Трубопроводы пара и горячей воды: категории и их особенности.

Горячая вода и пар играют ключевую роль как в быту, так и в промышленности. Для их эффективной доставки к потребителям используются специализированные трубопроводы, которые обладают особыми характеристиками и техническими параметрами.

В данной статье подробно рассматриваются различные виды трубопроводов для горячей воды и пара, их отличительные особенности, а также параметры, которые определяют их эксплуатацию. Мы также обсудим требования, которым должны соответствовать такие трубопроводы, их конструктивные особенности, а также рекомендации по проверке и обслуживанию этих систем.

Трубопроводы для пара и горячей (перегретой) воды предназначены для транспортировки водяного пара, находящегося под избыточным давлением свыше 0,07 МПа, или воды с температурой выше 115°C. Эти трубопроводы, включая те, что используются в тепловых сетях и других сферах, обеспечивают передачу тепловой энергии от источников (таких как котлы, турбины, бойлеры, сосуды и другие устройства) к потребителям, таким как технологические установки, паровые турбины, системы отопления и другие потребляющие системы.

Другими словами, трубопровод для пара и горячей воды представляет собой систему, состоящую из труб, арматуры, различных компонентов, компенсаторов и других элементов, соединенных в единую конструкцию. Эта система предназначена для транспортировки водяного пара и горячей воды.
Классификация трубопроводов пара и горячей воды регламентируется двумя основными нормативными документами:

• ФНиП «Правила промышленной безопасности при эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением».
• Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013).

Трубопроводы, предназначенные для транспортировки пара и горячей воды, обладают особыми характеристиками, которые отличают их от стандартных магистральных и распределительных водопроводных систем.

Основные отличия следующие:

• Устойчивость к высоким температурам — от 115°C до 450°C.
• Устойчивость к давлению — от 1,6 до 8 МПа.
• Отсутствие швов вдоль всей длины трубы, что повышает прочность конструкции и снижает риск протечек.
• Высокая коррозионная устойчивость, которая защищает трубы от воздействия механических, климатических и химических факторов.
• Отличная свариваемость, что позволяет легко соединять элементы трубопроводов.

Для производства таких труб используется углеродная или легированная сталь, обладающая высокими прочностными характеристиками, что позволяет выдерживать значительные внутренние нагрузки и долговечно служить в условиях экстремальных температур и давления.

Трубопроводы для пара и горячей воды устанавливаются в различных типах зданий — жилых, производственных, складских, административных и других. Для их изготовления используют стальные металлоизделия, выполненные из различных марок стали, что гарантирует высокую прочность и надежность. Особое внимание уделяется выбору материалов, которые обладают устойчивостью к коррозионным процессам и способны выдерживать высокие температуры в процессе эксплуатации.

Температура транспортируемых по таким трубопроводам веществ может превышать 115°C, а давление — достигать 1,6 МПа. Для производства трубопроводных систем применяют сталь различных марок, что позволяет достичь прочности и долговечности всей системы. Для повышения характеристик трубопроката, а также защиты от гидроударов, производится термообработка труб. Этот процесс помогает обеспечить надежную работу системы и избежать разгерметизации. В документации обязательно указываются режимы термообработки.

Тем не менее, в некоторых случаях термообработка не требуется, например, если:

• Технические параметры трубопроводных элементов уже соответствуют необходимым стандартам на этапе производства;
• Используется технология горячего деформирования, при которой термообработка происходит непосредственно в процессе производства.

Одним из важных аспектов является защита трубопроводных систем от гидроударов. Это поможет избежать разгерметизации и утечек, что критически важно для обеспечения надежности всей системы.

Трубопроводные сети разделяются на четыре категории, в зависимости от их характеристик, таких как температура и давление рабочей среды. Для каждой категории существуют свои требования и параметры, которые описаны в технической документации:

• Системы, соединенные с котлами — давление и температура пара на выходе.
• Паровые трубопроводные системы с турбинами — температурные режимы и противодавление.
• Регулируемые и нерегулируемые системы отбора пара — температура и давление на отборе.
• Системы с редукционными установками — максимальные давление и температура.
• Трубопроводы от диаэраторов — номинальное давление.
• Системы горячего водоснабжения — максимальная температура и давление.

Трубопроводы для пара и горячей воды классифицируются в зависимости от температуры и давления рабочей среды на несколько категорий.

• Категория I включает системы, в которых температура может достигать более 560°C, с давлением выше 8,0 МПа. Температурные показатели могут варьироваться от 450°C (для 4-й группы) до более 560°C (для 1-й группы). 450–520 (3 гр.) и 520–560 (2 гр.);
• Категория II относится к трубопроводам, где температура рабочей среды не превышает 450°C, а давление находится в пределах от 4,0 до 8,0 МПа. В пределах этой категории температура может быть от 350°C (для 2-й группы) до 450°C (для 1-й группы).
• Категория III охватывает трубопроводы, в которых температура рабочей среды не превышает 350°C, а давление составляет от 1,6 до 4,0 МПа. Температура в этой категории варьируется от 250°C (для 2-й группы) до 350°C (для 1-й группы).
• Категория IV включает трубопроводы с температурой от 115°C до 250°C и давлением от 0,07 до 1,6 МПа.

Однако, стоит отметить, что если параметры среды попадают в разные категории, трубопровод следует отнести к категории с наибольшим значением одного из этих параметров.

• Для паропроводов, которые подключены к нерегулируемым и регулируемым отборным системам турбины (включая паропроводы промежуточного перегрева), необходимо учитывать максимально возможные значения температуры и давления пара на выходе, предоставленные заводом-изготовителем турбины.
• Для паропроводов, подключенных к редукционным и редукционно-охладительным установкам, следует ориентироваться на максимальные параметры давления и температуры редуцированного пара, указанные в проектной документации установки.
• Для трубопроводов питательной воды после деаэраторов с повышенным давлением принимается номинальное давление воды, с учетом гидростатического давления столба жидкости, а также температура насыщения в деаэраторе.
• Для трубопроводов питательной воды после питательных насосов и подогревателей высокого давления (ПВД) учитываются максимальные давления, создаваемые насосом в напорной линии, при закрытой задвижке и максимальное давление на всасывающей линии насоса. Для насосов с турбоприводом или с гидромуфтой давление в трубопроводе не должно превышать 1,05 номинального давления насоса. Также принимается максимальная расчетная температура воды после последнего ПВД.
• Для трубопроводов водяных тепловых сетей — подающих и обратных — нужно учитывать максимальное давление и температуру воды в подающем трубопроводе, принимая во внимание работу насосных подстанций и особенности рельефа местности.

Эти правила обязательны для всех специалистов, занятых проектированием, изготовлением, монтажом, наладкой, ремонтом, техническим обследованием и эксплуатацией трубопроводных систем для пара и горячей воды.

Для классификации инженерных сооружений и трубопроводных систем, нормы и параметры обязательно фиксируются на участке входа, и все отклонения должны быть обоснованы соответствующими документами.

Согласно Приложению 1-2 Федерального закона №116, трубопроводы, работающие под давлением более 0,07 МПа, а также трубопроводы, транспортирующие горячую воду или пар при температуре выше 115°C, относятся к опасным производственным объектам (ОПО).

Кроме того, к категории ОПО включаются все тепловые сети, которые используются для обеспечения теплом жилых и общественных зданий.

Правила эксплуатации таких трубопроводов, работающих под давлением, регулируются Приказом Ростехнадзора от 15.12.2020 г. № 536, который устанавливает "Правила промышленной безопасности при эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением".

Конструкция трубопроводов для пара и горячей воды варьируется в зависимости от множества факторов, таких как тип теплоисточника, вид транспортируемых веществ, особенности монтажа и схема прокладки. Сетевые коммуникации можно разделить на две группы в зависимости от того, что они транспортируют: воду или пар. В системах с жидким теплоносителем необходимо предусматривать теплоотвод, а в паровых сетях следует использовать трубы, устойчивые к высоким температурам.

По типу теплового источника теплосети бывают:

• Централизованные — тепловая энергия поступает от крупных объектов, таких как ТЭС и АЭС.
• Децентрализованные — энергия поступает от котельных, расположенных на месте потребления.

Теплосети также классифицируются по способу прокладки:

• Подземные — трубы могут быть проложены как бесканальным методом, так и в специально подготовленных каналах.
• Надземные — такие коммуникации устанавливаются, когда необходимо проложить сети на подвижных грунтах или в местах, где расширение подземных систем невозможно.

При проектировании и установке трубопроводов пара и горячей воды необходимо строго соблюдать правила безопасности. На все компоненты трубопроводных систем должны быть предоставлены паспорта, соответствующие установленным стандартам. Важнейший нормативный документ, регламентировавший правила эксплуатации, — это ПБ 10-573-03, который определял требования к безопасности при проектировании, прокладке и выборе арматуры.

Расчет трубопроводов пара и горячей воды

Проектирование и расчеты трубопроводных систем выполняют специализированные компании, которые учитывают все нормы, включая температурные режимы, особенности материалов, давление в системе и массу конструкций. Эти расчеты помогают определить прочностные характеристики системы и учитывать все условия эксплуатации.

Виды монтажа трубопроводов

Для каждого типа прокладки трубопроводов существуют свои особенности.

• Подземный монтаж (скрытый) имеет ряд ограничений. Например, нельзя укладывать трубы разных категорий в одном грунте, если хотя бы один из трубопроводов относится к категории I. Траншея для таких систем должна быть не менее 1,5 метров в глубину, а расстояние между стальными трубами должно составлять более 60 см. Также на местах установки запорных устройств необходимо предусматривать утолщения, чтобы обеспечить удобный доступ при обслуживании.
• Надземный монтаж позволяет прокладывать трубопроводы без ограничений по категориям. Этот способ чаще всего используется на промышленных объектах, в районах с высоким уровнем грунтовых вод, высокой сейсмической активностью или на территориях с вечной мерзлотой. Он значительно дешевле и экономит до 30% средств на монтаже, однако требует обязательной теплоизоляции.

Для трубопроводов пара и горячей воды устанавливается арматура с измерительными устройствами, позволяющими контролировать состояние среды. Запорные и регулирующие элементы арматуры должны обеспечивать возможность перенаправления потоков при срабатывании аварийной системы, гарантируя безопасность и надежность трубопровода до прибытия ремонтных бригад.

Проектирование и строительство трубопроводов пара и горячей воды требует применения специальной арматуры и труб, соответствующих строгим эксплуатационным стандартам и обеспечивающих безопасность системы на всех этапах эксплуатации.

Согласно Приказу Ростехнадзора №536, за соблюдение норм промышленной безопасности на трубопроводах пара и горячей воды отвечает эксплуатирующая организация. Это юридическое лицо или индивидуальный предприниматель, который является владельцем тепловой сети или осуществляет ее обслуживание по контракту.

Приказ обязывает эксплуатирующую организацию назначить несколько ключевых должностных лиц:

1. Ответственного за производственный контроль на предприятии.
2. Ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию, например, начальника участка.
3. Персонал, который будет непосредственно обслуживать трубопроводы тепловой сети.

Ответственный за производственный контроль обязан пройти аттестацию в Ростехнадзоре по категории Б 8.2 (эксплуатация трубопроводов пара и горячей воды).

Прокладка трубопроводов для горячей воды и пара может быть выполнена двумя основными способами: наружным и скрытым.

• Наружная прокладка подразумевает установку трубопроводов на опорных стойках, которые располагаются на высоте не менее 60 см от поверхности земли.
• Скрытая прокладка может осуществляться как канальным, так и безканальным методом. Эти способы часто используются при пересечении автомобильных дорог, вблизи опасных объектов или в зонах с плотной городской застройкой.

Вне зависимости от выбранного метода прокладки, важным аспектом является правильный монтаж арматуры, как рабочей, так и предохранительной. За каждым ответвлением трубопровода устанавливаются задвижки для прекращения подачи среды в случае повреждения участка.

Кроме того, в системе должны быть предусмотрены выпускные и запорные клапаны, которые позволяют сбрасывать избыточное давление. В процессе монтажа также обязательно учитывается, чтобы все запорные элементы системы были легко доступными для обслуживания и ремонта.