Магистральные трубы – нефте- и газопроводы, а также системы капельного полива

1 Трубы магистральные – ключевые положения ГОСТ 20295

Стальные трубы для нефтепроводов и иных магистральных сетей могут быть трех типов:

• с прямым швом, выполненным высокочастотным током методом контактной сварки (их диаметр варьируется от 159 до 426 мм);
• со спиральным швом, сделанным электродуговой сваркой (диаметр – от 159 до 820 мм);
• с прямым швом, выполненным электродуговой сваркой (диаметр – от 530 до 820 мм).

Толщина стенок труб для газо- и нефтепроводов по ГОСТ 20295 – от 3 до 9 мм с шагом 0,5 мм, а также – 10, 11 и 12 мм. Их масса (вычисленная теоретически при показатели плотности стали 7,85 грамм/кубический сантиметр) изменяется от 11,54 кг (изделие со стенкой 3 мм и сечением 159 мм) до 239,12 кг (толщина – 12 мм, диаметр – 820 мм). Как вы понимаете, под массой подразумевается вес одного метра трубы. Данный показатель увеличивается на один процент для трубных изделий третьего типа и на полтора процента для изделий второго типа (повышение обусловлено усилением их шва).

По наружному сечению описываемые стальные изделия могут иметь следующие допустимые отклонения (в миллиметрах): ±4,0 для сечений 630–820; ±3,0 для сечений 426–630; ±2,2 для сечений 325–426; ±2,0 для сечений 168–325. Если же диаметр труб находится в пределах 159–168 мм, отклонение по ГОСТ 20295 не может быть более 1,5 мм.

Стальные трубы для магистральных газопроводов и нефтепроводов, а также промысловых и технологических трубопроводов в соответствии с интересующим нас Государственным стандартом 20295 делят на несколько классов прочности, учитывая механические характеристики изделий: К60, К34, К55, К50, К38, К52 и К42. Изготавливаются они длиной 10,6–11,6 м из углеродистой полуспокойной и спокойной стали, прошедшей термообработку, либо из горячекатаной стали по ГОСТ 1050 и 380.

Также в качестве исходного сырья разрешается использовать стали с малым уровнем легирования (марки по ГОСТ 19281).

Основные требования к геометрии изделий для нефтепроводов по Государственному стандарту 20295 следующие:

• Овальность торцов: допустимы отклонения от 1,5 до 4 мм (чем больше диаметр, тем более высокие отклонения возможны). Стальные изделия третьего типа любого сечения и второго типа сечением свыше 530 мм могут иметь отклонения до 1 процента от наружного номинального диаметра.
• Высота усиления по ГОСТ 20295: для продукции со стенками более 10 мм – от 0,5 до 3 мм, менее 10 мм – от 0,5 до 2,5 мм. Внутренние швы должны иметь данный показатель от 0,5 мм, на них возможно образование небольших углублений и седловины.
• Кривизна: на 1 метр длины – до 1,5 мм. Общая кривизна от всей длины трубного изделия – не более 0,2 %.
• Грат: высота остаточного внутреннего грата не регламентируется, наружный не может иметь высоту более 1 мм на трубах первого типа.
• Концы изделий обрезаются (угол – прямой), на трубах со станками 5 мм и выше делают под углом 25–30 градусов фаску (обязательно оставляют 1–3-миллиметровое притупление на торце).

2 Механические требования к трубам для газо- и нефтепроводов по ГОСТ 20295

Продукция разных классов точности характеризуется такими ключевыми свойствами: предел текучести – от 206 (класс К34) до 412 (К60) Н/мм2; сопротивление разрыву – от 333 до 588 Н/мм2; относительное удлинение – от 16 (К60) до 24 (К34) %. Показатель ударной вязкости в джоулях/квадратный миллиметр при температуре -40 °С:

• 39,2 для изделий второго типа с термоупрочнением, чей диаметр равняется 530–820 мм;
• 29,4 для труб без термической обработки сечением от 530 до 820 мм и термообработанных изделий сечением от 219 до 426 мм.

ГОСТ 20295 отдельно оговаривает то, что стальные трубы толщиной от 6 мм и диаметром от 219 мм для нефтепроводов и иных трубных магистралей обязательно проходят проверку на ударный изгиб.

Другие требования к готовой продукции:

• на всех трубах для нефтепроводов может присутствовать кольцевой и поперечный шов (по одному каждого вида), но только в том случае, если продукция проверяется на качество неразрушающими способами;
• не допускается наличие на основном металле (на верхнем его слое) расслоений, трещин и других подобных дефектов, причем ГОСТ 20295 категорически запрещает устранять указанные изъяны посредством проведения сварочных мероприятий;
• на поверхности трубных изделий возможно наличие несущественной окалины и забоин, при необходимости можно выполнить их зачистку;
• в швах, образующихся после сварки труб второго и третьего типа, не может быть пор, трещин, непроваров, включений шлака, незначительные дефекты можно нивелировать зачисткой, выплавкой либо вырубкой с выполнением после этого заварки дополнительно обработанного участка;
• сварные швы проходят неразрушающий контроль, его требования оговариваются отдельно в технической документации комбинатов, изготавливающих трубы для нефтепроводов.

3 Как производится проверка изделий для нефтепроводов и других магистралей?

Трубы для магистралей проверяются далее указанными методами:

• На химсостав основного металла – по Государственным стандартам 12344–12365 и 22536.0.
• На овальность – выполняется расчет, цель которого заключается в установлении разницы между максимальным и минимальным сечением и сопоставлении полученного значения с наружным номинальным диаметром. Величина овальности не определяется на сварном шве.
• На показатель наружного сечения – сначала замеряют периметр трубы, а затем по специальной формуле, учитывающей толщину рулетки и периметр, определяют наружный диаметр. Если сечение изделия более 426 мм, диаметр определяют прямым его замером.
• На растяжение – по Госстандарту 10006 (образцы отбирают по требованиями стандарта 7564).
• На качество поверхности – визуально, при помощи надпиловки (когда требуется уточнить глубину имеющихся изъянов).
• На ударный изгиб – по Госстандарту 9454, на растяжение шва – по ГОСТ 6996, на вязкость – посредством фрезерования образца для испытаний.

Все замеры и обследования выполняют при помощи следующих приспособлений: штангенциркуль либо скоба (сечение, которое имеют стальные трубы); рулетка (периметр); поверочная линейка (кривизна); микрометр (толщина стенки); скоба (овальность); штангенглубиномер (глубина механического изъяна).

Проверенные магистральные изделия клеймятся на одном из торцов, трубы первого типа можно не клеймить, а наносить маркировку специальной краской, которая не смывается под дождем. Особенности доставки труб потребителю и их хранения указаны в Государственном стандарте 10692.

4 Магистральные трубы для капельного полива

Магистральные изделия также используются для строительства популярных в наши дни комплексов капельного орошения частных огородов и больших сельскохозяйственных полей. Понятно, что трубы для такого полива отличаются от тех магистральных изделий, которые мы описали выше.

Во-первых, они не обязательно должны быть стальными. Скорее даже наоборот – система капельного полива предполагает применение конструкций из более современных материалов, не поддающихся коррозии. К таковым относят поливинилхлорид, полипропилен и полиэтилен. Причем при использовании полиэтиленовых труб возможно комбинирование изделий низкого и высокого давления, которые идеально дополняют друг друга. В данном случае эластичность полиэтилена низкого давления образует великолепную пару с прочностью материала высокого давления.

Во-вторых, диаметр труб для обустройства капельного полива сравнительно небольшой. Эксплуатируются и конструкции с сечением не более 32 миллиметров (для непротяженных участков), и более серьезные трубы сечением до 160 миллиметров. В каждом конкретном случае требуется подобрать оптимальный их диаметр для обеспечения эффективного орошения участка.

Все трубы для капельного полива способны работать при давлении 0,25–1 МПа. К главным "плюсам" их применения относят далее указанные преимущества:

• долговечность эксплуатации (системы капельного полива из магистральных полиэтиленовых изделий служат не один десяток лет);
• малый удельный вес (полиэтилен и аналогичные ему материалы, как известно, славятся своей небольшой массой);
• доступная стоимость (комплекс капельного полива при правильной разработке проекта обходится совсем недорого, благодаря разумным ценам на трубы);
• технологичность монтажа;
• стойкость против коррозионных проявлений (для капельного полива, сооруженного с применением современных магистральных труб, не нужно выполнять никаких специальных мероприятий по антикоррозионной защите).

Под описываемыми нами комплексами для орошения понимают достаточно-таки сложную с технической точки зрения инженерную систему, предполагающую, что вода в ней подается по магистральным трубопроводам в сети из полиэтиленовых трубных изделий. Стандартная система капельного полива включает в себя не только трубы, но и другое оборудование, а также специальные приспособления:

• Насосные станции (электрические стационарные или дизельные мобильные), которые берут воду из различных источников (например, из скважин, водных каналов, водоемов открытого типа и так далее).
• Оборудование для фильтрации воды, оснащенное теми или иными фильтрами (сложными гидроциклонными, обычными сетчатыми, специальными гравийными или дисковыми). Без такого оборудования для капельного полива нельзя обойтись, так как именно оно отвечает за эффективное функционирование всех элементов комплекса для орошения.
• Контроллер, необходимый для управления всеми узлами системы.
• Удобрительный узел, включающий в себя резервуар для подготовки смеси для удобрения, инжектор и особую удобрительную головку.
• Разводной (гибкий) трубопровод, регулятор давления, трубки капельного полива.

При правильном построении капельной системы растения будут постоянно получать ту порцию воды, которая им необходима.