В промышленности трубопровод представляет собой систему труб, используемых для транспортировки жидкостей ( жидкостей и газов ) из одного места в другое. Инженерная дисциплина проектирования трубопроводов изучает эффективную транспортировку жидкости. [1] [2]
Промышленные технологические трубопроводы (и сопутствующие линейные компоненты) могут быть изготовлены из дерева , стекловолокна , стекла , стали , алюминия , пластика , меди и бетона . Линейные компоненты, известные как фитинги , [3] клапаны и другие устройства, обычно измеряют и контролируют давление , расход и температуру передаваемой жидкости и обычно включаются в область проектирования трубопроводов (или проектирования трубопроводов), хотя датчики и автоматические регулирующие устройства могут альтернативно рассматриваться как часть проектирования контрольно-измерительных приборов и управления. Системы трубопроводов документируются в схемах трубопроводов и контрольно-измерительных приборов (P&ID). При необходимости трубы можно очистить с помощью процесса очистки труб .
Трубопровод иногда относится к проектированию трубопроводов, подробной спецификации физической компоновки трубопроводов в пределах технологического завода или коммерческого здания. Раньше это иногда называлось черчением , техническим чертежом , инженерным чертежом и проектированием, но сегодня это обычно выполняется проектировщиками, которые научились использовать автоматизированное компьютерное черчение или программное обеспечение для автоматизированного проектирования (САПР).
Сантехника — это система трубопроводов, с которой большинство людей знакомы, поскольку она представляет собой форму транспортировки жидкости, которая используется для обеспечения питьевой водой и топливом их домов и предприятий. Водопроводные трубы также удаляют отходы в виде сточных вод и позволяют выводить канализационные газы наружу. Системы пожаротушения также используют трубопроводы и могут транспортировать непитьевую или питьевую воду или другие жидкости для тушения пожаров.
Трубопроводы также имеют много других промышленных применений, которые имеют решающее значение для перемещения сырых и полуобработанных жидкостей для переработки в более полезные продукты. Некоторые из наиболее экзотических материалов, используемых в строительстве труб, это инконель , титан , хром-молибден и различные другие стальные сплавы .
Как правило, проектирование промышленных трубопроводов включает три основных направления:
Технологические трубопроводы и трубопроводы питания обычно проверяются инженерами по напряжению труб, чтобы убедиться, что маршрутизация, нагрузки на штуцеры, подвески и опоры правильно размещены и выбраны таким образом, чтобы допустимое напряжение трубы не превышалось при различных нагрузках, таких как постоянные нагрузки, рабочие нагрузки, нагрузки при испытаниях под давлением и т. д., как предусмотрено ASME B31, EN 13480, ГОСТ 32388, РД 10-249 или любыми другими применимыми нормами и стандартами. Необходимо оценить механическое поведение трубопровода при регулярных нагрузках (внутреннее давление и термические напряжения), а также при случайных и прерывистых нагрузках, таких как землетрясение, сильный ветер или особая вибрация и гидравлический удар. [4] [5] Эта оценка обычно выполняется с помощью специализированных ( конечно-элементных ) компьютерных программ анализа напряжений трубы, таких как AutoPIPE, [6] CAEPIPE, [7] CAESAR, [8] PASS/START-PROF, [9] или ROHR2. [10]
В криогенных опорах труб большинство сталей становятся более хрупкими по мере понижения температуры от нормальных условий эксплуатации, поэтому необходимо знать распределение температур для криогенных условий. Стальные конструкции будут иметь области высокого напряжения, которые могут быть вызваны острыми углами в конструкции или включениями в материале. [11] При анализе напряжения трехмерной трубы она (трехмерные трубы) будет рассматриваться как трехмерные балки с опорами с обеих сторон. Более того, трехмерное напряжение трубы определяет изгибающие моменты труб. Допустимые (ASME) марки труб, разрешенные для нефтегазовой промышленности: трубы и трубки из углеродистой стали (марка A53 [A и B], марка A106 [B и C]), трубы из низко- и среднелегированной стали (марка A333 [6], марка A335 [P5, P9, P11, P12, P91])
Материал, из которого изготовлена труба, часто становится основой для выбора любой трубы. Материалы, которые используются для изготовления труб, включают:
Ранние деревянные трубы изготавливались из бревен, в центре которых было просверлено большое отверстие. [13] Позднее деревянные трубы изготавливались из клепок и обручей, похожих на конструкцию из деревянных бочек . Клепочные трубы имеют то преимущество, что их легко перевозить как компактную кучу деталей на повозке, а затем собирать в качестве полой конструкции на месте работы. Деревянные трубы были особенно популярны в горных районах, где транспортировка тяжелых железных или бетонных труб была бы затруднена.
Деревянные трубы было легче обслуживать, чем металлические, потому что дерево не расширялось и не сжималось при изменении температуры так сильно, как металл, и, следовательно, не требовались компенсаторы и изгибы. Толщина дерева придавала трубам некоторые изоляционные свойства, что помогало предотвратить замерзание по сравнению с металлическими трубами. Древесина, используемая для водопроводных труб, также не очень легко гниет . Электролиз вообще не влияет на деревянные трубы, так как дерево является гораздо лучшим электрическим изолятором.
На западе США, где секвойя использовалась для строительства труб, было обнаружено, что секвойя обладает «особыми свойствами», которые защищают ее от выветривания, кислот, насекомых и грибковых образований. Трубы из секвойи остаются гладкими и чистыми неограниченно долго, в то время как железная труба, в сравнении с ней, быстро начинает покрываться накипью и корродировать и в конечном итоге может засориться коррозией. [14]
Существуют определенные стандартные коды, которые необходимо соблюдать при проектировании или производстве любой системы трубопроводов. Организации, которые распространяют стандарты трубопроводов, включают:
{{cite book}}: |author=имеет общее название ( помощь )CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite book}}: |author=имеет общее название ( помощь )