Трубопроводы

В промышленности трубопроводы представляют собой систему труб , используемых для транспортировки жидкостей ( жидкостей и газов ) из одного места в другое. Инженерная изучает эффективную транспортировку трубопроводов дисциплина проектирования жидкости. ^[1]^[2]

Промышленные технологические трубопроводы (и сопутствующие линейные компоненты) могут быть изготовлены из дерева , стекловолокна , стекла , стали , алюминия , пластика , меди и бетона . Линейные компоненты, называемые фитингами , ^[3] клапаны и другие устройства, как правило, определяют и контролируют давление , скорость потока и температуру передаваемой жидкости и обычно включаются в область проектирования трубопроводов (или проектирования трубопроводов), хотя датчики и устройства автоматического управления в качестве альтернативы могут рассматриваться как часть конструкции контрольно-измерительных приборов. Системы трубопроводов документируются в схемах трубопроводов и приборов (P&ID). При необходимости трубы можно очистить методом прочистки труб .

Термин «трубопровод» иногда относится к проектированию трубопроводов, подробной спецификации физической схемы расположения трубопроводов на технологическом заводе или в коммерческом здании. Раньше это иногда называли черчением , техническим чертежом , инженерным чертежом и дизайном, но сегодня обычно этим занимаются дизайнеры, которые научились использовать программное обеспечение для автоматизированного компьютерного черчения или компьютерного проектирования (САПР).

Водопровод — это система трубопроводов, с которой знакомо большинство людей, поскольку она представляет собой форму транспортировки жидкости, которая используется для подачи питьевой воды и топлива в их дома и на предприятия. Сантехнические трубы также удаляют отходы в виде нечистот и позволяют выводить канализационные газы наружу. В спринклерных системах пожаротушения также используются трубопроводы, по которым может транспортироваться непитьевая или питьевая вода или другие жидкости для пожаротушения.

Трубопроводы также имеют множество других промышленных применений, которые имеют решающее значение для перемещения сырых и полуобработанных жидкостей для переработки в более полезные продукты. Некоторые из наиболее экзотических материалов, используемых в строительстве труб, — это инконель , титан , хромомолибден и различные другие стальные сплавы .

Инженерные подполя

Как правило, проектирование промышленных трубопроводов состоит из трех основных подобластей:

Материал трубопровода
Проектирование трубопроводов
Стресс-анализ

Стресс-анализ

Технологические и силовые трубопроводы обычно проверяются инженерами по стрессу для труб, чтобы убедиться, что прокладка, нагрузки на патрубки, подвески и опоры правильно размещены и выбраны так, чтобы допустимое напряжение в трубе не превышалось при различных нагрузках, таких как постоянные нагрузки, рабочие нагрузки, давление. испытательные нагрузки и т. д., как это предусмотрено ASME B31, EN 13480, ГОСТ 32388, РД 10-249 или любыми другими применимыми нормами и стандартами. Необходимо оценить механическое поведение трубопровода при регулярных нагрузках (внутреннее давление и термические напряжения), а также при случайных и периодических нагрузках, таких как землетрясение, сильный ветер или особая вибрация, а также гидроудар. ^[4]^[5] Эта оценка обычно выполняется с помощью специализированных ( конечно-элементных ) компьютерных программ для анализа напряжений в трубах , таких как AutoPIPE, ^[6] КАЕПАЙПЕ, ^[7] ЦЕЗАРЬ, ^[8] ПАСС/СТАРТ-ПРОФ, ^[9] или РОР2. ^[10]

В криогенных опорах труб большая часть стали становится более хрупкой при понижении температуры по сравнению с нормальными условиями эксплуатации, поэтому необходимо знать распределение температуры для криогенных условий. Стальные конструкции будут иметь области повышенного напряжения, которые могут быть вызваны острыми углами конструкции или включениями в материале. ^[11] При анализе 3D-напряжения в трубах они (3D-трубы) будут рассматриваться как 3D-балки с опорами с обеих сторон. Более того, трехмерное напряжение трубы определяет изгибающие моменты труб. Допустимые (ASME) марки труб, разрешенные для нефтегазовой промышленности: трубы и трубки из углеродистой стали (класс A53 [A и B], класс A106 [B и C]), трубы из стали низкого и среднего легирования (класс A333 [6], Марка А335 [P5, P9, P11, P12, P91])

Материалы

Материал, из которого изготовлена труба, часто является основой выбора любой трубы. К материалам, которые используются для изготовления труб, относятся:

Углеродистая сталь
ASTM A252 Спецификации стальных свайных труб класса 1, класса 2, класса 3
Пластиковые трубы , например , трубы из полиэтилена высокой плотности , трубы из полиэтилена X , трубы из полипропилена или трубы из полиэтилена низкой плотности. ^[12]
Углеродистая сталь для низкотемпературных условий эксплуатации
Нержавеющая сталь
Цветные металлы, например , медно-никелевый сплав , футеровкой и т. д. тантал с
Неметаллические материалы, например , закаленное стекло , тефлоновое покрытие, ПВХ и т. д.

История

Ранние деревянные трубы делались из бревен с большим отверстием, просверленным в центре. ^[13] Позже деревянные трубы были изготовлены с помощью клепок и обручей, аналогичных конструкции деревянной бочки . Преимущество деревянных труб состоит в том, что их легко транспортировать в виде компактной стопки деталей на тележке, а затем собирать на строительной площадке в виде полой конструкции. Деревянные трубы были особенно популярны в горных регионах, где транспортировка тяжелых железных или бетонных труб была затруднена.

Деревянные трубы было легче обслуживать, чем металлические, потому что древесина не расширялась и не сжималась при изменении температуры так сильно, как металл, и, следовательно, не требовались компенсаторы и изгибы. Толщина древесины придавала трубам некоторые изоляционные свойства, которые помогали предотвратить замерзание по сравнению с металлическими трубами. Древесина, используемая для изготовления водопроводных труб, также не очень легко гниет . Электролиз совершенно не влияет на деревянные трубы, поскольку древесина является гораздо лучшим электроизолятором.

На западе Соединенных Штатов, где красное дерево использовалось для изготовления труб, было обнаружено, что красное дерево обладает «особыми свойствами», которые защищают его от атмосферных воздействий, кислот, насекомых и грибков. Трубы из красного дерева оставались гладкими и чистыми в течение неопределенного времени, в то время как железные трубы, напротив, быстро начинали покрываться накипью и корродировать и в конечном итоге могли засориться коррозией. ^[14]

Стандарты

Существуют определенные стандартные нормы, которым необходимо следовать при проектировании или производстве любой трубопроводной системы. К организациям, которые распространяют стандарты на трубопроводы, относятся:

ASME – Американское общество инженеров-механиков – серия B31
- ASME B31.1 Силовые трубопроводы (паровые трубопроводы и т. д.)
- ASME B31.3 Технологические трубопроводы
- ASME B31.4 Трубопроводные системы транспортировки жидких углеводородов и других жидкостей, а также нефти и газа
- ASME B31.5 Холодильные трубопроводы и компоненты теплопередачи
- ASME B31.8 Системы газотранспортных и распределительных трубопроводов
- ASME B31.9 Трубопроводы строительных систем
- ASME B31.11 Трубопроводные системы для транспортировки навозной жижи (отменено, заменено B31.4)
- ASME B31.12 Водородные трубы и трубопроводы
ASTM – Американское общество по испытаниям и материалам
- Стандартные спецификации ASTM A252 для свай сварных и бесшовных стальных труб ^[15]
API – Американский институт нефти
- API 5L Нефтяная и газовая промышленность. Стальные трубы для систем трубопроводного транспорта. ^[16]
CWB – Канадское сварочное бюро
EN 13480 – Европейский стандарт металлических промышленных трубопроводов.
- EN 13480-1 Металлические промышленные трубопроводы. Часть 1: Общие положения.
- EN 13480-2 Металлические промышленные трубопроводы. Часть 2. Материалы.
- EN 13480-3 Металлические промышленные трубопроводы. Часть 3. Проектирование и расчет.
- EN 13480-4 Металлические промышленные трубопроводы. Часть 4. Изготовление и монтаж.
- EN 13480-5 Металлические промышленные трубопроводы. Часть 5. Проверка и испытания.
- EN 13480-6 Металлические промышленные трубопроводы. Часть 6. Дополнительные требования к подземным трубопроводам.
- ПД ТР 13480-7 Трубы металлические промышленные. Часть 7. Руководство по использованию процедур оценки соответствия.
- EN 13480-8 Металлические промышленные трубы. Часть 8. Дополнительные требования к трубам из алюминия и алюминиевых сплавов.
- EN 13941 Трубы централизованного теплоснабжения
ГОСТ, РД, СНиП, СП – российские нормы трубопроводов.
- RD 10-249 Силовые трубопроводы
- ГОСТ 32388 Трубопроводы технологические, трубы из ПЭВП.
- СНиП 2.05.06-85 и СП 36.13330.2012 «Трубопроводные системы газо- и нефтепроводов»
- ГОСТ Р 55990-2014 и СП 284.1325800.2016 Трубопроводы промысловые.
- СП 33.13330.2012 Трубопроводы стальные
- ГОСТ Р 55596-2013 Сети централизованного теплоснабжения.
EN 1993 -4-3 Еврокод 3 – Проектирование стальных конструкций – Часть 4-3: Трубопроводы
AWS – Американское общество сварщиков
AWWA – Американская ассоциация водопроводных предприятий
MSS - Общество стандартизации производителей
ANSI – Американский национальный институт стандартов
NFPA – Национальная ассоциация противопожарной защиты
EJMA – Ассоциация производителей компенсаторов
Введение в напряжение в трубах – https://web.archive.org/web/20161008161619/http://oakridgebellows.com/metal-expansion-joints/metal-expansion-joints-in-one-mine/part-1-thermal -рост%26#x20 (одна минута)

См. также

Ссылки

^ Редакторы: Перри Р.Х. и Грин Д.В. (1984). Справочник инженеров-химиков Перри (6-е изд.). Книжная компания МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-049479-7 . {{cite book}}: |author= имеет общее имя ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Редактор: МакКетта, Джон Дж. (1992). Справочник по проектированию трубопроводов . Марсель Деккер, Inc. ISBN 0-8247-8570-3 . {{cite book}}: |author= имеет общее имя ( справка )
^ «Производитель трубопроводной арматуры» . Яанг . Архивировано из оригинала 27 февраля 2016 года . Проверено 6 марта 2016 г.
^ [1] Архивировано 29 мая 2006 г. в Wayback Machine.
^ Силовые трубопроводы: ASME B31.1.
^ «Программное обеспечение для проектирования трубопроводов и анализа напряжений в трубах – AutoPIPE» . bentley.com . Архивировано из оригинала 9 ноября 2016 года . Проверено 22 декабря 2017 г.
^ «SST Systems, Inc. | CAEPIPE: Быстрый и эффективный анализ напряжений труб» . Архивировано из оригинала 29 января 2010 года . Проверено 27 сентября 2010 г.
^ «Intergraph CAESAR II – Анализ напряжений труб» . coade.com . Архивировано из оригинала 2 мая 2015 года . Проверено 4 июня 2015 г.
^ «PASS/START-PROF – Анализ напряжений труб» . passsuite.com . Архивировано из оригинала 8 января 2019 года . Проверено 1 марта 2019 г.
^ «SIGMA/ROHR2 – Программное обеспечение для анализа напряжений труб» . rohr2.com . Архивировано из оригинала 12 апреля 2021 года . Проверено 16 февраля 2022 г.
^ Анализ температуры и напряжений. Архивировано 22 февраля 2014 г. в Wayback Machine Piping Technology and Products (получено в феврале 2012 г.).
^ «Что такое трубы ПНД?» . Системы трубопроводов Acu-Tech . Проверено 20 марта 2019 г.
^ «BBC – История мира – Объект: деревянная водопроводная труба» . Би-би-си. Архивировано из оригинала 7 мая 2016 года . Проверено 10 марта 2016 г.
^ «Водопровод через многие мили Редвуда» . Popular Science : 74. Декабрь 1918 г. Архивировано из оригинала 28 декабря 2017 г.
^ H. «Трубная свая ASTM A252» . Китай Стальные трубы Хуаянг . Архивировано из оригинала 16 октября 2014 года.
^ «Труба трубопровода спецификации API 5L (1) – Термины и определения API» . Китай Стальные трубы Хуаянг . Архивировано из оригинала 16 октября 2014 года.

Дальнейшее чтение

Руководство по технологическим трубопроводам ASME B31.3, редакция 2. Архивировано 9 ноября 2020 г. в Wayback Machine из Руководства по инженерным стандартам Национальной лаборатории Лос-Аламоса OST220-03-01-ESM.
Сейсмическое проектирование и модернизация трубопроводных систем, июль 2002 г., с веб-сайта American Lifelines Alliance.
Проектирование и проектирование, технологические трубопроводы для жидкостей. Руководство инженера, весь документ • (указательная страница) • Инженерный корпус армии США , EM 1110-l-4008, май 1999 г.
Интегральные принципы структурной динамики потока, автор LG Claret

Внешние ссылки

Трубопроводные соединения строительных коммуникаций в Керли

[1] Редакторы: Перри Р.Х. и Грин Д.В. (1984). Справочник инженеров-химиков Перри (6-е изд.). Книжная компания МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-049479-7 . {{cite book}}: |author= имеет общее имя ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[2] Редактор: МакКетта, Джон Дж. (1992). Справочник по проектированию трубопроводов . Марсель Деккер, Inc. ISBN 0-8247-8570-3 . {{cite book}}: |author= имеет общее имя ( справка )

[3] «Производитель трубопроводной арматуры» . Яанг . Архивировано из оригинала 27 февраля 2016 года . Проверено 6 марта 2016 г.

[4] [1] Архивировано 29 мая 2006 г. в Wayback Machine.

[5] Силовые трубопроводы: ASME B31.1.

[6] «Программное обеспечение для проектирования трубопроводов и анализа напряжений в трубах – AutoPIPE» . bentley.com . Архивировано из оригинала 9 ноября 2016 года . Проверено 22 декабря 2017 г.

[7] «SST Systems, Inc. | CAEPIPE: Быстрый и эффективный анализ напряжений труб» . Архивировано из оригинала 29 января 2010 года . Проверено 27 сентября 2010 г.

[8] «Intergraph CAESAR II – Анализ напряжений труб» . coade.com . Архивировано из оригинала 2 мая 2015 года . Проверено 4 июня 2015 г.

[9] «PASS/START-PROF – Анализ напряжений труб» . passsuite.com . Архивировано из оригинала 8 января 2019 года . Проверено 1 марта 2019 г.

[10] «SIGMA/ROHR2 – Программное обеспечение для анализа напряжений труб» . rohr2.com . Архивировано из оригинала 12 апреля 2021 года . Проверено 16 февраля 2022 г.

[11] Анализ температуры и напряжений. Архивировано 22 февраля 2014 г. в Wayback Machine Piping Technology and Products (получено в феврале 2012 г.).

[12] «Что такое трубы ПНД?» . Системы трубопроводов Acu-Tech . Проверено 20 марта 2019 г.

[13] «BBC – История мира – Объект: деревянная водопроводная труба» . Би-би-си. Архивировано из оригинала 7 мая 2016 года . Проверено 10 марта 2016 г.

[sci1918-14] «Водопровод через многие мили Редвуда» . Popular Science : 74. Декабрь 1918 г. Архивировано из оригинала 28 декабря 2017 г.

[15] H. «Трубная свая ASTM A252» . Китай Стальные трубы Хуаянг . Архивировано из оригинала 16 октября 2014 года.

[16] «Труба трубопровода спецификации API 5L (1) – Термины и определения API» . Китай Стальные трубы Хуаянг . Архивировано из оригинала 16 октября 2014 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]