технические возможности устройства трубопроводов в таких условиях.

Отводы

Один из наиболее распространённых дополнительных элементов трубопроводов – отводы. Это изделие, конструкция которого позволяет изменить направление движения трубы без её деформации. Отводы для труб из стали также изготавливают из этого металла. Качество материала отвода не может быть ниже качества трубы.

Отводы классифицируют по многим характеристикам:

1. По диаметру соответствующего размера труб, а также – по радиусу поворота и общим габаритам
2. По способу соединения с трубой – на сварке (приварные) или на резьбе
3. По углу поворота – от 15 градусов до 90. Встречаются отводы с поворотом под углом в 180 градусов
4. По области применения – эти детали могут иметь обозначенную сферу использования, например – нефтегазовую отрасль или условия высокого давления, агрессивную среду или использование в оборудовании трубопроводов тепловых электростанций
5. По технологии изготовления, например – сварные (сегментные) штампосварные, бесшовные, гнутые.

Требования стандартов

Стандарты, которым должны соответствовать отводы, очень разнообразны. Вот несколько основных стандартов, регламентирующих такие изделия:

• Международные стандарты ISO, используемые совместно с отечественными нормами без противоречий
• Государственный стандарт ГОСТ
• Отраслевые стандарты – ОСТ
• Технические условия отраслей, ведомств и даже предприятий, принятые для использования в качестве стандарта.

Стандарт регламентирует все качества и характеристики этих изделий. Кроме базовых классификационных качеств, нормы определяют почти все показатели, важные для практического применения. Вот несколько примеров таких качеств, показателей и характеристик:

1. Требования поднадзорности трубопровода контролирующим органам. Некоторые отводы выпускают в моделях, пригодных для использования в поднадзорных системах
2. Профиль разделки кромки под сварочный шов. Для отводов крупных диаметров с большой толщиной стенки такая разделка имеет довольно сложный профиль
3. Требования к толщине металла отвода – нормируется минимальная толщина
4. Допустимые и недопустимые дефекты, способы их исправления
5. Точность габаритов, диаметров и геометрии всего изделия
6. Возможное смещение кромок отводов, изготовленных сборкой заготовок на сварке.

Значительная часть показателей качества зависит от свойств исходного материала или заготовки.

Полуфабрикат и качество

В зависимости от типа отводы изготавливаются из исходных материалов разного вида. Вот возможные варианты таких материалов:

• Полуфабрикаты
• Стальные трубы
• Стальной лист.

Полуфабрикатом называют изготовленную литьём или горячим формоизменением заготовку, обработкой которой можно получить отвод нужного размера. Этот вид заготовок применяется для изготовления бесшовных изделий. Основной вид обработки полуфабриката - горячая протяжка или штамповка.

Для изготовления отводов сегментного типа выгодно использовать фрагменты труб или сегменты, изготовленные из стального листа. Для штампосварных отводов также требуется стальной лист. Из него штампуют две половины отвода, которые сваривают в изделие продольным швом.

Изготовление гнутых отводов требует использования готовых труб, из которых вырезают заготовки.

Каждая технология изготовления этих конструкций оказывается более эффективной для отводов малых диаметров. – менее 250 - 200.мм. Изделия самых крупных диаметров – 1200, 1420, 1600 мм сложны в любой технологии изготовления.

Завершение изготовления отводов – обработка отверстий. Она выполняется абразивными технологиями и требует нормативной точности.

Качество и контроль

Требования стандартов отражены в нескольких группах показателей качества стальных отводов. Одно из главных направления контроля – проверка качества сварочных швов.

Для проверки швов используются технологии неразрушающего контроля. Стандарт предусматривает применение радиографического и ультразвукового методов. Применение сразу двух этих технологий позволяет получить более точные и достоверные результаты.

Некоторые модели требуют проверки на герметичность и способность удерживать давление. Для такой проверки 2,3 и даже 4 отвода соединяют сваркой в единый объём. При необходимости используют заглушки для отверстий. Полученный объём снабжают штуцером или клапаном. Затем подают в него требуемое регламентом испытаний избыточное давление. Герметичность может быть проверена также капиллярным анализом.

Эти и многие другие работы проверки качества может выполнить специализированная лаборатория неразрушающего контроля. Помощь такой организации важна при монтаже ответственных объектов, где требуется гарантия применения качественных комплектующих трубопроводного хозяйства.

Тройники и переходы

В устройстве трубопроводов необходимы и другие вспомогательные элементы и детали. Часто используются переходы и тройники.

Переходом называют элемент, с помощью которого осуществляется переход от одного диаметра труб к другому. Такие детали делают для близких по величине диаметров. К наиболее востребованным диаметрам можно выбрать три варианта величины присоединяемых труб, для менее распространённых - два варианта.

Различают концентрические и эксцентрические переходы. Такая деталь имеет коническую форму, обусловленную разным диаметром входного и выходного отверстий. Концентрическими называют те, у которых входное и выходное отверстия размещены соосно. Эксцентрическими считаются переходы, меньшие отверстия которых сдвинуты до предела в сторону одной из образующих конуса. Полученный таким образом конус – наклонный.

Переход концентрического типа характерен меньшим сопротивлением движению рабочей среды, так как ось потока остаётся неизменной при входе в эту деталь, внутри неё и на выходе.

Отводы, переходы, задвижки и другие детали и устройства трубопроводных систем на одном снимке сложного узла

Ось потока изменяется при прохождении эксцентрического перехода и сопротивление такой детали немного больше, чем у концентрической модели. Это компенсируется удобством монтажа и возможностями устройства компактной трассы. Благодаря такой конструкции перехода, трубопровод удаётся разместить вплотную к любой плоскости.

Эти особенности используются при монтаже трубопроводных систем. Концентрические переходы удобно применять в устройстве узлов вертикального направления. Эксцентрические детали хороши, когда трубопровод располагается горизонтально, равномерно опираясь на систему опор или даже на плоскость.

Положительная роль переходов в трубопроводной системе проявляется так:

• Применение стандартной, хорошо проверенной практикой детали обеспечивает небольшое сопротивление потоку рабочей среды в трубопроводе
• Точность и качество стального перехода позволяют собирать системы, работающие под давлением, при высокой температуре, в других экстремальных условиях
• Использование перехода позволяет сделать процессы транспортировки рабочей среды более гармоничными, оптимизировать работу трубопровода и снизить его стоимость.

 Место применения перехода – участок трубопровода, где изменяются параметры потока рабочей среды – расход, давление или скорость. Часто такую деталь устанавливают после тройника, обеспечивающего отбор части транспортируемого вещества.

Тройником называют деталь трубопровода, которая обеспечивает соединение в одном месте трёх труб. Тройник позволяет устроить ответвление от потока и даёт возможность собирать самые сложные технологические схемы.

Принципиальная конструкция тройника представляет собой небольшой объём, повторяющий форму труб и не препятствующий движению потока. В этом элементе сделано ответвление. Если такое ответвление имеет тот же диаметр, что и основной объём, то тройник называется равнопроходным. Если ответвление меньше по диаметру, то тройник переходный.

Работа сварщика – ключевой фактор качества трубопровода

Основные задачи контроля качества таких изделий мало чем отличаются от проверки отводов. Переходы и тройники аналогичны отводам по многим показателям, к ним применяют такие же методы контроля. Особенно важны такие показатели:

1. Качество сварочных швов
2. Полноценный исходный материал или полуфабрикат
3. Правильная геометрия,точность обработки отверстий и их кромок под сварку
4. Механические свойства, сопротивление нагрузкам и воздействиям.

Многочисленные стандарты, регламентирующие различные типы и конструкции переходов и тройников, определяют не только параметры качества, но и методику его контроля.