Трубы и их соединения. Техника транспорта теплоты предъявляет следующие основные требования к трубам, применяемым для теплопроводов достаточная механическая прочность эластичность и стойкость против термических напряжений при переменном тепловом режиме постоянство механических свойств стойкость против внешней и внутренней коррозии малая шероховатость внутренних поверхностей отсутствие эрозии внутренних поверхностей малый коэффициент температурных деформаций высокие теплоизолирующие свойства стенок трубы простота, надежность и герметичность соединения отдельных элементов простота хранения, транспортировки и монтажа. Все известные до настоящего времени типы труб одновременно не удовлетворяют всем перечисленным требованиям.
В частности, этим требованиям не вполне удовлетворят стальные трубы, применяемые для транспорта пара и горячей воды. Однако высокие механические свойства и эластичность стальных труб, а также простота, надежность и герметичность соединений сварка обеспечили практически стопроцентное применение этих труб в системах централизованного теплоснабжения.
В настоящее время для сооружения тепловых сетей применяются, как правило, стальные трубы, изготовленные из, так называемой, спокойной стали. Для подбора сортамента стальных труб и арматуры для тепловых сетей пользуются шкалой давлений по 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 0ОС до установленной для трубы из данной марки стали предельной температуры tпр445 ОС, но при различных давлениях. Основные типы стальных труб, применяемых для тепловых сетей - диаметром до 400 мм включительно бесшовные, горячекатаные - диаметром выше 400 мм электросварные с продольным швом и электросварные со спиральным швом. Трубы для тепловых сетей изготавливаются главным образом из стали следующих марок Ст2сп, Ст3сп, стали 10, 20, 10Г2, 15ГС, 16ГС, 17ГС. Электросварные трубы изготавливаются как прямошовные, так и со спиральным швом с различной толщиной стенки.
Сортамент труб выбирается с учетом условного давления, максимальной температуры теплоносителя, диаметра трубопровода и марки стали, из которой он изготовлен.
Стальные водогазопроводные трубы с резьбой, как правило, не рекомендуется применять для тепловых сетей из-за повышенного расхода материала в связи с больной 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 нагрузок ни в одном сечении трубопровода не превосходило допускаемого.
Наиболее слабым местом стальных трубопроводов, по которому следует вести проверку напряжений, являются сварные швы. Коэффициент прочности сварных швов ц, представляющий собой отношение допускаемого напряжения для шва к допускаемому напряжению для целой стенки. Трубопроводы тепловых сетей рассчитаны на прочность по формулам для тонкостенных сосудов, поскольку у них отношение толщины стенки к диаметру дd 1,5. 5. Опоры. Опоры являются ответственными деталями теплопровода. Они воспринимают усилия от трубопроводов и передают их на несущие конструкции или грунт.
При сооружении теплопроводов применяют опоры двух типов свободные и неподвижные. Свободные опоры воспринимают вес трубопровода и обеспечивают его свободное перемещение при температурных деформациях. Неподвижные опоры фиксируют положение трубопровода в определенных точках и воспринимают усилия, возникающие в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутреннего давления. При бесканальной прокладке обычно отказываются от установки свободных опор под трубопроводами во избежание неравномерных посадок и дополнительных изгибающих напряжений.
В этих теплопроводах трубы укладываются на нетронутый грунт или тщательно утрамбованный слой песка. При расчете изгибающих напряжений и деформаций трубопровод, лежащий на свободных опорах, рассматривается как многопролетная балка. По принципу работы свободные опоры делятся на скользящие, роликовые, катковые и подвесные.
Для того чтобы ролик вращался, необходимо, чтобы момент сил, создаваемый трубопроводом на поверхности ролика, относительно оси вращения превышал сумму моментов сил трения на поверхности ролика и на поверхностях цапф той же оси. При выборе типа опор следует не только руководствоваться значением расчетных усилий, но и учитывать работу опор в условиях эксплуатации. С увеличением диаметров трубопроводов резко возрастают силы трения на опорах. В некоторых случаях, когда по условиям размещения трубопроводов относительно несущих конструкций скользящие и катящиеся опоры не могут быть установлены, применяются подвесные опоры.
Недостатком простых подвесных опор является деформация труб вследствие различной амплитуды подвесок, находящихся на различном расстоянии от неподвижной опоры, из-за разных углов поворота. По мере удаления от неподвижной опоры возрастают температурная деформация трубопровода и угол поворота подвесок.
Для уменьшения перекосов трубопровода желательно длину подвески выбирать возможно большей. При недопустимости перекосов трубы и невозможности применения скользящих опор следует применять пружинные подвесные опоры или опоры с противовесом. Из всех усилий действующих на неподвижную опору, наиболее значительным является неуравновешенная сила внутреннего давления. Для облегчения конструкции неподвижной опоры необходимо стремиться к уравновешиванию осевой силы внутреннего давления внутри трубопровода.
В целях унификации расчетов и стандартизации конструкций неподвижных опор принято делить их условно на две группы неразгруженные и разгруженные. К первой группе относятся опоры, воспринимающие осевую реакцию внутреннего давления. Ко второй группе относятся опоры, на которые осевая реакция внутреннего давления не передается. 6.