Какое давление выдерживают стальные трубы?

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:

Способ изготовления:

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

Диаметр:

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

Толщина стенки:

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

Качества сталей:

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

Антикоррозийная обработка:

• 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 Р_р, 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 Р_р 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

Диаметр	Толщина	AISI 304-321,316Ti кг/см 2	AISI 304L- 316L кг/см 2	Диаметр	Толщина	AISI 304-321,316Ti кг/см 2	AISI304L- 316L кг/см 2
15	1	116	96	60,3	3,2	92	77
16	1	109	90	60,3	3,6	104	86
16	1,5	163	135	70	1,5	37	31
17,2	1,65	167	139	70	2	50	41
17,2	2	203	168	76,1	1,65	38	31
18	1	97	80	76,1	2	46	38
18	1,5	145	120	76,1	2,6	60	49
19,05	1	91	76	76,1	2,9	66	55
19,05	1,25	114	95	76,1	3,2	73	61
19,05	1,65	151	125	76,1	3,6	82	68
20	1	87	72	83	1,5	31	26
20	1,5	131	108	84	2	41	34
21,3	1,65	135	112	88,9	1,65	32	27
21,3	2	164	136	88,9	2	39	33
21,3	2,6	213	176	88,9	2,6	51	42
22	1	79	66	88,9	2,9	57	47
22	1,5	119	99	88,9	3,2	63	52
25,4	1	69	57	88,9	3,6	71	59
25,4	1,25	86	71	88,9	4	78	65
25,4	1,65	113	94	101,6	1,65	28	23
26,9	1,65	107	89	101,6	2	34	28
26,9	2	130	107	101,6	3	51	43
26,9	2,6	168	140	103	1,5	25	21
28	1	62	52	104	2	34	28
28	1,5	93	77	114,3	1,65	25	21
30	1	58	48	114,3	2	30	25
30	1,5	87	72	114,3	2,6	40	33
32	1	54	45	114,3	2,9	44	37
32	1,5	82	68	114,3	3,2	49	40
33,7	1,65	85	71	114,3	3,6	55	46
33,7	2	103	86	114,3	4	61	51
33,7	2,9	150	124	129	2	27	22
33,7	3,2	165	137	139,7	2	25	21
34	1	51	43	139,7	2,6	32	27
34	1,5	77	64	139,7	3	37	31
38	1	46	38	139,7	4	50	41
38	1,5	69	57	154	2	23	19
40	1	44	36	156	3	34	28
40	1,5	66	54	168,3	2	21	17
42,4	1,65	68	56	168,3	2,6	27	22
42,4	2	82	68	168,3	3	31	26
42,4	2,6	107	89	168,3	3,6	37	31
42,4	2,9	119	99	168,3	4	41	34
42,4	3,2	132	109	204	2	17	14
44,5	1,5	59	49	205	2,5	21	18
44,5	2	78	65	206	3	25	21
48,3	1,65	60	49	219,1	2	16	13
48,3	2	72	60	219,1	2,6	21	17
48,3	2,6	94	78	219,1	3	24	20
48,3	2,9	105	87	219,1	3,6	29	24
48,3	3,2	115	96	219,1	4	32	26
50	1,5	52	43	254	2	14	11
50	2	70	58	256	3	20	17
53	1,5	49	41	273	2	13	11
54	2	65	54	273	2,6	17	14
60,3	1,65	48	40	273	3	19	16
60,3	2	58	48	273	3,6	23	19
60,3	2,6	75	62	273	4	26	21
60,3	2,9	84	69

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.

Почему важно правильно рассчитать давление труб

Правильный расчет давления в трубопроводе перед началом эксплуатации важен по нескольким причинам:

1. Обеспечение прочности и безопасности. Трубы и фитинги должны выдерживать максимальное рабочее давление без разрушения.
2. Предотвращение утечек. При слишком высоком давлении возможны утечки в соединениях.
3. Подбор оборудования под рабочие параметры. Насосы, запорная арматура, контрольно-измерительные приборы должны соответствовать рабочему давлению.
4. Определение оптимальных режимов работы. Знание реальных значений давления нужно для настройки оборудования и выбора рационального режима эксплуатации.
5. Исключение гидравлических ударов. Резкие скачки давления могут вызвать повреждения труб и оборудования.
6. Соблюдение требований безопасности. Превышение максимально допустимого давления недопустимо.
7. Правильный подбор диаметра труб и насосов. От давления зависит расход жидкости или газа в трубопроводе.

Расчет рабочего и максимального давления крайне важен для оптимального проектирования и безаварийной работы трубопроводов.

Большой выбор труб от поставщиков

[items_table diameter=»219″ wall=»6″]