План и материалы занятия "Способы соединения и ремонт трубопроводов"
план-конспект занятия

                                                                      УТВЕРЖДАЮ

                                                       Зам. директора по УПР                        _____________

План урока

Предмет: СП. 01. Техническое обслуживание и ремонт оборудования и установок.

Раздел №1 Техническое обслуживание и ремонт оборудования и установок

Тема №4 Трубопроводы и трубопроводная арматура. Вспомогательное  

оборудование компрессорных установок

Тема урока: Способы соединения и ремонт трубопроводов

Цель и задачи урока:

Образовательные: Изучение видов ремонтов трубопроводов, основных сборочных единиц и материалов, способов соединений узлов, а также мероприятий, проводимых во время ремонта 

Развивающие: Развитие умения сравнивать, обобщать, анализировать информацию

Воспитательные: Создание условий, обеспечивающих воспитание интереса
к будущей профессии, ответственного отношения к работе

Материальное оснащение урока: Персональный компьютер, конспекты, плакаты, раздаточный материал, арматура и элементы трубопровода

Ход урока

1. Организационная часть – 5 минут.

    - Проверка по журналу явки учащихся.

    - Объявление темы и цели урока.

2.  Опрос учащихся – 10 минут.

      Форма опроса – устная.

    - Что такое компрессорная установка;

    - Основные параметры компрессорных установок;

    - Виды давления, связь между ними;

   - Назначение запорной и обратной арматуры.                  

3. Изложение нового материала -  55 минут.

- Понятие трубопровода, его виды, материалы изготовления;

- Основные сборные единицы трубопровода;

- Способы соединения труб (резьба, фланец, сварка);

- Фасонные части трубопровода (соединения, компенсаторы, трубогибы);

- Виды ремонтов трубопровода, мероприятия (текущий, средний, капитальный).

4. Закрепление нового материала – 10 минут.

    - Типы соединений труб (разъемное, неразъемное, резьбовое, фланцевое);

    - Последовательность затяжки болтов фланцевого соединения (крест-накрест);

    - Назначение компенсаторов.                        

    5. Домашнее задание 5 минут: Повторить виды ремонтов трубопровода, основные  

           сборочные единицы и материалы, способы соединений узлов.

6.  Ответы на вопросы, подведение итогов урока – 5 минут.

                                           _______________________________________Карев А.А.

«______»_______________20____г.       

Способы соединения и ремонт трубопроводов

Трубы – каналы различного поперечного сечения, по которым могут протекать жидкости или газы, как правило на практике применяют трубы круглого поперечного сечения.

        Трубопроводы – герметично выполненная система труб, предназначенная для перемещения жидкостей и газов, снабженная арматурой (запорной, регулирующей, предохранительной, контрольной).  

        Трубопроводы подразделяются на технологические 
и магистральные.

        - Технологические – трубопроводы в пределах промышленных предприятия, обеспечивающие ведение технологического процесса и эксплуатацию оборудования. На компрессорных станциях трубопроводы предназначены для перекачки сжатого воздуха или газа, а также масла, топлива, воды.  

          Протяженность технологических трубопроводов
на предприятии может составлять сотни и тысячи километров

        - Магистральные – трубопроводы для транспортирования природного газа, нефти, протяженного водопровода.

         Протяженность магистральных трубопроводов
может достигать тысяч и десятков тысяч  километров.

        Основные сборочные единицы трубопроводной системы:

-  трубы;

- соединительные фасонные детали (отводы, переходы (конические и эксцентрические), тройники, фланцы);

 - компенсаторы;

- трубопроводная арматура (краны, вентили, задвижки, клапаны и т.д.), опоры и подвесы;

- опоры и подвесы.

Трубы изготавливают          из чугуна, стали, алюминия, пластика, полиэтилена и др.  Т.е.  трубы можно условно поделить на два вида:

- металлические;

- пластиковые.

Для сжатого воздуха обычно применяют бесшовные трубы
из углеродистой и легированной стали.

Трубы соединяют друг с другом при помощи разъемных
и неразъемных (сварных) соединений.

Разъемные бывают резьбовые и фланцевые. Обычно применяют фланцевые соединения.

Фланец (от нем. Flansch) — плоская деталь квадратной, круглой, или иной формы с отверстиями для болтов и шпилек, служащая для прочного  и герметичного соединения труб, трубопроводной арматуры, присоединения труб к машинам, аппаратам и ёмкостям, (фланцевое соединение).

Наглядный пример фланцевого соединения

Типы соединения труб с фланцем:

- стальные приварные плоские,

- стальные приварные встык (воротниковые);

- стальные свободные на приварном кольце. 

Соединение стальных плоских приварных фланцев с трубой

Труба при монтаже вставляется во фланец и обваривается двумя швами, одним внутри и другим снаружи по торцевой поверхности. Самое трудоемкое соединение, т.к. нужно сделать два сварных шва и для совмещения отверстий придется крутить трубу.

Соединение стальных приварных фланцев встык - воротниковых

Для монтажа конец трубы торцом прислоняется к торцу фланца или так называемому воротнику (конус)  и обваривается всего одним сварным швом. Значительно быстрее и проще.

Соединение стальных свободных фланцев на приварном кольце

Здесь берется труба на нее одевается сам фланец, далее труба вставляется в кольцо и обваривается. Точно так же и другая часть соединения. Получается, что к трубам приварены только кольца, а фланцы свободно вращаются на трубах или патрубках. Далее концы подводятся друг к другу, вращая фланцы добиваются совпадения отверстий по контуру
и вставляются шпильки или болты и все стягивается гайками. Чрезвычайно удобно, т.к. нет необходимости вращать трубу или добиваться точного совпадения отверстий до сварки, что не всегда получится. Очень практично
в труднодоступных местах или там где требуется частая проверка фланцевого соединения.

Перпендикулярность уплотнительной поверхности фланца к оси трубы проверяют при помощи специального приспособления.

Рисунок – Проверка перпендикулярности уплотнительной поверхности фланца к оси трубы

Последовательность затяжки болтов

Первый проход, слегка затянуть первый болт, затем следующий, находящийся напротив него, затем на четверть оборота по кругу (или 90 градусов), чтобы подтянуть третий болт и, напротив него, четвертый. Продолжайте эту последовательность до тех пор, пока не затянете все болты. При затяжке фланцев с четырьмя болтами, используйте схему крест-накрест.

Для  достижения герметичности во фланцевых соединениях, необходимо:
- очистить поверхности фланцев и проверить на царапины, поверхности должны быть чистыми и на них не должно быть никаких дефектов (неровности, ямки, вмятин и т.д. );

- осмотреть все болты и гайки на наличие повреждений или коррозию резьбы, при необходимости  заменить, удалите заусенцы со всех резьб;

- смазать резьбы болтов или шпилек и поверхности гаек, прилегающих к фланцу или шайбе;

- установить новую прокладку, запрещено использовать старую или несколько прокладок.

- проверить соосность.

        В качестве прокладочных материалов для соединения трубопроводов применяются материалы, устойчивые к воздействию влаги, масла, а также температуры (не менее чем на 50 град. выше температуры газа
в трубопроводе).  Это резина техническая, паронит, фторопласт, алюминий, медь.

Разборка фланцевого соединения

За 2 – 3 ч до разборки фланцевых соединений трубопроводов резьбовую часть крепежных деталей необходимо смочить керосином. Отворачивание гаек проводится в два приема: сначала все гайки ослабляются поворотом на 1/8 оборота, затем отворачиваются полностью в любой последовательности.  При разборке трубопроводов с целью замены прокладок весьма трудоемка раздвижка фланцев. Для раздвижки фланцев используются специальные приспособления. 

Рисунок – Винтовое приспособление для раздвижки фланцев

Для вырезки прокладок применяются специальные приспособления. 

Рисунок – Приспособление для вырезки прокладок

1 – конус;  2 – нож.

Резьбовые соединения труб выполняют с помощью муфт.

 Муфта

Характерная особенность трубной резьбы - у гладкой поверхности трубы последние витки резьбы - нитки имеют меньшую глубину, чем на остальной резьбе. Эта часть резьбы называется сбегом.

Назначение сбега - заклинить резьбу, свести на нет промежуток между внутренней поверхностью муфты и наружной поверхностью трубы.
Для соединения отрезков труб между собой используются чугунные, стальные или пластмассовые соединительные детали - фитинги (муфты, угольники, тройники и т.п.) и сгоны.

Обязательное условие для соединения труб с помощью муфты - резьба на их концах должна быть на 1-2 нитки короче половины длины муфты, чтобы после ввёртывания трубы сбег резьбы не оказался вне муфты.

Для улучшения герметичности соединения между витками резьбы труб укладывают уплотнитель - пеньку (волокна конопли или льна).
Чтобы пряди уплотнителя не распускались, используют уплотнительную пасту, после чего трубу вворачивают в муфту или угольник.
(ФУМ – фторопластовый уплотнительный материал).

Сложность разборки соединения посредством только муфт является его недостатком.

Чтобы облегчить разборку трубопровода, между трубами устанавливают сгоны.

К моменту соединения труб на длинной резьбе сгона или трубы должны находиться муфта (у конца трубы) и контргайка (ближе к сбегу резьбы сгона). При сборке соединения торцы сгона и трубы (или двух труб) совмещают встык и муфту с длинной резьбы перегоняют на короткую резьбу.

Навернув на трубу муфту, подводят к ней на расстояние 3...5 мм контргайку. Промежуток между муфтой и контргайкой заполняют прядями пеньки, наматывая их в сторону вращения контргайки при её затягивании. При дальнейшем затягивании контргайки пенька заполняет резьбу и фаску муфты, заклинивая промежутки в соединении.

Фасонные части (детали) трубопровода служат для изменения направления трубопровода, его диаметра, устройства ответвлений.

Рисунок. Фасонные части трубопровода:

1 – отвод; 2 – колено; 3 – калач (двойник); 3 – крестовина; 5 – тройник; 6 – переход (концентрический и эксцентричный).

С изменением температуры потока газа линейные размеры труб также меняются (трубы удлиняются или укорачиваются). Создается напряжение
в трубах, что может нарушить герметичность трубопровода. Для предотвращения таких нежелательных явлений на трубопроводах  устраивают компенсирующие устройства – компенсаторы. Деформируясь, они компенсируют температурные изменения.

На практике применяют следующие типы компенсаторов:

П-образные; лирообразные; типа «петля».

Рисунок. Компенсаторы:

1 – П-образные; 2 – лирообразные; 3 – типа «петля»

Наиболее широкое распространение на предприятиях получили
П- образные компенсаторы.

П-образные компенсаторы  сваривают из отдельных изогнутых труб или из отводов и прямых отрезков труб между ними.

П-образные компенсаторы (максимальное напряжение - середина перемычки буквы П)

Рис. П-образные компенсаторы

а – из целой трубы; б – из двух частей; в – из трех частей; г – из семи частей.

Линзовые компенсаторы устанавливаются на трубопроводах, имеющих продольное и поперечное перемещения. Для предотвращения разрыва линз при сдвиге трубопровода в поперечном направлении на компенсаторах ставятся стяжки. Линзовые компенсаторы растягиваются на половину их компенсирующей способности.

Рисунок – Линзовые компенсаторы со стяжками

1 – тяга; 2 – лапа.

Трубы сгибаются двумя способами – холодным и горячим.
В большинстве случаев сталкиваться приходится с шовными трубами.

Когда их надо сгибать, то шов необходимо располагать сбоку, чтобы он не повредился. Потому что при обычном сгибе с внутренней стороны трубы образуется наплыв металла, а с внешней стороны труба наоборот значительно истончается.

Ручной трубогиб (рисунок):

Рис. 1. Виды загибов: 1 — утка, 2 — отвод, 3 — скоба, 4 — калач. 

Рис. 2. Гибка трубы в холодном состоянии: 1 — труба, 2 — штыри, 3 — плита с отверстиями.

Рис. 3. Гибка в холодном состоянии на неподвижной оправе: 1 — верстак, 2 — опорный уголок, 3 — скоба, 4 — оправка, 5 — труба.

Трубопроводы по всей длине укрепляют на неподвижных или подвижных опорах (пружинные, скользящие) или подвесах.

Для устранения потерь теплоты газовых потоков трубопроводы покрывают теплоизоляционными материалами.

Трубопроводы с температурой поверхности выше 45 град., расположенные в доступных для персонала местах, должны иметь тепловую изоляцию.

На участках, где возможно скопление воды и масла устанавливаются водоотделители с автоматической или ручной продувкой.

От электрических кабелей и другого оборудования трубопроводы прокладываются на расстоянии долее 0,5 метров.

Для защиты наружной поверхности трубопроводов от коррозии их покрывают антикоррозийными материалами (масляные краски, лаки, смолы, битумы).

Для определения вида транспортируемой среды трубопроводы, арматуру красят установленным цветом:

                              Вода – зеленый,

                              Пар – красный,

                              Воздух – синий,

                              Газы горючие – желтый.

В процессе эксплуатации трубопроводы изнашиваются
от механического (в основном эрозионного), теплового и коррозионного воздействия.

Эрозионное изнашивание происходит в результате воздействия потока жидкости или газа на поверхность. Чем выше скорость потока, чем больше  твердые  абразивных фракции действуют  на внутреннюю поверхность трубы, тем интенсивнее изнашивание. 

При наличии мелких повреждений (трещины, раковины, потения и т.д.) трубопровод из работы не выключается, ремонт осуществляется наваркой заплат. Разрывы стыков и крупные трещины временно изолируются наложением хомутов.

Для предотвращения аварий на трубопроводах, продления их срока службы необходимо своевременное проведение  профилактических осмотров, планово-предупредительных ремонтов трубопроводов
и арматуры.  

Существует несколько видов ремонтов поврежденных или изношенных участков трубопроводов.

По объему и характеру выполняемых работ ремонты подразделяются на текущие (аварийные или внеплановые), средние и капитальные.

         При текущем ремонте устраняют дефекты, замеченные во время эксплуатации.  Во время текущего ремонта производят частичную замену или восстановление частей оборудования трубопровода. 

При среднем ремонте производят восстановительные плановые работы линейной части,  арматуры и оборудования, осуществляют работы по очистке внутренней поверхности трубопроводов. На практике текущий и средний ремонт часто объединяют в одно целое, так как их объемы и характер работ схожи. 

Капитальный ремонт магистрального трубопровода представляет собой комплекс технических мероприятий, направленных на полное или частичное восстановление линейной части трубопровода. Это самый большой по объему и содержанию плановых работ ремонт. Ремонт связан
с полной разборкой, восстановлением или заменой изношенных или
неисправных составных частей сооружений.

После окончания капитального ремонта трубопроводов проводятся проверка качества работ, промывка или продувка, а затем испытание на прочность и плотность.

Основные работы, проводимые при ремонте трубопроводов:

— наружный осмотр трубопровода для выявления дефектов и определения объема работ;

— проверка положения компенсаторов;

— проверка сальников и герметичности арматуры;

— устранение утечек во фланцевых соединениях, обтяжка фланцев, смена прокладок;
— замена изношенных деталей и узлов;

— изоляция трубопроводов;

— испытание трубопроводов на прочность и плотность;

— окраска трубопроводов.