Предварительное растяжение сильфонного компенсатора

Многие технические устройства применяемые на трубопроводах с давлением имеют ряд рекомендаций для монтажа и эксплуатации. Соблюдая данные рекомендации Вы не только продлеваете срок службы изделий, но и  сохраняете гарантию производителя.

Сильфонные (волнистые) и сальниковые компенсаторы следует монтировать в собранном виде.

При подземной прокладке тепловых сетей установка компенсаторов в проектное положение допускается только после выполнения предварительных испытаний трубопроводов на прочность и герметичность, обратной засыпки трубопроводов бесканальной прокладки, каналов, камер и щитовых опор.

Осевые сильфонные и сальниковые компенсаторы следует устанавливать на трубопроводы без перелома осей компенсаторов и осей трубопроводов.

Допускаемые отклонения от проектного положения присоединительных патрубков компенсаторов при их установке и сварке должны быть не более указанных в технических условиях на изготовление и поставку компенсаторов.

При монтаже сильфонных компенсаторов не разрешаются их скручивание относительно продольной оси и провисание под действием собственного веса и веса примыкающих трубопроводов. Строповку компенсаторов следует производить только за патрубки.

Монтажная длина сильфонных и сальниковых компенсаторов должна быть принята по рабочим чертежам с учетом поправки на температуру наружного воздуха при монтаже.

Растяжку компенсаторов до монтажной длины следует производить с помощью приспособлений, предусмотренных конструкцией компенсаторов, или натяжными монтажными устройствами.

Растяжку П-образного компенсатора следует выполнять после окончания монтажа трубопровода, контроля качества сварных стыков (кроме замыкающих стыков, используемых для натяжения) и закрепления конструкций неподвижных опор.

Растяжка компенсатора должна быть произведена на величину, указанную в рабочих чертежах, с учетом поправки на температуру наружного воздуха при сварке замыкающих стыков.

Растяжку компенсатора необходимо выполнять одновременно с двух сторон на стыках, расположенных на расстоянии не менее 20 и не более 40 диаметров трубопровода от оси симметрии компенсатора, с помощью стяжных устройств, если другие требования не обоснованы проектом.

На участке трубопровода между стыками, используемыми для растяжки компенсатора, не следует производить предварительное смещение опор и подвесок по сравнению с проектом (рабочим проектом).

Непосредственно перед сборкой и сваркой труб необходимо произвести визуальный осмотр каждого участка на отсутствие в трубопроводе посторонних предметов и мусора.

Отклонение уклона трубопроводов от проектного допускается на величину +/- 0,0005. При этом фактический уклон должен быть не менее минимально допустимого по СНиП II-Г.10-73* (II-36-73*) .

Подвижные опоры трубопроводов должны прилегать к опорным поверхностям конструкций без зазора и перекоса.

При выполнении монтажных работ подлежат приемке с составлением актов освидетельствования по форме, приведенной в СНиП 3.01.01-85, следующие виды скрытых работ: подготовка поверхности труб и сварных стыков под противокоррозионное покрытие; выполнение противокоррозионного покрытия труб и сварных стыков.

О проведении растяжки компенсаторов следует составить акт по форме, приведенной в обязательном приложении 1.

Защита тепловых сетей от электрохимической коррозии должна быть выполнена в соответствии с Инструкцией по защите тепловых сетей от электрохимической коррозии, утвержденной Минэнерго СССР и Минжилкомхозом РСФСР и согласованной с Госстроем СССР.

Данные условия монтажа и эксплуатации для каждого конкретного компенсатора могут иметь свои особенности или дополнения. Подробную информацию уточняйте у поставщика компенсатора либо в техническом паспорте производителя, поставляемого вместе с компенсирующим устройством.

Предлагаем так же ознакомиться с продукцией:

• Cильфонные компенсаторы
• Линзовые компенсаторы
• Сальниковые компенсаторы
• Тканевые компенсаторы
• Резиновые компенсаторы (вибровставки)

Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. Я уже раскрывал тему про сильфонный компенсатор (см. статью “Сильфонный компенсатор”), но все равно получаю вопросы по ним на электронную почту. Итак, приступим.

Осевой ход компенсатора

Почти все, задают один и тот же вопрос — Почему в расчетной модели программы СТАРТ при вставке сильфонного компенсатора среди предложенного перечня компенсаторов указывается одно значение осевого хода компенсатора (в табличке снизу 420), а в допустимом осевом ходе компенсатора (в верхнем окошке 210 мм). Это же в 2 раза меньше, чем заявлено.

Недолго думая, начинают вручную перебивать значение 210 мм, на 420 мм и радоваться, что расчет прошел, и трасса проходит и все хорошо. Интересное решение проблемы, но только оно не правильное. Вбить то можно все что угодно, любое значение, хоть 630, и быть еще счастливее, но только повторю еще раз, чтобы запомнили раз и на всегда – это неправильно. Разработчики программы СТАРТ всё корректно сделали и все значения корректны, согласно поставляемому оборудованию о производителей.

Растяжка компенсатора

От нейтрального положения сильфонный компенсатор можно сжать на величину “-“ Δk/2 или же растянуть на ту же величину “+“ Δk/2. (см. Схемы работы сильфона в осевом компенсаторе в статье: “Сильфонный компенсатор”).

Δk/2 – это компенсирующая способность на растяжение/сжатие.

Δk – это полная компенсирующая способность (для этого примера, в нижней табличке значение 420 мм).

Если не была выполнена предварительная растяжка компенсатора, то допустимый осевой ход компенсатора на сжатие будет равен Δk/2, которая для этого примера составляет 420 мм / 2 = 210 мм. Это и есть та цифра, которая, указывается автоматически программой в соответствующем окне.

Если же выполнить растяжку компенсатора на монтаже на величину Δk/2 (для этого примера, 210 мм), то при температурных расширениях трубопровода зазор компенсатора в начале будет закрываться на величину предварительной растяжки Δk/2 и сильфон примет нейтральное положение, а уже затем будет происходить его сжатие на величину Δk/2. Таким образом, допустимый осевой ход компенсатора увеличивается в 2 раза. При использовании предварительной растяжки следует внимательно контролировать фактическое направление деформации компенсатора (растяжение или сжатие), растяжение предварительно растянутого компенсатора не допускается, поскольку в этом случае его допустимых осевой ход не растяжение уже исчерпан.

Понятно, что написано? Более простыми словами и на примере по шагам это выглядит так: берут компенсатор, который имеет свою длину и начинают производить предварительную растяжку сильфонного компенсатора тепловых сетей. Для нашего примера, допустимое значение Δk/2 = 420 / 2 = 210 мм, поэтому растягивать придется на 10-15% меньше этого значения, так как это все-таки допустимое значение, соответственно диапазон растяжки будет уже от 178,5 до 189 мм. Получается, что первоначальная длина компенсатора увеличится на диапазон от 178,5 до 189 мм при предварительной растяжке. При подаче теплоносителя, в связи с температурными расширениями трубопровода начнется процесс смещения трубопровода и предварительно растянутый компенсатор начнет сжиматься, сначала до нейтрального положения, которое было в начале поставки и затем сжатие на величину Δk/2, тем самым компенсируя эти самые температурные расширения. Надеюсь теперь понятно объяснил.

Что произойдет если не делать предварительную растяжку компенсатора?

Сейчас покажу это в расчете в программе СТАРТ, для нашего примера с которого и начали и продолжаем эту статью. Участок у нас с расстоянием в 200 метров между неподвижными опорами с устройством 2-х блочного сильфонного компенсатора.

Получаем такой вот результат – что деформация компенсатора превышает его допустимый осевой ход.

Поэтому однозначно необходима предварительная растяжка сильфонного компенсатора. Для учета монтажной растяжки, следует ввести дополнительный узел рядом с компенсатором и задать для него предварительную растяжку. Величина задаваемой растяжки не должна превышать величину Δk/2, и составляет 10-15% от этой величины и для нашего примера составляет от 178,5 до 189 мм. После расчета абсолютная величина полученной деформации не должна превышать значение Δk/2. Также следует убедиться, что в процессе нагружения во всех расчетных состояниях компенсатор сжимается, а не растягивается.

Для примера зададим ее значение в точке т. 28968 равное 178,5 мм и посмотрим на результат.

С предварительной растяжкой сильфонного компенсатора расчет идеально прошел. Вот такие результаты.

Давайте для еще одного примера рассчитаем на величину растяжки равную 189 мм. Зададим ее значение в точке т. 28968 равное 189 мм и посмотрим на результат ниже.

И для значения в 189 мм, все прошло идеально.

Вполне может возникнуть вопрос, а можно ли обойтись без предварительной растяжки?

Можно, если уменьшить длину участка между неподвижными опорами, выполнить расчет в программе СТАРТ и результат устроит, то тогда все будет работать и без предварительной растяжки.

Где же происходит сжатие сильфонных компенсаторов?

Мы же в примере делали предварительную растяжку. Предварительное сжатие компенсатора, как правило, происходит для компенсаторов, защемленных в грунте, так как для таких случаев, установка сильфонных компенсаторов выполняется посередине участка, между двумя неподвижными опорами.

Надеюсь теперь стало понятно. И теперь без проблем определите необходима ли предварительная растяжка компенсатора или можно обойтись без предварительной растяжки.

Поделиться ссылкой:

Для того чтобы нагрузки от возможных механических воздействий, изменения давления транспортируемой среды, вибрации от работающего оборудования и потока транспортируемой среды, а также температурных деформаций различных элементов трубопровода вследствие изменения температуры транспортируемой и окружающей сред при эксплуатации трубопроводной системы соответствовали проектным значениям, а также исключить возможность повреждений сильфонных компенсаторов и сильфонных компенсационных устройств очень важно правильно осуществить их монтаж.

Общие требования при монтаже сильфонных компенсаторов и сильфонных компенсационных устройств

Сильфонные компенсаторы и сильфонные компенсационные устройства (далее – компенсаторы) должны монтироваться в интервале температур, указанных для проведения строительно-монтажных работ. При температурах наружного воздуха ниже минус 15 ºС перемещения сильфонных компенсационных устройств с нанесенной на патрубки тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке на открытом воздухе не рекомендуются. Монтажные и сварочные работы при температурах наружного воздуха ниже минус 10 ºС должны производиться в специальных кабинах, в которых температура воздуха должна поддерживаться выше минус 10 ºС. Выполнение тепловой изоляции стыков трубопроводов пенополиуретаном или пенополимерминеральной теплоизоляцией с теплогидроизолированными сильфонными компенсационными устройствами при температурах наружного воздуха ниже 0 ºС не допускается.

К месту монтажа компенсаторы следует доставлять в упаковке предприятия изготовителя. На строительных площадках сильфонные компенсаторы следует укладывать на песчаные подушки, не имеющие камней и твердых острых предметов. Для защиты теплогидроизолированных сильфонных компенсационных устройств от прямого воздействия атмосферных осадков и ультрафиолетового излучения до начала монтажных работ рекомендуется укрывать их тентом. При монтаже должны быть приняты меры, предохраняющие компенсаторы устройства от затопления грунтовыми водами.

Монтаж компенсаторов должен производиться силами специализированной организации, располагающей техническими средствами для качественного выполнения указанных видов работ, а также имеющей право на их производство. Монтаж должен производиться по документации проектанта трубопроводной системы или механизмов. Установку компенсаторов следует производить в местах, предусмотренных проектной документацией.

До начала работ по монтажу компенсаторов необходимо смонтировать и закрепить трубопроводы на неподвижных и направляющих опорах. Перед началом монтажа необходимо освободить компенсаторы от упаковки, внешним осмотром убедиться в отсутствии повреждений, проверить соответствие монтируемых компенсаторов по рабочей проектной документации. С присоединительных поверхностей компенсаторов механически удалить защитное легкосъемное покрытие, поверхности очистить и обезжирить. Убедиться в надлежащей подготовке торцов присоединительных патрубков. У компенсаторов, при монтаже которых предусмотрена их предварительная деформация, удалить технологические ограничители (проставки, болты, приспособления).

В случае применения компенсаторов с внутренними направляющими патрубками их следует устанавливать на трубопроводах так, чтобы направление стрелки на корпусе компенсатора совпадало с направлением движения проводимой среды.

Допустимые монтажные деформации компенсаторов должны быть в пределах норм на смещение и параллельность присоединительных поверхностей соединения трубопроводов, установленных действующей нормативной документацией объекта применения. Суммарная величина монтажных и эксплуатационных деформаций не должна превышать значений, указанных в паспорте.

При монтаже учитывать, что смонтированные компенсаторы должны быть удалены от конструкций, оборудования и трубопроводов на расстояние, превышающее допустимые деформации компенсаторов.

Компенсаторы не должны испытывать не предусмотренных проектом нагрузок от трубопровода при изгибе, кручении, вибрации и перекосах трубопровода. Не допускается нагружать компенсаторы весом присоединяемых участков труб, арматуры и механизмов. При необходимости должны быть применены специальные опоры или другие устройства, устраняющие нерасчетные нагрузки на компенсаторы.

При фланцевом соединении компенсаторов с трубопроводом или оборудованием необходимо обеспечить равномерность затяжки крепежа.

Компенсаторы, у которых присоединительная арматура выполнена в виде патрубков под приварку, соединяются с трубопроводом сварным соединением стыковым швом. Сварные соединения выполняются в соответствии с ГОСТ 16037-80 «Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» или ГОСТ 14771-76 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры». Тип шва указывается в проекте трубопровода.

Перед монтажом подготовить участок трубопровода к врезке компенсатора: очистить трубопровод от грязи, песка, окалины и других загрязнений.

Приварку компенсаторов производить по ведомственной технической документации, утвержденной в установленном порядке с учетом требований РД 153-34.1-003-01 «Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте энергетического оборудования». Применяемая технология сварки должна обеспечивать равнопрочность сварного соединения компенсатора с элементом трубопровода при отсутствии неблагоприятного влияния на структуру и механические свойства металла соединяемых изделий.

При выполнении сварочных работ необходимо обеспечить защиту поверхностей сильфонов компенсаторов и их изоляции от попадания брызг расплавленного металла, сварного грата и окалины.

После монтажа компенсаторов, технологические ограничители (проставки, болты, приспособления) с компенсаторов (кроме компенсаторов, при монтаже которых предусмотрена их предварительная деформация) должны быть удалены и проведены гидравлические испытания соединения компенсатора с трубопроводом или оборудованием испытательным давлением на прочность и плотность. Не допускается нагружать компенсаторы испытательным давлением не более 24 часов, а также проводить гидравлических испытаний трубопроводов с установленными компенсаторами до завершения всех работ по изготовлению и установке неподвижных и направляющих опор и закрепления на них трубопровода. Для компенсаторов, соединенных с трубопроводом сварным соединением допускается проведение контроля сварных швов неразрушающими методами в объеме 100%.

При бесканальной прокладке не допускается проведение гидравлических испытаний трубопровода с установленными компенсаторами, не засыпанного грунтом (для контроля компенсаторов и последующих работ по изоляции стыков, на это время необходимо оставить приямки). Не допускается подача горячего теплоносителя в не засыпанный грунтом трубопровод.

После завершения гидравлических испытаний (контроля сварных швов) поверхности компенсаторов, имеющие повреждение окраски, в том числе и после удаления фиксирующих элементов и монтажных приспособлений, следует зачистить и окрасить для предотвращения коррозионного износа. Покрытия должны соответствовать условиям эксплуатации и отвечать требованиям нормативной документации, утвержденной в установленном порядке.

Особенности монтажа осевых сильфонных компенсаторов и сильфонных компенсационных устройств с их предварительной растяжкой

Если проектом трубопроводной системы предусмотрена предварительная растяжка осевых сильфонных компенсаторов и сильфонных компенсационных устройств (далее – осевых компенсаторов), следует учесть, что осевые компенсаторы поставляются в нейтральном положении, относительно которого они могут растягиваться и сжиматься на величину – амплитуды осевого хода.

В трубопроводных системах, средняя температура проводимой среды которых выше, чем температура, при которой производится монтаж компенсаторов, осевые компенсаторы больше нагружаются работой на сжатие относительно нейтрального положения.

Для использования максимальной компенсирующей способности осевого компенсатора при его работе в трубопроводе компенсатор должен принимать нейтральное положение при температуре трубопровода:

t0 = 0,5 (tmax + tmin), ºС,

где: tmax и tmin – максимальная и минимальная температуры при эксплуатации, ºС;

Для наземной и канальной прокладки трубопровода tmin соответствует расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления по СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Актуализированная редакция СНиП 23-01-99.

Максимальная компенсирующая способность осевого компенсатора обеспечивается посредством его предварительного растяжения до величины Lмонт, рассчитываемой по формуле:

Lмонт = L0 + ΔL, мм,

где: L0 – длина компенсатора в состоянии поставки, приведенная в паспорте, мм;

ΔL – величина предварительной растяжки, мм, которая определяется по формуле:

ΔL = α • L • [0,5 • (tmax + t min) – tмонт], мм,

где: a – коэффициент линейного расширения материала трубопровода;

L – расстояние между неподвижными опорами, м;

tмонт – температура трубопровода при монтаже, ºС.

Величины монтажной деформации осевых компенсаторов в зависимости от температуры, при которой производится их монтаж, указывается в проектной документации трубопроводной системы.

До начала работ по монтажу осевых компенсаторов необходимо смонтировать и закрепить трубопроводы на неподвижных и направляющих опорах. После проведения испытаний участка трубопровода (без установленного компенсатора) на прочность и плотность из смонтированного на опорах трубопровода в месте, указанном в проекте, необходимо вырезать участок (“катушку”), длина которой равна длине Lмонт. Концы труб зачистить от брызг, наплывов металла и остатков изоляции. У труб необходимо снять фаски. Торцевые поверхности присоединительных элементов компенсаторов не требуют дополнительной механической доработки перед монтажом на трубопровод или патрубок оборудования.

При монтаже теплогидроизолированных пенополиуретаном сильфонных компенсационных устройств с защитной полиэтиленовой оболочкой на полиэтиленовую оболочку труб надеть неразрезные термоусаживающиеся муфты (при использовании неразрезных термоусаживающихся муфт) в заводской упаковке со смещением не менее 0,5 м от торцов полиэтиленовой оболочки труб.

На место “катушки” необходимо установить компенсатор и приварить его к одному из концов трубопровода.

С помощью специальных монтажных приспособлений произвести растяжку компенсатора и его сварку со свободным концом трубы и последующим контролем сварных швов в соответствии с требованиями РД 153-34.1-003-01.

При проведении сварки присоединительных патрубков сильфонных компенсационных устройств с трубопроводами в пенополиуретановой и пенополимерминеральной тепловой изоляции следует исключить вероятность нагрева теплоизоляции до температуры свыше 448К (175 ºС) во избежание образования на рабочем месте токсичных выбросов.

Особенности монтажа стартовых сильфонных компенсаторов

Монтаж стартовых сильфонных компенсаторов (далее – стартовых компенсаторов) в трубопроводы с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной полиэтиленовой оболочкой производится в засыпанный грунтом трубопровод, в котором для установки стартовых компенсаторов оставлены приямки.

При использовании способа монтажа с предварительным поджатием стартовый компенсатор перед установкой в трубопровод подвергают предварительному поджатию на величину ΔLмонт, равную разности максимального осевого хода стартового компенсатора и величиной сжатия ΔL, соответствующей нагреву трубопровода до температуры замыкания tзам стартового компенсатора:

где: α – коэффициент температурного расширения;

tэ – минимальная температура в условиях эксплуатации;

tзам – температура замыкания – температура предварительного нагрева стартового компенсатора, при которой должна быть произведена заварка его кожухов. Максимальное и минимальное значения температур предварительного нагрева стартового компенсатора определяется в соответствии с пунктом 5.7.3.2 РД-3-ВЭП, а среднее значение можно определить по формуле:

где: t1 – максимальная расчетная температура теплоносителя.

Предварительное поджатие стартового компенсатора должно производиться с помощью специальной оснастки (двух фланцев и резьбовой шпильки с затяжкой гаек на концах шпильки). При этом необходимо исключить возможный перекос торцов патрубков стартового компенсатора.

После поджатия стартового компенсатора до величины Lмонт. его положение следует зафиксировать с помощью приварки к кожухам стартового компенсатора стальных полос (не менее 4-х шт.) или прихватками через 50 — 120 мм, равномерно распределенных по диаметру.

При использовании способа монтажа без предварительного поджатия стартового компенсатора перед монтажом необходимо соединить между собой кожуха стартового компенсатора сваркой стальных полос или прихватками через 50 — 120 мм, выдерживая размер L в состоянии поставки.

На одном из кожухов стартового компенсатора следует сделать отметку положения другого кожуха, которое стартовый компенсатор достигнет, сжимаясь на ΔL при нагреве теплопровода до температуры замыкания tзам.

Перед установкой стартового компенсатора в трубопровод в месте его установки на трубопроводе вырезается участок длиной Lмонт – при способе монтажа с предварительным поджатием ССК, или L – длина ССК в состоянии поставки при способе монтажа без предварительного поджатия.

На один из концов трубопровода надевается термоусаживающаяся или электросварная полиэтиленовая муфта длиной, превышающей длину стартового компенсатора с учетом перехлеста на полиэтиленовую оболочку трубопровода, для последующей его гидроизоляции.

После установки стартового компенсатора в трубопровод, соблюдая его центровку по отношению к основной трубе, производится приварка его патрубков к трубам стыковыми сварными швами с последующим контролем неразрушающими методами в объеме 100%. После чего производятся гидравлические испытания трубопровода с установленными стартовыми компенсаторами пробным давлением.

После гидравлических испытаний трубопровода с кожухов стартовых компенсаторов удалить приваренные полосы (прихватки).

Трубопровод заполняется теплоносителем и производится его постепенный предварительный прогрев до температуры замыкания tзам стартовых компенсаторов. Предварительный прогрев трубопровода должен производиться со скоростью, не превышающей 10 градусов в час. При этом необходимо контролировать, чтобы сжатие стартовых компенсаторов не превышало значения ΔL.

В зависимости от конкретных условий монтажа может возникнуть необходимость повышения температуры предварительного прогрева на 3 ÷ 6 градусов выше расчетной tзам для достижения расчетной величины предварительного поджатия стартовых компенсаторов ΔL.

После выдержки при температуре tзам кожухи стартовых компенсаторов завариваются между собой катетом шва не менее k, указанного в паспорте, с последующим контролем неразрушающими методами в объеме 100%.

Пропустить над кожухами стартовых компенсаторов проводники СОДК, избегая их контакта с металлическими поверхностями c помощью центраторов, и соединить их с проводниками СОДК, проложенными в пенополиуретановой изоляции труб. Сигнальные проводники должны соединяться посредством применения обжимных втулок с последующей пайкой места соединения проводников. Пайка должна выполняться с использованием неактивных флюсов.

После чего произвести повторную проверку работоспособности СОДК участка трубопровода с установленными стартовыми компенсаторами. Выполнить установку термоусаживающейся или электросварной полиэтиленовой муфты над стартовым компенсатором на полиэтиленовые оболочки соединенных со стартовым компенсатором труб, ее опрессовку и заливку пенополиуретаном. Произвести засыпку и утрамбовку оставленных при