5. Виды труб, используемых при прокладке тепловых сетей

СAFSAFLEX – гибкая труба для внутриквартальных сетей. Труба предназначена для использования в небольших и средних отопительных сетях местного и районного назначения, в промышленности и сельском хозяйстве, плавательных бассейнах.

Труба для горячего водоснабжения СAFSAFLEX имеет гофрированную подающую трубу, изготовленную из нержавеющей стали. Гофрированная труба разработана на основе гидродинамических расчетов трубопровода.

Теплоизоляция трубы выполнена из пенополиуретана.

Труба СAFSAFLEX поставляется на объекты одной секцией нужной длины (обычно в бухтах).

Труба СAFSAFLEX может укладываться в землю, что позволяет значительно сузить траншеи для прокладки трубопровода.

Физические свойства гофрированной подающей трубы позволяют производить монтаж трубопровода без учета теплового расширения.

Монтаж участков трубопровода осуществляется с помощью специальных соединительных деталей - муфт С AFSAFLEX.

Сфера применения труб С AFSAFLEX:

- рабочая температура до 130 *С;

- рабочее давление до 25 бар.

Напорные асбоцементные трубы и муфты (ГОСТ 539-80)

Асбоцемент - один из видов армированного бетона, асбест в нем играет роль арматуры равномерно распределенной по всему объему материала, а затвердевший цементный камень образует плотную матрицу, в которую заключен асбест. Соотношение асбеста и портландцемента составляет 15/85. Асбест в таком материале находится в связанном состоянии и практически не выделяется в окружающую среду.

Вопрос о расширенном применении асбоцементных труб для трубопроводов различного назначения рассматривался еще в 60-е годы, в частности в институте Мосинжпроект и МИСИ им. Куйбышева.

Напорные асбоцементные трубы применяются уже более 15 лет.

По сравнению со стальными трубами они обладают рядом преимуществ:

- высокой коррозионной стойкостью;

- стойкостью к длительному воздействию горячей воды до 130 *С;

- линейные деформации асбоцементных труб от воздействия температуры не превышают в интервале рабочих температур 2,15мм на 1 пог. метр;

- коэффициент теплопроводности асбоцементных труб при температуре до 150 *С равен 0,8 ккал/( ч.*м*С), против 50 ккал/( ч.*м*С) для стальных труб;

- в несколько раз уменьшаются затраты на капитальный ремонт и капитальное строительство, поскольку асбоцементные трубы дешевле стальных, не требуются затрат на прокладку каналов тепловых сетей;

- простота монтажа сокращает сроки строительства и капитального ремонта трубопроводов;

- использование самоуплотняющихся асбоцементных муфт типа ТМ (ТУ 5786-055-00281588-98)с уплотнительными теплостойкими резиновыми кольцами (ТУ2531-015-00152106-98) для сборки данных трубопроводов позволяет исключить наиболее слабые участки трубопровода – сварные стыки.

Кроме того, муфтовые соединения эластичны, способны выдерживать вибрацию и угловые смещения труб до 3-5 градусов без нарушения герметичности.

Данные трубы выпускают диаметром от 100 до 500 мм, для давлений 0,6; 0,9 и 1,2 Мпа. Рабочий интервал температур до 115*С.

На заседании секции «Водоснабжение, водоотведение и энергоресурсосбережение в жилищно-коммунальном хозяйстве» и секции «Строительных материалов и изделий» Научно-технического совета Госстроя России 29 мая 2001 года рекомендовано, руководителям предприятий жилищно-коммунального комплекса активнее использовать имеющийся опыт применения и эксплуатации специальных асбоцементных труб в системах отопления и горячего водоснабжения, в Курской, Белгородской и Московской областях.

Научно-исследовательским институтом « НИИасбоцемент» разработана и утверждена Инструкция по прокладке, испытанию и приемке в эксплуатацию асбоцементных теплотрасс.

Данные трубопроводы соответствуют гигиеническим нормативам «Перечень асбоцементных материалов и конструкций, разрешенных к применению в строительстве» ГН 2.1.2/2.2.1.1009-00, утвержденных Главным государственным санитарным врачем Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации Онищенко Г. Г. Дата введения 1 марта 2001 года.

Однако, как отмечается , на применение асбоцементных труб в тепловых сетях не разработаны строительные нормы (Свод правил), в результате чего нет возможности производить типовое проектирование тепловых сетей, а также не проработаны вопросы по выбору коэффициента запаса прочности в зависимости от условий прокладки трубопровода и условий эксплуатации.

Кроме того, в прайс-листе завода-изготовителя Воскресенского комбината «Красный строитель» предлагаются только трубы и муфты с уплотнительными резиновыми кольцами. Вопросы о комплектации трубопровода соединительными деталями: тройниками, отводами, соединениями с запорной арматурой и др. не рассмотрены.

Документом, регламентирующим проектирование теплотрасс из асбоцементных труб, является нормативный документ ВУ-1-81 Московского областного производственного теплоэнергетического Управления Мособлэнерго «Временные указания по проектированию и строительству бесканальных тепловых сетей из асбестоцементных труб». Данный документ был разработан и внесен Всесоюзным заочным инженерно-строительным институтом ВЗИСИ Минвуза РСФСР, и утвержден Мособлисполкомом 28 сентября 1981 года, решением №1315/19.

Биметаллические трубы

Биметаллические шовные трубы, разработанные ГНЦ ЦНИИ « Чермет», изготовляются из листовой стали с односторонней (ГОСТ10885-75) или двухсторонней плакировкой. Толщина защитного слоя трубы составляет от 5 до 15% толщины стенки трубы (материал плакировки – 08Ю+08Х18Н10, сочетание основного и защитного слоев отмечены знаком «+»).

Контролируемая горячая совместная пакетная прокатка основного слоя из низколегированной стали и плакирующего слоя из коррозионно стойкого сплава формирует мелкодисперсную структуру биметалла. Данная структура металла обеспечивает высокие механические свойства уже в горячекатанном состоянии, что устраняет необходимость длительной термической обработки, обязательной для других способов получения биметалла. Отказ от длительных выдержек при термической обработке позволяет подавить направленную диффузию углерода и хрома в зоне контакта слоев. Это сохраняет высокие антикоррозийные свойства плакирующего слоя высокую прочность изделий из биметалла.

Биметаллические коррозионностойкие трубы применяются взамен труб из нержавеющей стали или труб из углеродистых низколегированных сталей. В первом случае экономическая эффективность применения биметаллических труб вытекает из значительного снижения стоимости по сравнению с трубами из нержавеющих моносталей, во втором случае на порядок увеличивается срок службы труб, их надежность и долговечность.

В настоящее время производятся двух- и трехслойные сварные трубы диаметром до 530 мм с толщиной стенки 2-12мм. По оценке разработчиков стойкость трубы по сравнению с обычной углеродистой выше на 2 – 3 порядка, увеличение стоимости составляет – 3 – 4 раза.

Оцинкованные стальные трубы из углеродистой стали

Из существующих металлических покрытий – цинковое покрытие – наиболее известное и широко распространенное покрытие стальных углеродистых труб.

Цинкованием называется химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали цинком, как правило, при температуре 300-5000С в соответствующей среде.

Применение оцинкованных стальных водогазопроводных труб ГОСТ3262-75 дает хорошие результаты при работе в холодной и теплой воде при температуре не выше 600С. Однако при температурах 600 – 700С происходит возникновение электрохимической коррозии покрытия, в интервале температур воды 600 – 850С, а также в водяном паре скорость коррозии цинка может достигать 1 – 3 мм в год.

Цинковое покрытие нестойко в кислых и щелочных средах. Перед монтажом трубопровода необходимо проведение анализа состава воды. Если вода мягкая, содержит активную двуокись углерода, а также хлор и (или) сульфаты, оцинкованные трубы не рекомендуется использовать без катодной защиты. Вода с низким рН (6-7) приводит к относительно быстрому разрушению покрытия, в водах с рН, равным 7,4-7,9 покрытие оказывается более стойким за счет сохранения внутреннего промежуточного слоя железоцинковых сплавов, на котором образуется осадок с высокими защитными свойствами.

На стойкость покрытия в воде влияет химический состав воды, скорость ее течения: постоянный поток воды (желательно течение воды со скоростью 0,3-0,5м/ с, при которой защитный слой не столь быстро разрушается).

Толщина слоя цинкового покрытия отечественных водогазопроводных руб составляет 43 мкм.

Существенное влияние на структуру и качество цинкового покрытия оказывают другие металлы, имеющиеся в цинковом покрытии. Например, покрытие, легированное никелем (0,1-0,4% по массе) и алюминием (0,04-0,01% по массе) намного повышает коррозионную стойкость труб.

Антикоррозийная стойкость цинковых покрытий повышается также пассивированием, фосфатированием или покрытием поверхностей труб различными лаками.

Цена оцинкованных труб в среднем выше в 1,8 раза цены обычных водогазопроводных труб.

Компанией АВВ разработан метод соединения оцинкованных труб и фитингов с помощью пайки. Готовое соединение состоит из сварочного кольца, установленного на концах труб по внутренней поверхности труб и твердого припоя. Сварочное кольцо изготовлено из пластины с электрогальваническим покрытием и имеет утолщения по всей поверхности, которые обеспечивают точное расстояние между трубами во время процесса пайки.

Для увеличения срока службы труб с цинковым покрытием используется метод сверхглубокого цинкования, позволяющий увеличить срок службы покрытия до четырех раз.

Стальные трубы из углеродистой стали

Преимущественное применение стальных водогазопроводных сварных труб ГОСТ3262-75 при создании и ремонте сетей теплоснабжения обусловлено рядом факторов: низкой ценой, технологичностью монтажа, освоенностью технологии соединения труб, большим количеством типоразмеров. Кроме того, существуют и косвенные факторы, такие как «традиционность» и «психологическая подготовленность» заказчика и подрядчика по выбору именно таких стальных труб.

Выбор стальных труб для строительства тепловых сетей нормализован СНиП «Тепловые сети. Материалы, оборудование, арматура, изделия и строительные конструкции», по которым предусмотрено использование в тепловых сетях труб из сталей трех марок: Ст.3, 10, и 20. Выбор марки стали осуществляется в зависимости от величины и характера нагрузок. При повышенных прочностных требованиях к конструкции трубопроводов необходимо применять стали с повышенным пределом текучести и временным сопротивлением разрыву (например, Ст.4, сталь25).

Для воздушных (надземных) теплопроводов рационально применение труб из сталей с повышенными прочностными характеристиками. Это позволяет максимально увеличить расстояния (пролеты) между опорными конструкциями, что в свою очередь уменьшает стоимость сооружения.

Наиболее часто для прокладки трубопроводов тепловых сетей используются водогазопроводные сварные трубы ГОСТ3262-75 с наружным диаметром 10,2 – 165 мм и толщиной стенки 1,8 – 5,5 мм, они используются при давлении теплоносителя до 1,6 МПа и температуре до 150 °С.

Для теплопроводов канальной и надземной прокладки диаметром от 400 до 700 мм при давлении до 1,6 МПа. и температуре не выше 150 °С применяются электросварные трубы со спиральным швом (ГОСТ19282-73).

Согласно СНИП 2.04.07 – 86 «Тепловые сети», пункта 7.2: - «Бесшовные стальные трубы допускается применять с параметрами теплоносителя, для которых применение сварных труб не допускается Правилами Госгортехнадзора».

Цена бесшовных углеродистых стальных труб превосходит цену водогазопроводных труб примерно в 1,2-1,5 раза.

Эмалевые и стеклоэмалевые (силикатно-эмалевые) покрытия стальных углеродистых труб.

Эмалевые и стеклоэмалевые покрытия относятся к категории силикатных покрытий. По сравнению с другими покрытиями они обладают рядом преимуществ:

-высокой твердостью;

-химической стойкостью;

-гладкой поверхностью, которая обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление трубы;

-данные покрытия не подвержены старению.

Благодаря относительной дешевизне материалов, необходимых для изготовления покрытий, высоким эксплуатационным свойствам стеклоэмалевые покрытия все шире применяются для защиты трубопроводов.

Трубопроводы с силикатно-эмалевыми покрытиями используются для водопроводной сети, систем теплоснабжения, ГВС, перекачки нефтепродуктов, химически активных и коррозионноактивных веществ.

Трубы изготавливаются с односторонним или двухсторонним покрытием.

По данным Всероссийского научно – исследовательского института «ВНКТИ» и Всероссийского теплотехнического института «ВТИ», срок службы стальных труб с силикатно-эмалевым покрытием толщиной 200 – 400 микрон, применяемых, в трубопроводах теплоснабжения и ГВС увеличивается, в два раза по сравнению со стальными углеродистыми трубами без покрытия, а гидравлическое сопротивление таких труб в 4,8 раза ниже.

Основной изготовитель труб стальных с силикатно-эмалевым покрытием в России – ОАО " Пензаводпром" (ТУ 1308-004-02066613-97).

Для соединения стальных труб с силикатно-эмалевым покрытием разработано свыше пятнадцати видов конструкций соединений. Среди применяемых в настоящее время имеются соединения с использованием колец из нержавеющей стали и внутренних муфт изготовленных из коррозионностойких материалов, а также соединения с внутренней наплавкой нержавеющими электродами.

Технология соединения таких трубопроводов разрабатываются в «ГАНГ» им. Губкина и «ВНИИСТ».

К основным эксплуатационным недостаткам данных труб следует отнести:

- хрупкость;

- скалываемость при ударах и других механических воздействиях;

- износа и разрушения материала покрытий вследствие его выщелащивания, при транспортировании по трубопроводу жидкостей с температурой свыше 100*С. При повышении температуры со 100*С до 160* С, скорость выщелащивания возрастает в 8 –10 раз.

- Цена труб с силикатно-эмалевым покрытием превышает цену водогазопроводных труб 3,5-4 раза.

Трубы напорные из чугуна с шаровидным графитом

Трубы напорные бесшовные горячепрессованные из чугуна с шаровидным графитом (трубы ВЧШГ) разработаны ГНЦ ЦНИИ « Чермет ТУ 14-3-1848-92.

Трубы из ВЧШГ включены в СНИП 2.04.07 – 86 «Тепловые сети».

Серийный выпуск этих труб налажен на ОАО «Липецкий металлургический завод «Свободный сокол» (диаметр труб от 100 до 300мм), по технологии фирмы « Понт – а - Муссон» с 1990 года, а также Синарском трубном заводе, г. Каменск-Уральский Свердловской обл. (диаметр труб от 100 до1000мм).

Скорость коррозии чугуна в воде в 10 раз меньше, чем скорость коррозии углеродистой конструкционной стали, и составляет примерно 0,05 мм/год.

Коррозионная стойкость труб ВЧШГ определяется химическим составом чугуна и структурой. Легирование, модифицирование, сферодизация графитовых включений способствуют повышению коррозионной стойкости чугуна. Следует также отметить, что, как и при почвенной коррозии, так и в морской воде, ВЧШГ не склонен к локальной ( питтинговой) коррозии.

Соответственно долговечность трубопроводов из горячепрессованных чугунных труб превышает долговечность существующих трубопроводов из углеродистой стали, что значительно сокращает затраты на ремонтно-восстановительные работы. Коррозионная стойкость, как к внутренней, так и к наружной коррозии (особенно к питтинговой, очаговой) превышает коррозионную стойкость стальных трубопроводов в 3 – 4 раза

В отличие от серого чугуна, в котором графит присутствует в виде хлопьев, в ВЧШГ графит входит в сплав в сферической форме, что исключает образование трещин и повышает его прочность и пластичность.

Технология сварки труб ВЧШГ, изготовление фасонных частей освоены в Липецке на научно-производственном предприятии «Валок-Чугун». Сварка труб аргоно-дуговая, специальной никелевой проволокой с предварительным подогревом стыка и термообработкой после сварки.

Однако рассматриваемые трубы имеют следующие недостатки:

- более высокая стоимость рассматриваемых труб по сравнению с трубами, изготовленными из углеродистой конструкционной стали без коррозионного покрытия;

- более сложная технология сварки труб по сравнению со стальными трубами, а также сложности в проведении сварочных работ в полевых условиях;

- трудность точного предварительного подбора мерных участков трубопроводов со стальными наконечниками;

- сложность выполнения ремонтных работ при повреждении трубопровода.

Стоимость прокладки трубы из ВЧШГ по сравнению со стальной трубой, выше в среднем в 1,5 раза.

Ориентировочная сравнительная стоимость 1 погонного метра сварного трубопровода тепловых сетей из стали и ВЧШГ.

Условный диаметр трубопровода, мм	Цена 1п. м трубы, руб.	Цена 1п. м теплозащитного покрытия трубы, руб.	Стоимость монтажа 1п. м трубопровода, руб.	Земляные и строительные работы, благоустройство, руб.	И того: (без колонки № 5), руб.
1	2	3	4	5	6
Трубопровод из чугунных труб с шаровидным графитом
100	369	300 - 360	300 - 350	Как для стального трубопровода	969-1095
200	691	450 - 550	400 - 550	-	1641 - 1791
300	1135	660 – 800	600 - 900	-	2685 - 2885
Трубопровод из стальных труб
100	235	300 - 360	70 - 85	Как для чугунного трубопровода	605 - 680
200	420	450 - 550	170 - 190	-	1040 - 1160
300	710	660 – 800	300 - 320	-	1670 - 1830

Заключение

В данной работе был проведен гидравлический расчет, включающий в себя:

1. Определение теплового потока района Q_района =23932694 Вт и кварталов

Q⁹_общ = 3088089 Вт, Q⁵_общ =1544045 Вт, Q^2,3_общ =772022 Вт

2. Определение расхода теплоносителя для района G_р =71,398^.10^-3 м³/с и кварталов G₉ = 9,213^.10^-м³/с; G_2,3 = 2,303^.10^-м³/с; G₅ = 4,606^.10^-м³/с

3. Определение диаметра трубопровода главной магистрали D_р =220 мм

4. Определили скорости течения теплоносителя:

ν_р =1,9 м/с; ν₉ =1,8 м/с; ν₅ =1,6 м/с; ν_2,3 = 1,8 м/с

6. Схема тепловой сети с неподвижными опорами и компенсаторами для жилого квартала и района.

Список используемой литературы

1. Методическое пособие к курсовой работе «Расчет и устройство тепловых сетей жилого района» Килин П.И., Буланов Н. В., 2004г.

2. Курс лекций по теплотехнике.

Размещено на http://referat.mirslovarei.com

1