Труба стальная какое давление выдерживает

Какое давление выдерживает стальная труба

Ресурс стальной трубы по давлению определяет сферу применения металлопроката. Для водопровода этот показатель один, для газопроводной магистрали — другой. Значение максимального давления определяется несколькими критериями, которые в основном зависят от конструктивных параметров изделия. Влияет на показатель качество используемого сырья и способ его обработки. Какое максимальное давление выдерживают стальные бесшовные и водопроводные трубы и как определить этот параметр?

Максимальное давление для трубы стальной водопроводной

Сразу отметим, что стальные трубы изготавливаются типовыми по стандартам, предусмотренным нормативами ГОСТ. И для каждого изделия значение максимального давления определено очень точно, впрочем, как и другие расчётные параметры. Все эти данные сведены в таблицы, по которым можно легко определить не только запас прочности трубы, но и вес, теплопроводность и другие характеристики.

Применительно к водопроводным трубам из стали предельное давление определяется такими критериями, как:

• способ изготовления — сварная прямошовная, спиралешовная, гофрированная, бесшовная (холодное или горячее деформирование);
• наличие антикоррозионной обработки — оцинкованная, экструдированная, из чёрного металла (без нанесения антикоррозионного покрытия);
• толщина стенки — наиболее важный критерий, от которого напрямую зависит показатель предельного давления стальной трубы;
• качество стали;
• температура воды — тоже важный параметр, который напрямую влияет на ресурс по давлению водопроводной трубы.

В ГОСТ представлены таблицы максимального давления, которое выдерживают стальные водопроводные трубы, при температуре 20 градусов по шкале Цельсия. Чтобы определить расчётное значение на заданные параметры теплоносителя, необходимо применять стандартную формулу.

В типовой таблице для труб из нержавеющей стали приведены уже готовые значения максимального давления в зависимости от диаметра трубы и толщины её стенки. Так, изделие из металла марки Aisi 304-321 316 с содержанием никеля и молибдена с внутренним диаметром 20 мм и толщиной стенки 1,5 мм выдерживает до 131 кг/см2, что составляет 12,8 МПа или 126,8 атмосферы. При тех же физических параметрах для стали Aisi 304L-316L (содержит 2,5 % молибдена) максимальное давление ниже — 108 кг/см2 (10,6 МПа или 104,5 атмосферы).

Параметры водопроводной трубы влияют на показатели максимального давления следующим образом:

• чем больше диаметр сечения, тем ниже запас прочности по давлению;
• с увеличением толщины стенки показатель максимального давления возрастает.

То есть стальные трубы разного диаметра, но с одинаковым значением толщины стенки будут иметь разный запас прочности по давлению.

Какое давление выдерживает труба стальная бесшовная

Для устройства водопроводов и других магистралей широко используются бесшовные стальные трубы. Такая популярность обусловлена прежде всего высокими значениями давления, которое могут выдерживать эти изделия. Различают трубы горячекатаные и изготовленные способом холодной деформации.

Предельное давление стальной бесшовной трубы определяется по формуле: P = (2 х S хT)/(DхSF), где P — давление жидкости; T — толщина стенки в дюймах; D — наружный диаметр трубы (дюйм); SF — коэффициент безопасности; S — запас прочности металла.

Значение зависит от следующих критериев:

• толщины стенки, которая может быть от 2,5 до 75 мм;
• наружного диаметра (20-550 мм);
• способа производства;
• марки металла, а точнее — от допускаемого напряжения в стали при проведении гидравлического испытания.

По условиям ГОСТ 8731-74, каждую трубу подвергают гидравлическим испытаниям при давлении до 20 МПа (более 200 атмосфер).

Потери давления в стальных трубах

При выборе изделия для определённых нужд необходимо учитывать такое явление, как потери давления в стальных трубах. Это значение определяется по формуле, учитывающей шероховатость внутренней поверхности металла, плотность и температуру транспортируемой жидкости, скорость её перемещения, длину участка трубопровода и размер его внутреннего сечения.

Потеря напора (или давления) в трубе возникает под действием силы трения, когда мельчайшие частицы жидкости задерживаются шероховатостями, выступами на внутренней поверхности. Кроме того, на процесс влияет количество изгибов, поворотов магистрали, изменение диаметра либо геометрии сечения.

Например, новая труба из стали с относительно гладкой внутренней поверхностью создаёт меньшее сопротивление потоку, нежели старая с налётом ржавчины на стенках. Результаты расчётов показывают, что в первом случае потери давления в два раза меньше при малом диаметре прохода. С увеличением размера трубы разница становится менее заметной. Так, в магистралях с внутренним сечением свыше 800 мм показатели потерь в новой и старой трубе отличаются всего на 45 %.

При выборе трубы следует учитывать такую зависимость:

• если увеличить напор в три раза, то потери возрастут в 9 раз;
• если снизить напор в два раза, то потеря давления снизится ровно в 4 раза.

Расчёт допустимого давления в трубах круглого сечения

Допустимым называют такое давление, при котором не учитываются следующие параметры:

• гидростатическое давление жидкости;
• разовое увеличение значений давления при срабатывании предохранительного клапана или иных технических устройств в водопроводной системе.

В ГОСТах и других нормативных документах указывается условное рабочее давление, то есть значение при определённых условиях (например, при температуре 20 градусов). Для того чтобы определить допустимые значения, потребуется сложный гидравлический расчёт.

Для вычислений используют формулу из ГОСТ Р 55600-2013:

где At — коэффициент, учитывающий температуру жидкости (при 200 град. равен 1,0); δ20 — допустимое напряжение металла; С — суммарная прибавка, складывающаяся из допуска на износ и коррозию, из прибавки на технологические погрешности; t- толщина стенки рабочая; De — внутренний диаметр.

При выборе изделий для монтажа на конкретном объекте необходимо учитывать нормы рабочего давления стальной трубы при эксплуатации в разных системах:

• для частных домов этот параметр рассчитывается индивидуально;
• в городских квартирах предельное значение для холодной воды — до 6 бар, для горячей — до 4,5 бар;

В частных строениях при оборудовании дома паровым котлом отопления максимальное давление в стальных трубах может достигать 10 бар. Однако столь высокие значения приводят к удорожанию устанавливаемой системы подачи воды, к быстрому выходу из строя отдельных элементов системы. Поэтому рекомендуют не превышать значения давления в частных домах более 6,5 бар.

Таким образом, при проектировании водопроводной системы необходимо учитывать следующие факторы:

• какое давление держит стальная труба определённого сечения;
• каковы потери давления в трубах с учётом изгибов магистрали, изменений геометрии и других характеристик;
• не превышает ли расчётное давление допустимых параметров, учитывая условия эксплуатации.

Правильный подход к выбору материала для устройства водопровода заключается в проведении инженерного обследования объекта с выполнением последующего гидравлического расчёта и определения оптимальных значений трубы. Только так можно создать надёжную систему водоснабжения с хорошим запасом прочности и долговечности.

Источник

Какое давление выдерживает стальная водопроводная труба



Какое давление выдерживают стальные трубы?

Редакция E-ll Опубликовано 2021-03-07

При проектировании любой трубопроводной системы производят расчет ее номинального давления, предусматривают дополнительный запас прочности для ситуаций, в которых нагрузки могут повышаться, например: гидравлические удары или аварии. В зависимости от полученных величин подбирают трубный прокат и арматуру, которые могут эксплуатироваться в данных условиях на протяжении всего нормативного срока.

Для организации трубопроводов с небольшими гидравлическими нагрузками и самотечных систем подходят пластиковые трубы. Их применяют для ливневок, канализации, части внутридомовой разводки ХВС и ГВС в температурном режиме до 70 С⁰. Во всех остальных случаях самым надежным материалом является сталь.

Среди эксплуатационных характеристик стальных труб можно выделить основные:

• Высокая прочность;
• Стойкость к внутренним и внешним нагрузкам;
• Термостойкость;
• Невысокое тепловое расширение;
• Средний срок службы 10 лет, с использованием антикоррозийных покрытий — до 30;
• Широкий сортамент.

В различных трубопроводных системах устанавливают нормативы давления. В коммунальных сетях оно невысокое, но неправильный подбор трубы может привести к разрывам или протечкам. В промышленных и магистральных трубопроводах нагрузки гораздо выше, а транспортируемые вещества опаснее, каждая протечка наносит значительный финансовый и экологический ущерб.

Виды стальных труб

Способность выдерживать нагрузки зависит от вида трубного проката. Стальные трубы изготавливают по типовым параметрам с заданными свойствами, соответствующими их типу и классу. За исключением профильных изделий, которые применяют в строительстве, весь сортамент проходит гидравлические испытания. Максимальное давление, которое выдерживает стальная труба, зависит от ряда характеристик:

• Сварные: прямошовные, спиралешовные, холоднокатаные, горячекатаные;
• Бесшовные: холоднокатаные, горячекатаные, цельнотянутые.

• Малые — до 114 мм;
• Средние — 114-530 мм;
• Большие — более 530 мм.

• Особотонкостенные;
• Токостенные;
• Толстостенные;
• Ососботолстостенные.

• Углеродистые — прочные трубы общего назначения и для промышленных систем;
• Легированные — трубопроводы специального назначения: коррозионностойкие, термостойкие, криогенные, радиоактивные.

• Степень гладкости поверхности;
• Металлические покрытия: цинк, хром;
• Полимерные покрытия.

Механический запас прочности зависит от сочетания таких факторов как давление, температура и агрессивность транспортируемого вещества. Например, в тепловых сетях износ оборудования происходит быстрее. Подбор изделий осуществляют с учетом действующих нагрузок, как правило, это толстостенные горячекатаные изделия. В газопроводах давление рассчитывают исходя из постоянного сжатия и расширения среды.

Какое давление выдерживают стальные трубы

Предельное давление стальной бесшовной трубы определяется по формуле: P = (2 х S хT)/(DхSF)

• P — давление жидкости;
• T — толщина стенки в дюймах;
• D — наружный диаметр трубы (дюйм);
• SF — коэффициент безопасности;
• S — запас прочности металла.

В зависимости от назначения изделий устанавливают нормативы допустимого давления, например для ВГП (ГОСТ 3262-75) предусмотрено три норматива Рр: 25 кгс/см², 32 кгс/см² и 50 кгс/см² по требованию потребителя. Этого достаточно для организации распределительных коммунальных сетей.

Допустимое давление складывается из нескольких величин:

• Рабочее давление среды на стенки трубопровода;
• Резкое увеличение при срабатывании предохранительных клапанов или других регулирующих устройств.

Параметры Рр, допустимого напряжения в слоях металла указывают в технической документации каждого вида изделий. Гидравлические испытания проводят согласно регламенту ГОСТ 3845-2017. Каждый экземпляр герметизируют, наполняют испытательной средой (водой или другой жидкостью) и выдерживают в течение установленного времени. При появлении протечек, продукция выбраковывается.

Сварной шов является наиболее уязвимым местом трубы, его прочность меньше показателей основного металла, кроме этого он быстрее подвергается коррозийный изменениям. Для сетей с высокими внутренними нагрузками выбирают бесшовные изделия.

Кроме этого, действует следующее правило:

• Чем больше диаметр, а значит объем среды, тем ниже запас прочности;
• Чем больше толщина стенки, тем выше стойкость к давлению.

В нормативных документах обычно указывают условные значения, например, действительные при температуре 20 С⁰. Но трубопроводы редко прокладывают в подобных условиях, поэтому дополнительно производят ряд вычислений.

Термические воздействия для трубопроводов с Рр 100-320 МПа вычисляют согласно ГОСТ 55600-2013 с учетом на износа, технологических погрешностей, минимальной толщины стенок согласно допускам по разностенности.

Со временем напор внутри сети падает. Это связано с увеличением сопротивления потоку. Новая и гладкая труба обладает высокой пропускной способностью, но по мере накопления осадочных отложений, формирования корродирующих слоев возрастает трение, а гидравлические потери растут. При увеличении давления среды, сопротивление растет в прогрессии.

Таблица максимального давления нержавеющих труб

Как правильно подобрать трубы

При выборе изделий следует учитывать давление, поддерживаемое в системе. Например для внутридомовых сетей ХВС действует норматив до 6 бар, ГВС — до 4,5 бар. В частных домах нормативы рассчитывают индивидуально, оно может достигать 10 бар, но большая часть оборудования предназначена для максимальных нагрузок не более 6,5.

В проекте инженерной сети учитывают ряд других показателей:

• Зависимость Рр от диаметра труб;
• Гидравлические потери при изгибах, установке запорных и регулирующих устройств;
• Количество точек разбора;
• Мощность насосного оборудования;
• Другие параметры условий эксплуатации.

Для повышения технических характеристик трубного проката применяют специальные сплавы, например легированные молибденом, антикоррозийные покрытия, предотвращающие формирование отложений. проектирование и подбор материалов согласно действующим стандартам обеспечивает максимальный срок службы и ремонтопригодность трубопроводных систем.

Источник

Виды и характеристики стальных труб, преимущества и сфера использования

Стальные трубы являются достаточно распространенным материалом, которому находится как бытовое, так и промышленное применение. Приводить более конкретные примеры в данном случае попросту бессмысленно — даже по прямому назначению трубы из стали можно применять самым неожиданным образом, не говоря уже о создании декоративных элементов.

Популярность труб обуславливается их многочисленными достоинствами, среди которых — универсальность, высокая механическая прочность, долговечность и сравнительно небольшая цена. Разнообразие стальных труб вполне логичным образом привело к необходимости их классификации. Именно о классификации труб из стали пойдет речь в данной статье.

Достоинства и недостатки стальных труб

Среди наиболее ярких качеств труб из стали можно выделить следующие:

• Высокие прочностные характеристики;
• Возможность использования труб при значительных показателях внутреннего давления;
• Широкий ассортимент труб, позволяющий подобрать оптимальный вариант для любой ситуации;
• Способность выдерживать высокие температуры;
• Высокая теплопроводность;
• Низкая степень температурного расширения, что дает возможность монтировать стальные трубопроводы в отопительных системах;
• Средний срок службы составляет около 10 лет (этот срок может быть намного больше, если трубы имеют антикоррозионное покрытие).

Если же говорить именно о недостатках стальных труб, то список наберется немалый:

• Подверженность абразивному износу;
• Плохая сопротивляемость отрицательным температурам;
• Слабая устойчивость к воздействию коррозии и отложению осадков, из-за чего трубы быстрее приходят в негодность;
• Внутренняя поверхность труб довольно шероховата;
• Большой вес труб, который неудобен как при транспортировке материала, так и в процессе монтажа;
• Необходимость использования отводящих элементов при обустройстве трубопровода, поскольку стальные трубы совершенно не гнутся.

Конечно, некоторые недостатки можно компенсировать — например, для защиты от мороза используется утепление, а справиться с коррозией помогает специальное покрытие. Кроме того, отдельные характеристики приходится рассматривать детальнее — например, перед монтажом трубопровода нужно обязательно разобраться, какое давление выдерживает стальная труба, чтобы система получилась эффективной и надежной.

Виды стальных труб

Классификация стальных труб осуществляется по нескольким факторам.

В зависимости от толщины стенки трубы делятся на:

В зависимости от формы сечения трубы классифицируются на следующие виды:

• Круглые;
• Квадратные;
• Овальные;
• Прямоугольные;
• Шестигранные;
• Каплевидные.

Стальные трубы также классифицируются в зависимости от сфер применения и особенностей:

1. Первый класс (газовая магистраль). Трубы данного класса применяются в трубопроводах, обеспечивающих транспортировку жидких веществ, газов, при монтаже кабельных и оросительных систем.
2. Второй класс. Такие трубы подходят для трубопроводов, работающих при высоком и низком давлении и транспортирующих газ или нефть.
3. Третий класс. Стальные трубы третьего класса используются при высоких показателях давления и температуры. Основные сферы применения — пищевая и химическая промышленность.

Трубы, помимо описанных выше параметров, классифицируются по способу изготовления, в зависимости от которого выделяют следующие виды:

• Бесшовные горяче- и холоднодеформированные трубы;
• Электросварные трубы;
• Паяльные трубы.

Еще один признак, который позволяет выделять разные виды стальных изделий — наличие антикоррозийного покрытия, в зависимости от чего выделяется два вида труб:

Применение стальных труб

Поскольку стальные трубы имеют хорошую теплопроводность и без проблем работают в условиях высокого внутреннего давления, то и сферы их применения обусловлены данными факторами.

Помимо систем отопления и водоснабжения, трубы из стали хорошо подходят для:

• Газовых магистралей;
• Укладки кабелей;
• Трубопроводов, транспортирующих сыпучие вещества и неагрессивные жидкости;
• Оросительных систем;
• Строительной и машиностроительной отрасли.

В каждой из этих сфер в полной мере проявляются технические характеристики стальных труб.

Стандарты производства стальных труб

Технология и нормативы изготовления стальных труб определяются соответствующими стандартами. Каждому виду труб соответствует собственный ГОСТ.

Перечень данных ГОСТов выглядит следующим образом:

• 10704-91 — круглая прямошовная магистраль;
• 8639-82 — трубы с квадратным сечением профиля;
• 8642-82 — трубы с овальным сечением;
• 8651-57 — трубы с шестигранным сечением;
• 8645-68 — изделия с прямоугольным сечением;
• 10705-80 и 10706-76 — прямошовные стальные трубы;
• 10692-80 — круглые стальные трубы и их сортамент;
• 3262-75 — водогазопроводные стальные трубы;
• 20295-85 — сварные трубы для транспортировки нефти и газа.

Особенности оцинкованных труб

Главной отличительной чертой труб, покрытых цинком, является их способность выдерживать коррозийное воздействие без потери теплопроводности и других характеристик.

Помимо этого качества, можно выделить еще несколько свойств, присущих оцинкованным изделиям:

• Ржавчина появляется гораздо позже, из-за чего срок службы этих стальных труб увеличивается в несколько раз (прочитайте: «Какой срок службы стальных труб для водопровода и отопления — характеристики материала»);
• Монтаж оцинкованных изделий практически не отличается от установки обычных стальных труб;
• Магистральный трубопровод, собранный из оцинкованных труб, может прослужить до 50 лет;
• Внешний диаметр трубы с цинковым покрытием совпадает с диаметром обычной стальной трубы — разница, появляющаяся из-за цинкового слоя, приходится на толщину стенки.

Оцинкованные трубы имеют несколько вариантов сечения профиля:

• Круглое;
• Овальное;
• Квадратное;
• Прямоугольное;
• Шестигранное;
• Восьмигранное.

Стальные трубы в ППУ изоляции

Пенополиуретановая (ППУ) изоляция для стального трубопровода используется в том случае, когда необходимо проложить водо- или газопроводную магистраль, работающую под высоким давлением. Трубы в такой изоляции изготавливаются по ГОСТу 30732-2001, согласно которому конечное изделие должно иметь формат трубы в трубе.

Основным материалом при производстве такой конструкции являются обычные трубы, диаметр которых может варьироваться в пределах от 25 до 1200 мм. В качестве теплоизолятора используется заливной пенополиуретан. Читайте также: «Ассортимент и виды стальных труб — стандарты размеров, способов производства».

Металлические изделия с такой изоляцией обходятся в итоге на порядок дешевле аналогов, поскольку в процессе прокладки магистрали можно обойтись без выкапывания траншей и колодцев — слой пенополиуретана надежно защищает трубы от воздействия отрицательных температур.

Кроме того, есть еще несколько серьезных преимуществ такой конструкции:

• ППУ дает абсолютную защиту от воздействия коррозии;
• Низкая степень температурного расширения;
• Эксплуатационный срок в несколько раз превышает срок службы обычных стальных изделий;
• Монтаж конструкции проводится гораздо быстрее;
• Слой пенополиуретана обесп?