Основы знаний о трубах для инженеров нефтегазовой отрасли

Что такое труба?

Труба представляет собой прямую герметичную цилиндрическую полость, используемую в трубопроводной системе для транспортировки жидкости, газа и иногда твердых частиц.

Различные типы труб используются в различных проектных условиях с учетом технических и коммерческих параметров. Для малых и средних размеров, бесшовные трубы более популярны, тогда как для больших диаметров сварные трубы более экономичны.

Трубы в основном подразделяются на две основные категории бесшовные и сварные. Сварные трубы далее классифицируются на основе метода сварки. Существует два способа сварки труб: первый - с присадочным металлом, второй - без присадочного металла. Процесс SAW - это сварка присадочным металлом, в то время как ERW и HFW не являются методами сварки присадкой для сварки труб. Трубу EFW можно сваривать с присадочным материалом или без него. Трубы SAW далее классифицируются как трубы с прямыми и спиральными швами. Трубы с прямым швом также известны как L-SAW или трубы с длинным швом SAW. Прямая SAW труба среднего диаметра имеет один шов, а труба большого диаметра имеет два сварных шва.

ASME B31.3 предоставляет список материалов, которые можно использовать в технологических трубопроводах. ASME B31.3 охватывает углеродистую сталь, низколегированную сталь, нержавеющую сталь, материал с необычными свойствами, такой как титан, медь, никель и его сплав, а также неметаллические материалы, такие как ПВХ, ПЭНД, ПВП / СТП и т. д

Материал из углеродистой стали используется при температуре до 425 градусов Цельсия и выше, чем у низколегированной стали. При коррозионных условиях используются материалы из нержавеющей стали. Для низкотемпературного применения используются материалы НТУС. Неметаллический материал, такой как трубы ПВП и СТП, используется в морской воде и других низкокачественных, но агрессивных средах.

С ростом технологического прогресса облицовочные и футеровочные материалы становятся популярными в перерабатывающей промышленности. Комбинируя два материала, мы можем получить преимущество двух материалов по низкой цене.

Облицованная труба имеет механическое соединение между трубой и материалом футеровки.

Применяя облицовочный материал к трубе из углеродистой стали, можно получить антикоррозионные свойства облицованного материала и прочность углеродистой стали.

Обычно используемые футеровочные материалы - политетрафторэтилен, резина, стекло и стеклопласт (армированный волокном пластик).

Труба в оболочке - в отличие от механической связи между трубой и материалом футеровки, труба в оболочке имеет метеорологическую связь между трубой и материалом оболочки.

Облицовка производится взрывным способом или сваркой плакированного материала на трубе, которая также известна как поверхностная.

Материал из высокопрочной углеродистой стали облицован материалом из нержавеющей стали с высокой коррозионной стойкостью, что позволяет снизить затраты.

Теперь о размерах трубы. Размер трубы определяется в NPS, NB или ND

NPS - номинальный размер трубы

Все американские стандарты используют обозначение NPS для определения размера трубы. Это современная версия более ранней версии IPS - Iron Pipe Size. NPS не является наружным или внутренним диаметром трубы, а находится между внешним и внутренним диаметром трубы, но не точно в середине. Например, наружный диаметр трубы NPS 2 составляет 60 мм или 2,375 дюйма. NPS 12 и труба меньшего размера имеет наружный диаметр, превышающий указанный размер, а для NPS 14 и выше размер трубы соответствует наружному диаметру трубы в дюймах. Это означает, что наружный диаметр трубы 16 ”равен 16”.

NB - Условный проход

Это европейский эквивалент NPS. В этом стандарте размеры труб указаны в миллиметрах.

DN - Номинальный диаметр

Это немецкий эквивалент NPS. Также в этом стандарте размеры труб указаны в миллиметрах

Здесь можно увидеть сечение трубы с указанием ID / OD и NPS. Наружный диаметр трубы стандартизирован, поэтому ID будет изменяться при изменении толщины трубы.

В практике можно встретить такие термины, как трубы малого сечения и большого диаметра. Знаете ли вы, что такое труба с малым и крупным сечением?

Как правило, трубы, имеющие размерный диапазон 1/2" - 1 1/2", называются трубами с малым диаметром. Трубы в диапазоне размеров 2 дюйма и выше обозначаются как большие отверстия. Они могут незначительно отличаться в зависимости от производителя, но в большинстве случаев одинаковы. Некоторые компании ссылаются на то что 2 1/2" это маленькое отверстие, а выше этого - большое отверстие.

• Стандартные размеры труб из углеродистой и легированной стали в диапазоне от 1/8" до 80" в соответствии с ASME B36.10.
• Стандартный размер трубы из нержавеющей стали в диапазоне от 1/8" до 30" покрывает ASME B36.19

Длина трубы указывается в метрах или футах. Во время производства трубы не изготавливаются одинаковой длины, а при строительстве технологического завода потребуются трубы различной длины. Для решения этой проблемы стандарт трубы определил трубы двойной и одинарной условной длины.

Труба одинарной условной длины от 4,8 до 6,7 м с длиной 5% от 3,7 до 4,8 м

Труба двойной условной длины имеет минимальную среднюю длину 10,7 м и минимальную длину 4,8 м с 5% длины в диапазоне от 4,8 до 10,7 м. Максимальный размер по умолчанию ограничен из-за транспортных ограничений. Нельзя транспортировать очень длинную трубу через обычное среднее значение. Однако вы можете заказать трубы фиксированной длины, но это будет стоить дороже.

В зависимости от требований к конструкции можно выбрать длину трубы.

Толщина трубы выражается в номере шедула  (общие номера шедулов: 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160). Если нужна более толстую трубу, чем Sch 160, это можно указать это в спецификации или в заказе.

Толщина трубы также выражается в виде STD, особой прочности-XS, сверхпрочный-XXS. Если ссылаться на ASME B16.10, в котором указаны стандартные размеры для труб из углеродистой стали, можно найти номер соответствующего шедула к более высокому номеру шедула, большей толщине трубы и меньшего внутреннего диаметра.

Что такое № шедула?

Номер шедула является приблизительным значением уравнения = 1000 P / S.

P - рабочее давление в (фунт / кв. Дюйм)

S - допустимое напряжение в (фунт / кв. Дюйм)

Как было сказано ранее, внешний диаметр каждого размера трубы стандартизирован. Поэтому внутренний диаметр зависит от  номера шедула трубы.

ASME B36.10 обеспечивает требования к стандартным размерам для сварных и бесшовных труб из кованого железа.

Толщина трубы из нержавеющеей стали также выражена в номере шедула. Тем не менее, есть только четыре номера. упомянуты в ASME B36.19, то есть (5S, 10S, 40S, 80S)

Номер шедула с суффиксом S используется для нержавеющей стали согласно ASME B36.19ю

Поэтому, нужно помнить что номера шедулов 10 и 10S не одинаковы и имеют разную толщину и материал.

Труба может быть:

• с плоским концом - трубы с гладким концом используются со сварными фитингами раструбного типа
• со скошенным концом - этот вид конца используется при использовании сварных фитингов стыкового типа
• труба с резьбовым концом используется с резьбовыми соединениями в трубопроводной системе
• существует также специальный конец, такой как гнездо и втулка с уплотнительными кольцами.