Трубопроводы пара и горячей воды: категории, проектирование и правила эксплуатации

Введение

Настоящий стандарт устанавливает основные технические требования к технологическим трубопроводам: условия выбора и применения труб, деталей трубопроводов, арматуры и основных материалов для их изготовления, а также требования к сварке и термообработке, размещению трубопроводов, условиям нормальной эксплуатации, соблюдение которых обязательно для предприятий, имеющих подконтрольные надзорным органам производства.

Стандарт предназначен для специалистов, осуществляющих проектирование, строительство, реконструкцию и эксплуатацию трубопроводов в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой и других смежных отраслях промышленности.

В работе принимали участие: Селезнев Г.М. (Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору), Миркин А.З., Кабо Л.Р., Магалиф В.Я., Куликов А.В., Усиньш В.В., Корельштейн Л.Б. (ООО «НТП Трубопровод»), Самохин Ю.Н., Толкачев Н.Н. (ОАО «ВНИКТИнефтехимоборудование», разделы 13, 14,

Приложение К), Бочаров А.Н. (ОАО «ВНИИНЕФТЕМАШ», разделы 7, 12, Приложение А, Б), Харин П.А. (ОАО «НИИХИММАШ», разделы 7, 12, Приложение А), Кузнецов А.М. (ОАО «ИркутскНИИХИММАШ», разделы 7, 12, подразделы 6.7, 11.4, Приложение А, Г, Д, Л), Тарасьев Ю.И., Дунаевский С.Н. (ЗАО «НПФ «ЦКБА», раздел 8,

Приложение Н), ЗАО «Петрохим Инжиниринг» (раздел 12, Приложение Б), Хренков Н.Н. (ГК «ССТ», пункт 10.8.11).

Настоящий стандарт является гармонизированным по отношению к стандарту EN 13480 (разделы 1, 2, 3, 4, 5), также учитывает требования технического регламента и директивы .

Виды теплосетей

В зависимости от различных факторов все теплосети, к которым относят трубопроводы горячей воды и пара, подразделяются на виды. Рассмотрим основные факторы, по которым осуществляется разделение этих конструкций:

по теплоисточнику;
по транспортируемой среде;
по типу прокладки;
по проектной схеме.

В зависимости от теплоисточника выделяют:

централизованные (от тепловой или атомной станции);
децентрализованные (от автономных котельных).

Сети ГВС и отопления должны иметь парное количество труб

По транспортируемой среде выделяют следующие типы трубопроводов:

водные;
паровые.

Конструкции, которые переносят горячую воду, имеют одну отличительную черту — четное количество труб в системе. Это связано с тем, что помимо транспортировки горячей воды, такая система обязательно должна обладать отводом. Кроме этого, трубопроводы, транспортирующие горячую воду, различают по количеству труб (две, четыре и т. д.).

Трубопровод для пара является более сложной системой(с инженерной точки зрения). Это связано с тем, что пар, передвигающийся по ней, нагревается до температуры, которая превышает температуру воды. При неправильном производстве или обустройстве парового трубопровода, трубы могут подвергнуться деформации под воздействием сильного нагрева

Кроме этого, необходимо брать во внимание ещё один фактор — возникновение конденсата на стенках труб. Определение расхода пара по диаметру трубы и давлению проводится с учётом скорости

В случае необходимости этот показатель можно определить по таблице в интернете или высчитать самому.

По типу прокладки все теплосети принято дифференцировать на:

надземные (открытые);
подземные (скрытые);

Подземные, в свою очередь, подразделяются на:

канальные;
бесканальные.

Магистрали прокладываются наземным или подземным способом

Надземные конструкции, как правило, прокладывают в тех случаях, когда необходимо обезопасить трубопровод от сейсмически активных (подвижных) подземных грунтов, а также в случаях, когда скрытая прокладка затруднительна из-за густозастроенного района, который уже обладает широкой сетью подземных коммуникаций. Установка трубопровода должна проходить в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП) на надёжные металлические опоры, которые способны фиксировать коммуникацию над землёй по всей её длине.

Подземные (скрытые) магистрали выполняют с учётом СНиП канальным или бесканальным методом. Канальный метод подразумевает прокладку трубу в бетонный канал. Это мероприятие позволяет защитить коммуникацию от температурных и коррозийных воздействий, а также от передвижения грунтов. Все каналы подразделяют по конструктивным особенностям на:

лотковые;
монолитные.

Прокладка бесканальным методом является самой популярной из-за своей экономической целесообразности. В этом случае происходит укладка труб непосредственно в предварительно подготовленную траншею. Как правило, такой вариант подразумевает использование конструкций из материалов, обладающих отличными антикоррозийными показателями: поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ) и т. д.

Организация безопасности

Оптимальный уровень безопасности нельзя провести без максимально подробного анализа ранее отмеченных замечаний или аварийных ситуаций. Порядок проведения подобной организации регулируется Ростехнадзором.

Существует несколько основных правил, которые требуется применять в процессе организации максимально безопасного использования трубопровода с горячей водой. Вот самые основные из них:

Требуется уделять пристальное внимание качеству разработанного проекта и соответствие объектов основным нормативам по безопасности.
Работа, связанная с составлением проекта, проводится только специализированными фирмами, которые имеют необходимые разрешения на осуществление данных рабочих процессов.
Необходимо постоянно проводить расчеты системы на прочность – устанавливать оптимальный уровень давления, постоянно проверять общее температурное расширение, параметры веса и иные показатели, оказывающие влияние на качество производимой работы труб и на безопасность эксплуатации трубопровода.
Проект разрабатывается так, чтобы объект при необходимости подвергнут был всем видам контроля.

Если при составлении проекта возникает нужда в определенных изменениях, все манипуляции согласовываются с организацией, которая занималась составлением проекта. Изменения будут проведены только в случае соответствия требований определенным техническим обоснованиям.

Обязанности сотрудников

Специалисты, которых руководство назначило на места осуществляющих контроль над безопасностью, также наделены определенными обязательствами. Среди самых основных из них можно отметить:

Необходимо следить за исправностью системы водопровода в целом и его отдельных элементов.
Контроль над состоянием металлических деталей, а также всех соединительных элементов.
Своевременная подготовка рабочей системы к техническим освидетельствованиям.
Проверка персонала на обладание требуемыми знаниями.
Замер появившихся деформаций и естественных температурных сдвигов.

Одновременно с этим тщательно проверяется общая работоспособность контролирующего оборудования. Данная проверка проводится с периодичностью раз в год и регулируется Госстандартом. Каждый установленный агрегат имеет специальное клеймо на пломбе, потому проверка носит строго официальный характер. Если по результатам проверки выявляется вышедшее из строя оборудование, оно подлежит обязательной замене.

Термодинамические конденсатоотводчики

В основе принципа действия термодинамического конденсатоотводчика лежит разница скоростей прохождения пара и конденсата в зазоре между диском и седлом.

При прохождении конденсата из-за низкой скорости диск поднимается и пропускает конденсат. При поступлении пара в термодинамический конденсатоотводчик скорость увеличивается, приводя к падению статического давления, и диск опускается на седло. Пар, находящийся над диском, благодаря большей площади контакта удерживает диск в закрытом положении. По мере конденсации пара давление над диском падает, и диск снова начинает подниматься, пропуская конденсат.

Основные модели термодинамических конденсатоотводчиков: DT40S, DT42S.

Водопроводы

Данный вид трубопроводов необходим для обеспечения водой промышленных объектов и населения, в зависимости от назначения водопроводы делятся на различные классы:

Производственные;
Противопожарные;
Хозяйственно-питьевые;
Поливные;

Для разных видов водопроводов необходимо применять свои нормы и правила.

Водопроводные сети также классифицируются в зависимости от схемы соединения:

Зонные водопроводные сети — более одной водопроводной сети на одном объекте (например, здании) разделённых или соединённых между собой.
Тупиковые водопроводы — применяются на объектах, где допускается (в случае выхода из строя водопровода) перерывы в подаче воды, к таким объектам могут относиться здания производственного назначения, административные и жилые здания.
Кольцевые — данный класс водопроводных сетей применяются для бесперебойного обеспечения потребителей водой, как правило, это многоэтажные строения и противопожарные водопроводы. Данный вид трубопроводов имеет более одного ввода в здание, что позволяет в случае прекращения подачи по одному вводу перейти на другой.
Комбинированная водопроводная сеть —объединяют в себя тупиковые магистральные и кольцевые, применяться для больших строений с большим водопотреблением.

Магистральный водопровод

Класс трубопроводов предназначенных для обеспечения водоснабжения на дальних расстояниях. Водопроводные сети от водозаборных узлов до потребителя (промышленных объектов и коммунального хозяйства).

Тест

Тестирование трубопроводов проводится в следующем порядке:

Проводится полный визуальный осмотр соединений, сварочных швов, мест креплений автоматических и механических счетчиков, манометров и иных устройств.
Гидравлическое испытание. Проводится проверка низким давлением, для поверки швов, соединений и наличия конденсации на отдельных участках.

Гидравлические испытания проводятся с учетом технических норм:

минимальное рабочее давление 2 кгс/см2.
время пробного прогона под давлением не менее 10 минут.
температура при испытании от 50 до 90 градусов при первом прогоне и рабочая температура при втором пробном прогоне, в зависимости от категории труб.
рабочее давление второго прогона не ниже 70% от требуемого.

Тесты проводятся при полном отсутствии сжатого воздуха в системе. Тест считается пройденным, если не зафиксировано наличие трещин, разрывов по местам швов и соединений, деформаций труб и снижения давления на месте приема.

Категории трубопроводов пара и горячей воды, виды теплосетей

Трубопроводы, предназначенные для горячей среды, имеют 4 классификации. Технические параметры, согласно которым производится расчет той или иной коммуникации:

Горячие водопроводы (обратные и продающие) – обладают самым высоким показателем допустимой температуры или давления, учитывается рельеф местности и тип насосной станции.
Для системы, транспортирующей пар от котлов рабочими параметрами, делается расчет температуры и давления среды на выходе.
Для системы водоснабжения, переносящей питательную воду после диэраторов увеличенного давления, учитывается номинальное давление, исходя из технических параметров.
Для паровых коммуникаций, работающих от турбин, важен показатель давления на холостом ходу температуры и противодавления.
Для системы трубопровода, транспортирующей пар от редукционно-охладительных и редукционных установок, учитывается показатель температуры и давления среды.

Существуют также исключения, когда допускается несоблюдение правил, но они требуют четкого объяснения для отступления от законов.

Классификация теплосетей

Разделение теплосетей осуществляется по следующим факторам:

проектирование, наличие схемы;
теплоисточник;
типу прокладки;
рабочая среда.

В зависимости от теплоисточника:

децентрализованные (автономные котельные);
централизованные (работают от атомной или тепловой станции).

Конструкции, которые транспортируют горячую среду, имеют одну индивидуальную особенность – четкое количество труб во всей системе трубопроводов. Это обусловлено тем, что помимо перемещения рабочей среды, конструкция должна иметь отвод.

Трубопровод для пара имеет сложную систему работы и, соответственно, конструкцию. Обусловлено это тем, что рабочая среда достигает температуры, которая превышает допустимую температуру воды. В результате сильного нагрева, если спроектирована конструкция неправильно, возможна деформация труб

Также берут во внимание образование на стенках труб и деталей конденсата

По принципу прокладки теплосети бывают:

подземные (скрытые);
надземные (открытые).

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЬЯВЛЯЕМЫЕ К МАНОМЕТРАМ.

Класс точности  в зависимости от давления в трубопроводе должен быть не ниже:

2,5 при P_раб.
1,5 при 25раб.
1,0 при P_раб. > 140 атм.;

Шкала манометра выбирается из условия, что рабочие показания лежат в 2/3 шкалы;
Манометр должен быть установлен так, чтобы шкала была расположена вертикально или с наклоном не более 30є и его показания отчетливо видны обслуживающему персоналу.
Номинальный диаметр манометров, установленных на высоте соответствовал:

до 2-х метров  100 мм;
от 2-х до 3-х метров  150 мм;
от 3-х до 5-х метров  250 мм;
от 5-ти метров  устанавливается дублирующий сниженный манометр.

На шкале манометра должна быть нанесена красная черта, указывающая допустимое рабочее давление;
Перед каждым манометром должен быть трехходовой кран или другое устройство для продувки, проверки и отключения манометра. Для измерения давления пара должна быть сифонная трубка диаметром 10 мм;
Сроки проверки манометров:

гос. Поверка  1 раз в 12 месяцев, проводит цех или специализированная организация, имеющая лицензию, с опломбированием или клеймением;
Контрольная проверка  1 раз в 6 месяцев. Проводит лицо, ответственное за безопасную эксплуатацию трубопровода с записью в журнале «Контрольных проверок манометров и предохранительных клапанов»;
Проверка манометра посадкой на ноль  ежедневно обслуживающим персоналом :

при Р_раб. до 14 атм.  1 раз в смену;
при Р_раб. от 14 атм. до 40 атм.  1раз в сутки;
при Р_раб. более 40 атм.  в сроки установленные проектом на трубопровод или по согласованию с Ростехнадзором.

Арматура и прочие элементы трубопроводов

Согласно нормативной документации все коммуникации, относящиеся к теплосетям, следует оснащать запорной и регулирующей арматурой и необходимыми измерительными устройствами.

При этом их настройка должна соответствовать требуемым параметрам. К примеру, уровень давления в защитном устройстве не может превышать расчетную величину более, чем на 10%. В случае функционирования трубопровода на пониженном давлении нужно настраивать предохранительные приборы в соответствии с условиями эксплуатации объекта.

Важным моментом является оснащение защитных клапанов отводящими элементами, чтобы имелась возможность при срабатывании защиты перенаправлять среду. Отводящие коммуникации необходимо изолировать на случай сильных морозов и оснастить конструкцией для слива конденсата. На корпусах всей арматуры должны присутствовать соответствующие обозначения.

Маркировка содержит:

товарный знак компании-производителя;
размер диаметра (Ду) условного прохода;
нормативную величину давления и температуры перемещаемой среды;
направление передвижения пара или воды;
марку стали.

Законодательная база Российской Федерации

не действует Редакция от 01.01.1970

Подробная информация

Наименование документ	«ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ ПАРА И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ. ПБ 03-75-94» (утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 18.07.94 N 45) (ред. от 13.01.97)
Вид документа	постановление, нормы, правила
Принявший орган	госгортехнадзор рф
Номер документа	ПБ 03-75-94
Дата принятия	01.01.1970
Дата редакции	01.01.1970
Дата регистрации в Минюсте	01.01.1970
Статус	не действует
Публикация
Навигатор	Примечания

«ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ ПАРА И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ. ПБ 03-75-94» (утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 18.07.94 N 45) (ред. от 13.01.97)

6.2. Обслуживание

6.2.1. К обслуживанию трубопроводов могут быть допущены лица не моложе 18 лет, обученные по программе, согласованной с Госгортехнадзором России, имеющие удостоверение на право обслуживания трубопроводов и знающие производственную инструкцию.

Знания обслуживающего персонала должны проверяться квалификационной комиссией предприятия. Участие представителя органа госгортехнадзора в работе квалификационной комиссии по аттестации обслуживающего персонала необязательно.

6.2.2. Проверка знаний персонала, обслуживающего трубопроводы, должна проводиться не реже одного раза в 12 месяцев, а также при переходе с одного предприятия на другое.

6.2.3. Результаты экзаменов и периодической проверки знаний обслуживающего персонала должны оформляться протоколом за подписью председателя комиссии и ее членов и заноситься в специальный журнал.

Лицам, выдержавшим экзамены, выдаются удостоверения за подписью председателя комиссии.

6.2.4. Для предотвращения аварий паропроводов, работающих при температуре, вызывающей ползучесть металла, владелец трубопровода обязан установить систематическое наблюдение за ростом остаточных деформаций. Это требование относится к паропроводам из углеродистой и молибденовой стали, работающим при температуре пара 450 °C и выше, из хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей при температуре пара 500 °C и выше и из высоколегированных теплоустойчивых сталей при температуре пара 550 °C и выше.

Наблюдения, контрольные замеры и вырезки должны производиться на основании инструкции, согласованной с Госгортехнадзором России.

6.2.5. Проверка исправности действия манометров и предохранительных клапанов должна производиться в следующие сроки:

а) для трубопроводов с рабочим давлением до 1,4 МПа (14 кгс/кв. см) включительно — не реже одного раза в смену;

б) для трубопроводов с рабочим давлением свыше 1,4 МПа (14 кгс/кв. см) до 4,0 МПа (40 кгс/кв. см) включительно — не реже одного раза в сутки <*>;

в) для трубопроводов с рабочим давлением свыше 4,0 МПа (40 кгс/кв. см) — в сроки, установленные инструкцией Минтопэнерго России.

<*> Для трубопроводов тепловых электростанций сроки проверки устанавливаются инструкцией Минтопэнерго России.

О результатах проверки делается запись в сменном журнале.

6.2.6. Проверка исправности манометра обслуживающим персоналом в процессе эксплуатации трубопровода производится с помощью трехходового крана или заменяющих его запорных вентилей путем «установки стрелки манометра на нуль».

Не реже одного раза в 12 месяцев манометры должны быть поверены в порядке, предусмотренном Госстандартом России, на каждом из них должно быть установлено клеймо или пломба.

Кроме указанной поверки, владелец обязан не реже одного раза в шесть месяцев производить дополнительную проверку рабочих манометров контрольным с записью результатов в журнал контрольных проверок манометров.

При отсутствии контрольного манометра допускается дополнительную проверку производить проверенным рабочим манометром, имеющим с проверяемым манометром одинаковую шкалу и класс точности.

6.2.7. Манометры не допускаются к применению в следующих случаях:

а) на манометре отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении поверки;

б) истек срок поверки манометра;

в) стрелка манометра при его отключении не возвращается к нулевой отметке шкалы на величину, превышающую половину допускаемой погрешности для данного манометра;

г) разбито стекло или имеются другие повреждения манометра, которые могут отразиться на правильности его показаний.

6.2.8. Исправность предохранительных клапанов проверяется принудительным кратковременным их «подрывом».

Категории

Высокие характеристики прочности для трубопроводов, применяющихся для перегона пара и воды могут отличаться, в зависимости от категории изделия. Трубопроводы делятся на следующие категории:

«1» категория с подгруппами «А», «Б», «В», «Г», «Д» включает трубы для поставки насыщенных и перегретых паров, а также горячей воды. Производятся из высоко легированной горячекатаной стали. В зависимости от подгруппы, эксплуатируются при температурах от 115 до 560 градусов и при избыточном давлении от 39 до 80 кгс/см2 и выше.
«2» категория с подгруппами «А», «Б», «В» включает трубы для перегона перегретого, насыщенного пара и горячей воды при температуре от 115 до 450 градусов, с избыточным давлением 39-80 кгс/см2.
«3» включает подгруппы «А», «Б», «В». Трубы этой категории используются для поставки любых типов пара и горячей воды при температуре 115-350 градусов и давлении 16-22-39 кгс/см2.
«4» категория включает подгруппы «А» и «Б». Трубы этой категории имеют самые низкие характеристики. Используются для поставки любых типов пара и горячей воды при температуре 115-250 градусов и давлении 0,7-16 кгс/см2.

Трубопроводы поделены на категории для точного выбора элемента согласно его характеристикам. Таким образом исключаются ошибки при прокладке магистралей с разной температурой и давлением на отдельных участках.

Категории трубопроводов

Трубопроводы пара и горячей воды подразделяют на 4 основные категории по рабочим параметрам воды и пара. Основные рабочие параметры, по которым рассчитывается категория той или иной коммуникации, таковы:

для конструкций, переносящих пар от котлов рабочими параметрами, считаются давление и температура среды на выходе;
для паровых коммуникаций, осуществляющих работу от турбин — самый высокий показатель противодавления и температуры (на холостом ходу);
для паровых конструкций различных отборов пара (нерегулируемых, регулируемых) — самое высокое значение давления и температуры среды в отборе.
для конструкций, транспортирующих пар от редукционных и редукционно-охладительных установок — самый высокий показатель давления и температуры среды.
для коммуникаций, переносящих питательную воду после диаэраторов увеличенного давления — номинальное давление среды с учётом характеристик системы.
для горячих водопроводов (подающих и обратных) — самый высокий показатель давления и температуры, учитывая насосные конструкции и рельеф местности.

Каждый трубопровод имеет свою категорию, которая определяется исходя из показателей давления и температуры рабочей среды

Зависимость категорий от температуры представлена в таблице №1.

Таблица 1

Категория	Температура, °C
IV	115–250
III	250–350 (1 группа) или до 250 (2 группа)
II	350–450 (1 группа) или до 350 (2 группа)
I	выше 560 (1 группа), 520–560 (2 группа), 450–520 (3 группа), до 450 (4 группа)

В некоторых случаях допускается несоблюдение этих правил, однако, для этого требуется чёткое объяснение по отступлению от законов, которое необходимо передать в соответствующие органы на рассмотрение.

Зависимость категорий от давления указана в таблице №2.

Таблица 2

Категория	Давление, МПа
IV	0,07–1,6
III	До 4,0 (1 группа) или 1,6–4,0 (2 группа)
II	До 8,0 (1 группа) или больше 4,0 (2 группа)
I	–
–
–
Больше 8,0

Правила устройства и безопасной эксплуатации труб пара и горячей воды

Проектировка и монтаж системы проводится в соответствии со строительными нормами и правилами. Производя расчеты, учитывают следующие параметры:

масса трубопровода;
допустимый температурный режим;
величина рабочего и допустимого давления;
расширение металлов под действием высоких температур.

На основании полученных данных специалисты вычисляют эксплуатационный срок трубопровода и фиксируют его в паспорте. Трубопровод нужно проектировать таким образом, чтобы проводить контроль и регулярные профосмотры было незатруднительно. Элементы трубопроводов приваривают сваркой.

Фланцевые и резьбовые соединения применяются в том случае, если детали оснащены фланцами. Еще стоит учесть, что детали трубопровода предварительно обрабатывают средством, предотвращающим коррозийные процессы. Все участки, на которых температура выше 55 градусов, должны быть теплоизолированы.

Скрытая установка

При прокладывании трубопровода в полупроходной траншее нужно учитывать, что высота ее должна быть не менее 1,5 метров, а минимально допустимый интервал между изолированными трубами ориентировочно 60 см.

Участки, на которых монтируется запорная арматура, размещают в утолщенных местах тоннеля, чтобы регулярно проводить осмотр и устранять поломки.

Наземный способ прокладки коммуникаций

Если осуществляется открытый монтаж трубопровода, по которому будет перемещаться жидкость и пар высоких температур, нужно строго соблюдать правила, прописанные в СНиП. Наземный монтаж в отличие от скрытой установки допускает совместную прокладку разных видов коммуникационных сетей.

Чаще всего наземный трубопровод проводят на территории промышленных предприятий. Задействуют лишь в тех случаях, когда отсутствует возможность провести коммуникации скрытым образом.

Монтаж наземным способом проводят следующих случаях:

территориально участок расположен в вечной мерзлоте;
высокий уровень застоя подземных вод;
сейсмическая активность.