Трубы и металлорукава высокого давления

Подавляющее большинство водопроводных труб, в том числе стальных труб, испытываемых в трубопроводах при давлении не более 1.5 МПа по нормам СНиП 3.05.04-85, чугунных труб) – не более 1.5 МПа, асбестоцементных и железобетонных — не более 1.3 МПа, полимерных труб, полиэтиленовых, полипропиленовых армированных и металлопластиковых - при давлении не более 1.3 расчетного давления в системе (менее 2 МПа) не способно выдерживать большие гидравлические нагрузки в системах высокого давления в металлургии (BOF печи, системы охлаждения, подачи кислорода в сталеплавильные конверторы, вакууматоры), в муниципальном хозяйстве и производстве (системы пожаротушения, паро- и газопроводы, технологические трубопроводы, системы тепловых насосов и т.д.), автомобилестроении и судостроении (гидравлические системы спецтехники и автомобилей, гидравлические и выхлопные линии судов). Для этих целей используются специальные высокопрочные трубы и рукава высокого давления.

Импортные трубы и металлорукава высокого давления регламентируются нормами в основном двух европейских стандартов DIN EN 14585-1 и DIN EN ISO 10380. Отечественная продукция выпускается по ГОСТ РВ 15 002-2003 и ГОСТ Р ИСО 9001-2001, по сути, скудной рецепции стандартов Евросоюза, а «вакуум» в ограниченной законодательной базе заполнен рядом ТУ, на которые чаще всего ориентируется российский производитель.

Европейские стандарты предписывают подбор труб и маталлорукавов высокого давления по отношению давления разрушения гофры к рабочему внутреннему давлению транспортируемой среды при эксплуатации: металлорукав высокого давления для подачи воды до 150 PSI WP – 3 к 1, металлорукав высокого давления для транспортировки других жидкостей, сыпучих материалов, воздуха и взвешенных субстанций – 4 к 1, металлорукав высокого давления для сжатого воздуха и иных газов – 4 к 1, металлорукав высокого давления для жидкостей на пределе фазового перехода в газообразное состояние – 5 к 1, металлорукав высокого давления для транспортировки пара – 10 к 1.

Выбор труб и металлорукавов высокого давления по эксплуатационным и техническим параметрам:

• давление транспортируемой среды. Давление рабочей среды в системах высокого давления зависит от температуры и поэтому европейскими и отечественными стандартами введены ряд поправок, различных для разного химического состава трубы или гофры металлорукава. Нормативные поправки учитывают влияние динамического импульсного давления (давление гидравлической ударной волны), возникновение которого обусловлено быстрым открыванием/перекрыванием потока регулирующей арматурой. Если эксплуатация труб и металлорукавов высокого давления предполагает наличие динамического пульсирующего давления, то предельно допустимое рабочее давление снижают наполовину, а при скачках давления из-за ударной волны – до 1/6 проектной величины;
• гибкость трубы или металлорукава высокого давления. Минимальный радиус изгиба труб или металлорукавов высокого давления во время эксплуатации не должен быть меньше порогового допустимого радиуса изгиба трубы или металлорукава, причем с учетом факта, что при повышении давления будет уменьшаться и величина допустимого радиуса изгиба, что учтено в соответствующих диаграммах. Важным эксплуатационным параметром, влияющим на допустимый радиус изгиба трубы или металлорукава высокого давления является наличие вибраций время эксплуатации;
• химическая совместимость. Должна быть проверена химическая совместимость материала труб и гофры рукава высокого давления, присоединительной арматурой, фитингов, оплетки с внешними креплениями, химическим составом транспортируемой и окружающей среды с учетом температур (внешней и внутренней рабочей) по нормам европейских или отечественных стандартов;
• длина металлорукава высокого давления. Общая длина металлорукава высокого давления (overall length) складывается из длины гофры (live length) плюс длины воротников оплетки и присоединительной арматуры.

Выполняя основные требования монтажа – не пережимать, не скручивать и не растягивать металлорукава высокого давления – нужно помнить, что:

• общая длина рукава высокого давления со сварной арматурой определяется, как расстояние между наружными кромками фитингов;
• общая длина металлорукава высокого давления с угловой арматурой определяется, как расстояние между центрами осей изгибов;
• общая длина металлорукава высокого давления с фланцевой арматурой определяется по расстоянию между наружными лицевыми сторонами фланцев (или заглушки);
• общая длина металлорукава высокого давления с резьбовой арматурой определяется по расстоянию между наружными кромками резьбы.

Монтажная длина металлорукавов высокого давления должна рассчитываться с учетом возможных перемещений узлов присоединения арматуры к трубопроводу или оборудованию.

Металлорукава высокого давления в системах противопожарной защиты.

Первые эффективные сплинкерные системы противопожарной защиты на гибких соединениях металлорукавами высокого давления были разработаны американской компанией FlexHead Industry Holliston. Адаптированная для подвесных потолков в помещениях сплинкерная система на гибких металлорукавах высокого давления устранила риски утечек при осадке здания или сейсмической активности, а также обеспечила ускоренное строительство противопожарной системы.

В настоящее время несколько производителей предлагают гибкие металлорукава высокого давления, которые используются в спринклерных системах противопожарной защиты различных конструкций и материалов. Как правило, это металлорукава высокого давления с резьбовой концевой арматурой, сплинкерные головки и специальные монтажные кронштейны, разработанные так, что спринклерная головка интегрируется точно посредине модульной плитки подвесного потолка без корректировки.

Гибкие соединения металлорукавами высокого давления имеют ряд преимуществ перед традиционным в системах противопожарной защиты соединением жесткими трубами из обычной стали. Так, например, они значительно уменьшают количество стыков в линии подачи воды к спринклерной головке, что существенно сокращает число потенциальных мест утечки. А также позволяют не только просто расположить сплинкерную головку в определенном месте подвесного потолка, но и изменять ее положение вместе с модулем при достаточной длине металлорукава высокого давления. Гибкие соединения просто инсталлируются в любые стеновые каналы, легко преодолевают неожиданные препятствия, более стойкие к внутренней и внешней коррозии благодаря исполнению из нержавеющей стали. Во многих случаях, деинсталляция всей системы пожаротушения происходит на порядок быстрее, чем демонтаж жестких трубопроводов.

Есть у гибких соединений металлорукавами высокого давления и свои недостатки. Во-первых, диаметр и профиль гофра влияет на внутреннее давление подаваемой жидкости, а значит и ограничивает длину сплинкерных сетей пожаротушения. В некоторых случаях отмечалось снижение внутреннего давления до 350%, что приводило к отказу функциональности сплинкерных головок. Проблему решают подбором оптимального диаметра металлорукава высокого давления и установкой в гофру вкладышей, снижающих потери давления.

Во-вторых, закупочная стоимость систем пожаротушения на гибких металлорукавах высокого давления по очевидным причинам достаточно велика. При прочих равных условиях, системы трубопроводов из нержавеющей стали не могут конкурировать с черными трубами, если цена материала является единственным критерием. Но в случае спринклерных систем пожаротушения общая стоимость значительно снижается за счет существенного уменьшения трудозатрат на монтаж.

Используя традиционные методы установки типичный монтажник может выполнить по крайней мере четыре гибких соединения металлорукавами высокого давления за время, необходимое для монтажа одной жесткой секции труб. Это происходит потому, что сборка гибкого трубопровода происходит в три этапа: подключение к питающей магистрали; установка монтажного кронштейна; установка и настройка высоты спринклерного разъема в монтажном кронштейне.

Эти три этапа не требуют высокой квалификации монтажника и поэтому подрядчики могут использовать более квалифицированных (и, как правило, выше оплачиваемых) людей на других участках работы, где профессиональные требования выше. Кроме того, общая скорость монтажа систем пожаротушения на металлорукавах высокого давления очень высока, что импонирует, как подрядчику, так и заказчику, поскольку сплинкерные системы устанавливаются на заключительном этапе строительства перед сдачей объекта в эксплуатацию. А сам их монтаж происходит практически без влияния на законченные или завершающиеся отделочные работы в помещении.

Интеграция металлорукавов высокого давления в сплинкерные системы пожаротушения производится через резьбовые или фланцевые соединения, причем фланцевая арматура и быстроразъемные соединения в последнее время приобретают все большую популярность. Лучшими считаются сплинкерные системы пожаротушения, собираемые и тестируемые в заводских условиях по разработанному проекту. Это позволяет смонтировать их с минимальными трудовыми и временными затратами и с большой гарантией отсутствия протечек во время пуска или эксплуатации. Некоторые компании поставляют сплинкерные системы пожаротушения на гибких металлорукавах высокого давления в виде просто согласуемых между собой узлов, но гарантии полной герметичности при монтаже таких систем значительно ниже.

Использование металлорукава высокого давления в бытовых системах газоснабжения.

Гофрированные металлорукава высокого давления из нержавеющей стали (CSST) для систем природного и сжиженного газа внутри помещений получили коммерческое распространение с 1988 года после одобрения газовой промышленностью Америки и ряда стран Евросоюза. Гофрированный металлорукав высокого давления из нержавеющей стали (CSST) стал экономически эффективной альтернативой стандартным резьбовым черным газовым трубопроводам для жилых, коммерческих и промышленных зданий. Он имеет малый вес, гибкость и требует меньшего количества соединений и фитингов, что упрощает установку, а, следовательно, обуславливает существенную экономию труда монтажников и экономию средств для владельцев собственности.

Традиционно металлорукава высокого давления для бытовых газовых систем выполняются с внешней оболочкой из ПВХ, гофрой, оплеткой и соединительной арматурой из нержавеющей стали. На сегодняшний день только в Америке более 150 миллионов погонных метров гибких трубопроводов из металлорукавов высокого давления уже установлено в системах газоснабжения примерно 2 млн домов. Технические и эксплуатационные характеристики металлорукавов высокого давления для газовых систем регламентированы стандартом ANSI LC 1-2005/CSA 6.26-2005, являющимся основой многих государственных и отраслевых стандартов многих стран, в том числе и России. А благодаря сотрудничеству в рамках отрасли сегодня практически все производители металлорукава высокого давления для систем газоснабжения придерживаются практически одних и тех же принципов проектирования и монтажа.

Главными преимуществами металлорукавов высокого давления для систем газоснабжения являются оперативность их установки, высокая стойкость к внутренней и внешней коррозии, а также гибкость, благодаря которой металлорукава легко интегрируются в любые монтажные каналы подобно коммуникациям электрических сетей. Немаловажное значение имеет и тот факт, что благодаря значительному сокращению числа соединений и фитингов, риски утечки газа существенно снижаются, причем на целостность и герметичность трубопроводов практически не влияет усадка зданий или сейсмическая активность в регионах.

Основным недостатком газопроводов на основе металлорукавов высокого давления сегодня считается высокая чувствительность гофры металлорукава из-за тонкой стенки к блуждающим токам, удару молнии или токам высокого напряжения при непосредственном контакте с электрическими коммуникациями. Особую опасность представляют места контакта с источником напряжения, входа/выхода тока при ударе молнией и т.д. Причем общее заземление металлорукава высокого давления зачастую не решает проблемы и в местах входа/выхода тока в/из гофры возможно образование дыр и утечки газа.

Поэтому производители металлорукава высокого давления для систем газоснабжения в последние годы стали большое внимание уделять рассеиванию энергии вдоль металлорукава посредством исполнения внешней оболочки из специальных материалов, а также обязательному катодному заземлению элементов системы медным проводом.

Так один из ведущих производителей металлорукавов для газовых систем Omegaflex разработал специальный состав внешней оболочки CSST CounterStrike ™, рассеивающий энергию дуги при поражении молнией вдоль всего газопровода, что практически устраняет локальное воздействие тока и образование дыр в гофре. Аналогичные разработки ведутся практически всеми развитыми странами, в том числе и Россией даже несмотря на то, что вероятность образования дефектов на гофре из-за удара молнией признана крайне малой.

Установка металлорукавов высокого давления и основные ее ошибки.

При установке металлорукавов высокого давления необходимо обеспечить: свободное расположение металлорукава высокого давление вне посторонних предметов и мусора; сохранение целостности разъемов металлорукава при хранении, транспортировке, монтаже и эксплуатации; соответствие длины и радиусов изгиба технологическим требованиям; отсутствие скручивающих, растягивающих и сжимающих напряжений; катодную защиту или диэлектрическую изоляцию; тестирование герметичности соединений.

Недопустимым является:

• ограничение гибкости металлорукава вследствие жесткого контакта с другими узлами/деталями оборудования/техники;
• попытка сжать или растянуть металлорукав высокого давления при монтаже;
• работа одним ключом с резьбовыми соединениями, попадание интенсивных брызг металла при сварке на оплетку, оболочку и гофру;
• значительный крутящий момент или чрезмерный изгиб металлорукава высокого давления или его части.