Трубопроводы

Трубопроводы в гидромеханизации открытых горных работ служат для транспортирования воды и гидросмеси, они состоят из труб, фасонных частей, арматуры и необходимых измерительных приборов. По своему назначению трубопроводы разделяются на водоводы и пульпопроводы.
Для изготовления напорных трубопроводов при гидротранспорте используют преимущественно стальные трубы различного сортамента.
При эксплуатации напорных пульпопроводов требуется производить замену пульпопровода при обнаружении истирания стенок (с учетом профилактического поворачивания труб) до толщины, определяемой по формуле

где P — максимальное давление гидросмеси (пульпы), МПа; D — наружный диаметр трубы пульпопровода, см; [σ] — допустимое напряжение, принимаемое равным 40 % предела прочности материала труб, МПа.
Степень износа стенок пульпопроводов следует определять методом неразрушающего контроля.
Характеристика и назначение стальных электросварных труб для допускаемых давлений Py (по ГОСТ 10704—76) приведены в табл. 7.46.
Различают следующие группы труб:
1 — для неагрессивной и малоагрессивной среды;
2 — для среднеагрессивной среды;
3 — для подземной прокладки в каналах;
4 — для подземной бесканальной прокладки;
5 — для неагрессивной и малоагрессивной среды, соединяемые на приварных фланцах;
6 — для среднеагрессивной среды, соединяемые на приварных фланцах.

Характеристика стальных электросварных труб со спиральным швом (по ГОСТ 8696—74) приведена в табл. 7.47.
Характеристика стальных катаных труб (по ГОСТ 3262—75) приведена в табл. 7.48.
Характеристика раструбных железобетонных труб (по ГОСТ 12586.0—83; 12586.1—83), изготавливаемых вибропрессованием, приведена в табл. 7.49.
Характеристика безнапорных железобетонных труб (по ГОСТ 6482—88) приведена в табл. 7.50.

Характеристика асбестоцементных труб (по ГОСТ 539—80) приведена в табл. 7.51.
Характеристика раструбных полимержелезобетонных труб приведена в табл. 7.52.
Характеристика раструбных керамических труб (по ГОСТ 286—82) с резьбовым соединением раструба с концом приведена в табл. 7.53.
Характеристика полиэтиленовых труб высокой плотности (950 кг/м3, марки ПВП) приведена в табл. 7.54.
Стальные трубопроводы обладают высокой прочностью при незначительной толщине стенок, имеют меньшую массу, чем железобетонные. Они удобны при стыковании, установке фасонных частей, арматуры и приборов. Недостатком стальных трубопроводов является их большой износ при транспортировании абразивных пород (песка, гравия, полускальных и скальных пород).
В некоторых случаях в условиях низких давлений могут использоваться асбестоцементные трубы.
Трубы из синтетических материалов обладают высокой прочностью, очень легки и удобны в монтаже и эксплуатации. Во многих случаях возможна замена металлических труб на трубы из синтетических материалов.

Соединение магистральных трубопроводов обычно производится сваркой, а карьерных — комбинированно. Отдельные трубы свариваются в плети (12 и 18 м), а плети соединяются фланцевыми или специальными быстроразъемными соединениями. Наиболее удобными соединениями являются быстроразъемные. Трубопроводы на раструбных быстроразъемных соединениях можно наращивать краном-трубоукладчиком, не прекращая намыва.
Арматура трубопроводов состоит из задвижек, обратных клапанов, температурных компенсаторов, вантузов и выпусков с заглушками.
Задвижки служат для перекрытия (либо открывания) доступа воды или гидросмеси в ту или иную часть трубопровода.
Обратный клапан устанавливается на пульпопроводах и водоводах обычно в землесосных станциях для защиты оборудования от обратного движения воды или гидросмеси, а также от гидравлического удара. Под гидравлическим ударом понимают резкое увеличение давления в трубопроводах при внезапной остановке движущейся в них жидкости.
Гидравлический удар может иметь место, например, при быстром закрытии различных запорных приспособлений, устанавливаемых на трубопроводах (задвижка, кран), внезапной остановке насосов, перекачивающих жидкость и т. д. Особенно опасен гидравлический удар в длинных трубопроводах, в которых движутся значительные массы жидкости с большими скоростями. В этих случаях, если не принять соответствующих предупредительных мер, гидравлический удар может привести к повреждению мест соединений отдельных труб (стыки, фланцы, раструбы), разрыву стенок трубопровода, поломке насосов и т. п. Явление гидравлического удара возникает в связи с переходом кинетической энергии движущейся жидкости в потенциальную энергию давления.
В некоторых случаях давление, возникающее при гидравлическом ударе, в 10—20 раз и более может превышать рабочее давление жидкости в трубопроводе. Особенно резко ударное давление возрастает при переходе ударной волны с труб большого диаметра на трубы малого диаметра. Для борьбы с гидравлическими ударами применяются различного рода устройства, увеличивающие время закрытия задвижек и кранов; на трубопроводах устанавливаются также воздушные колпаки, которые располагаются перед задвижками и играют роль своеобразных воздушных буферов, воспринимающих повышенное давление, автоматически действующие обратные клапаны.
Научно-производственное объединение «Композит» изготавливает гибкие длинномерные эластичные трубопроводы диаметром до 1000 мм. Они представляют собой эластичную оболочку, состоящую из силовых элементов, в качестве которых используют различные синтетические ткани или волокна, герметизирующего внутреннего покрытия и наружного защитного слоя, стойких к гидроабразивному износу. Трубопроводы могут изготавливаться цилиндрическими, плоскосворачиваемыми и в плавающем варианте; транспортироваться намотанными на барабан любыми видами транспорта, включая авиацию. В среднем их срок службы в 5—8 раз больше, чем стальных труб.
Длинномерность, отсутствие шаровых соединений позволяют использовать эластичные трубопроводы в условиях стесненных русел рек, так как радиус кривизны этих трубопроводов равен 6—8 его диаметрам. Возможность изготовления эластичных трубопроводов с заданными деформационными характеристиками позволяет перемещать гидросмеси повышенной концентрации с меньшими затратами энергии. Учеными НПО «Композит» проведена работа по обоснованию возможности использования гибких эластичных длинномерных трубопроводов для подводной добычи конкреций с глубины до 6000 м. Область применения эластичных трубопроводов — гидромеханизация горных и строительных работ.