Стальные трубы

Какое давление выдерживает стальная труба

Ресурс стальной трубы по давлению определяет сферу применения металлопроката. Для водопровода этот показатель один, для газопроводной магистрали – другой. Значение максимального давления определяется несколькими критериями, которые в основном зависят от конструктивных параметров изделия. Влияет на показатель качество используемого сырья и способ его обработки. Какое максимальное давление выдерживают стальные бесшовные и водопроводные трубы и как определить этот параметр?

Максимальное давление для трубы стальной водопроводной

Сразу отметим, что стальные трубы изготавливаются типовыми по стандартам, предусмотренным нормативами ГОСТ. И для каждого изделия значение максимального давления определено очень точно, впрочем, как и другие расчётные параметры. Все эти данные сведены в таблицы, по которым можно легко определить не только запас прочности трубы, но и вес, теплопроводность и другие характеристики.

Применительно к водопроводным трубам из стали предельное давление определяется такими критериями, как:

  • способ изготовления – сварная прямошовная, спиралешовная, гофрированная, бесшовная (холодное или горячее деформирование);
  • наличие антикоррозионной обработки – оцинкованная, экструдированная, из чёрного металла (без нанесения антикоррозионного покрытия);
  • толщина стенки – наиболее важный критерий, от которого напрямую зависит показатель предельного давления стальной трубы;
  • качество стали;
  • температура воды – тоже важный параметр, который напрямую влияет на ресурс по давлению водопроводной трубы.

В ГОСТ представлены таблицы максимального давления, которое выдерживают стальные водопроводные трубы, при температуре 20 градусов по шкале Цельсия. Чтобы определить расчётное значение на заданные параметры теплоносителя, необходимо применять стандартную формулу.

В типовой таблице для труб из нержавеющей стали приведены уже готовые значения максимального давления в зависимости от диаметра трубы и толщины её стенки. Так, изделие из металла марки Aisi 304-321 316 с содержанием никеля и молибдена с внутренним диаметром 20 мм и толщиной стенки 1,5 мм выдерживает до 131 кг/см2, что составляет 12,8 МПа или 126,8 атмосферы. При тех же физических параметрах для стали Aisi 304L-316L (содержит 2,5 % молибдена) максимальное давление ниже – 108 кг/см2 (10,6 МПа или 104,5 атмосферы).

Параметры водопроводной трубы влияют на показатели максимального давления следующим образом:

  • чем больше диаметр сечения, тем ниже запас прочности по давлению;
  • с увеличением толщины стенки показатель максимального давления возрастает.

То есть стальные трубы разного диаметра, но с одинаковым значением толщины стенки будут иметь разный запас прочности по давлению.

Какое давление выдерживает труба стальная бесшовная

Для устройства водопроводов и других магистралей широко используются бесшовные стальные трубы. Такая популярность обусловлена прежде всего высокими значениями давления, которое могут выдерживать эти изделия. Различают трубы горячекатаные и изготовленные способом холодной деформации.

Предельное давление стальной бесшовной трубы определяется по формуле: P = (2 х S хT)/(DхSF), где P – давление жидкости; T – толщина стенки в дюймах; D – наружный диаметр трубы (дюйм); SF – коэффициент безопасности; S – запас прочности металла.

Значение зависит от следующих критериев:

  • толщины стенки, которая может быть от 2,5 до 75 мм;
  • наружного диаметра (20–550 мм);
  • способа производства;
  • марки металла, а точнее – от допускаемого напряжения в стали при проведении гидравлического испытания.

По условиям ГОСТ 8731-74, каждую трубу подвергают гидравлическим испытаниям при давлении до 20 МПа (более 200 атмосфер).

Потери давления в стальных трубах

При выборе изделия для определённых нужд необходимо учитывать такое явление, как потери давления в стальных трубах. Это значение определяется по формуле, учитывающей шероховатость внутренней поверхности металла, плотность и температуру транспортируемой жидкости, скорость её перемещения, длину участка трубопровода и размер его внутреннего сечения.

Потеря напора (или давления) в трубе возникает под действием силы трения, когда мельчайшие частицы жидкости задерживаются шероховатостями, выступами на внутренней поверхности. Кроме того, на процесс влияет количество изгибов, поворотов магистрали, изменение диаметра либо геометрии сечения.

Например, новая труба из стали с относительно гладкой внутренней поверхностью создаёт меньшее сопротивление потоку, нежели старая с налётом ржавчины на стенках. Результаты расчётов показывают, что в первом случае потери давления в два раза меньше при малом диаметре прохода. С увеличением размера трубы разница становится менее заметной. Так, в магистралях с внутренним сечением свыше 800 мм показатели потерь в новой и старой трубе отличаются всего на 45 %.

При выборе трубы следует учитывать такую зависимость:

  • если увеличить напор в три раза, то потери возрастут в 9 раз;
  • если снизить напор в два раза, то потеря давления снизится ровно в 4 раза.

Расчёт допустимого давления в трубах круглого сечения

Допустимым называют такое давление, при котором не учитываются следующие параметры:

  • гидростатическое давление жидкости;
  • разовое увеличение значений давления при срабатывании предохранительного клапана или иных технических устройств в водопроводной системе.

В ГОСТах и других нормативных документах указывается условное рабочее давление, то есть значение при определённых условиях (например, при температуре 20 градусов). Для того чтобы определить допустимые значения, потребуется сложный гидравлический расчёт.

Для вычислений используют формулу из ГОСТ Р 55600-2013:

где At – коэффициент, учитывающий температуру жидкости (при 200 град. равен 1,0); δ20 – допустимое напряжение металла; С – суммарная прибавка, складывающаяся из допуска на износ и коррозию, из прибавки на технологические погрешности; t- толщина стенки рабочая; De – внутренний диаметр.

При выборе изделий для монтажа на конкретном объекте необходимо учитывать нормы рабочего давления стальной трубы при эксплуатации в разных системах:

  • для частных домов этот параметр рассчитывается индивидуально;
  • в городских квартирах предельное значение для холодной воды – до 6 бар, для горячей – до 4,5 бар;

В частных строениях при оборудовании дома паровым котлом отопления максимальное давление в стальных трубах может достигать 10 бар. Однако столь высокие значения приводят к удорожанию устанавливаемой системы подачи воды, к быстрому выходу из строя отдельных элементов системы. Поэтому рекомендуют не превышать значения давления в частных домах более 6,5 бар.

Таким образом, при проектировании водопроводной системы необходимо учитывать следующие факторы:

  • какое давление держит стальная труба определённого сечения;
  • каковы потери давления в трубах с учётом изгибов магистрали, изменений геометрии и других характеристик;
  • не превышает ли расчётное давление допустимых параметров, учитывая условия эксплуатации.

Правильный подход к выбору материала для устройства водопровода заключается в проведении инженерного обследования объекта с выполнением последующего гидравлического расчёта и определения оптимальных значений трубы. Только так можно создать надёжную систему водоснабжения с хорошим запасом прочности и долговечности.

Трубопровод это — сооружения из труб, которые включают в себя:

  • Трубы;
  • Различные виды деталей необходимых для сборки трубопровода в единое целое;
  • Трубопроводная арматура – регулирующие и запорные клапаны, вентили, краны, задвижки и т.п.;
  • и т.п.;

трубопроводы предназначены для — перемещения по ним газообразных, сыпучих и жидких веществ.

В зависимости от вида среды, перемещающейся по трубопроводу определяется и его наименование: паропровод, нефтепровод, водопровод, бензопровод, газопровод, молокопровод, и.т.д.

Все ГОСТы, упомянутые в тексе на момент написания статьи (24.01.2018г) — действующие.

Условно трубопроводы классифицируются по приведенной ниже блок-схеме:

(Скачать блок-схему)

Технологические трубопроводы

К промышленным технологическим трубопроводам относятся трубопроводы, расположенные на территории промышленного объекта, а также находящиеся на балансе учреждения которые предназначены для перекачки воды, пара, различного сырья, химических реагентов, топлива, полуфабрикатов, отходов производства и других материалов (подобное определение можно встретить в ГОСТ 32569-2013).

Технологические трубопроводы необходимы для ведения технологических процессов и работы различного технологического оборудования.

Трубопроводы также классифицируют в зависимости от расположения: межцеховые, внутрицеховые, обвязочные — необходимые для функционирования отдельного агрегата (компрессора, насоса, обвязка резервуаров и др.)

Трубопроводы отопления зданий, ливневой канализации, питьевой воды и различного сантехнического назначения, не относятся к технологическим трубопроводам.

Классификация по опасности перемещаемой среды

В зависимости от классификации перемещаемого вещества технологические трубопроводы группируются на три основные группы (А, Б, В) и пять категорий (I, II, III, IV, V). Таблица 1, по ГОСТ 32569-2013.

Группы и подгруппы разделяют вещества по пожароопасности, взрывоопасности и вредности для организма человека и экологии.

Категории делят вещества по таким параметрам, как температура и давление.

  • Группа определяется исходя из класса опасности вредных веществ по ГОСТу 12.1.005-88 и ГОСТу 12.1.007-76 при определении степени пожаровзрывоопасности следует руководствоваться ГОСТом 12.1.044-89 (ISO 4589-84).
  • Категория выбирается исходя из параметров перемещаемой среды (давления и температуры).

Пример обозначения трубопровода: «Трубопровод IV группа Б (в)» означает, что по трубопроводу транспортируется вещество группы «Б» подгруппа «в» и параметрами категории IV.

Промышленные трубопроводы горячей воды и пара

Данный вид трубопроводов относится к энергетическим, предназначенных для перемещения горячей воды, насыщенного пара и перегретого пара.

К данному виду промышленных трубопроводов относятся трубы с параметрами рабочей среды при температурах выше 115°С и избыточных давлениях (рабочим) более 0,7 кгс/см2 (0,07 МПа).

Согласно правилам (НП-045-03), трубопроводы пара и горячей воды в зависимости от рабочей температуры и давления, делятся на категории и группы, которые приведены в таблице 2.

Водопроводы

Данный вид трубопроводов необходим для обеспечения водой промышленных объектов и населения, в зависимости от назначения водопроводы делятся на различные классы:

  • Производственные;
  • Противопожарные;
  • Хозяйственно-питьевые;
  • Поливные;

Для разных видов водопроводов необходимо применять свои нормы и правила.

Водопроводные сети также классифицируются в зависимости от схемы соединения:

  1. Зонные водопроводные сети — более одной водопроводной сети на одном объекте (например, здании) разделённых или соединённых между собой.
  2. Тупиковые водопроводы — применяются на объектах, где допускается (в случае выхода из строя водопровода) перерывы в подаче воды, к таким объектам могут относиться здания производственного назначения, административные и жилые здания.
  3. Кольцевые — данный класс водопроводных сетей применяются для бесперебойного обеспечения потребителей водой, как правило, это многоэтажные строения и противопожарные водопроводы. Данный вид трубопроводов имеет более одного ввода в здание, что позволяет в случае прекращения подачи по одному вводу перейти на другой.
  4. Комбинированная водопроводная сеть —объединяют в себя тупиковые магистральные и кольцевые, применяться для больших строений с большим водопотреблением.

Магистральный водопровод

Класс трубопроводов предназначенных для обеспечения водоснабжения на дальних расстояниях. Водопроводные сети от водозаборных узлов до потребителя (промышленных объектов и коммунального хозяйства).

Нефтепроводы

Виды трубопроводов предназначенных для транспортировки нефтепродуктов и непосредственно самой нефти.

В зависимости от перемещаемого вещества, трубопроводы делятся на различные классы и получают своё название в зависимости от перемещаемого нефтепродукта:

  • Мазутные;
  • Керосиновым;
  • Бензиновым;
  • И т. п.;

Нефтепровод, обеспечивающий транспортировку между различными агрегатами и нефтяными скважинами, называется «Промысловый».

Магистральный нефтепровод

Вид нефтепроводов применяемых для транспортировки нефти и нефтепродуктов на значительные расстояния.

Трубопроводы данного вида классифицируется в зависимости от номинального диаметра (DN) трубопроводов:

I — от DN1000 до DN1200.;
II — то же, свыше DN500 до DN1000.;
III — то же, свыше DN300 до DN500.;
IV — DN300 и менее;

Присваивать категорию магистральному нефтепроводу следует согласно таблице 3 (СНиП 2.05.06-85):

Газопроводы

Классификация трубопроводов обеспечивающих транспортировку и распределение газа от газовых месторождений (или заводов), до потребителей.

Газопроводы подразделяются по категориям в зависимости от давления, категории газопроводов приведены в таблице 4:

Давление внутренних газопроводов и установок, использующих газ должно соответствовать параметрам указанных в документации на конкретное оборудование, но не должно быть выше значений, указанных в таблице 5 (СНиП 42-01-2002 Газораспределительные системы.)

Магистральные газопроводы

Класс газопроводов предназначенных для транспортировки газа от заводов или газовых месторождений до газораспределительных станций (ГРС). Затем (после ГРС) газ поступает в сеть газоснабжения (производственных объектов, городов, посёлков, и т.п.).

В зависимости от давления в газопроводе трубопроводы группируются по классам (СНиП 2.05.06-85):

I — свыше 25 до 100 кгс/см включительно.
II — свыше 12 до 25 кгс/см включительно.

Канализационные трубопроводы

Канализационные трубопроводы применяются для отведения и сброса сточных вод за пределы промышленных объектов и населённых пунктов.

В напорных канализационных трубопроводах среда перемещается под избыточным давлением, в без напорных — самотеком.

Канализационные системы согласно СНиП 2.04.01-85 классифицируются:

  • Бытовая — применяется для перемещения сточных вод от санитарно-технических устройств (унитазов, ванны, умывальников, бассейнов, и т.п.);
  • Производственная — применяется для отведения различных видов промышленных сточных вод;
  • Объединенная — применяется для перемещения бытовых и промышленных сточных вод «совместно». При возможности и допуске их совместного транспортирования и последующей очистки;
  • Внутренние водостоки — применяются для удаления дождевой и талой воды с кровли здания.

Трубы конструкционные

Купить трубы конструкционные по цене завода не составит труда, заполните заявку на расчёт стоимости поставки внизу страницы.
Цена конструкционных труб в зависимости от объёма покупки.
Минимальная партия от 100 метров из наличия на складе, изготовление на заказ от 1 тонны.
Срок изготовления 180 дней.

Характеристики конструкционных труб

Классифицируют металл по уровню в составе S и P — которые сами по себе являются не безопасными.
От процентного вхождения в состав конструкционных сталей для труб подразделяются на:

  • обыкновенные,
  • качественные,
  • высококачественные
  • особо высококачественные.

Нахождение в составе вредоносных элементов варьируется от 0,05 до 0,015%.
Простые стали (или обыкновенные) — не дорогостоящие, применение распространено от машиностроения до использования в тяжелых строительных конструкциях.

Параметры конструкционных труб

  • профильных труб (ГОСТ 8645-68, 8639-68, 30245-03),
  • подшипниковых (ГОСТ 800-78),
  • нержавеющих (ГОСТ 9940-81, 9941-800).

Делятся еще на три группы в зависимости от регламентируемой характеристики:

  • A — механические свойства (конечное использование не предполагает термообработку).
  • Б — химический состав (термообрабатываемые детали).
  • В — механические свойства и химический состав (свариваемые детали)

Примеры обозначений: 3сп/пс, 2 пс.

Применение и маркировка конструкционных труб

Конструкционные трубы применяются в производстве деталей автомобилей, самолетов, станков.
Этот материал не обладает высокой прочностью, поэтому используется в ответственных конструкциях:

  • балки,
  • швеллера,
  • уголки.

Труба из конструкционной стали применяется в качестве основы, со слабой нагрузкой.

Цветовая маркировка:
кольцевая полоса (или полосы) в зависимости от марки стали

45 красная 30ХГСН2А зеленая + синяя
20А белая + синяя 30ХГСН зеленая + синяя
30ХГСА зеленая + желтая 38ХА зеленая + красная
10Г2 синяя 12ХН3А желтая + черная
12Х2НВФА желтая + красная 38ХМЮА алюминиевая

Конструкционные качественные стали — содержание фосфора и серы не более 0,04%. Этот материал нашел широчайшее применение в машиностроении благодаря ряду качеств, в первую очередь это податливость мех обработке. Труба конструкционная применяется в качестве заготовок для крепежа и других деталей автомобилей.
Примеры обозначений: Сталь 08, Сталь10, 15Г, 20 Г.

Высококачественные стали конструкционного ряда — это легированный материал, обладающий высокой прочность и соответственно более высокой стоимостью. Разновидностей в этой подгруппе много, это зависит от прочностных характеристик, химического состава и применения.
Маркируется буквой А в конце обозначения.
К высококачественным относится и автоматная сталь — обозначается буквой А в начале маркировки, они хорошо поддаются обработке на станках, но сама по себе сталь не обладает высокими мех свойствами, поэтому применяют для мало ответственных деталей (например, метизы).

Существуют нагрузки, при которых использование высококачественной стали недостаточно — работа при длительных физических и температурных нагрузках, перепады давления. В этом случае применяют особо высококачественную сталь, разные подвиды способны противостоять комбинированным перегрузкам, а также воздействию агрессивных сред и коррозии.

Жаростойкие стали: применяются в строительстве энергетических строений, паронагревателей, котлов, при этом детали должны выдерживать нагрузки длительное время без замены. Большое распространение имеют конструкционные трубы — котельные из стали 12Х1МФ, 13ХФА.

Криогенные: используются в условиях низких и экстремально низких температур, а также в качестве сосудов для сжиженных газов.

Подшипниковые: название говорит само за себя — при использовании подшипников предполагается высокая точечная нагрузка, поэтому среди характеристик основная — это повышенная твердость и стойкость.

Маркировка ШХ9, ШХ15.
В нашей компании вы можно купить конструкционные трубы — подшипниковые из стали ШХ15.

Стали конструкционные рессорно-пружинные
14ХН4А, 38Х2Н5М, 20ХН3А.

Общие свойства конструкционных сталей для труб:

  • устойчивость к комбинированным нагрузкам,
  • устойчивость к коррозии является немаловажным фактором, так как применение предполагает контакт с агрессивными средами.

Две основные сферы применения — это машиностроение и строительство.
Цементируемые — это низкоуглеродистые и легированные, применяются в машиностроении и подвергаются цементированию. Имеют характеристики высокой поверхностной прочностью конечной детали и хорошей пластичностью и обрабатываемостью сердцевины.
Улучшаемые — среднеуглеродистые, подвергаются закалке и высокому отпуску, благодаря чему приобретают высокие механические свойства всей поверхности.
В строительстве применяются сталь с низким содержанием углерода, так как высокое его содержание препятствует свариваемости конструкций.
Чтобы добиться более прочных механических свойств, нужно увеличить прокаливаемость (без дополнительных примесей прокалке подвергается только поверхностный слой), для этого в сплав добавляют такие элементы, как молибден, хром, никель и другие.

Добавление в сплав алюминия позволяет добиться высокой прочности стали в сочетании с пластичностью центра изделия для лучшей обрабатываемости.

Купить конструкционные трубы

ПНТЗ производитель труб из конструкционных сталей. Отлаженный технологический процесс и собственная сырьевая база позволяют значительно снизить себестоимость продукции. Мы работаем с предприятиями всех видов собственности, приглашаем к сотрудничеству. У нас есть возможность купить конструкционные трубы по низкой стоимости завода. Цена конструкционной трубы при минимальной партии немногим отличается от оптовой.
Для оформления заказа обратитесь к консультанту сайта или позвоните в одно из наших представительств, так же вы можете отправить запрос через форму обратной связи в режиме онлайн.

Цена и наличие конструкционных труб по запросу

Расчет трубы на прочность – 2 простых примера расчета трубных конструкций

Ulysse 19230 0 3

В каких случаях нужен расчет на прочность и устойчивость

Расчет прочности и устойчивости чаще всего нужен строительным организациям, ведь им нужно обосновать принятое решение, а делать сильный запас нельзя ввиду удорожания конечной конструкции. Сложные конструкции, конечно, вручную никто не рассчитывает, можно пользоваться тем же SCAD или ЛИРА САПР для расчета, но простенькие конструкции можно рассчитать и своими руками.

Вместо ручного расчета можно воспользоваться и разными онлайн-калькуляторами, в них, как правило, представлено несколько простейших расчетных схем, дается возможность выбора профиля (не только труба, но и двутавры, швеллеры). Задав нагрузку и указав геометрические характеристики, человек получает максимальные прогибы и значения поперечной силы и изгибающего момента в опасном сечении.

Пример работы простенького калькулятора для расчета

В принципе, если вы сооружаете простенький навес над крыльцом или делаете перильное ограждение лестницы у себя дома из профильной трубы, то можно обойтись и вовсе без расчета. Но лучше все же потратить пару минут и прикинуть – достаточной ли будет несущая способность вашего каркаса для навеса или столбов для забора.

Если в точности следовать правилам расчета, то согласно СП 20.13330.2012 нужно сперва определить такие нагрузки как:

  • постоянная – имеется ввиду собственный вес конструкции и прочие типы нагрузок, которые будут оказывать воздействие на протяжении всего срока службы;
  • временная длительная – речь идет о продолжительном воздействии, но со временем это нагрузка может исчезнуть. Например, вес оборудования, мебели;
  • кратковременная – как пример можно привести вес снежного покрова на крыше/козырьке над крыльцом, ветровое воздействие и т. д.;
  • особые – те, которые предсказать невозможно, это может быть и землетрясение, и стойки из трубы машиной.

Согласно тому же нормативу расчет трубопроводов на прочность и устойчивость выполняется с учетом самого неблагоприятного сочетания нагрузок из всех возможных. При этом определяются такие параметры трубопровода как толщина стенки самой трубы и переходников, тройников, заглушек. Расчет отличается в зависимости от того, проходит трубопровод под или над землей.

В быту усложнять себе жизнь точно не стоит. Если вы планируете простенькую постройку (из труб будет возведен каркас для забора или навеса, беседки), то вручную считать несущую способность нет смысла, нагрузка все равно будет мизерная и запас прочности будет достаточный. Даже трубы 40х50 мм с головой хватит для устройства навеса или стоек для будущего еврозабора.

На фото – довольно простая конструкция. Тут можно обойтись и без расчета

Для оценки несущей способности можно воспользоваться готовыми таблицами, в которых в зависимости от длины пролета указана максимальная нагрузка, которую труба может выдержать. При этом уже учтен собственный вес трубопровода, а нагрузка представлена в виде сосредоточенной силы, приложенной по центру пролета.

Например, труба 40х40 с толщиной стенки 2 мм при пролете 1 м способна выдержать нагрузку в 709 кг, но при увеличении пролета до 6 м максимально допустимая нагрузка сокращается до 5 кг.

Допустимая нагрузка в зависимости от длины пролета

Отсюда и первое важное замечание – не делайте пролеты слишком большими, это сокращает допустимую нагрузку на него. Если нужно перекрыть большое расстояние лучше установите пару стоек, получите увеличение допустимой нагрузки на балку.

Классификация и расчет простейших конструкций

В принципе, из труб можно создать конструкцию любой сложности и конфигурации, но в быту чаще всего используются типовые схемы. Например, схема балки, с жестким защемлением с одного конца может использоваться как модель опоры будущего столба забора или опоры под навес. Так что рассмотрев расчет 4-5 типовых схем можно считать, что большинство задач в частном строительстве решить удастся.

Область применения трубы в зависимости от класса

Изучая ассортимент проката, вы можете столкнуться с такими терминами как группа прочности труб, класс прочности, класс качества и т. д. Все эти показатели позволяют сразу узнать назначение изделия и ряд его характеристики.

Важно! Все, о чем будет идти речь далее, касается металлических труб. В случае с ПВХ, полипропиленовыми трубами тоже, конечно, можно определить прочность, устойчивость, но учитывая сравнительно мягкие условия их работы такую классификацию приводить нет смысла.

Так как металлические трубы работают в напорном режиме, периодически могут возникать гидравлические удары, особое значение приобретает постоянство размеров и соответствие эксплуатационным нагрузкам.

Например, по группам качества можно выделить 2 типа трубопровода:

  • класс А – контролируются механические и геометрические показатели;
  • класс D – учитывается и стойкость к гидравлическим ударам.

Возможно и разделение трубного проката на классы в зависимости от назначения, в этом случае:

  • 1 класс – говорит о том, что прокат может использоваться для организации водо-и газоснабжения;
  • 2 класс – указывает на повышенную стойкость к давлению, гидроударам. Такой прокат уже подойдет, например, для строительства магистрали.

Классификация по прочности

Классы прочности труб приводятся в зависимости от того, какое временное сопротивление растяжению показывает металл стенки. По маркировке можно сразу судить о прочности трубопровода, например, обозначение К64 означает следующее: буква К говорит о том, что речь идет о классе прочности, число показывает временное сопротивление растяжению (единицы измерения кг∙с/мм2).

Минимальный показатель прочности составляет 34 кг∙с/мм2, а максимальный — 65 кг∙с/мм2. При этом класс трубы по прочности подбирается исходя не только из максимальной нагрузки на металл, условия эксплуатации также учитываются.

Существует несколько нормативов, описывающих требования к трубам по прочности, например, для проката, который используется при строительстве газонефтепроводов актуален ГОСТ 20295-85.

Примеры маркировки труб

Помимо классификации по прочности вводится и разделение в зависимости от типа труб:

  • тип 1 – прямошовные (используется контактная сварка высокочастотным током), диаметр составляет до 426 мм;
  • тип 2 – спиральношовные;
  • тип 3 – прямошовные.

Также отличаться трубы могут и по составу стали, высокопрочный прокат выпускается из низколегированной стали. Углеродистая сталь идет на производство проката с классом прочности К34 – К42.

Что касается физических характеристик, то для класса прочности К34 сопротивление на разрыв равно 33,3 кг∙с/мм2, предел текучести как минимум 20,6 кг∙с/мм2, а относительное удлинение не более 24%. Для более прочной трубы К60 эти показатели уже составляют 58,8 кг∙с/мм2, 41,2 кг∙с/мм2 и 16% соответственно.

Характеристики труб по классам прочности

Расчет типовых схем

В частном строительстве сложные конструкции из труб не используются. Их просто слишком сложно создавать, да и нет нужды в них по большому счету. Так что при строительстве с чем-то сложнее треугольной фермы (под стропильную систему) вы вряд ли столкнетесь.

В любом случае все расчеты можно выполнить своими руками, если вы еще не забыли основы сопромата и строительной механики.

Расчет консоли

Консоль – обычная балка, жестко закрепленная с одной стороны. Как пример можно привести столбик под забор или кусок трубы, который вы прикрепили к стене дома, чтобы сделать навес над крыльцом.

В принципе, нагрузка может быть какой-угодно, это может быть:

  • одиночная сила, приложенная либо к краю консоли, либо где-нибудь в пролете;
  • равномерно распределенная по всей длине (либо на отдельном участке балки) нагрузка;
  • нагрузка, интенсивной которой меняется по какому-либо закону;
  • также на консоль могут действовать пары сил, вызывающие изгиб балки.

В быту чаще всего приходится иметь дело именно с нагрузкой балки единичной силой и равномерно распределенной нагрузкой (например, ветровая нагрузка). В случае с равномерно распределенной нагрузкой максимальный изгибающий момент будет наблюдаться непосредственно у жесткой заделки, а его величину можно определить по формуле

M= ql22;

где М – изгибающий момент;

q – интенсивность равномерно распределенной нагрузки;

l – длина балки.

В случае же с сосредоточенной силой, приложенной к консоли, и считать то нечего – для того, чтобы узнать максимальный момент в балке достаточно перемножить величину силы на плечо, т.е. формула примет вид

M= F∙l.

Максимальные моменты при нагрузке консоли сосредоточенной и распределенной нагрузкой

Все эти расчеты нужны для единственной цели – проверить достаточно ли будет прочность балки при эксплуатационных нагрузках, любая инструкция этого требует. При расчете нужно, чтобы полученное значение было ниже справочной величины предела прочности, желательно, чтобы был запас хотя бы 15-20%, все-таки предусмотреть все типы нагрузок сложно.

Для определения максимального напряжения в опасном сечении используется формула вида

σ= MmaxW;

где σ – напряжение в опасном сечении;

Mmax – максимальный изгибающий момент;

W – момент сопротивления сечения, справочная величина, хотя ее и можно рассчитать вручную, но лучше просто подсмотреть ее значение в сортаменте.

Балка на двух опорах

Еще один простейший вариант использования трубы – в качестве легкой и прочной балки. Например, для устройства перекрытий в доме или при строительстве беседки. Вариантов загружений здесь тоже может быть несколько, мы остановимся только на простейших.

Балка загружена сосредоточенной силой по центру

Сосредоточенная сила по центру пролета – самый простой вариант нагружения балки. При этом опасное сечение будет располагаться непосредственно под точкой приложения силы, а определить величину изгибающего момента можно по формуле.

M= F∙l4.

Чуть более сложный вариант – равномерно распределенная нагрузка (например, собственный вес перекрытия). В этом случае максимальный изгибающий момент будет равен

M= ql28.

Балка загружена равномерно распределенной нагрузкой

В случае с балкой на 2 опорах важным становится и ее жесткость, то есть максимальное перемещение под нагрузкой, чтобы условие по жесткости выполнялось нужно, чтобы прогиб не превышал допустимую величину (задается как часть длины пролета балки, например, l/300).

При действии на балку сосредоточенной силы максимальный прогиб будет находиться под точкой приложения силы, то есть по центру.

Расчетная формула имеет вид

f= Fl348EI.

где E – модуль упругости материала;

I – момент инерции.

Модуль упругости – величина справочная, для стали, например, он равен 2∙105 Мпа, а момент инерции указывается в сортаменте для каждого размера трубы, так что вычислять его отдельно не нужно и расчет своими руками выполнить сможет даже гуманитарий.

Сортамент круглых труб

Для равномерно распределенной нагрузки, приложенной по всей длине балки, максимальное перемещение будет наблюдаться по центру. Определить его можно по формуле

f= 5ql4384EI.

Чаще всего если при расчете на прочность все условия выполнились и есть запас хотя бы 10%, то и с жесткостью никаких проблем нет. Но изредка могут быть случаи, когда прочность достаточна, а вот прогиб превышает допустимый. В таком случае просто увеличиваем сечение, то есть берем следующую по сортаменту трубу и повторяем расчет до тех пор, пока условие не выполнится.

Статически неопределимые конструкции

В принципе, с такими схемами работать тоже несложно, но нужны хотя бы минимальные познания в сопромате, строительной механике. Статически неопределимые схемы хороши тем, что позволяют более экономно использовать материал, ну а минус их в том, что расчет усложняется.

Простейшие схемы статически непреодолимых балок

Простейший пример – представьте себе пролет длиной 6 метров, нужно перекрыть его одной балкой. Вариантов решения задачи 2:

  1. просто уложить длинную балку с максимально крупным сечением. Но за счет только собственного веса ее прочностной ресурс будет почти полностью выбран, да и цена такого решения будет немалой;
  2. установить в пролете пару стоек, система станет статически неопределимой, зато допустимая нагрузка на балку возрастет на порядок. В итоге можно взять меньшее сечение и сэкономить на материале без снижения прочности и жесткости.

Конечно, перечисленные варианты нагрузок не претендуют на полный перечень всех возможных вариантов загружения. Но для использования в быту этого вполне достаточно, тем более что далеко не все занимаются самостоятельно расчетом своих будущих построек.

Но если вы все же решитесь взять в руки калькулятор и проверить прочность и жесткость уже существующих/только планирующихся конструкций, то предложенные формулы лишними не будут. Главное в этом деле – не экономить на материале, но и не брать слишком большой запас, нужно найти золотую середину, расчет на прочность и жесткость позволяет сделать это.

На видео в этой статье показан пример расчета трубы на изгиб в SolidWorks.

Классификация соединений стальных труб

Ключевое условие долгосрочной безопасной эффективной работы трубопровода – качество соединения его элементов и крепления к ним дополнительных компонентов:

  • арматуры;
  • приборов для контроля показателей;
  • компенсаторов и т. д.

При этом к трубопроводным соединениям предъявляются строгие требования в части герметичности, а в зонах крепления дополнительного оборудования, арматуры и приспособлений на первый план выходит надежность «сцепки». Только на таких условиях можно говорить об эксплуатации без протечек.

Существует несколько вариантов соединений трубопроводов. Выбор конкретного способа монтажа всегда зависит от ряда факторов. Основные моменты, которые определяют выбор:

  • материал компонентов системы (включая арматуру);
  • тип и характер рабочей среды;
  • условия функционирования трубопроводной магистрали (показатели давления, пропускная способность, температурные условия, влажность, функциональность арматуры и многое другое).

Варианты монтажа

По конструктивному исполнению все виды соединения труб можно разделить на 2 большие группы – разъемные и неразъемные. Первые позволяют оптимизировать монтаж, ремонтные операции и практику обслуживания всего трубопровода и стыкового блока: демонтировать, заменять, восстанавливать разъемные стыки можно без повреждения трубопроводных секций. Наиболее популярные решения:

  • резьбовое;
  • при помощи фланца.

Неразборной тип соединения труб – это сварная конструкция. Она позволяет добиться предельной герметичности стыка, но не оставляет возможности вмешательства в стыковой участок без повреждения материала. Кроме сварного метода, к неразборным способам относят раструбный монтаж, цементирование, склеивание и прессование.

И разъемный, и неразъемный вид соединения труб могут быть экономически/технически оправданными и применяются в трубопроводах различного назначения:

  • газопроводах;
  • водопроводах;
  • сетях теплоснабжения;
  • канализационных системах;
  • технических трубопроводах;
  • промышленных магистралях и т. д.

Способы монтажа стальных труб

По статистике, более 40% всех типов трубных конструкций, применяемых для монтажа трубопроводов разных видов, приходится на стальные трубы. Сталь – один из наиболее популярных материалов, который отличается высокой износостойкостью, эффективной ценой и устойчивостью к действию различных сред.

Соединения стальных труб, как правило, выполняются:

  • сварным методом;
  • резьбовым способом;
  • фланцами.

Рассмотрим каждую из технологий подробнее.

Сварное соединение труб

Сварное соединение трубопроводов – самый надежный вариант при устройстве высокоответственных нагружаемых магистралей. Он более всего распространен при строительстве трубопроводов для промышленных нужд для работы с агрессивными средами в режиме постоянной нагрузки.

В малом строительстве секции часто соединяют между собой без использования сварки. Это объясняется высокими требованиями к квалификации сварщика и сварному оборудованию. Тот же (не сварной) метод используется для стыковки стальных труб с пластиковыми (полипропиленовыми).

При сварном способе соединения стальных труб может применяться как электродуговые, так и газовые технологии сварки металлов. В обоих случаях действует один порядок:

  • трубные края с фасками перед началом работ качественно чистятся от грязи, жировых отложений, окислов и ржавчины;
  • сами элементы надежно фиксируются на опоре или лежке;
  • элементы в части будущей сварки скрепляются прихватками;
  • точку стыковки надежно заваривают;
  • на последнем шаге обязательно выполняется проверка качества шва (визуальный осмотр, специальные установки).

Резьбовое соединение труб

Резьбовое соединение трубопроводов – разъемный его вид. Может быть цилиндрическим или коническим. В первом случае обязательно применение уплотнителей – льняных материалов с пропиткой (сурик на олифе или другие составы). При коническом соединении труб уплотнители не нужны.

Есть и другая классификация, она делит резьбу на метрическую и дюймовую. По качеству состыковки резьбовой вариант – один из лучших. Он дает стык хорошей плотности и прочности, но при этом оставляет возможность разборки при необходимости ремонта без повреждения трубной конструкции.

Резьбовой метод считается эффективным:

  • для устройства трубопроводного участка и присоединения арматуры внутри помещений;
  • при использовании секций малого диаметра (до 5 см);
  • для строительства коммуникационных трубопроводов (водо- и теплоснабжение);
  • в трубопроводах с невысокими показателями рабочего давления (до 1,6 МПа).

Соединение труб фланцами

Еще один вид разъемного соединения труб – фланцами. Он чуть менее популярен, чем резьбовой, но достаточно распространен. Реализуется с применением специальных фитингов с резиновой прокладкой.

Фланцы обеспечивают высокую герметичность трубопровода и надежность его работы, но они не отличаются низкой ценой, что снижает их популярность в малом и частном строительстве инженерных сетей. Плюсы фланцевого соединения трубопроводов:

  • плотность и надежность стыка;
  • способность фланца принимать осевые усилия в ходе проведения замены трубопроводной арматуры;
  • простота монтажных работ.

Перечисленные особенности фланца делают его актуальным для проведения работ по присоединению элементов арматуры к трубным секциям на внутренних участках системы.

Особые виды стальных труб

К особым видам стальных труб относят оцинкованные стройматериалы. Их особенность состоит в том, что температура плавления цинка ниже, чем стали. То есть использовать сварочное соединение здесь нельзя – цинковое покрытие попросту выгорит, материал станет уязвимым к коррозии. По этим причинам оцинкованные стальные трубы соединяют между собой не сварными методами. Наиболее удачными считаются варианты:

  • резьбовых фитингов;
  • муфтового соединения труб.

Соединение труб для скважины на воду

Еще одна особая категория стальных труб отличается специфическим назначением. Обсадные конструкции – трубопроводные системы, которые применяют для устройства скважинной выработки для водообеспечения частного дома или промышленного объекта.

Тип соединения трубопроводов скважин зависит от марки и типа применяемых стальных труб:

  • изделия диаметром до 5 см соединяют муфтами и фланцами;
  • обсадку с сечением 10 см и более рекомендуется сварить.

В каждом случае специалисты рекомендуют ответственно подойти к решению о выборе метода стыковки секций. Потому как от надежности участков присоединения будет зависеть и качество водоподготовки объекта, и долговечность эксплуатации всей системы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *