Трубы футерованные полиэтиленом из стали 20: конструкция и применение
Трубы футерованные полиэтиленом из стали 20 — двухслойная конструкция, в которой несущая стальная труба из углеродистой стали марки 20 (ГОСТ 1050) защищена внутренним сплошным слоем полиэтилена. Сталь 20 обеспечивает механическую прочность, способность выдерживать высокое наружное давление и монтажные нагрузки, а полиэтиленовый вкладыш изолирует транспортируемую среду от контакта с металлом. Такое сочетание применяется там, где рабочая среда агрессивна к углеродистой стали, но при этом трубопровод испытывает значительные внешние воздействия.
Технология футерования и конструктивные особенности
Футерование выполняется методом дорнования или свободной посадки полиэтиленовой трубы с последующей раздачей. Внутренний слой из полиэтилена низкого давления (ПЭ 80, ПЭ 100) формирует сплошное покрытие толщиной от 4 до 12 мм в зависимости от диаметра. Полиэтиленовый вкладыш фиксируется по торцам сваркой или механическим защемлением, что исключает продольное смещение при перепадах температур и давлении.
Сталь 20 — конструкционная углеродистая сталь с содержанием углерода 0,17–0,24%. Она характеризуется стабильными механическими свойствами, хорошей свариваемостью и технологичностью при изготовлении труб. Для футерованных труб применяются бесшовные горячедеформированные и электросварные трубы по ГОСТ 8732, ГОСТ 10704, ГОСТ 8734.
Рабочие параметры и ограничения
Температурный диапазон эксплуатации футерованных труб ограничен свойствами полиэтилена: рабочая температура среды — от –40 до +60 C, кратковременно до +80 C. Рабочее давление зависит от диаметра и толщины стальной стенки, а также от температуры: при повышении температуры допустимое давление снижается. Полиэтиленовый слой не рассчитан на вакуумные режимы без специальных конструктивных решений — при разрежении возможен коллапс вкладыша.
Футерованные трубы из стали 20 применяются в системах, где требуется сочетание прочности стали и химической стойкости полиэтилена. Основные области использования:
- нефтепромысловые трубопроводы для сбора и транспортировки пластовой жидкости с высоким содержанием сероводорода и углекислоты;
- трубопроводы рассола и минерализованных вод на предприятиях химической промышленности;
- системы пожаротушения с морской водой на морских платформах и береговых объектах;
- технологические трубопроводы с агрессивными сточными водами на целлюлозно-бумажных комбинатах;
- гидротранспорт шламов и пульп с абразивными частицами при умеренных скоростях потока.
Преимущества перед монометаллическими и цельнополимерными трубами
По сравнению с не защищённой стальной трубой футерованная конструкция исключает коррозионный износ стенки изнутри, что особенно важно при транспортировке сред с pH 2–12. В отличие от цельнополимерных трубопроводов, стальной корпус сохраняет жёсткость при прокладке в грунте, под дорогами и в зонах с высокой внешней нагрузкой. Коэффициент гидравлического сопротивления футерованного трубопровода ниже, чем у стального без покрытия, благодаря гладкой поверхности полиэтилена (шероховатость 0,01 мм против 0,1–0,2 мм у стали).
| Диаметр условного прохода, мм | Толщина стенки стали, мм | Толщина футеровки, мм | Рабочее давление, МПа | Температура среды, C |
|---|---|---|---|---|
| 50 | 4,0 | 4 | 10,0 | –40…+60 |
| 100 | 5,0 | 5 | 8,0 | –40…+60 |
| 200 | 6,0 | 7 | 6,3 | –40…+60 |
| 300 | 8,0 | 9 | 4,0 | –40…+60 |
Монтаж и соединение футерованных труб
Соединение футерованных труб выполняется электродуговой сваркой стального корпуса с последующим восстановлением целостности полиэтиленового слоя в зоне стыка. Для этого применяются муфты из полиэтилена, свариваемые нагретым инструментом, или вставные втулки. При проектировании трубопровода необходимо предусматривать компенсацию температурных удлинений стальной трубы, так как коэффициент линейного расширения стали ниже, чем у полиэтилена, и вкладыш не должен воспринимать осевые нагрузки.
Концевые участки футерованных труб оснащаются фланцевыми соединениями или патрубками под приварку. При заказах указываются диаметр, толщина стенки стальной трубы, материал и толщина футеровки, а также рабочее давление и температура. Контроль качества футеровки включает проверку сплошности покрытия искровым дефектоскопом и гидроиспытания собранного трубопровода.
Вопросы и ответы
Какая максимальная температура среды допустима для труб футерованных полиэтиленом из стали 20?
Рабочая температура ограничена свойствами полиэтилена и составляет от –40 до +60 C. Кратковременно допускается повышение до +80 C при снижении рабочего давления.
Можно ли использовать футерованные трубы из стали 20 для транспортировки нефти с высоким содержанием сероводорода?
Да, полиэтиленовый слой эффективно защищает сталь от сероводородной коррозии. Стальной корпус снаружи при этом должен иметь соответствующее антикоррозионное покрытие.
Как соединяются футерованные трубы между собой?
Стальной корпус сваривается электродуговой сваркой, после чего целостность полиэтиленового слоя восстанавливается сваркой полиэтиленовой муфты или установкой вставной втулки в зоне стыка.
Допустима ли прокладка футерованных трубопроводов под автомобильными дорогами?
Да, стальной корпус из стали 20 обеспечивает необходимую кольцевую жёсткость и воспринимает внешние нагрузки от транспорта и грунта без деформации полиэтиленового вкладыша.
