Стеклопластиковые трубы: критерии выбора

Перед тем как выбрать трубы, а также, перед тем как правильно спроектировать трубопровод, следует определить нужные параметры.

Первым делом это гидравлические параметры:

1. Какое максимальное значение рабочего, а также пикового давление может быть в трубе;
2. Какое значение отрицательного давление возможно;
3. Каков расход транспортируемой среды;
4. Какие параметры трассы трубопровода могут быть, которые могут повлиять на динамику течения жидкости;
5. Какое количество и каков тип фитингов;
6. Какова температура и характеристики жидкости, которая будет транспортироваться по данному трубопроводу.

Помимо гидравлических параметров важны также и внешние параметры:

1. Класс и полные характеристики почвы;
2. Насколько глубоко будет засыпаться;
3. Уровень подземных и грунтовых вод;
4. Материал для обратной засыпки и уплотнение;
5. Нагрузки, которые возможны на поверхности земли;
6. Изгибающие нагрузки, которые будут при наземных опорах;
7. Ограничения, которые распространяются на вес и длину трубы и полностью зависят от конфигурации трассы данного трубопровода.

Есть три основных метода, которым пользуются для прокладки трубопроводов, основу которых составляют стеклопластиковые трубы:

1. Наземная прокладка;
2. Подземная прокладка;
3. Подводная прокладка.
Такие стеклопластиковые трубы можно применять для восстановления трубопровода, который находится в работе.

Перед тем как проложить трубы на земле, необходимо провести некоторые проектные расчёты, которые выполняются в 3 вариантах:

1. С использованием подвижной трубы, которая даёт возможность некоторого перемещения на сгибах (это так называемая «труба с наличием свободного конца»);
2. С использованием неподвижной трубы, которая не допускает каких-либо перемещений при различных вариантах изменения направлений прокладки (так называемая «труба с закреплённым концом»);
3. Комбинированный вариант.

В зависимости от варианта наземной прокладки выполняется последующая работа:

1. Сначала необходимо определится с классом внутреннего давления;
2. Теперь следует рассчитать критическое давление;
3. Затем нужно определить, какие расширения по температуре возможны в свободном трубопроводе;
4. После рассчитывают концевые нагрузки по температуре;
5. Выбирают необходимую длину пролёта;
6. Делают проект по петлевым компенсаторам;
7. Придерживаясь ограничений, установленных заранее, следует выбрать определённые анкеры и опоры.

Правильный проект труб со свободным концом позволяет обеспечить необходимое положение опор и направляющих. Это необходимо для того, чтобы перемещение той или иной жидкости, которое будет происходить под действием температурного расширения либо давления, смогло компенсироваться изгибом трубы. 

Элементы (крюки, направляющие, упоры и др.), необходимые для монтажа трубопровода, следует подбирать так, чтобы выполнялись несколько условий:

1. Прогиб середины пролёта должен быть не больше 20 мм;
2. Вес и продольная нагрузка в совокупности, а также их воздействие не должны вызывать напряжения выше предельно допустимых значений в местах, где находятся опоры, и в середине пролёта;
3. Поверхность рабочей зоны всех опор должна создавать минимальные напряжения, дополнительно возникающие в трубе посредством взаимодействия системы трубопровода вместе с опорами.

Если был решён вопрос в пользу проектирования труб с закреплённым концом, то в этом случае нужно сделать так, чтобы все крепежи и упорные подушки целиком и полностью могли поглотить продольные нагрузки там, где труба будет менять направление. Данный способ отлично подходит для трубопроводов, диаметр труб которых небольшой и его необходимо монтировать на стойках либо около самой земли. Вот почему такой тип установки возможен лишь в местах экономичного либо практичного поглощения продольного напряжения.

Чтобы спроектировать данный тип прокладки трубопровода, необходимо провести поверочный расчёт для исключения тех моментов, когда напряжение может достигнуть предельно допустимого значения. Но для этого нужно выполнять следующие условия:

1. Прогиб, который возможен в середине пролёта, не должен быть больше 20 мм;
2. Напряжение в прямой трубе в совокупности, которое вызывает градиент температуры и эффект Пуассона, должно учитываться в сумме с напряжением изгиба, возникающем в середине пролёта;
3. Максимальная сила, которая действует на трубу между опорами, состоит из веса самой трубы, силы ветра, веса льда, транспортируемой жидкости и др.;
4. Также необходимо учитывать вес всех клапанов и иного оборудования.

Для того чтобы правильно выбрать стеклопластиковые трубы для подземной прокладки трубопровода, следует пользоваться нормативной документацией, в которой содержатся главные критерии и принципы выбора труб.

Деформацию трубы могут вызвать различные вертикальные нагрузки – это и подземные воды, и давление грунта, и нагрузки на почву. Она в большей степени будет зависеть от того, насколько жёсткая труба в поперечном сечении, а также каковы свойства почвы, которая находится вокруг данной трубы.

Самым главным свойством, которым обладает стеклопластиковая труба, является эластичность, которая допускает какую-то часть деформации без нарушения структуры материала, но в тоже время снижает нагрузку от грунта.

Нагрузка, которую испытывает труба от грунта сверху, позволяет уменьшить её вертикальный размер и в то же время увеличить горизонтальный. Именно последнее может привести к тому, что боковые стенки трубы будут вдавливаться в грунт, что, в свою очередь, создаёт пассивное сопротивление грунта, способствующее увеличению сопротивления нагрузке. Значит, стеклопластиковая труба отличается от жёсткой трубы. Её поведение в засыпанной траншее зависит в основном не от самой трубы, а в целом от несущей способности системы, которая называется «труба-грунт». Вот почему жёсткость трубы необходимо подбирать вместе с методом уплотнения и материалом используемой обратной засыпки.

Перед тем как начать проектирование системы трубопровода, следует предварительно исследовать грунт маршрута, на протяжении которого будет укладываться труба. После определить характер грунта, а также степень его плотности, чтобы они соответствовали стандартам по нормативным документам, что поможет установить нужные характеристики грунтов.

Чтобы выполнить нужные проектные расчёты, нужно учитывать внешние и гидравлические параметры, которые следует дополнить некоторыми установочными параметрами:

1. Модуль сопротивляемости почвы;
2. Коэффициент прогиба;
3. Коэффициент инерционности деформации.

Нормативно-правовые документы допускают выполнение расчётов проекта и по деформации, и по напряжению. При проведении расчётов по деформации необходимо исполнить несколько этапов:
1. Выбрать класс давления трубы, который может зависеть от пикового и рабочего давлений (рабочее давление PW не может быть выше класса давления PC; если учесть пиковое давление PS, то максимальное давление не может быть выше класса давления, которое может быть увеличено в 1,4 раза);

2. Правильно определить параметры установки трубы, которые будут зависеть от типа почвы и степени её уплотнения;
3. Проверить, насколько возможна деформация трубы от нагрузок снаружи (нагрузки, которые могут создавать сама почва и транспорт), которые могут привести к ускоренному уменьшению вертикального размера диаметра трубы более, чем на 5 %;
4. Важна проверка общей нагрузки;
5. Проверить возможность трубы на вдавливание;
6. Проверить возможность всплываемости (т.е. рассчитать выталкивающую силу).

При непосредственной проверке деформации трубы необходимо учитывать не только все условия по укладке (глубина заделки, свойства грунтов и степень уплотнения обратной засыпки), но и коэффициент инерционности деформации.

Максимальное напряжение, которое может быть вызвано общей нагрузкой, не стоит делать ниже допустимого. Если делать расчёты также с общей нагрузкой, то следует учитывать геометрию труб и коэффициент её формы Df, который можно соотнести вместе с жёсткостью трубы, характеристиками почвы и степенью её уплотнения, а также материалами засыпки в зоне трубы.

Если проверить на вдавливание, следует разобраться в том, что общая сумма всех нагрузок должна быть не выше допустимого значения давления вдавливания либо быть равной. Данное давление можно рассчитать для вариантов как с наличием внутреннего вакуума, так и без него. Почва, которая находится вокруг трубы, может оказать компенсирующее действие, которое впоследствии поможет снизить критическое значение нагрузки вдавливания трубы.

Расчёт всплываемости проводится для случая, когда уровень грунта и уровень грунтовых вод одинаковый. Вес почвы, который приходится на единицу длины трубы, вес самой трубы, а также вес жидкости, которая будет транспортироваться, в совокупности должен быть не меньше выталкивающей силы.

Если речь идёт о подводной прокладке, то преимущества стеклопластиковых труб выявляются лучше, чем в предыдущих способах.

Трубы из стеклопластика не подвергаются коррозии, благодаря сравнительно небольшому весу с ними легко работать под водой. Для подводной прокладки трубопровода рекомендуют несколько способов для её установки:

1. Собирать трубопровод предпочтительнее всего на суше, а установку под воду лучше делать, протягивая его по дну при помощи лебёдок, которые чаще всего размещают на плавсредствах.
2. Первоначально сборку трубопровода, в составе которого имеются одна либо несколько секций, лучше проводить на суше. Затем секции буксируются в воду посредством наплавной цепи и погружаются в нее для соединения очередного сегмента с установленными ранее;
3. Транспортируются остальные сегменты при помощи плавсредства (так называемого понтона) с последующей его установкой.

Нередко при плотной застройке города, а также при постоянно действующих автомагистралях простая прокладка трубопровода по траншее при восстановлении либо ремонте действующих сетей оказывается совсем негодной либо проводится с большими материальными издержками.

Трубы из стеклопластика делают возможным проведение восстановления трубопроводов при помощи проталкивания – метод, когда новую трубу размещают поверх повреждённой трубы.

Производство данного типа труб разнообразного диаметра и длины даёт возможность проводить монтажные работы эффективно, что позволяет сократить количество затраченного времени, применять простую технику, уменьшить время простоя трубопровода для восстановления.

В большинстве случаев реконструкция трубопровода будет эффективной, равно как и альтернатива работ по применению траншейных технологий.