Трубы для газопроводов: материалы, правила монтажа, нормативные документы

Содержание

• 1 Особенности материалов
  • 1.1 Сталь
  • 1.2 Полиэтилен
• 2 Проблема выбора
• 3 Расчет
• 4 Нормативные документы
  • 4.1 Полиэтилен
  • 4.2 Сталь
    • 4.2.1 ГОСТ 3262-75
    • 4.2.2 ГОСТ Р 52079-2003
    • 4.2.3 ГОСТ Р 52568-2006
• 5 Заключение

В каких случаях более предпочтительны стальные или полиэтиленовые трубы для газопроводов? Есть ли какие-то правила, регламентирующие прокладку газа в пределах приусадебного участка? По каким нормативным документам выпускаются трубы, которые можно использовать? Давайте вместе постараемся найти ответы.

Прокладка газовой магистрали.

Особенности материалов

Для начала давайте сформулируем ключевые особенности обоих возможных решений.

Сталь

Определяющее свойство, которое делает сталь основным материалом для прокладки газовых магистралей — прочность. Столкновение с автомобилем, вандализм, сейсмическая активность (разумеется, в разумных пределах) с минимальной вероятностью приведут к нарушению герметичности трубы и утечке газа.

Какие еще качества стали стоит отметить?

• Широчайший диапазон рабочих температур. Стальные трубы незначительно меняют свои механические свойства в диапазоне от -40 до +100С и выше. При более низких температурах, впрочем, многие марки стали становятся хрупкими.
• Низкую коррозионную стойкость. Если сухая среда с отсутствием кислорода внутри газопровода исключает коррозию, то снаружи трубы приходится периодически перекрашивать с зачисткой старого лакокрасочного покрытия, причем вовсе не из соображений эстетики.

Слой краски защищает сталь от ржавчины.

• Стальные трубы — отличный проводник. При их эксплуатации приходится решать проблемы заземления и катодной защиты: блуждающие токи и возникновение разнообразных электрохимических процессов не только может привести к аварии на газопроводе, но и резко ускоряет коррозию.
• Наконец, цена погонного метра стальной трубы несколько выше, чем у полиэтиленового аналога. Приведем некоторые оптовые цены.

Номинальный диаметр, мм (линейки размеров не совпадают, поэтому взяты максимально близкие диаметры) Стоимость погонного метра, руб. Стальная труба ВГП Полиэтиленовая труба ПЭ100 SDR 17,6 65/63 269 110 90/80 311 226 100/110 452 335

Полиэтилен

Чем пластиковая труба для газопровода принципиально отличается от стальной?

• Масса погонного метра меньше в 3-7 раз. Отсюда — более простые транспортировка и монтаж.
• Полиэтилен не боится коррозии и контакта с агрессивными средами. Это один из наиболее химически стойких полимеров: недаром он используется для производства тары, в которой хранятся концентрированные кислоты. Практическое следствие: какое-либо обслуживание газопровода после окончания монтажа не требуется; периодическая покраска может быть забыта, как страшный сон.

Концентрированная соляная кислота продается в полиэтиленовой бутылке.

• Как и все пластики, полиэтилен — диэлектрик. Раз так, блуждающих токов можно не бояться; заземление и катодная защита не требуются.
• Во всем диапазоне рабочих температур механические свойства газопровода практически не меняются: пластик сохраняет вязкость, способную погасить сколь угодно сильный удар, и эластичность, способствующую обратимой деформации при нагрузках. Проще говоря, если по полиэтиленовой трубе проедет грузовик, она вернется к исходной форме.
• В отличие от стали, стыковая сварка труб полностью автоматизирована, что исключает человеческий фактор и, соответственно, разброс качества соединений.

Стыковая сварка полиэтиленового газопровода.

• Верхняя планка рабочей температуры ограничена всего 40-45 градусами.

Проблема выбора

Итак, сталь или пластик?

Выбор читатель может сделать самостоятельно, на основе выше приведенных описаний. Однако стоит учитывать некоторые законодательно закрепленные ограничения.

Использование полиэтилена не допускается:

• В регионах, где температура наиболее холодной пятидневки зимы ниже -45 градусов. Эластичность пластика при низких температурах имеет свои границы.

В Якутии и на Чукотке волей-неволей приходится использовать только сталь.

• В зонах с сейсмичностью выше 6 баллов. Несмотря на вышеупомянутую эластичность, прочность стали на разрыв все-таки заметно выше.
• В городской зоне высокого давления первой и второй категории. Тут, вероятно, необходимо небольшое пояснение. К разным категориям газопроводы относят по рабочему давлению:

Категория Рабочее избыточное давление, МПа 1 0,6 — 1,2 для природного газа, 0,6 — 1,6 для сжиженного (газгольдеров) 2 0,3 — 0,6 3 0,005 — 03 4 Менее 0,005

• Полиэтилен может укладываться только в грунт. Наземная и надземная прокладка, монтаж полиэтиленовых газопроводов в тоннелях и коллекторах, а также внутри зданий любого назначения запрещены. Эта инструкция связана с низкой механической прочностью и горючестью материала.

Таким образом, при монтаже газопровода в пределах участка можно ориентироваться на несложное правило: по участку можно проложить полиэтилен в грунте; от ввода в дом газ разводится только сталью. Переход между полиэтиленом и сталью должен находиться за пределами дома выше уровня грунта.

Ввод газа в дом.

Расчет

Сразу огорчим читателя: простой расчет диаметра трубы газопровода невозможен. Причина — слишком большое количество определяющих факторов.

Оцените их список:

• Вид газа. Метан, пропан и пропан-бутановая смесь обладают разной плотностью и в плане гидродинамики ведут себя по-разному.
• Материал трубы. Сталь и полиэтилен оказывают разное сопротивление движению потока.
• Массовый расход газа. Он, в свою очередь, определяется тепловой мощностью газового оборудования и его КПД.
• Длина газопровода. Чем она больше — тем больше потери давления.
• Каждый поворот, каждый элемент запорной арматуры тоже сказывается на падении давления.

Повороты, переходы диаметра и вентиля увеличивают потерю давления.

• Температура газа тоже весьма сильно влияет на его гидродинамические характеристики.
• Наконец, для разных видов котлов, печей и т.д. допустим различный диапазон рабочих давлений; соответственно, допустимое падение давления на газопроводе тоже будет различаться.

Что делать потенциальному владельцу газового котла? Самое простое решение — воспользоваться одним из онлайн-калькуляторов, позволяющих ввести все вышеперечисленные данные и получить готовое решение. С учетом шага диаметров труб мелкие погрешности из-за неучтенных малозначащих факторов не приведут к катастрофическим последствиям.

Давайте воспользуемся калькулятором, любезно выложенным на своем сайте московским представительством компании Антонио Мерлони Груп, продающим газгольдеры.

Использование пропан-бутановой смеси с пиковым расходом, соответствующим тепловой мощности в 36 КВт, при 20-метровой длине полиэтиленового ввода и температуре газа +2 С заставит нас использовать ввод с минимальным внутренним диаметром 11 мм.

Образец готового расчета для многосегментного тупикового газопровода с переходами диаметра.

Нормативные документы

Очевидно, что проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и стали должно опираться на некие нормативные документы, по которым эти трубы производятся. На какие именно?

Полиэтилен

Газовые трубы из полиэтилена производятся согласно требованиям ГОСТ Р 50838-2009.

Изучим основные моменты документа.

• Максимальное рабочее давление полиэтиленового газопровода не может превышать 1,2 МПа. Максимальная температура газа — всего 40 С.
• Номинальный наружный диаметр труб варьируется от 16 до 630 миллиметров. Толщина стенок привязана к параметру SDR (так называется отношение диаметра к стенке, характеризующее прочность трубы на разрыв) и может составлять от 2,5 до 52,7 мм.
• При диаметре до 200 мм труба может поставляться в виде бухты или катушки, при большем сечении — только в прямых отрезках. При этом длина прямого отрезка может составлять от 5 до 24 метров.

Газовая полиэтиленовая труба маркируется продольной желтой полосой.

Сталь

Для стальных труб параллельно действую несколько документов.

• Стальные водогазопроводные сварные трубы производятся по ГОСТ 3262-75.
• Сварные изделия для магистральных газопроводов — прямошовные и спиральношовные — изготавливают согласно ГОСТ Р 52079-2003.
• По ГОСТ Р 52568-2006 производят бесшовные, прямошовные и спиральношовные трубы для газовых магистралей, оснащенные защитными покрытиями.

Какую информацию можно найти в этих стандартах?

ГОСТ 3262-75

ВГП трубы — прямошовные сварные, то есть изготавливаются путем сворачивания в вальцах прямой плоской заготовки и последующего проваривания продольного шва.

Они поставляются в прямых отрезках от 4 до 12 метров. Длина может быть немерной, мерной или кратной мерной с припуском на каждый рез, равным 5 мм.

Диапазон диаметров — от 6 до 150 мм. Трубы делятся на легкие, обыкновенные и усиленные; эти категории вполне предсказуемо различаются толщиной стенок.

Трубы ВГП на складе.

В рамках стандарта изделия производятся как из черной стали, так и с защитным цинковым слоем.

ГОСТ Р 52079-2003

В рамках этого стандарта производятся трубы для магистралей с огромным избыточным давлением. Причина понятна: насосные станции должны преодолеть огромную потерю напора, проистекающую из значительной протяженности магистралей.

Для магистральных газопроводов характерна огромная протяженность.

Изделия могут изготавливаться тремя способами:

Диапазон диаметров, мм Способ изготовления 114 — 530 Сварка плоской заготовки одним прямым швом с помощью высокочастотной сварки 159 — 1420 Сварка плоской заготовки спиральным швом с помощью дуговой сварки с использованием флюса (ДСФ) 530 — 1420 Сварка плоской заготовки с помощью ДСФ с одним или двумя прямыми швами.

Толщина стенки может варьироваться от 8,21 до 40 мм, рабочее давление достигает 9,8 МПа (100 кгс/см2). Рабочая температура окружающей среды может опускаться до -60 С.

В общем случае трубы поставляются отрезками немерной длины от 10,5 до 12 метров; по согласованию с заказчиком, впрочем, возможна поставка отрезков мерной длины.

ГОСТ Р 52568-2006

Диапазон диаметров полностью соответствует таковому в рассмотренном выше документе — от 114 до 1420 мм. Способы изготовления уже упоминались: бесшовные, прямошовные и спиральношовные сварные.

Производство бесшовных труб.

Ключевое отличие этих труб от произведенных по ГОСТ Р 52079-2003 — наличие защитного покрытия. Тот или иной его тип применяется в зависимости от условий использования.

Номер Конструкция Вид Область применения Диаметры, мм Эксплуатационный диапазон температур, С 1 Трехслойный полиэтилен (3ПЭ) Нормальное Подземные трубопроводы в умеренной и холодной климатических зонах 114 — 1420 -40 — +60 2 3ПЭ Теплостойкое Подземные трубопроводы в жарких климатических зонах 114 — 1420 -50 — +80 3 3ПЭ Специальное Трубопроводы с прокладкой горизонтальным бурением 114 — 1420 -60 — +60 4 Двухслойный полиэтилен (2ПЭ) Нормальное Трубопроводы неответственного назначения 114 — 820 -50 — +60 5 Трехслойный полипропилен (3ПП) Нормальное Подводная, подземная прокладка 114 — 1420 -10 — +80 6 3ПП Морозостойкое Районы Крайнего Севера 114 — 1420 -20 — +80 7 3ПП Специальное Горизонтальное бурение, протаскивание 114 — 1420 -20 — +110 8 Двухслойный полипропилен Нормальное Повышенная температура продукта 114 — 820 -10 — +110 9 Однослойное эпоксидное покрытие Нормальное Подземная прокладка 114 — 820 -20 — +80

На фото — магистральные трубы с защитным покрытием.

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет читателю определиться с выбором того или иного решения. Дополнительную информацию, как обычно, можно найти в видео в этой статье. Успехов в строительстве!