Стальные трубы большого диаметра - особенности и применение
Содержание статьи
Стальные трубы большого диаметра используются для прокладки магистральных трубопроводов, теплосетей, систем водоснабжения и канализации. Номинально к ним принято относить изделия с диаметром просвета 530 мм и более. Наиболее распространенная продукция имеет внутренний диаметр до 1420 мм. В своем классе диаметр трубы может превышать 2020 мм. К материалам, производству и сортаменту применяются требования ГОСТ 20295 в части труб магистральных и ГОСТ 10706 в части труб электросварных.
Типоразмеры труб установлены ГОСТ 10704-91.
Особенности производства и основные разновидности
К магистральным трубам большого диаметра относится две большие группы продукции. Это прямошовные трубы диаметра 530 мм, при изготовлении которых используются металлические листы. Готовое изделие может иметь один или два продольных электросварных шва и поперечные швы. Вторая группа — трубы спиральношовные, изготовленные методами дуговой электросварки.
Для изготовления используются материалы:
- стали углеродистые спокойные и полуспокойные ст3, ст4;
- стали спокойные и полуспокойные вст3 категорий 3 - 6;
- стали марок 10, 15, 20;
- конструкционная нелегированная сталь широкого сортамента.
Допускается использование в качестве основного материала низколегированных сталей при условии углеродного эквивалента 0,48. Прямошовная труба большого диаметра может быть горячекатаной и холоднокатаной. Отличия между видами состоят в прочности, гладкости, способности сохранять размер. Наиболее гладкую поверхность металла дает холодный прокат листа, из которого делают трубу. Горячекатаные листы позволяют придать трубе больше гибкости и прочности.
Производство труб большого диаметра
Конструктивные и эксплуатационные особенности
В соответствии со стандартами стенка трубы трубы большого диаметра может иметь значительную толщину до 50 мм. Это придает изделию высокую прочность, может существенно повлиять на вес. Трубы этого крайне чувствительны к изгибу, хорошо выдерживают нагрузки на сжатие и растяжение, способны держать высокое давление транспортируемых сред. Спросом пользуются трубы с толщиной стенки 8 - 12 мм. Допустимое отклонение толщины стенки лежит в пределах примерно 0,8 мм. Величина может показаться небольшой, но с учетом общего количества металла в трубе большого диаметра она может значительно повлиять на вес. Поэтому стандартом установлены жесткие ограничения.
Защита трубы может быть реализована как нанесение краски (грунтов) или полимерного покрытия, оцинковки на внешнюю и внутреннюю поверхность. Отдельно рассматриваются трубы с полимерной теплоизоляцией, нанесенной при производстве.
От диаметра просвета трубы непосредственно зависит ее пропускная способность. Конкретный расчет пропускной способности и подбор труб осуществляются по соответствующим отраслевым и общим стандартам.
Трубы для канализации
Параметры типоразмеров
В ГОСТ имеются таблицы, устанавливающие основные требования к соотношению размеров продукции:
- наружный диаметр указывает на общий диаметр элемента трубопровода до нанесения на него изоляционных и защитных слоев, то есть, чистый диаметр стальной трубы снаружи;
- внутренний диаметр указывает на просвет трубы и используется при расчетах гидравлической картины и пропускной способности трубопровода, по нему можно рассчитать объем полости одной трубы;
- толщина стенки трубы — параметр, имеющий критическое значение при расчетах прочности трубопровода, способности противостоять искривлению, давлению, сплющиванию, бортованию, то есть, любому изменению ее формы и нарушению целостности;
- номинальный или условный диаметр — расчетный показатель для проектирования трубопроводов, определения проектной пропускной способности участка и всего сооружения.
Промышленность выпускает трубы большого диаметра в бесшовном исполнении. Их прочность рассчитана на использование в условиях высокого давления, особых условий эксплуатации, поэтому цена выше, чем у прямошовных и спиральношовных труб. Современные сварочные технологии позволяют придавать шву на трубе высокую прочность и устойчивость к внешним и внутренним воздействиям.
Трубы стальные электросварные
Области применения и возможности
Использование трубы большого диаметра раскрывает возможности в ряде областей:
- создание несущих и опорных конструкций мостов, дорожной инфраструктуры, массивных и объемных сооружений;
- дорожное строительство;
- тяжелое машиностроение и судостроение;
- создание объектов энергетической инфраструктуры, теплоцентралей;
- устройство скважин.
Трубы с диаметром 720-1020 мм востребованы в трубопроводном транспорте и коммуникациях:
- магистральные нефтепроводы и протяженные газопроводы;
- коммуникационные и циркуляционные сети с высокой пропускной способностью и значительными объемами перекачки.
Диаметр трубы 1420 мм и более позволяет обустраивать стоки, крупные ливневые и канализационные дренажи, колодцы и накопители. Отдельно рассматривается использование трубы большого диаметра при строительстве водоотводных тоннелей, подземных сооружений, объектов, расположенных под руслами рек.
Трубы большого диаметра
Баланс преимуществ и недостатков труб большого диаметра
Значительные размеры, прочность и высокая пропускная способность можно отнести к объективным особенностям продукции. Есть специфические ограничения, которые должны быть учтены:
- большой вес — общий объем и масса металла в трубе значительны, это сказывается на перевозке, складировании, погрузочных и монтажных операциях;
- большой объем сварочных операций и резки при монтаже трубопроводов, длинные линии реза и шва, вероятность возникновения напряжений при смещении;
- минимальная способность трубы к изгибу, из-за чего усложняется прокладка трубопроводов;
- обязательная подготовка торцов и обработка после резки, удаление неровностей и заусенцев, шлифовка торца перед сваркой.
Несмотря на эти особенности, стальные трубы большого диаметра эффективно заменяют тяжелые бетонные изделия и иные конструкции. При строительстве трубопроводов с высокой пропускной способностью альтернативы этой продукции нет.
Труба большого диаметра в изоляции
Теплоизоляция и влагозащита труб большого диаметра обеспечивается по технологии создания многослойных покрытий с низкой теплопроводностью и защитными свойствами.
Трубы большого диаметра в изоляции
Изоляция ППУ-ПЭ представляет собой комбинацию из стальной трубы и смонтированной на ней полиэтиленовой трубы с зазором, заполненным пенополиуретаном. После нагнетания и застывания пены образуется надежный слой теплоизоляции, в которую благодаря внешней оболочке не попадает вода. При прокладке трубопроводов теплотрасс, продуктопроводов и других магистралей с необходимостью минимизировать потери тепла труба ППУ-ПЭ позволяет не только добиться нужного эффекта, но и контролировать состояние коммуникации. Внутри слоя пены прокладываются контрольные и сигнальные кабели, по которым осуществляется постоянное наблюдение за целостностью, температурой и режимом влажности. Преимущество трубы в ППУ-ПЭ изоляции — возможность прокладки подземного трубопровода без канала из ЖБ лотков. При надземной прокладке используются предусмотренные стандартами опоры.
Изоляция ППУ-ОЦ представляет собой композицию из оцинковки на поверхности трубы, вспененного материала и наружной оцинкованной оболочки. Оцинковка на поверхность трубы может быть нанесена как слой или в виде листа, ленты. Наружный короб формируется из оцинкованных лент и листов. При необходимости в полости формируется каркас, после чего она заполняется вспененным полиуретаном. Благодаря свойствам цинка внешний слой надежно защищен от коррозии, во вспененный наполнитель не попадает вода, а при появлении конденсата поверхность магистральной трубы не подвергается коррозии.
Принципы выбора труб большого диаметра
В основе выбора продукции лежат требования к проектируемой конструкции и стандарты, определяющие основные параметры конструкции. Учитывается прочность на разрыв и сдавливание/сплющивание, способность выдерживать внутреннее давление и разрежение, изгиб и перепады температур. Особые требования предъявляются к трубам для монтажа газопроводов и нефтепроводов магистрального типа. При прокладке теплотрасс и продуктопроводов применяются трубы большого диаметра в изоляции ППУ-ПЭ и ППУ-ОЦ.
Сортамент труб определяется ГОСТом и основанным на нем ТУ изготовителя. Трубная продукция проходит испытания, маркируется, отпускается пакетами. Труба может быть мерной и немерной длины в границах требований ГОСТ.
