Пластикові трубопроводи і запірна арматура в технологіях водопідготовки генеруючих станцій

1. Тип і концентрація середовища, що транспортується
2. Експлуатація всередині / зовні приміщення
3. полімерна арматура
4. Основні види арматури з полімерів
5. Кульовий кран серії VKD, FIP (Італія)
6. Дисковий затвор серії FK, FIP (Італія)

У сучасній промисловості все більш популярним стає застосування технологічних трубопроводів, виготовлених з різних полімерів. Даний факт обумовлений незаперечними перевагами пластиків по відношенню до традиційно використовуваних матеріалів за цілою низкою властивостей. В першу чергу це:

• високий опір хімічно агресивних середовищ;
• відсутність корозії і відкладень на стінках, що впливають на чистоту транспортуються рідин;
• довгий термін служби;
• малу вагу і простота монтажу;
• відсутність витрат на обслуговування;
• порівняно низька ціна.

Широке застосування пластикові трубопроводи знаходять і в процесах водопідготовки генеруючих станцій. Демінералізована і деіонізірованная вода, кислотні розчини і концентрована сірчана кислота - основні середовища, що транспортується по пластиковим трубопроводах в цехах ХВО станцій. Традиційно використовувані раніше для цих цілей металеві труби викликали масу нарікань щодо їх корозійних властивостей і забруднення середовища, а також недовгого терміну служби, особливо при застосуванні на слабокислих розчинах. У той же час якісна металева запірно-регулююча арматура доступна на ринку за цінами в 2,5-3 рази перевищують вартість пластикової арматури аналогічного рівня якості.

Таким чином, інтерес до труб і арматури з полімерів закономірно продовжує зростати, і при будівництві нових потужностей і модернізації вже існуючих технологічних трубопроводів підприємства враховують вже наявний досвід і намагаються знайти нові способи, що дозволяють мінімізувати майбутні витрати і позбутися від ряду старих проблем.

У даній статті ми хотіли б познайомити зацікавлених фахівців з основними критеріями вибору різних видів полімерів як матеріалу трубопроводів, які проектуються, а також з особливостями застосування основних видів полімерної запірно-регулюючої арматури. Як джерела необхідної інформації ми використовуємо матеріали діючих норм і дані компанії FIP Spa, Італія, найбільш успішного виробника пластикових трубопровідних систем.

Існує шість основних видів полімерів, використовуваних для виробництва трубопровідного обладнання:

• Поліетилен (лат. Аббр. PE)
• Полівінілхлорид (UPVC)
• Акрилонитрил-бутадієн-стирол (ABS)
• Хлорований полівінілхлорид (PVCC)
• Поліпропілен (PP)
• Полівініліденфторид (PVDF)

Вони різняться між собою набір властивостей і різну вартість. Характеристики полімерів як сировини для виробництва трубопровідного обладнання промислового призначення визначені нормами ISO, які багато в чому відрізняються від норм, передбачених для полімерів, використовуваних в інших областях застосування. Справа в тому, що перераховані вище полімери в різних модифікаціях можуть використовуватися і в виробництві зовнішніх трубопроводів, і трубопроводів, призначених для будівництва інженерних мереж будівель, - продукції, яка знаходиться на будівельному ринку. Однак тут і далі ми будемо розглядати особливості застосування полімерних трубопроводів промислового призначення з їх приватними характеристиками, особливим ресурсом надійності і власної номенклатурою арматури і фітингів, призначених спеціально для технологічних цілей.

При виборі матеріалу проектованого трубопроводу розглядається наступна сукупність параметрів експлуатації трубопровідної системи:

• Тип середовища, що транспортується, її концентрація
• діапазон температур
• Максимальний робочий тиск
• Експлуатація всередині / зовні приміщення

Тип і концентрація середовища, що транспортується

Різні полімери в більшості випадків мають різний хімічну стійкість по відношенню до одних і тих же середах, тому при підборі матеріалу трубопроводу рекомендується звертатися до даних таблиць хімічної стійкості полімерів. Таблиці химстойкости відображають ступінь стійкості полімерів до вступу в реакцію з різними хімічними сполуками з урахуванням поєднання ступеня концентрації цих сполук і величини розглянутих температур:

Табл. 1

В даній таблиці

• індекс «1» свідчить про відсутність будь-якої реакції між хімічною сполукою і розглядаються матеріалом трубопроводу або ущільнення і підтверджує, таким чином, максимально можливий термін служби матеріалу;
• індекс «2» відображає можливість виникнення слабкої реакції, яка може обмежувати термін служби обладнання;
• індекс «3» говорить про наявність реакції, що викликає активне руйнування матеріалу і виключає можливість його застосування в умовах взаємодії з цим середовищем.

Повна версія таблиці химстойкости, розробленої на основі даних компанії FIP знаходиться у вільному доступі в інтернеті на сайті www.glynwed.ru в розділі промислових трубопроводів, а також на сайті заводу FIP www.fipnet.it Подібними даними розташовують, як правило, всі виробники полімерних трубопроводів, призначених для транспортування агресивних середовищ.

Табл. 2

Діапазон температур -40 - +70 ° С 0 - 60 ° С 0 - 100 ° С -40 - +70 ° С 0 - 95 ° С -40 - +140 ° С Максимальний тиск / Діаметри 10 бар * 16 бар 16 - 315мм 16 бар 16 - 160мм 15бар 16 - 315мм 10 бар 16 - 400мм 16 бар 16 - 110мм Хімстійкість, усереднено * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Спосіб з'єднання зварювання склеювання склеювання склеювання зварювання зварювання Основні переваги

• Корозійна стійкість до всіх видів грунтів.
• Висока механічна міцність (розтягнення на розрив від 350 до 800%) і еластичність.

• Вогнестійкість.
• Висока абразивна стійкість.
• Низький коефіцієнт лінійного розширення.

• Вогнестійкість.
• Висока абразивна стійкість.
• Найнижчий коефіцієнт термічного розширення серед термопластиків (6,7х10-5 m / m ° С)

• Краща ударна стійкість серед полімерів.
• Стійок до мастил.
• Низький коефіцієнт гідравлічного опору.
• Особлива гладкість внутрішньої стінки труби; підходить для деионизированной води.
• Використовується як для рідин, так і для пневматичних ліній.

• Найнижчий питома вага.
• Висока ударна в'язкість.
• Найкраще співвідношення химстойкость / ціна.

• Чудова хімічна стійкість і стійкість до гідролізу.
• Стабільність фізико-механічних показників в діапазоні -40 ° С - + 120 ° С
• Радіаційна стійкість і стійкість до УФ-випромінювання.
• Краща абразивна стійкість серед полімерів.

• Слабка хімічна стійкість в порівнянні з іншими полімерами.
• Найбільший коефіцієнт лінійного розширення.

• Високий коефіцієнт лінійного розширення.

діапазон температур

Як випливає з таблиці 2, полімери мають різні діапазони допустимих температур застосування, в межах яких матеріал зберігає свої властивості, в першу чергу фізичні. Крім цього, необхідно враховувати, що зміна температури експлуатації системи викликає ефект лінійного розширення, що вимагає дотримання норм відстані між опорами при монтажі трубопроводів. Ці норми наведені в Інструкції з проектування технологічних трубопроводів з пластмасових труб СН 550-82, а також в різних довідкових виданнях по монтажу полімерних трубопроводів.

UPVC

Зовнішній діаметр На вертикальних ділянках На горизонтальних ділянках труб при перепаді температури, ізПВХ, 20 ° С 40 ° С 60 ° С 20 ° С 40 ° С 60 ° С мм Тип труб СЛ, С Т, ВІД СЛ, С Т, ВІД Т, ВІД СЛ С Т ВІД СЛ С Т ВІД Т ВІД 16 - 0,4 - 0,3 0,25 - - - 0,55 - - - 0,45 - 0,4 20 - 0,5 - 0,35 0, 3 - - - 0,65 - - - 0,55 - 0,5 25 - 0,65 - 0,45 0,4 - - 0,75 0,75 - - 0,65 0,65 0,6 0, 6 32 - 0,85 - 0,6 0,5 - - 0,9 0,95 - - 0,8 0,8 0,7 0,7 40 1,1 1,0 0,75 0,75 0, 6 - 1,0 1,0 1,1 - 0,9 0,9 0,95 0,8 0,85 50 1,35 1,3 0,95 0,9 0,75 - 1,1 1,2 1,3 - 1,0 1,1 1,15 1,0 1,05 63 1,7 1,65 1,2 1,15 0,95 - 1,25 1,4 1,5 - 1,15 1 , 3 1,35 1,15 1,25 75 2,0 1,95 1,45 1,4 1,15 1,35 1,4 1,6 1,7 1,25 1,3 1,45 1, 55 1,35 1,4 90 2,4 2,35 1,7 1,65 1,35 1,45 1,55 1,8 1,95 1,35 1,45 1,65 1,8 1,55 1,65 110 3,0 2,9 2,1 2,0 1,7 1,65 1,8 2,1 2,25 1,55 1,7 1,9 2,05 1,8 1,9 125 3,35 3,3 2,35 2,3 1,9 1,8 1,95 2 , 25 2,45 1,7 1,85 2,1 2,25 1,95 2,1 140 3,8 3,7 2,65 2,6 2,15 1,95 2,15 2,45 2, 65 1,85 2,0 2,3 2,45 2,15 2,3 160 4,3 4,2 3,1 3,0 2,45 2,15 2,3 2,7 2,95 2,05 2,2 2,5 2,7 2,35 2,5 180 4,8 4,7 3,4 3,3 2,75 2,3 2,5 2,9 3,2 2,2 2,4 2 , 7 2,95 2,55 2,75 200 5,35 5,29 3,8 3,7 3,05 2,5 2,7 3,15 3,45 3,35 2,55 2,95 3, 2 2,75 2,95 225 6,0 5,9 4,3 4,2 3,45 2,7 2,95 3,4 3,7 2,55 2,75 3,2 3,45 3,0 3,2 250 6,7 6,5 4,7 4,6 3,8 2,9 3,15 3,65 4,0 2,75 2,95 3,4 3,75 3,2 3,5 280 7,5 7,35 5,3 5,2 4,25 3,1 3,4 3,95 4,3 2,95 3,2 3,7 4,05 3,5 3,75 315 8,5 8 , 3 6,0 5,8 4,8 3,4 3,65 4,25 4,75 3,2 3,5 4,05 4,4 3,8 4,1 355 9,5 9,3 6, 7 6,6 5,4 3,7 4,0 4,6 5,1 3,45 3,8 4,35 4,75 4,1 4,45 400 10,7 10,5 7,6 7,4 6,1 4,0 4,35 5,0 5,5 3,75 4,1 4,75 5,2 4,45 4,85 450 12,0 12,0 8,5 8,5 7,0 4 , 35 4,65 5,45 - 4,1 4,45 5,15 - 4,85 -

PP

Зовнішній На вертикальних ділянках На горизонтальних ділянках діаметртруб при перепаді температури, з 20 ° С 40 ° С 60 ° С 20 ° С 40 ° С 60 ° C ПП, Тип труб мм Л, С Т Л, С Т Л, С Т Л С Т Л С Т Л С Т 32 0,65 0,60 0,45 0,40 0,35 0,35 - - 0,65 - - 0,55 - - 0,5 40 0,80 0,75 0, 55 0,50 0,45 0,40 - - 0,75 - - 0,65 - - 0,6 50 0,95 0,90 0,70 0,65 0,55 0,50 - 0,8 0, 9 - 0,7 0,8 - 0,65 0,7 63 1,20 1,15 0,85 0,80 0,70 0,65 - 0,95 1,05 - 0,85 0,95 - 0 , 75 0,85 75 1,45 1,35 1,00 0,95 0,85 0,80 - 1,05 1,2 - 0,95 1,05 - 0,85 0,95 90 1,70 1 , 65 1,20 1,15 1,00 0,95 - 1,2 1,35 - 1,1 1,2 - 1,0 1,1 110 2,10 2,00 1,50 1,40 1, 20 1,15 1,1 1,4 1,55 1,0 1,25 1,4 0,95 1,15 1,25 125 2,40 2,30 1,70 1,60 1,40 1,30 1,2 1,5 1,7 1,1 1,4 1,55 1,0 1,25 1,4 140 2,70 2,55 1,90 1,80 1,55 1,50 1,3 1 , 65 1,85 1,2 1,5 1,65 1,1 1,35 1,5 160 3,10 2,90 2,20 2,10 1,80 1,70 1,4 1,8 2, 0 1,3 1,65 1,85 1,2 1,5 1,65 180 3,45 3,30 2,45 2,30 2,00 1,90 1,55 1,95 2,2 1,4 1,8 2,0 1,3 1,65 1,8 200 3,90 3 , 65 2,70 2,60 2,20 2,10 1,65 2,1 2,35 1,5 1,95 2,15 1,4 1,75 2,0 225 4,30 - 3,10 - 2,50 - 1,80 2,25 - 1,65 2,1 - 1,5 1,9 - 250 4,80 - 3,40 - 2,80 - 1,9 2,45 - 1,75 2, 25 - 1,65 2,05 - 280 5,40 - 3,80 - 3,10 - 2,1 2,6 - 1,9 2,45 - 1,75 2,2 - 315 6,00 - 4, 30 - 3,50 - 2,35 2,85 - 2,1 2,65 - 1,9 2,4 -

Максимальний робочий тиск

При експлуатації полімерних трубопроводів обов'язково береться до уваги фактор впливу температури середовища на величину максимального робочого тиску. У діапазоні до близько + 35 ° С значення допустимих тисків відповідає заявленому PN, далі зі збільшенням температури величина максимального робочого тиску знижується:

Дані значення повинні бути враховані для забезпечення тривалого терміну служби трубопроводу (50 років і більше). Проте, можливі й інші значення співвідношень температури і тиску в розрахунку на 50, 25, 10 і 5 років експлуатації; зокрема ці дані містяться безпосередньо в каталогах продукції FIP.

Експлуатація всередині / зовні приміщення

Випускаються для промисловості трубопроводи з полімерів припускають, в першу чергу, експлуатацію всередині приміщень. Проте, зовнішня прокладка полімерних труб допускається. Для цього трубопроводи додатково захищають від впливу негативного для полімерів (крім PVDF) ультрафіолетового випромінювання за допомогою шару відповідної ізоляції. При цьому труби з ABS-пластика, замість цього, досить просто пофарбувати білою глянсовою емульсійної фарбою. З огляду на особливу міцність ABS-пластика і широкий температурний діапазон застосування, труби з цього матеріалу, як ні з якого іншого, підходять для зовнішньої прокладки.

При експлуатації трубопроводів в умовах негативних температур слід враховувати, що замерзання рідини, що транспортується в трубопровідних системах з полімерів також неприпустимо, як і для металевих труб, оскільки веде до руйнування трубопроводів. У зв'язку з цим застосування теплоізоляційного шару або прокладка обігріває труби-супутника в необхідних для цього випадках неминучі.

Говорячи про застосування хлорованого полівінілхлориду PVCC і полівінілхлориду PVC в умовах негативних температур, при зниженні температури до -25 ° С трубопроводи з цих матеріалів цілком витримують своє номінальне тиск (як правило 16 бар). Однак при такій експлуатації користувачем повинні бути виключені будь-які механічні дії на трубопровід, через що виникає при негативних температурах крихкості цих матеріалів. Внаслідок такої особливості цих полімерів виробники трубопровідних систем поширюють свої гарантії на їх експлуатацію в умовах мінусових температур.

полімерна арматура

В основі конструкції запірно-регулюючої арматури з полімерів головним чином використовуються принципи роботи традиційної металевої арматури, модифіковані з урахуванням характерних властивостей пластиків і індивідуального досвіду розробок і завдань, що вирішуються заводами-виробниками. Як результат, пластикова арматура забезпечує не меншу надійність в порівнянні з металевими аналогами, використовуваними в аналогічних умовах, а часто і набагато більшу в силу відсутності у полімерів корозійних властивостей.

Дані про термін служби різних видів полімерної арматури різних виробників як правило відрізняються і залежать від конструктивних особливостей устаткування, що випускається і якості виконання. Термін служби запірної арматури з полімерів визначається нормами EN ISO 16135 та EN ISO 16136, згідно з якими кількість робочих циклів для клапанів має становити не менше 5 000 при максимальному тиску, на воді, t = 20 ° C.

Нижче ми наводимо приклади результатів випробувань деяких видів арматури лабораторії FIP:

Привід, циклів Клапан, циклів Дисковий затвор c пневмоприводом подвійної дії FKOM / CP-DA d225 DN200 EPDM 500.000 близько 50 000 Кульовий кран c пневмоприводом VKDIM / CP d110 EPDM 500.000 50 000-100000 Дисковий затвор c пневмоприводом подвійної дії FKOM / CP-DA d110 EPDM 500.000 50.000-100.000 кульовий кран c пневмоприводом VKDIM / CP d25 EPDM 500.000 близько 100.000 Триходовий кульовий кран c пневмоприводом ТКIM / CP d25 EPDM 500.000 30.000-60.000 Триходовий кульовий кран c пневмоприводом ТКIM / CP d20 EPDM 500.000 30.000-60.000 кульовий кран VKDIM d25 EPDM x близько 100 000 Кульовий кран VKDIM d20 EPDM x близько 100 000

Аналогічно традиційної арматури, пластикові клапани комплектуються електро- і пневмоприводами в різних варіантах виконання відповідно до необхідними параметрами експлуатації.

Основні види арматури з полімерів

Кульові крани. Застосовуються в основному для операцій відкрити / закрити.

Кульовий кран серії VKD, FIP (Італія)

Матеріал корпусу - UPVC, PVCC, PPH-100, ABS, PVDF

Подвійний шток з подвійною системою ущільнень і тефлоновим підшипником, система блокування положення накидних гайок, можливість юстування положення кулі, фіксація рукоятки в необхідному положенні, інтегрована платформа для фіксації трубопроводу, інтегрована платформа для монтажу приводу.

Призначення - промислові трубопроводи. Не вимагають технічного обслуговування. PN 16 для всього діапазону розмірів - 16-110мм.

Дискові затвори. Використовуються як в якості запірної, так і в якості регулюючої арматури на трубопроводах з поліпропіленових труб , ПВХ та інших пластикових труб.

Дисковий затвор серії FK, FIP (Італія)

Матеріал корпусу - поліпропілен, армований скловолокном, матеріал дисків UPVC, PVCC, PPH-100, ABS, PVDF.

Монолітний квадратний шток - нержавіюча сталь, корпус сумісний з фланцями різних стандартів, досконала система ущільнень, антишокова рукоятка з фіксатором положень, PN до 16 бар.

Князєв А.Н.

ТОВ «Глінвед Раша», Москва