Изборът на колена, тройници, редукции и фланци за неръждаем тръбопровод не може да се направи само по номиналния диаметър. Външният диаметър на тръбата, дебелината на стената, подготовката на краищата, класът на налягане, уплътнителната повърхност и разположението на болтовете трябва да са съгласувани помежду си. Когато липсва едно звено от тази верига, линията или не пасва при монтажа, или тече в експлоатация. В тази статия сме събрали често срещани въпроси от тръбопроводите в химическата и хранително-вкусовата промишленост, пожарогасителните системи и корабите.

Размер на тръбата: DN, NPS и Schedule

DN, NPS и действителен външен диаметър

DN (номинален диаметър) е метрично, а NPS (номинален размер на тръбата) – инчово обозначение; нито едното, нито другото дава пряко действителния външен диаметър на тръбата. Например в размерната система на ASME тръба NPS 2 (DN 50) е с външен диаметър 60,3 mm. Освен това една и съща стойност DN може да съответства на различни външни диаметри в различните тръбни стандарти; особено при хигиенните технологични тръби сериите външни диаметри са различни. Посочването на външния диаметър и стандарта на тръбата вместо номиналната стойност при поръчка на фитинги и фланци предотвратява грешки.

Schedule и дебелина на стената

Тръбите с еднакъв номинален размер се произвеждат с различна дебелина на стената. При неръждаемите тръби по ASME B36.19M се използват серии като Schedule 5S, 10S, 40S и 80S. С нарастването на Schedule външният диаметър остава постоянен, дебелината на стената се увеличава, а вътрешният диаметър намалява.

Дебелината на стената се избира според работното налягане, температурата, добавката за корозия и механичните натоварвания на линията.
Дебелината на стената на фитингите за челно заваряване трябва да е по същия Schedule като тръбата; различната дебелина създава стъпало в зоната на заваръчния шев.
Вътрешният диаметър на шийката при юбковия фланец трябва да съответства на вътрешния диаметър на тръбата.

Фитинги: геометрията на линията

Фитингите за челно заваряване (като тези по ASME B16.9) променят посоката и диаметъра на линията:

Коляно: 90° и 45°. Колената с голям радиус (LR, 1,5D) оказват по-малко съпротивление на потока; колената с малък радиус (SR, 1D) се използват в тесни пространства.
Тройник: с равен или редуциран отвод; за отклонение от линията.
Редукция: концентрична или ексцентрична. На смукателната страна на помпата се използва ексцентрична редукция с правата страна отгоре, за да не се образува въздушна възглавница.
Капа: за затваряне на края на линията чрез заваряване.

При линии с малък диаметър могат да се използват и фитинги за заваряване в муфа (socket weld) или резбови фитинги. Тесният процеп, който остава при съединенията с муфа, обаче носи риск от процепна корозия в корозивна среда, а при хигиенните приложения – от зона, която не може да се почисти.

Типове фланци

Тип фланец	Къде се използва?	Предимство	Внимание
Юбков, с шийка за заваряване (weld neck)	Високо налягане и температура, циклични натоварвания	Шийката предава напреженията към тръбата постепенно; челната заварка е подходяща за контрол	Вътрешният диаметър на шийката трябва да съответства на тръбата; изисква се точна съосност
Плосък (slip-on)	Линии със средно и ниско налягане	Нахлузва се на тръбата и се центрира лесно	Изисква две ъглови заварки – вътрешна и външна; якостта на умора е по-ниска в сравнение с юбковия фланец
Глух (blind)	Край на линия, точки за изпитване и за бъдещо разширение	Затваря линията разглобяемо	Поема самостоятелно натоварването от налягането; класът на налягане трябва да съответства на линията
Свободен фланец с бортов накрайник (lap joint, stub end)	Линии, които се разглобяват често и изискват подравняване на отворите за болтове	Въртящият се фланец улеснява подравняването на болтовете; с работната среда контактува само бортовият накрайник	Фланцовият пръстен и бортовият накрайник трябва да се избират заедно

Клас на налягане и вид на уплътнителната повърхност

При фланците по ASME B16.5 класът на налягане се обозначава като Class 150, 300, 600 и т.н., а при фланците по EN 1092-1 – като PN 10, PN 16, PN 40 и т.н. Делителната окръжност на болтовете и разположението на отворите в двете системи се различават при повечето размери; фланци по ASME и по EN не бива да се смесват. Уплътнителната повърхност също трябва да съвпада: издадена (RF), плоска (FF) или с канал за пръстеновидно уплътнение (RTJ). Свързването на фланец с издадена уплътнителна повърхност към плосък лят фланец на оборудване може да спука лятия фланец при затягането.

Уплътнение и болтове

Материалът на уплътнението се избира според работната среда и температурата: уплътненията на основата на PTFE, графитните, от пресовани влакна и спирално навитите са предназначени за различни условия. При хранителните линии трябва да се използва материал с документирана пригодност за контакт с храни.
Размерът на уплътнението трябва да съответства на класа на налягане и вида на уплътнителната повърхност на фланеца; вътрешният диаметър на уплътнението не бива да навлиза в проходното сечение.
Уплътненията не се използват повторно; на всеки разглобен фланец се поставя ново уплътнение.
Материалът на болтовете и гайките трябва да е съвместим със средата, а при неръждаемите болтове трябва да се използва монтажна паста, за да се предотврати задиране.
Затягането се извършва кръстосано и на няколко стъпки; на последния етап болтовете се обхождат последователно, за да се провери дали натоварването е изравнено.

Несъосност: не центрирайте фланеца с болтовете

Преди поставянето на болтовете повърхностите на фланците трябва да са успоредни една на друга и съосни. Компенсирането на ъгловото отклонение или изместването между тях чрез притягане с болтовете смачква уплътнението от едната страна и го оставя хлабаво от другата. При щуцерите на помпите и оборудването това насилване води до проблеми, стигащи чак до повреди на лагерите и салниците. Линията трябва да бъде подпряна и закрепена със скоби така, че при разхлабени болтове фланците сами да стоят съосно.

Почистване на заварките

Качеството на заваряването започва с подготовката на фаската. Трябва да се изработи фаска, съответстваща на дебелината на стената на тръбата, а съосността на съединяваните детайли да се провери преди заваряването. Методът на заваряване и консумативите се определят според изискванията на проекта и използваната марка неръждаема стомана; и при тръба от 316L добавъчният метал трябва да е подходящ за тази марка. Корозионната устойчивост на неръждаемата линия обаче зависи до голяма степен от това в какво състояние е оставена повърхността след заваряването.

Защита на корена: ако при TIG заваряване в тръбата не се подава защитен газ, кореновата страна се окислява и се образува грапава повърхност, податлива на корозия.
Топлинни оцветявания: цветните оксидни ивици около заварката показват, че пасивният слой е отслабен; те трябва да се отстранят чрез байцване и пасивиране или с подходящ механичен метод.
Замърсяване с желязо: четки и дискове, използвани за въглеродна стомана, предизвикват ръждиви петна по неръждаемата повърхност; трябва да се използват инструменти, предназначени само за неръждаема стомана.
Вътрешно почистване: след монтажа линията трябва да се промие, за да се отстранят остатъците от заваряването и стружките.

При заварените съединения предпочитането на нисковъглеродната 316L намалява риска от междукристална корозия в зоната на термично влияние.

Контролен списък

Известни ли са външният диаметър, стандартът и стойността Schedule на тръбата?
Съответства ли дебелината на стената на фитингите на тази на тръбата?
Съвместими ли са типът, класът на налягане и видът на уплътнителната повърхност на фланеца с насрещния фланец?
Подходящ ли е материалът на уплътнението за работната среда и температурата?
Определени ли са материалът и дължината на болтовете и последователността на затягане?
Стоят ли фланците съосно без болтове?
Завършени ли са след заваряването обработката на корена, отстраняването на топлинните оцветявания и вътрешното почистване?