Водопроводные трубы – SSAB

Трубопроводные системы и материалы: особенности проектирования

Выбор правильной системы трубопроводов и конструкции имеет важное значение для обеспечения высокого качества в области механики, сантехники, противопожарной защиты и т. д.

Цели обучения

• Кратко опишите наиболее часто используемые материалы для трубопроводов.
• Ознакомьтесь с рекомендациями по размеру труб для механических гидравлических применений.
• Узнайте об опорах труб и соображениях теплового расширения.

О трубопроводных системах легко забыть. После установки их редко видят или о них думают. Но это противоречит их важности, особенно когда речь идет о выборе правильной системы трубопроводов и конструкции, чтобы обеспечить превосходное качество в механике, сантехнике, противопожарной защите и т. д.

Проще говоря, трубы — это пути, по которым жидкости удерживаются и текут в системе. Жидкости могут представлять собой воду, раствор гликоля, жидкое топливо и жидкий хладагент. Сеть труб, фитингов, соединений, клапанов и опор определяется как система трубопроводов.

В типичном проекте может быть несколько систем трубопроводов, и они могут быть разделены по таким дисциплинам, как гражданское водоснабжение (бытовое водоснабжение, ливневая канализация, санитарно-техническое водоснабжение, промышленное водоснабжение, сточные воды и т. д.); механическое или отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (охлажденная вода, вода конденсатора, горячая вода, пар, конденсат, природный газ, мазут и т. д.); сантехника (ХВС, ГВС, канализация, вентиляция и т.д.); и противопожарная защита (спринклеры, сжатый воздух и т.д.).

Проектирование трубопроводной системы зависит от требований и критериев проектирования, характерных для каждой дисциплины. Проектирование трубопроводных систем также регулируется нормами, такими как опубликованные ICC, а также стандартами и рекомендациями, опубликованными торговыми ассоциациями, такими как ASME, ASTM, NFPA, MSS, AWWA и ASHRAE.

Оптимальная конструкция трубопроводной системы имеет решающее значение для работы и долговечности всей инфраструктуры и требует комплексного подхода. Ожидается, что при надлежащем техническом обслуживании трубопровод прослужит столько же, сколько и здание, в то время как другое оборудование заменяется в конце срока его службы. Поскольку трубопроводные системы охватывают несколько дисциплин с различными требованиями, разработка всеобъемлющего руководства по проектированию станет монументальной задачей.

При выборе системы трубопроводов необходимо учитывать множество факторов, таких как:

• Тип жидкости.
• Давление жидкости.
• Температура жидкости.
• Скорость потока жидкости.
• Кодекс и орган, имеющие требования юрисдикции.
• Срок службы .
• Стоимость проекта.
• Расписание проекта .
• Местная трудовая экспертиза.

Материалы трубопроводов

Трубы можно разделить на металлические и неметаллические. Обычно используемые металлические трубы изготавливаются из углеродистой стали, меди и ковкого чугуна. Металлические трубы и фитинги использовались веками и продолжают широко использоваться.

Стальные трубы, изготовленные в соответствии со стандартом ASTM A53, обычно используются в машиностроении. ASTM A53 охватывает номинальные размеры труб от 1/8 дюйма до 26 дюймов. В зависимости от производственного процесса и размеров стальные трубы можно разделить на тип S (бесшовные), тип F (сварка встык в печи) или тип E (электросварка сопротивлением). Тип F доступен в классе A, в то время как тип E и тип S доступны в классах A и B. Эти два класса имеют немного разный химический состав стали, например, максимальное процентное содержание углерода. Марка B широко используется из-за ее более высокой прочности на растяжение.

Толщина стенки стальной трубы определяется по графику или весовой категории. В зависимости от размера, стальные трубы обычно доступны от сортамента 5 до сортамента 160, а толщина стенки увеличивается с номером списка. Например, 8-дюймовая стальная труба имеет внешний диаметр 8.625 дюйма. Однако толщина стенки варьируется от 0.109 дюйма (таблица 5) до 0.906 дюйма (таблица 160).

Рабочее давление стальной трубы увеличивается с ее графиком. ASME B31 определяет критерии расчета рабочего давления систем стальных труб. Расчеты должны включать допуск на фрезерный станок по толщине стенки, допуск на коррозию и допуск на резку при использовании резьбовых соединений или соединений с прорезанными канавками. Справочник ASHRAE F undamentals Handbook является отличным справочником и содержит рабочее давление для наиболее часто используемых стальных труб с номинальным диаметром от 1/4 дюйма до 2 дюймов.

В машиностроении обычно используются стальные трубы сортамента 40 и сортамента 80 для размеров 10 дюймов и меньше. График 40, ST D (стандартный вес) и график 80 обычно используются для труб размером 12 дюймов и выше.

Стальные трубы обычно соединяются с помощью сварных, фланцевых, резьбовых или рифленых фитингов. Распространено гибридное решение, например, использование резьбовых фитингов для труб диаметром 2 дюйма и меньше и фланцевых фитингов для размеров 2.5 дюйма и больше.

Медные трубы, изготовленные в соответствии со стандартом ASTM B88 для водоснабжения; ASTM B306 для дренажа, отходов и вентиляции; и ASTM B280 для систем кондиционирования и охлаждения обычно используются в машиностроении. Для производства используется медь не менее 99.9% чистоты. Медные трубы классифицируются как типы K, L, M и DWV в зависимости от толщины стенки в соответствии со стандартами ASTM B88 и B306. Толщина стенки и рабочее давление уменьшаются от типа K до DWV. Например, 2-дюймовая медная трубка имеет внешний диаметр 2.125 дюйма. Однако толщина стенки составляет 0.083 дюйма (тип K), 0.070 дюйма (тип L), 0.058 дюйма (тип M) и 0.042 дюйма (тип DWV).

Подобно стальным трубопроводам, ASME B31 определяет критерии для расчета рабочего давления систем медных труб. Медные трубы бывают твердотянутыми (жесткими) или отожженными (гибкими). Жесткотянутые трубы имеют более высокое рабочее давление по сравнению с отожженными трубами. Медные трубы обычно соединяются с помощью пайки, пайки, рифленых концов или пресс-соединений. Когда для соединения твердотянутых медных труб используется пайка твердым припоем, высокие температуры, связанные с процессом соединения, отжигают медь в месте соединения, и поэтому используются номинальные значения давления для отожженных труб.

Трубы из ковкого чугуна экономно используются в машиностроении, хотя они широко используются в водопроводно-канализационном и гражданском строительстве. AWWA C150 имеет дело с трубой DI.

Обычными неметаллическими трубными системами, используемыми в машиностроении, являются поливинилхлорид, хлорированный поливинилхлорид, сшитый полиэтилен (PEX), полиэтилен высокой плотности, полипропилен, крилонитрилбутадиенстирол и другие. Неметаллические системы продолжают набирать популярность в машиностроении, и продолжают разрабатываться запатентованные пластмассовые смеси.

Неметаллические трубы имеют ряд преимуществ, таких как низкая стоимость, легкий вес, собственная защита от коррозии, невосприимчивость к гальваническим воздействиям, химическая инертность, низкая теплопроводность, низкие потери на трение и простота монтажа.

Однако при применении необходимо учитывать недостатки, такие как низкая базовая прочность и серьезное разрушение при повышенных температурах, высокий коэффициент расширения и ограниченная стойкость к ультрафиолетовому излучению при установке вне помещений. Неметаллические трубы обычно соединяются растворителем, резьбовыми и фланцевыми соединениями.

Определение правильной трубы

Различные материалы труб имеют присущие им преимущества и недостатки. Во время проектирования очень важно подробно рассмотреть характеристики трубопроводных систем, чтобы убедиться, что выбрана система, которая наилучшим образом удовлетворяет требованиям проекта.

Калибровка

• Для гидравлических применений скорость и падение давления (из-за потерь на трение) являются двумя основными факторами, которые учитываются при выборе размеров труб. Цель состоит в том, чтобы выбрать наименьший возможный размер трубы, гарантируя, что скорость и перепад давления находятся в допустимых пределах.
• Общая рекомендация состоит в том, чтобы ограничить скорость жидкости до 10 футов в секунду для металлических труб и 5 футов в секунду для неметаллических труб, чтобы свести к минимуму воздействие шума, эрозии, кавитации и гидравлического удара, в зависимости от применения. Гидравлический удар и скачки давления должны быть специально рассмотрены для неметаллических труб, поэтому общая рекомендация ограничивать скорость до 5 футов в секунду. Для систем с замкнутым контуром рекомендуется минимальная скорость 2 фута в секунду, чтобы гарантировать, что вовлеченный воздух может поступать в воздухоразделительное устройство и выбрасываться из системы.
• Другая общая рекомендация заключается в том, чтобы ограничить падение давления до 4 футов водяного столба на 100 футов трубы, чтобы обеспечить разумные требования к напору насоса и мощности. Имеются таблицы, помогающие определить размеры труб из различных материалов, и они обычно используются для большинства расчетов. Для сложных применений, требующих детального анализа, падение давления в трубопроводе можно рассчитать, используя основы гидравлики и уравнения Дарси-Вейсбаха и Хазена-Вильямса. Воздействие фитингов и аксессуаров для труб, таких как клапаны, может быть учтено с помощью уравнений эквивалентной длины трубы или перепада давления, в которых используются коэффициенты потерь. Кроме того, такие стандарты, как ASHRAE Standard 90.1: Энергетический стандарт для зданий, кроме малоэтажных жилых зданий, также определяют размеры труб. См. Таблицу 1, где указаны требования к размерам труб для охлажденной воды и воды конденсатора в соответствии со стандартом ASHRAE 90.1-2016.

Опоры для труб

• Опоры труб должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать статические и динамические нагрузки, ожидаемые во время эксплуатации. Статические нагрузки включают вес трубопроводной системы (трубы, клапаны, фитинги, изоляция и т. д.), вес жидкости и вес опорных элементов. К динамическим нагрузкам относятся ветровые нагрузки (для трубопроводов, проложенных снаружи), сейсмические нагрузки и силы, создаваемые тепловым расширением и сжатием.
• Воздействие этих нагрузок и средств поддержки должно быть согласовано с конструкцией здания. Такие стандарты, как ASME B31.9 и MSS SP-58, предоставляют соответствующую информацию, касающуюся проектирования и установки опор для труб. Кроме того, в строительных нормах, таких как Международный механический кодекс, также есть требования, связанные с опорными трубами. В таблице 2 указано максимальное расстояние между опорами для труб из обычных материалов в соответствии с требованиями IMC 2018. Обратите внимание, что для неметаллических труб требуются более частые опоры по сравнению с металлическими трубами.

Расширение трубы

• Длина трубы изменяется при изменении ее температуры. Для трубы без ограничений величина изменения зависит от материала трубы (коэффициент теплового расширения) или исходной длины трубы и величины изменения температуры. В таблице 3 указан коэффициент теплового расширения обычных материалов труб. Как видно, неметаллические трубы обычно имеют значительно более высокий коэффициент теплового расширения s по сравнению с металлическими трубами.
• Значительные перемещения возможны для систем трубопроводов, работающих при высоких температурах или на длинных участках трубопровода. Отсутствие учета теплового расширения и связанных с ним напряжений может привести к выходу из строя опор труб, соединений оборудования и стыков труб. Крайне важно, чтобы трубопроводная система была достаточно гибкой, чтобы приспосабливаться к движению трубы во всем диапазоне рабочих температур, сохраняя при этом внутренние напряжения и силы анкеровки в разумных пределах. Компенсация расширения может быть реализована за счет использования L-образных, Z-образных или U-образных изгибов в важных местах вдоль трубы для повышения гибкости или с помощью таких фитингов, как сильфонные компенсаторы и шланги в оплетке. Программное обеспечение для анализа напряжений в трубах можно использовать для сложных задач.

Трубы необходимы для цивилизованной жизни. Мысль о том, что выбор правильной системы и дизайна гарантирует, что все мы станем лучше, — это ложная уловка.

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Об авторе: Саахил Тумбер является техническим специалистом ESD. Он является членом редакционно-консультативного совета Consulting-Specifying Engineer. В 2016 году Тумбер был удостоен награды «Инженер-консультант по спецификациям 40 до 40 лет».

Водопроводные трубы

Сварные стальные трубы SSAB можно использовать в водопроводах, где нормальное максимальное рабочее давление составляет 16 бар. Фитинги для водопроводных труб поставляются диаметром ≥ DN 400.

Способы соединения

Соединения труб соединяют трубы и фитинги в единый трубопровод.

Соединения можно разделить на два основных типа: стойкие к растяжению и неустойчивые к растяжению. Соединения также могут быть разделены по назначению.

Фитинги

Фитинги с внутренним и внешним покрытием легко соединяются друг с другом.

Помимо стандартных фитингов, компания SSAB также поставляет фитинги для размеров водопроводных труб, изготовленных по индивидуальному заказу, что значительно расширяет возможности модификации системы.

Покрытия

Внешние и внутренние покрытия обеспечивают долгий срок службы стальных водопроводных труб.

Компания SSAB поставляет материалы для водопроводных труб с наружным полиэтиленовым покрытием и внутренним слоем из бетона или эпоксидной смолы, пригодные для использования с питьевой водой. Существуют также подходящие внутренние покрытия для сточных и дождевых вод.

Доступность

Наличие и вес погонного метра водопровода

Водопровод

*) Размеры, рекомендованные SSAB

Марки стали

Наиболее распространенные марки стали для напорных труб SSAB. По специальному заказу сваи могут быть изготовлены из других марок стали.

Доставка заказа

Свяжитесь с нашим отделом продаж, чтобы заказать спиральношовные трубы и водопроводы со склада SSAB или прямо с завода.

SSAB применяет Общие условия, ALBIF 2000, для поставок с добавлением того, что стороны будут соблюдать применимые законодательные и нормативные требования и воздерживаться от участия в какой-либо коррупционной деловой практике.

Технические условия поставки напорных труб производства SSAB соответствуют стандарту EN 10217-5.

Напорные трубы поставляются с бирками для пучков и маркировкой сваи SSAB для обеспечения полной прослеживаемости и идентификации.

Будет предоставлен сертификат материала типа 3.1 в соответствии со стандартом EN 10204 и сертификат PED в соответствии с 97/23-EC.

Экологическая ответственность и устойчивость

Компания SSAB разрабатывает новые продукты и услуги, чтобы улучшить показатели наших клиентов в области устойчивого развития и общей эффективности.

Данные оценки жизненного цикла продукции SSAB доступны в форме экологических деклараций продукции (EPD). Производственная цепочка от сырья до готового продукта тщательно контролируется.

Компания SSAB ввела маркировку СЕ для инфраструктурных продуктов. Декларации о характеристиках (DoP) указывают технические характеристики продуктов с маркировкой CE.

Кейсы клиентов

Установленная стенка сваи RD перед резкой

В рамках проекта «Реконструкция Клайпедского северного мола» был укреплен и обновлен вход в порт Клайпеды. В ходе этих строительных работ была построена подпорная стенка под водой у подножия волнолома в самом узком месте входа. Благодаря установке этой стены стало возможным спроектировать прямоугольное поперечное сечение между северным и южным волнорезами, таким образом добившись глубины, не зависящей от уклона волнолома. Генеральным подрядчиком проекта выступила компания Depenbrock Ingenieurwasserbau GmbH & Co. из Германии.

Северное сияние – декарбонизация промышленных выбросов

При поддержке правительства Норвегии компания Northern Lights развивает открытую и гибкую инфраструктуру, обеспечивающую декарбонизацию норвежской и европейской промышленности. Эта разработка является компонентом транспортировки и хранения Longship, полномасштабного проекта правительства Норвегии по улавливанию и хранению углерода.

Надежная свайная стена RD® была выбрана в качестве подпорной стены для удвоения размера порта Евле – Поставки по прямому морскому маршруту из порта Раахе в Евле

Крупнейший контейнерный терминал на восточном побережье Швеции, порт Евле, удваивает пропускную способность, чтобы иметь возможность принимать больше и более крупных судов. В этом совместном инвестировании портов Евле и Йилпорт также ставится цель расширить порт новыми разгрузочными кранами и новой контейнерной площадкой, чтобы удовлетворить растущий ежегодный спрос на контейнерные перевозки. Новый контейнерный терминал откроется осенью 2020 года