1. Технология монтажа трубопроводов.
1.1. Общие сведения о трубопроводах.
Трубопроводами называютсяустройства, которые служат для транспортирования жидких, газообразных и сыпучихвеществ. Трубопроводы состоят из плотно соединённых между собой прямых участковтруб, деталей, запорно-регулирующей арматуры, контрольно-измерительныхприборов, средств автоматики, опор и подвесок, крепежа, прокладок и уплотнений,а также материалов, применяемых для тепловой и антикоррозионной изоляции.
К технологическимтрубопроводам относятся все трубопроводы промышленных предприятий, по которымтранспортируются: сырьё, полуфабрикаты и готовые продукты; пар, вода, топливо,реагенты; отходы производства и др.
Технологическиетрубопроводы работают в сложных условиях. В процессе работы отдельные частитрубопровода находятся под давлением транспортируемого продукта, которое можетбыть от 0,01 до 2500кгс/см2 и выше, под воздействием температур впределах от –170 до +700оС и более, под постоянной нагрузкой отмассы труб и деталей, нагрузок теплового удлинения, вибрационных, ветровых идавления грунта.
Кроме того, в элементахтрубопровода могут возникать периодические нагрузки от неравномерного нагрева,защемления подвижных опор и чрезмерного трения в них.
Сложность изготовления имонтажа технологических трубопроводов определяется:
· характером истепенью агрессивности транспортируемых продуктов (вода, нефть, пар, газ,спирты, кислоты, щелочи и др.);
· конфигурациейобвязки аппаратов и оборудования, большим количеством разъёмных и неразъёмныхсоединений, трубопроводов, компенсаторов, контрольно-измерительных приборов,средств автоматики и опорных конструкций;
· расположениемтрубопроводов в траншеях, каналах, лотках, на стойках, эстакадах, этажерках, натехнологическом оборудовании, а также на разных высотах и часто в условиях,неудобных для производства работ.
По территориальномупризнаку технологические трубопроводы разделяют на внутрицеховые, соединяющиеотдельные аппараты и машины в пределах одной технологической установки или цехаи размещённые внутри здания или на открытой площадке, межцеховые, соединяющиеотдельные технологические установки и цехи.
Успешное и качественноевыполнение монтажных работ зависит от своевременной подготовки производства.При монтаже трубопроводов необходимо строго соблюдать технические условия иправила производства работ, тщательно контролировать качество поступающих намонтаж труб, деталей и узлов трубопроводов, арматуры и других материалов.
1.2. Технология монтажа внутрицеховых трубопроводов.
Внутрицеховыетрубопроводы имеют сложную конфигурацию с большим количеством деталей, арматурыи сварных соединений. На каждые 100м длины таких трубопроводов приходитсявыполнять до 80 – 120 сварных стыков.
Монтаж технологическихтрубопроводов необходимо выполнять индустриальным методом.
Такой методпредопределяет, что на монтажную площадку элементы, узлы и отдельныезаконченные линии трубопроводов, а также опорные конструкции, опоры, подвески идругие средства крепления поступают от заводов или трубозаготовительныхмастерских с максимальной степенью заводской готовности.
Способ монтажавнутрицеховых трубопроводов выбирают в зависимости от конкретных условий иналичия грузоподъёмных и такелажных средств.
Линии и участкитрубопроводов сложной конфигурации, с условным проходом более 50мм, какправило, монтируют из узлов, заранее изготовленных в трубозаготовительныхцехах. Прямолинейные участки трубопроводов с условным проходом более 50мммонтируют как из заранее собранных и сваренных секций длиной 24–36м, так и изотдельных труб. Трубопроводы диаметром менее 50мм в основном собирают на местемонтажа.
Трубопроводы условнымдиаметром 50мм и более монтируют по месту из отдельных труб и деталей только висключительных случаях.
Технологическаяпоследовательность монтажа внутрицеховых трубопроводов следующая:
· собирают иустанавливают леса и подмости;
· подвозят иразгружают на площадке для укрупнительной сборки узлы и детали трубопроводов,трубы, принимают их и комплектуют линии трубопроводов, размечают местапрокладки трубопроводов, устанавливают проектные опорные конструкции иподвески, производят расконсервацию деталей и присоединительных концов труб иузлов;
· производятукрупнительную сборку узлов, труб и деталей трубопроводов в монтажные блоки,поднимают и устанавливают в проектное положение арматуру, измерительныедиафрагмы и сопла, которые не вошли в состав узлов и блоков, выверяют и закрепляютих;
· собираютфланцевые соединения, подготовляют у сварке монтажные стыки и сваривают их;
· в зависимости отмарки стали труб производят по заданному режиму термическую обработку монтажныхсварных стыков;
· проверяютнадёжность закрепления трубопровода в неподвижных опорах, правильностьустановки опор и подвесок, отсутствие защемлений труб в местах прохода их черезмеждуэтажные перекрытия и стены, а также в опорах и опорных конструкциях;
· монтируютдренажи, продувки и воздушники на трубопроводах;
· производятгидравлическое или пневматическое испытание трубопроводов;
· при необходимостипроизводят все исправления.
В процессепуско-наладочных работ промывают и продувают трубопроводы.
Широко применяют методкрупноблочного монтажа конструкций, оборудования и трубопроводов. В цехах изаводах монтажных организаций собирают обвязочные трубопроводы вместе соборудованием в транспортабельные комплексные блоки, которые доставляются наместе монтажа. В отдельных случаях такие блоки собирают на площадках для укрупнительнойсборки.
Значительное сокращениесроков монтажа объектов и повышение производительности труда на монтажнойплощадке достигается при переходе на сооружение промышленных объектов измонтажных блоков заводского изготовления.
Монтажный блок (в отличиеот технологических блоков или блоков, собираемых при укрупнительной сборкеузлов) представляет собой часть технологической установки, собранную на жесткомпостоянном основании (раме) или аппарате, которая служит, состоит из одной илинескольких единиц оборудования, обвязочных трубопроводов с арматурой,коммуникаций, приборов контроля, автоматики и управления, испытанных на местеизготовления и поступающих на монтажную площадку в готовом виде, не требующемразборки перед вводом в эксплуатацию.
Допускаемые габаритытаких блоков зависят от условий их транспортирования железнодорожным, воднымили автомобильным транспортом. Масса блоков определяется возможностью ихразгрузки и установки наиболее распространёнными кранами и достигает 30–35т.
Применение монтажныхблоков, смонтированных на жестких рамах, позволяет во многих случаяхустанавливать их без фундаментов непосредственно на бетонное основание, скреплением сомоанкерующимися болтами.
Изготовляют и поставляютмонтажные блоки только в тех случаях, когда это предусмотрено технологическимпроектом установки объекта. При этом следует применять новыепроектно-компоновочные решения установок.
1.3. Технология монтажа межцеховых трубопроводов.
Межцеховые трубопроводы характеризуютсядовольно прямыми участками (длиной до нескольких сот метров) со сравнительнонебольшим количеством деталей, арматуры и сварных соединений.
Межцеховые трубопроводыпрокладывают надземным или подземным способами. Способ прокладки определяетсяпроектной организацией.
В пределах границы промышленногопредприятия прокладку межцеховых трубопроводов и паропроводов проектируютпреимущественно над землей.
Надземным способоммежцеховые трубопроводы прокладывают, как правило, на эстакадах: отдельностоящих стойках (рис.1, а); балочных одноярусных эстакадах, в которыхтрубопроводы прокладывают по поперечным траверсам, опирающимся на балки (рис.1, б);балочных двухъярусных эстакадах, в которых трубопроводы прокладывают попоперечным траверсам, опирающимся на балки или стойки эстакады (рис.1, в);многоярусных эстакадах с пролетными строениями ферменного типа (рис.1, г), атакже на низких опорах, шпалах и др.
Для обеспечениясвободного проезда внутризаводского транспорта и беспрепятственного проходалюдей минимальная высота до низа трубопроводов или пролетных строений высокихэстакад на территории предприятия должна быть: над внутризаводскимижелезнодорожными путями (от головки рельсов) – 5,5м и над пешеходными проходами– 2,2м.
Высоту от уровня земли дониза труб (или поверхности их изоляции), прокладываемых на низких опорах,принимают с учетом возможности производства ремонтных работ, но не менее: приширине группы труб до 1,5м–0,35м, при ширине 1,5м и более -0,5м. припересечении с внутризаводскими дорогами такие трубопроводы должны быть поднятыи уложены на эстакады или опоры или проложены под дорогами в патронах илилотках с устройством дренажа в низших точках. Трубопроводы на низких опорахпрокладывают в один ряд по вертикали. В местах прохода обслуживающего персоналачерез трубопроводы предусматривают переходные площадки или мостики.
В целях использованиянесущей способности трубопроводов, прокладываемых на стройках, к ним крепяттрубопроводы меньших диаметров (с обязательной проверкой расчетом труб большогодиаметра на допускаемый прогиб). Такой способ закрепления не допускается натрубопроводах: транспортирующих высокоагрессивные, ядовитые, токсичные веществаи сжиженные газы; работающих под давлением от 64 кгс/см2 и более,транспортирующих продукты с температурой выше 300оС.
При многоярусномрасположении трубопроводов на верхнем ярусе эстакад или опор размещаюттрубопроводы больших диаметров, транспортирующие горючие и инертные газы, атакже пар.
Трубопроводы,транспортирующие кислоты и другие высокоагрессивные жидкости, располагаютобычно ниже всех остальных трубопроводов.
Межцеховые трубопроводыпрокладывают также в открытых лотках.
Открытые лотки имеютширину 5–6м и глубину до 0,5м. трубопроводы в них укладывают на железобетонныхшпалах по дну в один ряд.
Чтобы можно быловыполнять монтажные и ремонтные работы, лотки прокладывают вдольвнутризаводской дороги с одной или двух сторон. Основание дороги приподнимаютна 0,7–0,8м над уровнем земли, что позволяет при пересечении лотков с другимидорогами и проходами устраивать переезды и переходные площадки.
Такой способ прокладкиснижает стоимость монтажных и ремонтных работ, а также улучшает условияэксплуатации трубопроводов.
Трубопроводы в открытыхтраншеях (незасыпаемая траншея) обычно прокладывают в районах с расчётнойзимней температурой –10оС и выше при наличии свободной территории иблагоприятного рельефа местности, а также минимального количества пересечений сканалами, подземными инженерными коммуникациями (канализацией, водопроводом) идорогами.
При подземном способетрубопроводы прокладывают в проходных, полупроходных и непроходных подземныхканалах, непосредственно в грунте (бесканальная прокладка).
Подземную прокладкутехнологических трубопроводов на территории промышленных предприятий, особеннов непроходных подземных каналах допускаю в тех случаях, когда сооружениенадземных эстакад экономически нецелесообразно или практически неосуществимо.Подземная бесканальная прокладка газопроводов для горючих и сжиженных газов, атакже прокладка их в подземных непроходных каналах не разрешается.
Проходные каналы (рис.2, а)выполняют из сборных железобетонных конструкций, защищённых от грунтовых вод.Ширина прохода в канале должна быть не менее 0,8м (считая от наружнойповерхности термоизоляции труб), а высота – не менее 2м. Ширина канала недолжны затруднять обслуживание устанавливаемой арматуры. Для входа и выхода изпроходного канала устраивают люки. Расстояние между люками принимается не более300м.
Внутри канала оборудуютосвещение с пониженным напряжением сети, вентиляцию и телефонную связь; укаждого люка устанавливают лестницу.
Полупроходные каналы(ширина 2500м, высота до 1600мм) применяют для прокладки тепловых сетей, атакже трубопроводов под многоколейными железнодорожными путями или шоссейнымидорогами.
Непроходные подземныеканалы (рис.2, б) (ширина 900–2000мм, высота 400–1100мм) можно использовать дляпрокладки паропроводов (за исключением паропроводов I категории), теплопроводов, конденсатопроводов, трубопроводовдля вязких, застывающих, замерзающих и других невзрывоопасных продуктов. Внизших непроходных каналах предусматривают дренажные камеры.
Арматуру на узлахтрубопроводов устанавливаемых в непроходных каналах, размещают группами вколодцах, которые отделяют глухими стенами от каналов с трубами.
Бесканальную прокладкутрубопроводов в траншеях обычно выполняют в сухих грунтах при наличии плотногооснования под трубы, укладываемые на глубине не менее 0,8м от их верха.
Трубопроводы сзамерзающими продуктами прокладывают на 0,1м ниже глубины промерзания грунта(до верха трубы).
В пределах границыпромышленных предприятий бесканальная прокладка разрешена для трубопроводов,транспортирующих негорючие газы, жидкость и пар.
Бесканальная прокладкатрубопроводов в агрессивных и просадочных грунтах не разрешается.
При пересечениях свнутризаводскими железнодорожными путями, автомобильными дорогами и проездамиподземные трубопроводы устанавливают в защитных патронах (футлярах) из стальныхтруб большого диаметра. При таких пересечениях глубина заложения подземныхтрубопроводов от подошвы шпалы или поверхности дорожного покрытия до верхазащитного патрона трубопровода должны быть не менее 1м.
Для значительногоускорения монтажа, повышения его качества и снижения стоимости независимо отприменяемого способа прокладки межцеховые трубопроводы, как правило, монтируютиз готовых прямолинейных секций длиной от 24 до 40м, централизованноизготовленных на специальных установках. Соединяют трубы в секцииавтоматической и полуавтоматической сваркой. Длина секции зависит от диаметратрубопровода, наличия подъёмно-транспортных механизмов, условийтранспортирования и местных условий производства работ.
Межцеховые трубопроводыобычно собирают на сварных соединениях. Фланцевые или муфтовые соединенияприменяют только для присоединения с арматурой и для трубопроводов специальногоназначения. Длина прямых участков межцеховых трубопроводов определяетсярасстоянием между компенсаторами; при надземной прокладке она колеблется впределах от 50 до 100м.
1.4. ПРОКЛАДКАНАДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ.
Надземные трубопроводымонтируют укрупнёнными блоками или секциями.
Монтаж межцеховыхтрубопроводами отдельными трубами допускается только в тех случаях, когда ввиду стеснённых условий прокладка секциями становится невозможной (приустановке дополнительных линий на действующих эстакадах, расширении илиреконструкции промышленных объектов).
По виду укрупнения блокимогут быть из строительных конструкций, трубопроводные и комбинированные.
Выбор вида блока истепени его укрупнения определяется в зависимости от конструктивных решенийэстакад, количества и расположения трубопроводов, их диаметров, наличиягрузоподъёмных механизмов и транспортных средств, а также местных условийпроизводства работ.
Обычно монтаж производяттрубопроводными и комбинированными блоками.
Укрупнительную сборкублоков производят на сборочных площадках – стационарных или перемещаемых,которые располагают в зоне действия монтажного крана.
Схема площадки для сборкитрубопроводных блоков длиной до 60м, прокладываемых по металлической ферменнойэстакаде, приведена на рисунке 3. Трубопроводные блоки собирают в такойпоследовательности: грузят, транспортируют и разгружают арматуру, детали, узлыи секции; устанавливают стеллажи или стенды, подготовляют кромки секций подсварку; стропят секции, поднимают и укладывают секции на стеллажи; собирают исваривают стыки, контролируют качество сварных соединений; размечают местаустановки опор и закрепляют опоры; контролируют качество, маркируют и принимаютблоки. В отдельных случаях окрашивают блоки и теплоизоляцию с защитнымпокрытием (если это предусмотрено проектом).
Комбинированные блокиметаллических ферменных эстакад собирают следующим образом: грузят,транспортируют и разгружают укрупнённые элементы строительных конструкций итрубопроводов; собирают трубопроводные блоки; раскладывают и фиксируют нижниебалки; устанавливают фермы и верхние стойки, крепят «ёлочки»; укладывают ивременно закрепляют трубопроводные блоки, размещаемые внутри контурапоперечного сечения; устанавливают верхние балки, полубалки и связи верхнегопояса; укладывают и временно закрепляют температурные блоки, размещаемые внеконтура поперечного сечения, устраивают инвентарные навесные подмости;подготовляют блоки к транспортированию, устанавливают элементы жёсткости,маркируют и принимают блоки.
К монтажным работам по прокладкенадземных межцеховых трубопроводов на отдельно стоящих опорах или эстакадахприступают только после получения от строительной организации актов о полномсоответствии опорных конструкций проекту и техническим условиям, а такжепроверки фактического выполнения этих работ представителями монтажныхорганизаций.
Необходимо проверитьготовность строительных конструкций стоек эстакад (для комбинированных итрубопроводных блоков, прокладываемых по отдельно стоящим стойкам) и пролётныхстроений (для трубопроводных блоков) под монтаж и составить исполнительнуюсхему, учитывающую отклонения отметок и положение в плане опорных конструкцийэстакады.
В комплекс работ помонтажу блоков входят: устройство подмостей; разбивка осей трубопроводов (длятрубопроводных блоков); стропка; подъём и установка блоков в проектноеположение, временное крепление блоков; расстропка; сборка монтажных стыков;сварка стыков, испытание и приёмка трубопроводов; заделка стыков теплоизоляции.
Монтаж в пределах каждоготемпературного блока начинают только после монтажа промежуточных неподвижных(анкерных) стоек со сваркой всех соединений.
При прокладкетрубопроводов, расположенных внутрь контура поперечного сечения эстакады,трубопроводные блоки в зависимости от типов эстакад можно монтироватьнесколькими методами:
· путемпредварительной укладки блоков внутрь контура поперечного сечения эстакады доустановки конструкций верхнего яруса (для сборных железобетонных двухъярусныхэстакад балочного типа);
· заводкойтрубопроводных блоков в открытый торец эстакады (для всех типов эстакад);
· заводкой блоковвнутрь контура через специально предусмотренный для этого проем в плоскостиверхнего пояса эстакады (для металлических эстакад ферменного типа).
Монтаж конструкцийпролетных строений эстакады начинают от неподвижной (анкерной) стойки и ведут вобе стороны от неё.
На двухъярусных эстакадахтраверсы и связи по верхнему поясу устанавливают после монтажа трубопроводов нанижнем поясе эстакады и укладки на нем трубопроводов, подвешиваемых к верхнемупоясу, если это допускается конструкцией эстакады.
На всех вновь сооружаемыхэстакадах оставляют свободные места для прокладки дополнительных линийтрубопроводов на случай возможного расширения предприятия и наращиваниямощностей.
Дополнительные линии трубопроводовна действующих эстакадах обычно прокладывают отдельными трубами. Трубыподнимают краном и с помощью трактора или лебёдок и отводных блоковпротаскивают внутрь эстакады.
Монтаж межцеховыхтрубопроводов блоками и секциями позволяет механизировать 80–85%заготовительных, сборочно-сварочных, изоляционных и монтажных работ изначительно повысить качество и производительность труда.
1.5. ПРОКЛАДКАПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ.
При бесканальном способе трубопроводыукладывают в траншеях, монтируют укрупнёнными секциями и плетями. Прибесканальном способе обязательна предварительная гидроизоляция трубопроводов доукладки их в траншеи.
Готовые и изолированныесекции длиной 24–40м перед монтажом развозят по трассе, раскладывают вдольбровки траншеи, собирают и сваривают стыки секций в неповоротном положении вплеть длиной от 100 до 1000м в зависимости от условий монтажной площадки.
Изолированные секции иплеть укладывают на деревянные брусья-лежки или валики вынутого грунта.
Дно траншеи после рытьядолжно быть спланировано так, чтобы трубопровод на всём протяжении имелзаданный проектом уклон и лежал на грунте равномерно, без провисания, котороесоздает дополнительные напряжения в его стенках.
Обычно стальныетрубопроводы укладывают на естественное основание. Исключение составляюттрубопроводы, прокладываемые в скальных грунтах или в торфяных массивах (таккак они имеют большое количество выступов с острыми краями), для которых делаютискусственное основание, поэтому необходимо защищать антикоррозионное покрытие трубопроводаот повреждений.
С этой целью на днетраншеи устраивают «подушку» из мягкого грунта толщиной не менее 10см надвыступающими неровностями основания.
Для укладки трубопроводовпо заданному проектом направлению и уклону пользуются простыми приспособлениями(рис.4). С двух сторон котлована под смотровой колодец зарывают в землю двастолба с возвышением над землёй 0,7–1м. К столбам прибивают доску так, чтобыверхний край её был примерно горизонтален. Над центром колодца к доскеприбивают неподвижную визирку. Верхний край её должен быть строго горизонтален,что проверяют перед креплением по уровню. Такую же доску с визиркойустанавливают у смотрового колодца, находящегося на втором конце участка.
Затем производятнивелировку и узнают отметки визирок на каждом конце участка.
Линия визирования междудвумя неподвижными визирками должна иметь тот же уклон, что и прокладываемыйтрубопровод.
Перед укладкойтрубопровода положение неподвижной визирки необходимо проверять по нивелиру.Кроме визирок, применяют отвес, который подвешивают на проволоке (причалка),натягиваемой точно по оси траншеи от колодца до колодца.
Секции и плети диаметромдо 529мм укладывают не менее чем двумя трубоукладчиками или кранами. Придиаметре плети 529–720мм применяют не менее трёх трубоукладчиков или кранов. Сих помощью поднимают, перемещают, укладывают и поддерживают плети и секции прицентровке, стыковке и окончательной сборке. Чтобы не повредить изоляцию,трубопровод поднимают с помощью инвентарных мягких полотенец, состоящих из стальногоканата с внутренней защитной оболочкой из прочного белтинга или прорезиненнойткани.
Разрыв во времени междуотрывкой траншей и опускание трубопроводов должен быть минимальным.
Для укладки плети втраншею два трубоукладчика (или крана) располагают вдоль плети на расстоянии 15– 25м один от другого. От бровки траншеи трубоукладчики устанавливают нарасстоянии, исключающем обрушение откосов или стен траншеи.
Во время перерывов вработе концы трубопроводов, уложенных в траншею закрывают деревянными пробкамиили заглушками, чтобы внутрь трубопровода не могли попасть посторонниепредметы. После опускания трубопровода в траншею захлёсточные стыки плетей илисекций сваривают в приямках в неповоротном положении.
Когда рельеф местностиили условия монтажа не позволяют использовать трубоукладчики или краны,трубопровод надвигают на лежки, уложенные над траншеей, с помощью одной илидвух лебедок. Концы лежек при укладке заглубляют в землю на всю толщину. Надтрубопроводом, находящемся на лежках, ставят 3–5 треног на расстоянии 10–20модна от другой с таким расчётом, чтобы масса, приходящаяся на одну треногу, непревышала её грузоподъёмность. С помощью треног трубопровод приподнимаю и послеудаления лежек опускают на дно траншеи. Когда у первой по ходу опусканиятреноги трубопровод будет находиться на дне траншеи, у дальней опускание должнотолько начинаться. Освобождающиеся треноги переносят по ходу опускания, иработу продолжают в том же порядке.
После укладки в траншеитрубопровод на всём протяжении должен опираться на нетронутый или плотноутрамбованный грунт. Засыпают траншеи в два приёма. Сначала производятприсыпку, подбивку пазух трубопроводов и частичную засыпку траншеи на высоту0,25 – 0,3м над верхом труб, оставляя свободными сварные стыки. Затем трубопроводподвергают гидравлическому испытанию, на которое составляют акт. Послеиспытания траншею окончательно засыпают грунтом.