1. Технология монтажа трубопроводов из цветных металлов.
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.
1.2. Трубы и детали трубопроводов из цветных металлов и их сплавов.
Трубы идетали трубопроводов из цветных металлов ввиду их сравнительно высокойстоимости для технологических трубопроводов используют сравнительно редко и повозможности заменяют трубами из неметаллических материалов.
Втаблице приведена техническая характеристика труб из цветных металлов исплавов.Трубы ГОСТ, нормаль Наружный диаметр, мм Толщина стенки, мм Длина труб, мм Пределы применения
температура, оС
давление, кгс/см2 Из алюминиевых сплавов и алюминия: тянутые и канатные ГОСТ 18475-73 6 – 120 0,5 – 5 2 – 5,5 От –196 до +150 По расчёту прессованные ГОСТ 184882–73 25 – 280 5 – 32,5 2 – 5,5 От –196 до +150 По расчёту Сварные из алюминиевых сплавов: медные МН 1112–60 103 – 1012 1,5 – 6 – От –196 до +120
Рраб до 2,5 тянутые и канатные ГОСТ 617–72 3 – 360 0,5 – 10 1 – 6 От –196 до +120 По расчёту прессованные ГОСТ 617–72 30 – 280 5 – 30 0,5 – 6 От –196 до +120 По расчёту сварные МН 1166–60 410 – 510 5 – От –196 до +120
Рраб до 6 Медные и латунные тонкостенные ГОСТ 11383 – 65 1,5 – 28 0,15 – – – Латунные: тянутые и прессованные ГОСТ 494–69 3 – 196 0,5 – 42,5 0,5–7,5 От –196 до +250 По расчёту сварные МН 1135–60 103 – 1012 1,5 – 6 1 От –196 до +120
Рраб до 6 Бронзовые и прессованные ГОСТ 1208–73 50 – 220 5 – 50 – – – Свинцовые ГОСТ 167–69 15 – 166 2,5 – 8 2 – 6 До +140
Ру до 2,5 Титановые МРТУ 14–4–7–65 32 – 133 1,5 – 3,5 2 – 5 До +350 По расчёту
Трубы из алюминия и егосплавов применяют в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Ониимеют небольшую плотность (92,7г/см2) и относительно высокуюустойчивость против коррозии в крепкой и слабой азотной, разбавленной серной,фосфорной, уксусной и многих других кислотах при комнатной температуре. Сповышением температуры химическая стойкость и прочность труб резко снижается.
Детали трубопроводов изалюминиевых сплавов нормализованы на рабочее давление 2,5 кгс/см2 иизготовляются с условным диаметром от 100 до 1000мм.
Медные трубы применяютсяв технологических процессах промышленности органического синтеза и органическихкислот для транспортирования агрессивных продуктов, а также в установкахглубокого охлаждения.
В технологическихтрубопроводах используют главным образом твердые медные трубы М3 и М3С (МЗСотличается от МЗ более ограниченным содержанием примесей – кислорода, свинца ифосфора).
Латунные трубы втехнологических трубопроводах обычно служат для транспортирования инертныхгазов при низких температурах. Использование их для транспортированияагрессивных продуктов ограничено вследствие возможного растрескивания труб врезультате коррозии.
Детали трубопроводов излатуни нормализованы на рабочее давление 6 или 200кгс/см2.
Свинцовые трубы обладаюточень высокой коррозионной стойкостью; их применяют преимущественно длятранспортирования серной кислоты различной концентрации (9холодной – до 80%,горячей – до 40%), слабой (до 10%) холодной соляной кислоты, хлора.
В технологическихтрубопроводах свинцовые трубы используют сравнительно редко – в тех случаях,когда их нельзя заменить трубами из легированных сталей, стекла, пластмасс.
Титановые трубы применяютдля трубопроводов, транспортирующих агрессивные продукты, в том числе азотнуюкислоту. Титан очень прочный и легкий сплав (плотность его 4,5г/см2).Применяемый для труб сплав ВТ1 имеет предел прочности при растяжении 45 – 60кгс/мм2.
1.3. Подготовительные работы.
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.
До начала монтажатрубопроводов производитель работ, мастер и бригадир подбирают рабочие чертежи,спецификации, проект производства работ и другую техническую документацию потрубопроводам данного объекта.
Перед монтажом организуютплощадки для промежуточного складирования и укрупнения узлов и элементовтрубопроводов, в местах производства работ оборудуют сварочные посты.
Для временных сооруженийприменяют инвентарные контейнерные и сборно-разборные конструкции.Инструментальные кладовые располагают в непосредственной близости к рабочимместам.
До начала монтажа должныбыть закончены общестроительные работы, а также установлены конструкции иоборудование (в случае, если их монтаж не ведётся совместно с обвязочнымитрубопроводными работами), проходы и проезды освобождают от строительногомусора и посторонних предметов, чтобы обеспечить свободный и безопасный доступк рабочим местам.
Прежде чем приступить кмонтажу трубопроводов, необходимо ознакомиться с местами их прокладки ипроверить строительную готовность объекта под монтаж: проверяют наличиепредусмотренных проектом закладных частей.
После этого намечают,какие временные леса и подмости потребуются при монтаже трубопровода. Леса иподмости необходимо применять инвентарные сборно-разборных конструкций.
Перед монтажом подбираютмонтажные механизмы, приспособления и инструмент (по проекту производстваработ); подают узлы, прямые участки трубопроводов и другие комплектующиеизделия и материалы в зону монтажа; знакомят бригады с объектами, проводятинструктаж по технике безопасности.
1.4. Монтаж трубопроводов из цветных металлов и их сплавов.
Примонтаже трубопроводов из цветных металлов – меди, латуни, алюминия и свинца –соблюдают те же требования, что и для трубопроводов из углеродистой стали.
К монтажу такихтрубопроводов следует приступать только после окончания всех работ по монтажуоборудования и стальных трубопроводов.
Относительно небольшаяпрочность и высокая пластичность металла этих труб, особенно свинцовых,ограничивает возможность предварительного укрупнения элементов и узлов в блоки.Поэтому на монтажную площадку поступают детали, элементы и узлы, из которыхсобирают блоки небольших размеров. При транспортировании, укладке и монтажетаких трубопроводов требуется особая осторожность, чтобы предохранить их отмеханических повреждений.
Трубопроводы из цветныхметаллов разрешается сваривать при температуре окружающего воздуха не ниже –5оС.Для трубопроводов из алюминия, меди и латуни применяют газовую, электродуговуюсварку (угольным, графитным или металлическим электродами) и сварку в средезащитных газов. Для трубопроводов из меди и латуни используют также пайку вслучаях, указанных в проекте.
К прихватке и сваркетрубопроводов из цветных металлов и их сплавов допускаются сварщики, сдавшиеиспытания (заварившие пробные стыки) и имеющие удостоверение о допуске ксварке.
К пайке трубопроводов,работающих под избыточным давлением более 0,7 кгс/см2, допускаютсямедники и паяльщики, имеющие удостоверения на право пайки сосудов итрубопроводов.
Перед сваркой или пайкойконцы стыкуемых трубопроводов зачищают (внутри и снаружи), обезжиривают ипромывают. Очистку травлением производят только при специальных указаниях впроекте.
Газовую сварку труб измеди и латуни выполняют ацетиленокислородным пламенем в поворотном положении.Для предупреждения пористости металла шва медь сваривают строго нормальным, алатунь – окислительным пламенем. Для улучшения механических свойств шварекомендуется сварные стыки труб с толщиной стенки до 5мм проковывать в холодномсостоянии, свыше 5мм – в горячем состоянии при температуре 300–400оС. Прокованные из меди швы подвергают отжигу, нагреваядо 500–550оС, и быстрому охлаждению в воде.Трубы из латуни отжигают при температуре 600–650оС и охлаждают на воздухе.
Газовую сварку труб изалюминия и его сплавов обычно выполняют ацетиленокислородным строго нормальнымпламенем. Для растворения и удаления в шлак окиси алюминия при сварке применяютспециальный флюс АФ-4А, который также предохраняет жидкий металл от окисления.
После сварки остаткифлюса и шлака во избежание коррозии тщательно удаляют с поверхности шва,промывая его сначала 2%-ным раствором хромовой кислоты, нагретым до 80оС, затем водой и просушивая.
После электродуговойсварки медных и латунных труб производят термическую обработку швов так же, каки после газовой.
Электродуговую сварку всреде защитных газов (азота или аргона) труб из меди и ее сплавов с толщинойстенки 0,8–15мм производят в поворотном положении вольфрамовым электродом напостоянном токе прямой полярности. Перед сваркой подогревают стык до 550оС.
Электродуговую сваркуалюминия и его сплавов осуществляют обмазанными металлическими электродамиОЗА-1, ПФ-4аКр, А2 на постоянном токе обратной полярности и обычно применяютдля трубопроводов с толщиной стенки более 3мм.
Дуговую сварку в средезащитных газов (аргоне) выполняют неплавящимся (вольфрамовым) электродомвручную и механизированным способом, если толщина стенки трубопровода достигает8мм; плавящимся электродом – автоматами и полуавтоматами сваривают трубопроводыс толщиной стенки более 4мм. С внутренней стороны шов защищают от окисленияостающимися или съемными подкладками, а также поддувая аргон.
Перед сборкой и сваркойтруб из алюминия и его сплавов предварительно подогревают кромки до 200–250оС. После наложения прихваток их поверхностьнепосредственно перед сваркой зачищают при аргоно-дуговой сварке металлическимищетками; при других способах сварки кромки промывают водой.
Сварка свинцовыхтрубопроводов представляет некоторые трудности, так как свинец плавится притемпературе 327оС, а пленка окиси, покрывающая егоповерхность, при температуре 850оС.
Свинцовые трубы подсварку собирают с разбортовкой одной из труб, а также встык.
Кромки труб, подлежащиесварке перед сборкой, зачищают с двух сторон стальным шабером-скребком дляудаления окисной пленки. Сваривают (паяют) свинцовые трубы водородным иацетиленовым пламенем. В первом случае для сварки применяют специальныегорелки-февки, во втором – обычные ацетиленовые горелки. Присадочным материаломслужит свинцовая проволока или пруток, нарезанный из листового свинца.
Получил распространениетакже способ электродуговой сварки встык и внахлестку (рис.1) свинцовыхтрубопроводов модулированной дугой с помощью установки ВС-1 в среде аргонанеплавящимся вольфрамовым электродом.
Разделка кромок труб идеталей из цветных металлов под сварку зависит от материала, толщины стенки испособа сварки.
Наиболее удобны при пайкесоединения с большой поверхностью прилегания, например, внахлестку, в раструб,с надвижной муфтой. Трубопроводы паяют, как правило, твердыми припоями.
К твердым припоямотносятся медно-цинковые и серебряные; температура их плавления 750–1200оС. Припои разделяются по маркам: медно-цинковыеПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54 и др.; серебряные – ПСр-12М, ПСр-25 и др. цифрыуказывают процент содержания в припое меди и серебра.
Основой большинствафлюсов для твердой пайки является бура, которая плавится при 783оС, или смесь буры (70%) с борной кислотой (30%).
При паянии твердымиприпоями величину зазора выбирают не более 0,5мм. При паянии кромки нагревают ацетиленокислороднымпламенем газовой горелки. Торцы труб или деталей посыпают флюсом и нагревают,пока их цвет не станет вишнево-красным (700-800оС). Флюс при этом расплавляется и растекается поповерхностям, подлежащим пайке. После этого вводят припой. Затем место пайкимедленно охлаждают на воздухе. Охлаждение водой не применяют, так как могутобразоваться трещины.
Пайка твердыми припоямипо полуде или вблизи луженых мест запрещается.
На алюминиевых трубопроводахс условным давлением транспортируемого продукта 6 кгс/см2 для присоединения к штуцерам аппаратов и фланцевойарматуре применяют фланцевые соединения (рис.2.) на отбортованной трубе.
Для креплениятрубопроводов используют сплошные желоба из досок или уголков, уложенные наопоры и подвески. В желобах в местах расположения фланцев или арматурыоставляют минимальные разрывы. Уложенные в желоб трубы через каждые 700–1000ммзакрепляют лентой из свинца.
При изготовлении имонтаже свинцовые трубы предварительно правят. Это связано с невысокойтвердостью труб и повреждениями при транспортировании и разматывании (свинцовыетрубы малых диаметров поставляют в бухтах).
Свинцовые трубы правятмеханическим или гидравлическим способом.
При механическом способеправки через трубу протягивают стальные конические оправки, прикрепленные ктросу (рис.3). Диаметр оправок должен соответствовать внутреннему диаметрутрубы.
Гидравлический способправки более производителен. До заполнения водой в оба конца трубы впаиваюттрубки небольшого диаметра. Воду подают ручным или приводным насосом поддавлением от 2 до 10 кгс/см2в зависимости от толщины стенки, диаметра трубы и вида вмятин. Пригидравлическом способе правки не следует допускать давлений, при которыхпроисходит выпучивание стенки трубы.
После правки оба концатрубы отрезают. В некоторых случаях при больших вмятинах правку выполняют игидравлическим, и механическим способами.
Свинцовые трубы можнолегко резать ручной или приводной ножовкой. Отверстия в трубах вырезают газовойгорелкой (февкой). В качестве горючего газа используют водород. Горелка состоитиз медной трубки с оттянутым концом, в которую через смеситель подают водород икислород.
Смонтированныетрубопроводы подвергают испытаниям на прочность и плотность, а в случаенеобходимости – дополнительному пневматическому испытанию на плотность сопределением падения давления на время испытания.
К испытаниямсмонтированных трубопроводов разрешается приступать только после детальногоизучения технологической документации и только после письменного разрешенияподрядчика и заказчика на основе оформленных актов технической готовноститрубопроводов или их участков к испытаниям. Перед испытаниями необходимо:провести проверку состояния изоляции и заземления электрической части, наличияи исправности пусковых и тормозных устройств, контрольно-измерительных приборови заглушек; оградить и обозначить соответствующими предупредительными знакамизону испытаний; осмотреть временные заглушки, люки и фланцевые соединения;определить места и условия безопасного пребывания лиц, занятых испытанием;привести в готовность средства пожаротушения и обслуживающий персонал. Кпроведению испытаний смонтированных систем трубопроводов допускаются тольколица, прошедшие соответствующую подготовку и инструктаж на рабочих местах оспособах удаления воздуха из системы, порядке постепенного повышения и снижениядавления, недопустимости исправлений в системе, находящейся под давлением, иповышении давления против установленного проектом, о приёмах простукиваниясварных швов.
Испытание трубопроводовна прочность и плотность производят одновременно гидравлическим илипневматическим способом. Как правило, трубопроводы испытывают гидравлическимспособом. Пневматическое испытание на прочность и плотность применяют только вследующих случаях: для газопроводов с условным проходом от 250мм и более, еслистроительные конструкции и газопровод не рассчитаны на заполнение водой; притемпературе окружающего воздуха, ниже 0оС;когда проведение гидравлического испытания недопустимо или невозможно(например, по технологическим требованиям).
При проведениигидравлических и пневматических испытаний трубопроводов необходимо приниматьмеры предосторожности; в противном случае могут внезапно разрушиться отдельныедетали или узлы, а также расположенные поблизости сооружения, деформироватьсятрубопроводы.
Устранение недоделок,обнаруженных в процессе испытаний, необходимо производить под непосредственнымруководством ответственного инженерно-технического работника после отключения системыи полной остановки оборудования
Испытательное давлениедля трубопроводов из цветных металлов принимается равным 1,25 рабочего, но неменее 1 кгс/см2.
Сварные швы при осмотретрубопровода во время испытания обстукивают молотком массой не более 0,8кг.