Выбор труб и материалов трубопроводов
Выбор труб и материалов трубопроводов – Подрядчик коммунальных услуг Aptus Group перейти к содержанию Выбор труб и материалов трубопроводов зависит от множества факторов. Проектировщики должны подойти к этим решениям и определить сильные и слабые стороны различных материалов труб и методов соединения .Цели обучения
- Узнайте о преимуществах и недостатках различных материалов для трубопроводов.
- Ознакомьтесь с некоторыми вопросами, связанными с совместимостью материалов.
- Узнайте о проблемах коррозии в гидравлических и бытовых трубопроводных системах.
Точно так же, как свойства различных материалов труб сильно различаются (см. Таблицу 1), важность этих свойств сильно различается в зависимости от проекта. Выбор материала трубопровода зависит от области применения и качества воды. Например, в системах отопления часто используются стальные трубы из-за их низкой стоимости, прочности и устойчивости к нагреву, в то время как в системах чистой воды, скорее всего, используются трубы из первичного полипропилена (ПП) или поливинилиденфторида (ПВДФ).
Сталь прочная, жесткая и имеет низкий коэффициент теплового расширения. Он также тяжелый (для его транспортировки может потребоваться несколько рабочих) и подвержен коррозии. Иногда ее называют углеродистой сталью или черной сталью, чтобы отличить ее от нержавеющей и оцинкованной стали. Вся сталь по определению содержит углерод.
Сталь часто используется для закрытых гидравлических систем, потому что она недорогая, особенно по сравнению с другими материалами в системах с высоким давлением, а коррозия в этих системах относительно легко контролируется. Он также является хорошим выбором для паровых и пароконденсатных систем, поскольку хорошо выдерживает высокие температуры и давление, а коррозия обычно не является проблемой в паровых трубах. Тем не менее, коррозия является проблемой в пароконденсатных трубах, и многие инженеры выбирают стальную трубу сортамента 80 просто потому, что для ее проржавения требуется примерно в два раза больше времени, чем для трубы сортамента 40.
Если амины (обычно циклогексиламин, морфолин или диэтилэтаноламин (ДЭАЭ)) подаются должным образом для нейтрализации pH трубы конденсата, трубы конденсата могут прослужить весь срок службы здания. Некоторые владельцы зданий не хотят, чтобы эти химические вещества содержались в паре, который может использоваться для увлажнения проблем со здоровьем, однако отказ от использования этих аминов может потребовать замены трубопровода на нержавеющую сталь (SS) или добавления отдельной системы «чистого пара» для увлажнения и стерилизации медицинских инструментов.
Жесткость важна, потому что она определяет расстояние между подвесами. Стальная труба изготавливается длиной 21 фут, а подвески могут быть расположены так же широко для труб большого диаметра. Однако для более гибких материалов могут потребоваться подвесы на расстоянии до 4 футов от центра или даже непрерывно. Обратитесь к ANSI/MSS SP-58: Подвески и опоры для труб – Материалы, конструкция, изготовление, выбор, применение и установка для получения подробной информации о подвесках и расстоянии между ними.
Низкий коэффициент теплового расширения сводит к минимуму потребность в компенсационных петлях и компенсаторах. Однако высокая жесткость стали означает, что, хотя она меньше расширяется, она оказывает очень большое усилие на анкеры.
Труба из оцинкованной стали – это стальная труба, погруженная в ванну с цинком (см. рис. 1). Цинкование имеет два метода снижения коррозии:
- Покрывает поверхность как краска и в большинстве случаев образует очень прочный оксидный слой, как алюминий и нержавеющая сталь.
- Он обеспечивает жертвенный анод (цинк), чтобы получить коррозию вместо коррозии стали.
Оцинкованная стальная труба обладает всеми преимуществами стальной трубы, а также улучшенной коррозионной стойкостью в большинстве сред, хотя и при несколько более высокой стоимости. Цинкование работает почти идеально в тех случаях, когда его периодически смачивают и сушат (например, дорожные знаки и ограждения). Он может выйти из строя в средах с высоким содержанием натрия (например, в умягченной воде, которая вначале была очень жесткой), потому что натрий заставляет прилипшую оксидную пленку отслаиваться и вступать в реакцию, больше похожую на стальную трубу, где оксид отслаивается.
Если сваривается оцинкованная труба, сварщик должен быть осторожным, чтобы шлифовать до необработанной стали. Ремонт оцинковки на внутренней стороне трубы затруднен или невозможен. Если интерьер нуждается в сплошном оцинкованном слое, рассмотрите возможность механических муфт. (Более подробную информацию можно получить через Американскую ассоциацию гальваников.)
Медная труба часто используется как в гидравлических, так и в бытовых целях, особенно для 2-дюймовых труб. и трубы меньшего диаметра. Тем не менее, некоторые подрядчики предлагают заменить оцинкованную стальную трубу для хозяйственно-питьевого водоснабжения на медную диаметром до 6 дюймов. в размерах, особенно на Среднем Западе. Медь является дорогим материалом, но имеет то преимущество, что весит меньше, чем сталь, и для установки может потребоваться меньше сотрудников, в зависимости от веса и ограничений профсоюза. Кроме того, медь, как правило, более благородна и устойчива к коррозии, чем сталь или оцинкованная сталь.
В отрасли HVAC большая часть меди представляет собой твердую (отпущенную) медь типа L (средней толщины), хотя подземная мягкая (отожженная) медь часто относится к типу K (толстая). Дренажные, сливные и вентиляционные трубы (DWV) тоньше (тип M).
Нержавеющая сталь считается устойчивой ко всем видам коррозии. Это верно во многих случаях, но не во всех. Анаэробная и хлоридная коррозия могут повлиять на SS. Наиболее распространенным сплавом является нержавеющая сталь 304, которая добавляет в сталь 18% хрома и 8% никеля. 304L имеет пониженное содержание углерода, чтобы свести к минимуму склонность нержавеющей стали к коррозии на сварных швах. SS с обозначением L рекомендуется для всех SS, которые будут сварены и могут иметь проблемы с коррозией, такие как выхлоп дыма и некоторые системы трубопроводов. 316 и 316L добавляют молибден для снижения восприимчивости к хлоридам.
В последнее десятилетие мы видели, как более тонкая нержавеющая сталь предлагалась в качестве альтернативы оцинкованной стальной трубе и медной трубе большего диаметра, в основном для бытовых водопроводов питьевой воды.
При неправильном выполнении может возникнуть одна потенциальная проблема (см. «Смешивание материалов может привести к проблемам»).
SS требует некоторого количества кислорода для создания адгезионного оксидного слоя, как алюминиевые автомобильные колеса. Обычно это не проблема в гидравлических системах отопления/охлаждения или системах хозяйственно-бытового водоснабжения, но в больших системах хранения охлажденной воды уровень кислорода может стать достаточно низким, чтобы возникать проблемы с микробной коррозией (известной как MIC).
Существует множество марок нержавеющей стали. В целом сплавы 300-й серии являются наиболее коррозионностойкими и немагнитными. Серия 400 тверже, более устойчива к истиранию, выдерживает более высокие температуры и обладает магнитными свойствами. Сплавы серии 200 используются в раковинах и устройствах, где приемлема меньшая коррозионная стойкость.
Чугун (CI) используется в основном в канализационных и ливневых системах.
В этих применениях он обладает очень хорошей коррозионной стойкостью. Недостаток в том, что самые распространенные стыки не скреплены. Большинство чугунных соединений либо вставные, либо без втулки. Вставные соединения очень хорошо работают под землей, где давление грунта помогает остановить движение трубы. Однако над землей существует риск того, что труба может отделиться, если возникнет засор и давление станет слишком высоким. Оцинкованная сталь, в первую очередь для ливневых систем, с механическими муфтами или пластиковыми трубами может быть указана, когда риск затопления из-за давления кажется возможным.
Ковкий чугун (DI) похож на чугун, за исключением того, что он имеет более низкий процент углерода и отжиг и/или добавки, такие как магний, для формирования другой (узелковой) матрицы. Это делает его более прочным и пластичным, чем чугун. Его коррозионная стойкость очень похожа на чугун. DI обычно используется для городских водопроводов. Для ливневой или канализационной канализации можно указать один отрезок трубы ДИ, проходящей под фундаментами, чтобы при осадке конструкции труба изгибалась, а не ломалась.
Duriron почти ушел с рынка, но его можно увидеть в проектах реконструкции. Это чугун с добавлением кремния для защиты от коррозии. Ранее он использовался для систем лабораторных отходов. Чугунные вентиляционные отверстия, которые «сверкают» на крыше, — это Duriron. Сегодня его обычно заменяют полипропиленом (ПП), поливинилиденфторидом (ПВДФ) или иногда боросиликатным стеклом.
Поливинилхлорид (ПВХ) Трубопроводы часто используются в жилых помещениях и становятся все более популярными в коммерческих/промышленных целях. Его преимущество заключается в том, что он очень устойчив к большинству видов коррозии, но не к растворителям или некоторым маслам. Некоторые производители используют полиэфирное масло (POE) для очистки змеевиков HVAC, что в некоторых случаях приводило к растрескиванию труб слива конденсата из ПВХ. Хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ) и акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) также крайне несовместимы с маслами POE.
Одна из проблем, связанных с ПВХ и ХПВХ, заключается в том, что они содержат хлор.
ХПВХ по сути представляет собой ПВХ с добавлением сшитой молекулы хлора для повышения термостойкости. Обычно используется в бытовых системах горячего водоснабжения.
Одним из недостатков трубных систем из ПВХ, ХПВХ и большинства пластиковых и некоторых армированных волокном пластиков (FRP) является то, что они имеют фитинги с очень коротким радиусом, поэтому они имеют более высокие коэффициенты падения давления.
Полипропилен известен как олефин в ковровой промышленности, где он используется для внутренних и наружных ковров. Полипропилен имеет преимущество в работе с жидкостями при температуре до 210°F и очень устойчив к коррозии. Некоторые фирмы используют его для кислотных отходов и (в форме без добавок) для систем чистой воды. Он также используется для некоторых трубопроводов для отходов молочных продуктов, где вода с температурой 210 ° F может стекать в канализацию для очистки затвердевшего сыра. В целом полипропилен является наиболее устойчивым к коррозии из всех материалов, кроме PVDF и других производных тефлона.
Поливинилиденфторид (ПВДФ) — это фторполимер, родственный тефлону. Он дорогой, но обладает отличными свойствами.
Он выдерживает жидкости при температуре 212 ° F, соответствует рейтингу распространения пламени / дыма 25/50 для камер возвратного воздуха (и используется для внутренней облицовки городских автобусов, поскольку он не горит, как другие пластмассы), и очень инертен ( т. е. его можно использовать для лабораторных систем воды высшей степени чистоты или микрочиповых систем).
PEX (сшитый полиэтилен) стали очень популярными, особенно в бытовых водопроводных системах. Это прозрачный, гибкий материал для труб, и некоторые составы соответствуют требованиям 25/50 пламени/дыма для размещения в камерах возвратного воздуха. Он очень гибкий, требует частой или постоянной поддержки.
Боросиликатное стекло когда-то было популярным материалом для лабораторных канализационных труб. Он обладает высокой устойчивостью к коррозии, но стоит дорого и потенциально может вызвать проблемы, если в канализацию выливается очень горячая вода. Он обычно не используется в современных лабораториях.
FRP полезно для применений, где желательна коррозионная стойкость, устойчивость к ультрафиолетовому излучению (УФ) и большая жесткость, чем у пластмасс. Он имеет различные свойства коррозионной стойкости и прочности в зависимости от используемого пластика и волокна, а также от того, как ориентировано волокно. Многие продукты позволяют выбрать различные внутренние покрытия для защиты от определенных химических веществ. Трубопровод градирни хорошо подходит для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха при условии, что продукт оснащен фитингами с низким коэффициентом потерь.
Способы соединения
Сварка — старая и надежная технология. В основном это включает в себя плавление труб вместе. Сталь и полипропилен используют этот метод. Сварку можно использовать для оцинкованной стали, но восстановить цинковое покрытие на внутренней поверхности труб практически невозможно, поэтому предпочтительно механическое соединение.
Нарезание резьбы подразумевает свинчивание труб вместе, обычно с помощью ниппеля с внутренней резьбой между двумя секциями трубы с наружной резьбой. Нарезка резьбы является обычной для стальных и оцинкованных стальных труб. Это также характерно для некоторых пластиковых трубных материалов. Он используется для SS, но требует свежих штампов и анаэробного компаунда для труб, чтобы сделать герметичные соединения. Резьбовые соединения выдерживают нагрузки во всех направлениях.
Отбортовка дорогая, но практически надежная. Фланцевые соединения могут выдерживать любое желаемое давление и могут быть диэлектрическими для минимизации коррозии (см. рис. 2).
Механические муфты (см. рис. 3) выдерживают нагрузки во всех направлениях, а также могут выдерживать любое желаемое давление. Сегодня мы наблюдаем движение либо к узлам заводской сварки, которые соединяются в полевых условиях с помощью механических муфт, либо к системам, которые полностью механически связаны, в основном в размерах более 2 дюймов.
Доступны как жесткие, так и гибкие муфты. Некоторые проекты также включают вертикальные стояки, которые выигрывают от линейной гибкости «гибких» муфт, чтобы избежать компенсаторов или смещений, которые увеличивают размеры шахты, чтобы предотвратить разрыв труб из-за сдвигающих сил на негибких стенках шахты. Гибкие механические муфты также могут заменить гибкие соединения в зависимости от геометрии и виброизоляции насоса или оборудования.
Коррозия
Коррозия очень важна для трубопроводных систем. Как правило, в водяных системах отопления или охлаждения используются ингибиторы коррозии и, возможно, биоциды. Нитриты и молибдаты являются наиболее распространенными ингибиторами коррозии. Некоторые проектные фирмы указывают только молибдаты для систем охлажденной воды, но допускают использование молибдатов или нитритов для систем отопления, в которых зимой температура воды поднимается выше 140°F. Это связано с тем, что в холодной воде нитриты могут быть пищей для микроорганизмов; в системах с охлажденной водой может происходить микробиологическое «цветение».
Добавлены отдельные ингибиторы для защиты «желтых металлов», таких как медь. В гликолевых системах большинство поставщиков используют фосфатный ингибитор коррозии, поскольку он также соответствует правилам Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для пищевых продуктов, поэтому им нужно производить только один продукт для пищевого и непищевого гликоля.
Однако по крайней мере один поставщик использует нитраты, поэтому каждый владелец должен вести учет того, что находится в их доме. Данные об эффективности лечения полунитратами и полуфосфатами отсутствуют; смешивание гликолей с различными химическими ингибиторами не рекомендуется. Системы, содержащие гликоль, должны поддерживать концентрацию гликоля на уровне от 18% до 25%. Источники различаются по точному пределу, но ни один производитель не продает предварительно смешанный гликоль с концентрацией ниже 20%; рекомендуется не использовать ничего ниже 25%.
Если этого не сделать, микроорганизмы могут быстро размножаться, поскольку гликоль является пищевым продуктом.
Гликоль — это спирт, и, как и в производстве вина, пока концентрация не станет токсичной, микроорганизмы будут размножаться. Никогда не допускайте подключения подпитки бытовой воды к гликолевой системе, иначе концентрация будет медленно уменьшаться до тех пор, пока не возникнет серьезная проблема. Рекомендуется питательный бак, заполненный предварительно смешанным промышленным (не автомобильным) гликолем, реле давления и насос.
Сталь относительно невосприимчива к коррозии, если она находится в среде с высоким pH (например, стальная арматура в бетоне). Шкала pH является логарифмической и обычно находится в диапазоне от 0 до 14. Она указывает, насколько кислым или щелочным является раствор, где 0 соответствует самой кислой реакции, а 14 — самой щелочной. pH 7 указывает на нейтральность. Диапазон pH от 8 до 10,5 обычно используется для трубопроводных систем, содержащих сталь. Однако сталь подвержена коррозии, если pH низкий или отдельные химические вещества воздействуют на сталь.
Многие схемы защиты от коррозии основаны на высоком pH, но это проблема для систем, включающих котлы с алюминиевыми теплообменниками, поскольку алюминий несовместим с высоким pH. Комбинация стальных труб и алюминиевых теплообменников требует очень узкого диапазона pH в гидравлических системах, обычно от 8 до 8,5.
Поверхностная конденсация – еще одна проблема. На Среднем Западе принято не изолировать PEX или другие пластиковые материалы в некоторых системах, потому что в них не образуется конденсат. Но с энергетической точки зрения PEX теряет тепло быстрее, чем медная труба. Это связано с тем, что больший внешний диаметр PEX обеспечивает большую площадь поверхности для теплопередачи.
Диэлектрические фитинги сегодня вызывают споры. Диэлектрические фланцы часто являются предпочтительным диэлектрическим фитингом, потому что, если указаны диэлектрические фланцы, а подрядчик устанавливает недиэлектрические фланцы, единственная коррекция заключается в установке пластиковых болтовых изолирующих вставок – замена фланцев не требуется.
Однако сегодня NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует склеивания металлических трубопроводов бытового водоснабжения, что устраняет диэлектрическое разделение, обеспечиваемое диэлектрическими фланцами, соединениями и, возможно, ниппелями.
Тщательно продумайте материалы, которые вы указываете для систем трубопроводов. У каждого материала есть отличные приложения на рынке, но у каждого есть приложения, для которых он не очень подходит. Здесь были представлены плюсы и минусы для нескольких широко используемых материалов, но эта статья лишь коснулась поверхности этой области техники.
Смешивание материалов может привести к проблемам: знайте, какие материалы для трубопроводов вы используете, чтобы свести к минимуму коррозию
За последнее десятилетие механически соединенные более тонкостенные трубы (сорт 10 из нержавеющей стали 304 или SS) стали более распространенными для 2,5-дюймовых труб. и более крупные системы бытового водоснабжения.
Она обеспечивает высокую коррозионную стойкость и более низкую стоимость установки по сравнению с трубой из оцинкованной стали сортамента 40 или медной трубой типа L.
Стоимость материала из нержавеющей стали сортамента 10 304 почти такая же, как и для оцинкованной стали сортамента 40, но она в два раза легче, поэтому ее установка дешевле. Стоимость материала из меди почти вдвое выше, чем у материала из стали 10 304 SS для этих размеров, но затраты на установку аналогичны, поэтому она также имеет более высокую стоимость установки. Одна проблема, которая вызвала проблемы, заключается в том, что фитинги сортамента 10 304 из нержавеющей стали примерно на треть дороже, чем фитинги из оцинкованной стали сортамента 40, поэтому оцинкованные фитинги смешивают с прямыми трубами из нержавеющей стали с благими намерениями.
Считается, что и нержавеющая сталь, и оцинкованная сталь устойчивы к коррозии, а механическое соединение обеспечивает диэлектрическое разделение, что неверно.
Диэлектрическая коррозия, которая возникает между гальванопокрытием (цинком) и нержавеющей сталью, является экстремальной, потому что материалы находятся почти на противоположных концах диаграммы благородства металла. Коррозия цинка быстрая и сильная (см. рис. 4).
Джефф Болдт является директором IMEG Corp., где он является директором по инновациям и качеству. Он также является членом ASHRAE TC 3.6 Water Treatment.
Кейт Стоун является заместителем директора и старшим специалистом по машиностроению в IMEG Corp., где он отвечает за техническую экспертизу и качество.
- Источник: csemag.com 17.09.18
Наша компания
Наши услуги
О НАС
Компания Aptus является лидером отрасли в области проектирования, проектирования, закупок, установки, проверки и восстановления подсоединенных к мосту коммуникаций. Наш опыт в области инфраструктурных услуг включает в себя работу над более чем 5000 мостов в 43 штатах.
Конверт Facebook-f Инстаграм Линкедин
© Copyright 2023 | Группа Аптус
перейти к содержаниюУвеличение производства с утеплителем для пластиковых труб — Kanthal®
Увеличение производства на 50%
Компания Uponor AB, расположенная в центре Швеции, является одним из ведущих европейских производителей пластиковых труб и стальных труб с пластиковым покрытием для строительства. В компании работает около 450 сотрудников, и она продает свою продукцию более чем в 30 странах.
Пластиковые трубы из сшитого полиэтилена, которые производятся с 1972 года, обладают очень хорошими долгосрочными свойствами для использования при высоком давлении и температуре. Ассортимент продукции включает в себя трубы для транспортировки воды, системы радиаторного отопления, системы теплого пола и т. д. Спрос на эту продукцию неуклонно растет, и соответственно увеличиваются производственные мощности.
Полуцилиндры Superthal. Нагреватель автоматически открывается при остановке процесса во избежание перегрева труб.
ВЫЗОВ
В процессе производства пластиковых труб для радиаторных систем отопления трубы нагревают и наносят диффузионный барьер из пластика на основе этилвинилового спирта. Первоначально нагрев обеспечивался трубчатым нагревателем Fibrothal™, который отлично работал, но имел свои ограничения как по мощности, так и по температуре. Поскольку производственные мощности необходимо было увеличить до гораздо более высокого уровня, с Канталом связались для обсуждения нового модернизированного нагревателя.
Старый нагреватель мог обеспечить производительность 15 – 29 метров труб в минуту (49 – 95 футов/мин). Требования были установлены, чтобы увеличить скорость, не используя больше площади. Трубы нагреваются до 80°C (175°F), и при переключении на другой размер трубы нагреватель должен открываться автоматически, чтобы избежать расплавления труб.
Это происходит ежедневно.
Другим требованием является необходимость очень равномерного нагрева труб, так как любая неравномерность температуры создает проблемы на более поздних стадиях производства. Следовательно, камера нагревателя должна быть эффективно герметизирована, чтобы контролировать поступление и циркуляцию воздуха.
РЕШЕНИЕ
Нагревательные модули Superthal доступны в виде цилиндров, полуцилиндров и панелей в широком стандартном ассортименте. Несколько модулей объединены в гибкую систему, позволяющую использовать расширенные температурные профили и управление. Kanthal поставляет модули или полные кассеты.
Компания Kanthal предложила новый обогреватель, состоящий из нагревательных модулей Superthal ® . Superthal изготовлен из керамического волокна со встроенными нагревательными элементами из дисилицида молибдена Kanthal® Super (MoSi2), которые производятся в виде стандартных цилиндров, полуцилиндров и панелей. Максимальная температура 1600°C (2910°F) и мощностью до 249 кВт/м2 (1606 кВт/фут2).
В данном случае были выбраны полуцилиндры, так как нагреватель должен легко открываться, а всего 20 модулей были смонтированы в двух готовых к установке кассетах. Температура в нагревателе составляет 700 – 800°C (1290– 1470°F), что дает умеренную температуру элемента 1340°C (2445°F). Элементы подключаются двумя последовательно соединенными группами непосредственно к сетевому напряжению, поэтому трансформатор не требуется. Мощность регулируется тиристором. Kanthal поставил кассеты и электрический блок управления, а Uponor завершила сборку, добавив открывающие устройства и другое оборудование. Обогреватель был установлен 19 мая.96 и с тех пор находится в непрерывной эксплуатации.
РЕЗУЛЬТАТ
Цель по увеличению производства достигнута. Сначала компания Uponor планировала инвестировать в совершенно новую линию для увеличения производительности, но простой модернизации нагревателя было достаточно, чтобы достичь этого с гораздо меньшими затратами.
Скорость волочения труб теперь составляет 40 – 50 м/мин (131 – 164 фута/мин), что соответствует увеличению на 50 %.