Курс Трубопроводная арматура. Модуль Краткий курс для менеджеров

Некоторые страны Европы используют коды и классификацию Европейского комитета промышленной арматуры, объединяющего 27 национальных ассоциаций (Приложение 3).

Рис. 1.9. Условные графические обозначения арматуры общего назначения по ГОСТ 2.785–70

При осуществлении внешнеэкономической деятельности предприятия пользуются кодами, приведёнными в сборнике Государственного таможенного комитета России ТН ВЭД СНГ (РГ 111). Арматура находится в группе 8481.

Табл. 1.7. Номенклатура арматуры по ТН ВЭД

1.4. Базовые конструкции арматуры

Рабочая среда должна полностью сохраняться в трубопроводе так, чтобы не подвергать опасности персонал и окружающую среду и не допускать собственного загрязнения. Трубопроводы имеют много потенциальных мест утечек соединения труб, сварные швы, присоединения оборудования и, наконец, арматуры. Арматура может причинять самую большую головную боль на объекте, если, например, неправильно выбрана, плохо спроектирована, изготовлена с низким качеством или, не обладая огнестойкостью, установлена в пожароопасную окружающую среду.

Правильно подобранная арматура должна работать, по крайней мере, в течение жизни предприятия с минимальными затратами на обслуживание. Поэтому, понимание основных технических требований к конструкциям арматуры должно стать важным фактором в обучении любого инженера предприятия и инженера по обслуживанию трубопроводов.

Выбор материалов

Существует широкий диапазон материалов, способных обеспечить самые серьезные условия эксплуатации арматуры. Следует обоснованно выбирать материалы для каждой детали: корпуса, крышки, узла уплотнения, шпинделя, ходовой гайки, мест соединений и так далее, чтобы достигнуть оптимального сочетания и удовлетворить условия эксплуатации в течение всего срока службы.

Материалами, наиболее часто применяемыми в конструкциях арматуры, являются чугун, углеродистая, легированная и нержавеющая сталь, бронза, другие медесодержащие и никелевые сплавы, реже используются титан и алюминий. Чугунная и бронзовая арматура эксплуатируется при сравнительно невысоких температурах –200…260°С. Углеродистые и нержавеющие стали применяются для более низких и более высоких температур. Для сверхнизких (криогенных) температур ниже -196°С употребляются высоколегированные нержавеющие стали и сплавы.

Для высококоррозионных рабочих сред, или сред, вступающих в химическую реакцию с металлическими поверхностями, и, чтобы предотвратить загрязнение среды, арматура должна быть покрыта защитными материалами (эбонитом, пластмассами, стеклом или керамикой).

Цельнопластмассовая арматура все более и более выступает как альтернатива нержавеющей стали или сплавам. Пластмассовая арматура изготавливается из разнообразных материалов и показала удовлетворительные результаты в применении для систем с агрессивными химическими соединениями типа слабых кислот и для чрезвычайно коррозионных рабочих сред. Некоторые из используемых материалов – непластифицированный поливинилхлорид (UPVC), акрилонитрил бутадиенстирен (ABS), полипропилен (PP) и полиэтилен (PE). Пластмассовая арматура может использоваться для низкого давления, а для более высоких давлений на пластмассовых трубопроводах используются стальные клапаны.

Все больше начинает использоваться и композитная арматура, например из армированного стеклопластика. Этот материал оказался особенно устойчив в агрессивных средах, имеет хорошие прочностные и пластические свойства. Это привело к тому, что он становится все более востребованным на химических производствах, участках химводоподготовки ТЭС и др., заменяя собой не только арматуру из высоколегированных металлов, но и арматуру из пластмасс.

Прочность арматуры

Корпус арматуры – главная деталь, работающая под давлением и служащая основным элементом для всех других деталей. Он должен быть достаточно мощным для противостояния давлению и температуре среды изнутри и нагрузкам, возникающим от монтажа на трубопроводах и привода снаружи. Вид арматуры, рабочее давление, метод изготовления, материал и цена – всё должно рассматриваться, и должно быть учтено разнообразие потенциальных мест утечек через корпус, разъём корпуса с крышкой, уплотнительные поверхности, уплотнение шпинделя и присоединение к трубопроводу.

При прочностных и силовых расчётах следует учитывать в совокупности нагрузки от рабочего давления, монтажных усилий и динамических воздействий, возникающих при контакте перемещающегося штока с корпусными деталями.

Полнопроходная или зауженная арматура

Некоторые виды арматуры, в особенности задвижки и шаровые краны, могут быть разработаны с полным или зауженным проходом. Полный проход означает равенство диаметров проходного сечения арматуры и трубопровода и применяется в арматуре, используемой в системах с незначительными перепадами рабочего давления, а также там, где требуется обеспечить беспрепятственный проход для чистящих трубопроводы ершей.

Зауженный проход с диаметром прохода, обычно уменьшаемым до следующего меньшего стандартного условного диаметра, используется, чтобы сэкономить вес, материал и, следовательно, стоимость. Использование зауженного прохода, однако, увеличивает гидравлическое сопротивление и скорость пропуска среды. Это может привести к чрезмерному кавитационному износу и шуму в системе в случаях, когда давление на входе близко к давлению парообразования протекающей жидкости при температуре эксплуатации и затруднениям при ручном управлении арматурой.

При установке в трубопроводную систему зауженной арматуры происходит некоторое увеличение общего коэффициента сопротивления системы. Это может ухудшить её гидравлические характеристики при низких давлениях (например, самотёк жидкостей под воздействием статического напора). Если же система находится под давлением, создаваемым насосом, установка зауженной арматуры оказывает незначительное влияние на сопротивление системы и может быть оправдана. Так, заужение до 0,7 от полного прохода может увеличивать потери до 10 %, что для арматуры из высоколегированных сталей с учетом уменьшения стоимости такой арматуры часто считается допустимым.

Однако можно отметить, что для регулирующей арматуры при этом возрастают потери напора и могут ухудшаться условия формирования потока при прохождении через регулирующий затвор, что приводит к ухудшению условий регулирования. В целом при неправильном выборе заужения проходной части арматуры энергопотери могут достигать 15 %.

Гидравлические характеристики

Гидравлической характеристикой запорной и обратной арматуры является коэффициент сопротивления, который является безразмерной величиной, равной потере давления, деленной на скоростное давление. Коэффициент сопротивления рассчитывается по формуле