26 Трубы и их соединения

Техника транспорта теплоты предъявляет следующие основные требования к трубам, применяемым для теплопроводов:

1) Достаточная механическая прочность и герметичность при имеющих место давлениях и температурах теплоносителя;

2) Эластичность и устойчивость против термических напряжений при переменном тепловом режиме;

3) Постоянство механических свойств;

4) Устойчивость против внешней и внутренней коррозии;

5) Малая шероховатость внутренних поверхностей;

6) Отсутствие эрозии внутренних поверхностей;

7) Малый коэффициент температурных деформаций;

8) Высокие теплоизолирующие свойства стенок трубы;

9) Простота, надежность и герметичность соединения отдельных элементов;

10) Простота хранения, транспортировки и монтажа.

Все известные до настоящего времени типы труб одновременно удовлетворяют не всем перечисленным требованиям. В частности, этим требованиям не вполне удовлетворяют стальные трубы, применяемые для транспорта пара и горячей воды. Однако высокие механические качества и эластичность стальных труб, а также простота, надежность и герметичность соединений (сварка) обеспечили этим трубам преимущественное применение в установках централизованного теплоснабжения.

В настоящее время для сооружения тепловых сетей применяются, как правило, стальные трубы, преимущественно из так называемой спокойной стали. Для подбора сортамента стальных труб и арматуры для тепловых сетей пользуются шкалой давлений (ГОСТ 356-80). В основу построения шкалы давлений положено деление всех трубопроводов на восемь групп в зависимости от температуры транспортируемой среды. Шкала разработана таким образом, что одна и та же труба может применяться для транспорта теплоносителя с любой температурой от 0°С. до установленной для трубы из данной марки стали предельной температуры t_пр < 445 °С, но при различных давлениях.

В качестве критерия давлений в шкале установлено, так называемое «условное давление». Труба, рассчитанная на какое-либо условное давление, может быть применена для рабочего давления.

Р_раб = еР_у (259)

Таблица 18 - Значения коэффициента е в зависимости от температуры транспортируемой среды.

Наибольшая температура среды, 0С	200	250	300	350	400	425	435	445
Коэффициент	1,0	0,9	0,8	0,7	0,64	0,58	0,5	0,45

Значения е для промежуточных значений температуры определяются линейной интерполяцией между ближайшими значениями, указанными в таблице.

Пробное давление для гидравлических испытаний трубопроводов определяется по формуле:

Р_пр = 1,5р_у. (260)

Основными типами стальных труб, применяемых для тепловых сетей, являются: при диаметрах до 400 мм включительно - бесшовные, горячекатаные; при диаметрах выше 400 мм - электросварные с продольным швом и электросварные со спиральным швом. Трубы для тепловых сетей изготовляются главным образом из стали следующих марок: Ст.2сп. Ст.3сп, стали 10, 20 10Г2С1, 15ГС. 16ГС.

Минимальная толщина стенок бесшовных труб составляет от 2 мм при условном проходе D_y = 15 мм до 9 мм при условном проходе D_у = 400 мм. Трубы с такой толщиной стенки могут применяться при условном давлении р_у =4 МПа при изготовлении из Ст.2 и Ст.3 при температуре теплоносителя до 300 °С, а при изготовлении из сталей 10 и 20 - при температуре теплоносителя до 425 °С.

Электросварные трубы изготовляются как прямошовные, так и со спиральным швом, с различной толщиной стенки. Сортамент труб для сооружения тепловых сетей выбирается с учетом условного давления, максимальной температуры теплоносителя, диаметра трубопровода и марки стали, из которой он изготовлен.

Для водяных тепловых сетей при избыточном давлении р_у < 2 МПа и t< 200°С рекомендуются к преимущественному применению трубы из Ст.2сп, Ст.3сп, сталей 10, 20 следующего сортамента: при d < 400 mm - группы А горячекатаные и холоднокатаные по ГОСТ 8731-74 и 8733-74;

при d > 400 mm - группы А и В электросварные с двусторонним прямым или спиральным швом по ГОСТ 10706-76 и 8796-74.

При изготовлении из сталей 10Г2С1, ВМСТ2СП. ВМСТЗСП трубы стальные электросварные с двусторонним прямым или спиральным швом при d > 400 мм по ГОСТ 10706-76 применяются при р_у < 2,5 МПа и t < 200°С.

Стальные водогазопроводные (газовые) трубы с резьбой, как правило, не рекомендуется применять для тепловых сетей из-за повышенного расхода металла в связи с большей толщиной стенки, вызванной наличием резьбы.

Трубопроводы тепловых сетей соединяются между собой при помощи электрической или газовой сварки.

Схема трубопроводов, размещение опор и компенсирующих устройств должны быть выбраны таким образом, чтобы суммарное напряжение от всех одновременно действующих деформаций ни в одном сечении трубопровода не превосходило допускаемого значения.

Н аиболее слабым местом стальных трубопроводов, по которому следует вести проверку напряжений, являются сварные швы.

Рисунок 94 - Схема напряжений в стенках трубопровода под действием внутреннего давления.

Коэффициент прочности сварных швов  представляющий собой отношение допускаемого напряжения для шва к допускаемому напряжению для целой стенки, принимается: