Монтажна, розрахункова температура і температура випробувань

температурний перепад

При розрахунках трубопроводів, одним з найбільш істотних впливів є температурний перепад ΔT. який дорівнює різниці температури стінок, при якій відбувається замикання стиків трубопроводу Тмонт (монтажна температура) і температури стінок в робочому стані Траб (розрахункова температура в робочому стані):

Коефіцієнт надійності для температурного перепаду γt за всіма діючими нормами розрахунку на міцність трубопроводів дорівнює γt = 1.0.

Слід мати на увазі, що якщо приймати абсолютно мінімальне значення Тмонт і абсолютно максимальне значення Траб. то температурний перепад виявляється невиправдано завищений і веде до недоцільним економічних витрат на пристрій великої кількості температурних компенсаторів і т.д. (Особливо це стосується трубопроводів, затиснених в грунті). Тому при завданні температурного перепаду рекомендується використовувати не екстремальні значення температур. а температури, що діють тривалий час. А короткочасні перевищення температури рекомендується розглядати як короткочасні впливу (по режиму ГДК / ПДКОН), при цьому допустимі напруження приймаються вище (див. Критерії міцності). Це ж твердження справедливо і для різних режимів роботи з підвищеною температурою, наприклад пропарювання і т.д. які також слід розраховувати окремо по режиму ГДК / ПДКОН.

Наприклад, в трубопроводах теплових мереж максимальна розрахункова температура дорівнює 150 0 С, але реально такі високі температури діють досить нетривалий час. При графіку 150-70ºC тривалість дії температури понад 130ºC за даними ВАТ "Мосенерго" не перевищує 10 діб в році, а 150 ºC - 30 годин на рік, навіть для магістральних теплопроводів великого діаметру. Для трубопроводів повітряної прокладки температурний перепад ΔT = (150 - (-20)) = 170ºC досить легко сприймається завдяки гнучкості повітряних трубопровідних систем (тут Тмонт = -20ºC оскільки виробництво робіт із замикання трубопроводу і зварюванні стиків як правило не виробляють при температурі нижче -20ºC ). Але для трубопроводів безканальної прокладки такий перепад призводить до величезних напруженням. Тому розрахункову температуру в теплових мережах повітряної прокладки прийнято приймати Траб = 150 0 С, а для теплових мереж безканальної прокладки приймають Траб = 130 0 С і температуру монтажу рівну Тмонт = 0ºC, припускаючи що заварка стиків і засипка не виробляються при негативних температурах.

Температура монтажу (початкова температура)

Температура монтажу - температура стінок труби, відповідна замикання трубопроводу або її частини в закінчену систему. Температура монтажу дорівнює:

Для трубопроводів без стартових компенсаторів. середньої по довжині трубопроводу температурі стінок (металу) в момент заварки останнього стику, коли конструкція з розрізної перетворюється в нерозрізну.

Для трубопроводів зі стартовими компенсаторами. середньої по довжині трубопроводу температурі стінок (металу) перед початком попереднього нагрівання трубопроводу.

Як правило, температура монтажу заздалегідь точно не відома, тому доводиться приймати деяке мінімальне значення температури навколишнього повітря в районі будівництва, яка забезпечує розумний запас міцності. При цьому слід враховувати, що зварювальні роботи із замикання трубопроводу як правило не можуть проводитися при температурі навколишнього повітря нижче певного рівня.

Монтажну температуру рекомендується визначати за такою формулою

Тстроіт - мінімальне значення температури навколишнього повітря. при якій згідно з вимогами норм і керівних документів допускається проведення відповідних будівельних і зварювальних робіт на відкритому повітрі. Значення Тстроіт як правило залежить від типу стали і товщини стінки і змінюється в межах від -20ºC до 0ºC.
Якщо при виконанні зварювальних робіт можуть бути використані спеціальні укриття або попередній підігрів, то роботи можуть проводитися при будь-якій температурі навколишнього повітря. В цьому випадку Тмонт = Тпов.

Тпов - температура навколишнього повітря в момент замикання трубопроводу:

При наявності даних про календарний термін замикання трубопроводу (заварки останнього стику), порядок проведення робіт та ін. Тпов рекомендується уточнювати в Відповідно до цих даних [3], п. 8.6 та 8.7. [1].

При відсутності даних про календарний термін замикання трубопроводу для призначення Тпов рекомендується приймати початкову температуру в холодну пору року згідно п. 8.6 і 8.7. [1].

Для трубопроводів безканальної прокладки з ППУ - ізоляцією Тпов зазвичай приймають 0 ° С. Передбачається, що останній стик заварюється тоді, коли вся траншея засипана, так що негативною температури в стінках трубопроводу бути не може.

У проекті повинна бути застереження, що замикання трубопроводу не допускається при температурі навколишнього повітря нижче Тмонт.
У деяких документах (склепіннях правил) і довідниках є вказівки з обліку температури найбільш холодної п'ятиденки або абсолютної мінімальної температури. Потрібно мати на увазі, що ці температури використовуються, як правило, для вибору матеріалів труб і виробів для трубопроводів, розташованих на відкритому повітрі або в неопалюваних приміщеннях, коли важливі такі характеристики металу, як твердість, хладноломкость і т.п. Зазвичай монтажні роботи при таких температурах не ведуться і до розрахункової температурі монтажу вони не мають прямого відношення.

Приклад визначення монтажної (початкової) температури

Визначимо монтажну (початкову) температуру Тмонт.

Якщо монтажні роботи ведуться без спеціальних укриттів і попереднього підігріву зварювальних стиків, то згідно СНиП 3.05.03-85 зварювання дозволяється проводити:

Отже Тстроіт = -20 ° С.

Температурний перепад з урахуванням коефіцієнта надійності згідно п. 8.7 [1] має дорівнювати Δ t = 1.1 (Траб - t 0С) = 1.1 (150 - (-5)) = 1.1 · 155 = 170.5 ° С (169.4)

Звідси Тпов = Траб - Δ t = 150 - 170.5 = - 20.5 ° С.

Монтажну (початкову) температуру приймаємо Тмонт = max (Тстроіт. Тпов) = max (-20, -20.5) = -20 ° С

Розрахункова температура в робочому стані

Розрахункова температура - це середня по довжині ділянки температура стінок (металу) в робочому стані Траб. Часто приймається рівною розрахунковій температурі продукту.

Якщо продукт має температуру, близьку до максимальної температури навколишнього повітря (холодний трубопровід), то розрахункову температуру рекомендується приймати з урахуванням максимальної температури навколишнього повітря і нагрівання стінок від можливого прямого впливу сонячних променів, тобто найбільшу з з двох значень:

Тпродукта - розрахункова температура продукту. Рекомендується дорівнювати температурі, перевищення якої відбувається не частіше 30 діб в році. Наприклад для теплових мереж це 150ºC

Тсеч - середня температура по перетину труби в теплий період року. Може виявитися визначальною для холодних трубопроводів. Рекомендації щодо визначення такої температури наводяться нижче.

Температура нагріву стінок труби від навколишнього повітря і сонячної радіації

Тсеч приймається рівною максимальній середній температурі по перетину труби в теплий період року. Приймається, наприклад, як tw згідно п. 8. 3 [1].

При цьому, для трубопроводів з теплоізоляцією рекомендується не враховувати добові коливання температури і вплив сонячної радіації (θ1 = 0 і θ4 = 0). Для трубопроводів без теплоізоляції, але захищених від впливу прямих сонячних променів рекомендується не враховувати вплив сонячної радіації (θ4 = 0).

Розглянемо приклад обчислення максимальної температури

tew - середня добова температура зовнішнього повітря в теплу пору року. Наприклад tew = tVII + ΔVII = 30 + 6 = 36 0 С

θ1 - прирости середніх по перерізу труби температур від добових коливань температури зовнішнього повітря, θ1 = 8 0 С

θ4 - приріст середньої по перетину труби температури від сонячної радіації (від впливу прямих сонячних променів).

1.1 - коефіцієнт надійності для кліматичних впливів згідно п. 8.7 [1]

Для трубопроводів без теплоізоляції, не захищених від впливу прямих сонячних променів:

ρ - коефіцієнт поглинання сонячної радіації матеріалом зовнішньої поверхні труби, що приймається по [4]. наприклад для сталевого листа, пофарбованого в червоний колір ρ = 0.8,

Smax - максимальне значення сумарної (прямої і розсіяної) сонячної радіації на горизонтальну поверхню, Вт / м 2 приймається за [2]. Наприклад, для 38 гр. с. ш. Smax = 802 + 140 = 942 Вт / м 2,

k - для горизонтальних поверхонь приймається рівним k = 1,

k1 - для металу приймається рівним k1 = 0.7

Остаточно, отримуємо розрахункову температуру

Відповідно, якщо розрахункова температура продукту Тпродукта менше ніж 7 7. 5 0 С, то в запас міцності доцільно прийняти Траб = 7 7. 5 0 С

Мета випробувань зазвичай зводиться до перевірки герметичності стикових з'єднань, тобто до перевірки якості монтажних робіт. Якщо випробування проводяться водою (гідровипробування), то температура зовнішнього повітря повинна бути позитивною, щоб виключити замерзання води. У більшості випадків розрахункова температура при випробуваннях приймається + 20 ° С.

Список літератури

1. СНиП 2.01.07-85 * - навантаження і впливи (п. 8.1-8.7)

2. СНиП 2.01.01-82 - будівельна кліматологія і геофізика (скасований)

3. СНиП 23.01.99 * - Будівельна кліматологія (діє, випущений замість СНиП 2.01.01-82)

4. СНиП II-3-79 * - будівельна теплотехніка, додаток 7 (скасований)