Меню

Минимальная температура для монтажа труб

Монтажная (начальная), расчетная температура и температура испытаний

Температурный перепад

При расчетах трубопроводов, одним из наиболее существенных воздействий является температурный перепад ΔT , который равен разности температуры стенок, при которой происходит замыкание стыков трубопровода Тмонт (монтажная температура) и температуры стенок в рабочем состоянии Траб (расчетная температура в рабочем состоянии):

Коэффициент надежности для температурного перепада γt по всем действующим нормам расчета на прочность трубопроводов равен γt =1.0.

Следует иметь в виду, что если принимать абсолютно минимальное значение Тмонт и абсолютно максимальное значение Траб, то температурный перепад оказывается неоправданно завышен и ведет к нецелесообразным экономическим затратам на устройство большого количества температурных компенсаторов и т.д. (особенно это касается трубопроводов, защемленных в грунте). Поэтому при задании температурного перепада рекомендуется использовать не экстремальные значения температур, а температуры, действующие длительное время. А кратковременные превышения температуры рекомендуется рассматривать как кратковременные воздействия (по режиму ПДК / ПДКОН), при этом допускаемые напряжения принимаются выше (см. критерии прочности). Это же утверждение справедливо и для различных режимов работы с повышенной температурой, например пропаривание и т.д., которые также следует рассчитывать отдельно по режиму ПДК / ПДКОН.

К примеру, в трубопроводах тепловых сетей максимальная расчетная температура равна 150 0 С, но реально такие высокие температуры действуют весьма непродолжительное время. При графике 150-70ºC продолжительность действия температуры более 130ºC по данным ОАО «Мосэнерго» не превышает 10 суток в году, а 150 ºC – 30 часов в году, даже для магистральных теплопроводов большого диаметра. Для трубопроводов воздушной прокладки температурный перепад ΔT= (150 — (-20))=170ºC достаточно легко воспринимается благодаря гибкости воздушных трубопроводных систем (здесь Тмонт=-20ºC поскольку производство работ по замыканию трубопровода и сварке стыков как правило не производят при температуре ниже -20ºC). Но для трубопроводов бесканальной прокладки такой перепад приводит к огромным напряжениям. Поэтому расчетную температуру в тепловых сетях воздушной прокладки принято принимать Траб=150 0 С, а для тепловых сетей бесканальной прокладки принимают Траб=130 0 С и температуру монтажа равную Тмонт=0ºC, предполагая что заварка стыков и засыпка не производятся при отрицательных температурах.

Температура монтажа (начальная температура)

Температура монтажа — температура стенок трубы, соответствующая замыканию трубопровода или ее части в законченную систему. Температура монтажа равна:

Для трубопроводов без стартовых компенсаторов: средней по длине трубопровода температуре стенок (металла) в момент заварки последнего стыка, когда конструкция из разрезной превращается в неразрезную.

Для трубопроводов со стартовыми компенсаторами: средней по длине трубопровода температуре стенок (металла) перед началом предварительного нагрева трубопровода.

Как правило, температура монтажа заранее точно не известна, поэтому приходится принимать некоторое минимальное значение температуры окружающего воздуха в районе строительства, которая обеспечивает разумный запас прочности. При этом следует учитывать, что сварочные работы по замыканию трубопровода как правило не могут производиться при температуре окружающего воздуха ниже определенного уровня.

Монтажную температуру рекомендуется определять по следующей формуле

Тстроит — минимальное значение температуры окружающего воздуха, при которой согласно требованиям норм и руководящих документов допускается проведение соответствующих строительных и сварочных работ на открытом воздухе. Значение Тстроит как правило зависит от типа стали и толщины стенки и изменяется в пределах от -20ºC до 0ºC.
Если при выполнении сварочных работ могут быть использованы специальные укрытия или предварительный подогрев, то работы могут производиться при температуре окружающего воздуха до -50 ºC. В этом случае Тмонт = Твозд.

Читайте также:  Прокладка труб от насосной станции

Твозд — температура окружающего воздуха в момент замыкания трубопровода:

При наличии данных о календарном сроке замыкания трубопровода (заварки последнего стыка), порядке производства работ и др. Твозд рекомендуется уточнять в соответствии с данными СП Нагрузки и воздействия [ 1 ], п. 13.6 .

При отсутствии данных о календарном сроке замыкания трубопровода для назначения Твозд рекомендуется принимать начальную температуру в холодное время года согласно СП Нагрузки и воздействия [ 1 ], п. 13.6 .

Для трубопроводов бесканальной прокладки (кроме случая прокладки в открытой траншее) обычно принимают 0°С. Предполагается, что последний стык заваривается тогда, когда вся траншея засыпана, так что отрицательной температуры в стенках трубопровода быть не может. В случае замыкания трубопровода в открытой траншее, начальная температура определяется аналогично надземному трубопроводу.

В некоторых ситуациях, для снижения температурного перепада, температура монтажа может приниматься выше. В этом случае в проекте должна быть оговорка, что замыкание трубопровода не допускается при температуре окружающего воздуха ниже Тмонт.
В некоторых документах (сводах правил) и справочниках имеются указания по учету температуры наиболее холодной пятидневки или абсолютной минимальной температуры. Нужно иметь в виду, что эти температуры используются, как правило, для выбора материалов труб и изделий для трубопроводов, расположенных на открытом воздухе или в не отапливаемых помещениях, когда важны такие характеристики металла, как твердость, хладноломкость и т.п. Обычно монтажные работы при таких температурах не ведутся и к температуре монтажа Тмонт они не имеют прямого отношения.

Пример определения монтажной (начальной) температуры

Исходные данные: город — Санкт-Петербург . Сталь углеродистая с содержанием углерода не более 0.24%. Расчетная температура в рабочем состоянии равна Траб=150°С.

Определим монтажную (начальную) температуру Тмонт.

Если монтажные работы ведутся без специальных укрытий и предварительного подогрева свариваемых стыков, то согласно СНиП 3.05.03-85 сварку разрешается производить:

при температуре наружного воздуха до -20°С для труб из углеродистой стали с содержанием углерода не более 0.24% (независимо от толщины стенки труб), а также труб из низколегированной стали с толщиной стенки не более 10 мм;

при температуре наружного воздуха до -10°С для труб из углеродистой стали с содержанием углерода свыше 0.24%, а также труб из низколегированной стали с толщиной стенки свыше 10 мм.

Следовательно Тстроит = -20°С.

Согласно п. 13.6 [ 1 ] t = 0.2tVII + 0.8tI = 0.2 · 15 + 0.8 · (-10) = -5°С.

Температурный перепад с учетом коэффициента надежности согласно п. 13.8 [ 1 ] должен быть равен Δ t = 1.1(Траб — t ) = 1.1( 150 — (-5) ) = 1.1 · 155 = 170.5 °С (169.4)

Отсюда Твозд = Траб — Δ t = 150 — 170.5 = — 20.5°С.

Монтажную (начальную) температуру принимаем Тмонт = max( Тстроит, Твозд ) = max(-20, -20.5) = -20 °С

Расчетная температура в рабочем состоянии

Расчетная температура — это средняя по длине участка температура стенок (металла) в рабочем состоянии Траб. Часто принимается равной расчетной температуре продукта.

Читайте также:  Труба стальная диаметр давление таблица

Если продукт имеет температуру, близкую к максимальной температуре окружающего воздуха (холодный трубопровод), то расчетную температуру рекомендуется принимать с учетом максимальной температуры окружающего воздуха и нагрева стенок от возможного прямого воздействия солнечных лучей, то есть наибольшую из из двух значений:

Тпродукта — расчетная температура продукта. Рекомендуется принимать равной температуре, превышение которой происходит не чаще 30 суток в году. Например для тепловых сетей это 150ºC

Тсеч — средняя температура по сечению трубы в теплый период года. Может оказаться определяющей для холодных трубопроводов. Рекомендации по определению такой температуры приводятся ниже.

Температура нагрева стенок трубы от окружающего воздуха и солнечной радиации

Тсеч принимается равной максимальной средней температуре по сечению трубы в теплый период года. Принимается, например, как tw согласно СП Нагрузки и воздействия [ 1 ], п. 13.3 .

При этом, для трубопроводов с теплоизоляцией рекомендуется не учитывать суточные колебания температуры и воздействие солнечной радиации ( θ1 =0 и θ4 =0). Для трубопроводов без теплоизоляции, но защищенных от воздействия прямых солнечных лучей рекомендуется не учитывать воздействие солнечной радиации ( θ4 =0).

Пример:

Рассмотрим пример вычисления максимальной температуры п. 13.3:

tew — средняя суточная температура наружного воздуха в теплое время года. Например tew =tVIIVII=30+6=36 0 С

θ1 — приращения средних по сечению трубы температур от суточных колебаний температуры наружного воздуха, θ1 =8 0 С

θ4 — приращение средней по сечению трубы температуры от солнечной радиации (от воздействия прямых солнечных лучей).

1.1 — коэффициент надежности для климатических воздействий согласно п. 13.8 [ 1 ]

Для трубопроводов без теплоизоляции, не защищенных от воздействия прямых солнечных лучей:

ρ — коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности трубы. Например для стального листа, окрашенного в темный красный цвет ρ =0.8,

Smax — максимальное значение суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации на горизонтальную поверхность, Вт/м 2 . Например, для 38 гр. с. ш., Smax =987 Вт/м 2 ,

k — для металла принимается равным k=0.7

θ4 =0.05 ∙ρ∙ Smax ∙ k =0.05 ∙ 0.8 ∙ 942 ∙ 0.7=26.4 0 С

Окончательно, получаем расчетную температуру

Соответственно, если расчетная температура продукта Тпродукта меньше чем 7 7 . 5 0 С, то в запас прочности целесообразно принять Траб=7 7 . 5 0 С

Расчетная температура испытаний

Цель испытаний обычно сводится к проверке герметичности стыковых соединений, т.е. к проверке качества монтажных работ. Если испытания проводятся водой (гидроиспытания), то температура наружного воздуха должна быть положительной, чтобы исключить замерзание воды. В большинстве случаев расчетная температура при испытаниях принимается +20°С.

Источник

Монтаж полипропиленовых труб при отрицательных температурах

Специалисты утверждают, что проблемы, связанные со свариванием полипропиленовых труб при отрицательной температуре воздуха можно свести к следующим пунктам:

  • трубам и фитингам требуется дополнительное время для нагрева, в связи с чем общее время монтажа может увеличиться тем больше, чем больше и сложнее трубопроводная система;
  • в мороз полипропиленовые трубы сложнее резать, так как они становятся более хрупкими при отрицательных температурах, и нужно быть осторожным;
  • после ввода полипропиленового трубопровода, смонтированного при минусовой температуре, в эксплуатацию необходимо предусмотреть, как преодолеть большее тепловое расширение труб, чем это бывает обычно, поскольку значительный перепад температур (отрицательной температуры воздуха и высокой температуры подаваемой горячей воды) увеличит тепловое расширение тем значительнее, чем больше будет эта разница. На практике это означает, что нужно просто предусмотреть больший, чем обычно, запас для теплового удлинения полипропиленовых труб;
  • перед монтажом нужно с особой осторожностью перевозить полипропиленовые трубы, чтобы не повредить их во время выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Теперь разберём некоторые моменты подробнее.
Читайте также:  Как подогнуть трубу глушителя

В прилагаемых инструкциях по монтажу полипропиленовых труб время нагревания труб и фитингов, конечно, указано, однако время это указывается всегда для монтажа полипропиленовых трубопроводов при комнатной температуре. Именно поэтому, чем ниже температура, тем большее время должны нагреваться полипропиленовые трубы и фитинги. Возникает вопрос: а насколько большее? Здесь опытные специалисты советуют сначала разогревать трубы до требуемой инструкцией температуры (точное значение обычно указывается), а уже затем продолжать эту процедуру в строгом соответствии с инструкцией. Поясним: допустим, температура поверхности трубы у нас -15 градусов, а монтаж нужно выполнять при температуре +20 градусов, причём, нагревать трубу по инструкции нужно 30 секунд. Поэтому сначала мы нагреваем трубу до температуры +20 градусов, а уже затем продолжаем нагревать ещё в течение 30 секунд согласно инструкции. А до температуры в +20 С можно нагревать трубы и фитинги, например, при помощи фена.

Разумеется, при отрицательной температуре нужно постараться выполнить соединение трубы и фитинга как можно быстрее, так как расплавленная часть и трубы, и фитинга на холоде остывает куда быстрее, чем это указано в инструкции. Причём, чем ниже температура воздуха, тем быстрее, естественно, должно выполняться соединение, иначе стык не получится прочным, поскольку нагретые поверхности просто-напросто остынут и не схватятся как следует. Многих при монтаже полипропиленовых труб в холодную погоду интересует также такой вопрос: а стоит ли увеличивать температуру сварки, чтобы как-то компенсировать разницу температур? На это специалисты отвечают однозначно: ни в коем случае. Дело в том, что если повысить температуру сварочного аппарата выше +260 С, то существует высокая вероятность безнадёжно испортить трубу, поскольку полипропилен уже может начать разлагаться. Ну что ж, с монтажом разобрались, а что с подготовкой, то есть с нарезанием труб на морозе?

Здесь стоит отметить, что резать полипропилен лучше всего всё же в тёплом помещении или при температуре воздуха не менее +5 С (в крайнем случае 0 С). Дело в том, что чем ниже температура, тем выше риск повредить полипропиленовую трубу, то есть можно просто раскрошить её, так как полипропилен с понижением температуры всё более кристаллизуется и становится достаточно хрупким. Конечно, такие материалы, как PP-R или PP-RCT выгодно отличаются в этом плане от других сополимеров или гомополимеров полипропилена, однако для того, чтобы выполнить нарезку труб и последующий монтаж максимально точно и качественно, специалисты настоятельно рекомендуют и трубы PP-R подготавливать в соответствующих условиях. Подводя итоги, отметим, что полипропиленовые трубы, а точнее говоря, трубы PP-R и PP-RCT можно монтировать при отрицательных температурах, однако нужно соблюдать некоторые условия и предусмотреть моменты, связанные с тепловым расширением труб, если, конечно, речь идёт о неармированных полипропиленовых трубах.

Источник

Adblock
detector