Rørledning

Rørledninger i et industrianlæg

For det meste varmeisolerede rør i et kedelrum

Rørledninger består af rør , rørforbindelser og tilhørende fittings . De tjener transport af væsker ( gasser og væsker ) og fritflydende eller pumpbare faste stoffer og overførsel af mekanisk og termisk energi.

Grundlæggende

Rørledningsdele og fittings lavet af rustfrit stål

Indretning til rehabilitering af utætte og sprøde rørledninger ved påsprøjtning af en epoxyharpiks belægning

Ud over det faktiske rør konstrueres en rørledning fra fittings , fittings , flanger , skrueforbindelser , muffer eller andre typer rørforbindelser , såsom svejsesømme eller muffetætninger . Nogle fastgørelseselementer kræver specielle tætninger . Påtage dig specialfunktioner:

• Ekspansionsstykker (kompensatorer),
• Pipe fittings såsom ventiler , butterflyventiler , skydeventiler , hane og kugleventiler,
• Fastgørelseselementer såsom rørklemmer og støtteprofiler til rørstøtte
• Apparater såsom pumper , varmevekslere , trykbeholdere (f.eks. Søjler) eller reaktorer (f.eks. Krakningsovne eller reformere)
• Overvågnings-, måle- og kontrolelementer
• Varme eller kold isolering

Især er rørforbindelser, såsom flanger, normalt underlagt standardisering, så forbindelseselementer og rør fra forskellige producenter kan samles.

Individuelle tråde i et ledningssystem er adskilt af linjeafbrydelsesventiler som en initial afbrydelse.

Rørledninger er designet med en nominel bredde ( diameter ) på nogle få millimeter op til et par meter og kan i tilfælde af en rørledning være tusinder af kilometer lange. De nominelle trykniveauer kan variere fra vakuum til nogle få hundrede bar . Hydrauliske rør har en udvendig diameter på 4–80 mm og er designet til beregningstryk mellem 120 og 750 bar (i henhold til EN 13480 for materiale P235TR2).

Valg af materialer til en rørledning afhænger af de statiske og dynamiske belastninger (tryk, temperatur, mediets kemiske sammensætning i den respektive rørledning, trafikbelastninger, jordtryk, tryk indefra eller udefra, trykstigning ), mekaniske belastninger (f.eks. Strømning hastigheder, snavs), mere ætsende såvel som erosionsspænding og typen og temperaturen af mediet, der skal transporteres.

Visse konstruktive specifikationer for rørledninger såsom standarddele, nominelle trykniveauer, applikationsparametre (tryk- og temperaturklasser), materialer, flangedesign, tætninger, forbindelseskoncepter og ventilklasser osv. Er defineret i såkaldte rørklasser . Ofte specificeres rørklasser og ventilklasser separat på grund af de højere krav. Afhængigt af temperaturen på mediet, der skal transporteres, eller den omgivende temperatur, kan varmeisolering , røropvarmning eller køling , men også lækagekontrol af røret være nødvendigt. Rør med et tilladt internt driftstryk på over 0,5 bar er " trykudstyr " i Den Europæiske Union i overensstemmelse med direktivet om trykudstyr 97/23 / EF, som siden er blevet erstattet af det nye reviderede trykudstyrsdirektiv 2014/68 / EU og må kun bruges i overensstemmelse med dette direktiv.

Historiske rørledninger

Historisk dykkervandsledning

Rørledninger blev allerede brugt til vandforsyning i oldtiden, for eksempel i nærheden af Pergamon eller Köln (se Eifel vandrørledning ). De var for det meste en del af akvædukter for at kunne bruges som trykrør for at overvinde højdeforskelle. Et eksempel på en trykrørledning (sifon) fra middelalderen er zoologisk tunnel i Blankenheim .

Historiske trævandrør kaldes Deichel eller Teuchel. Borede træstammer blev samlet for at skabe vandrør. Dyke vandrør var stadig i brug mange steder i det 20. århundrede.

Planlægningsdokumenter

Ved konstruktion , planlægning og konstruktion af trykrørledninger i store anlæg som kraftværker , raffinaderier og produktionsanlæg i den kemiske industri involverer de individuelle planlægningstrin oprettelse af følgende planlægningsværktøjer:

• Det grundlæggende flowdiagram
• Den procesflowdiagram
• Den rørføring og instrumentering rutediagram
• Den installation plan og rørledning plan for en todimensional planlægning af rørledningen
• Oprettelse af en 3D-model ved hjælp af 3D-planlægningssoftware med en vedhæftet database (f.eks. E3D fra Aveva eller Smart Plant 3D fra Intergraph)
• Specifikationen og oprettelsen af ​​rørklasser med standardiserede dele samt specifikationen af ​​ikke-standardiserede specialdele
• Styrkeberegning af de enkelte dele af en rørklasse i henhold til regler (f.eks.DIN EN 13480 eller ASME B31.3 eller GOST 32388) med beregningssoftware (f.eks.DIMy, PROBAD, Compress, FERO, Sant'Ambrogio)
• Rørsystemanalyse inklusive statiske og dynamiske belastningstilfælde i overensstemmelse med regler for verifikation af systembelastninger, spændingsanalyse, verifikation af forbindelsesbelastninger på statiske og roterende systemdele samt bestemmelse af understøttelsesbelastninger (CAESAR II fra Intergraph, ROHR2 fra Sigma, Autopipe, CAEpipe, START Prof)
• MTO (Material Take Off) for at bestemme den samlede masse af alle individuelle dele, der kræves for at oprette systemet
• Det rør isometri med de tilknyttede styklisterne
• Liste over rørledningslayout
• Yderligere testplaner og kvalitetssikringsplaner
• Instruktioner til svejsning eller sammenføjning

Ved hjælp af disse planlægningsdokumenter er det muligt at planlægge og bygge en struktur bestemt af rørledninger, såsom et stort kraftværk.

fortolkning

Fra et bestemt tryk / temperatur / medium eller nominel størrelse udføres den mekaniske konstruktion af rørledninger i henhold til regler, der er nationalt reguleret af love eller retningslinjer. Ud over det mekaniske design udføres et fluid-mekanisk design på forhånd for at bestemme rørets økonomiske indre diameter afhængigt af proceduremæssige krav.

Det mekaniske design er normalt baseret på følgende trin:

• Valg af materiale afhængigt af den forventede statiske eller dynamiske mekaniske, ætsende / erosive stress, temperatur eller medietype
• Bestemmelse af rørtykkets vægtykkelse i henhold til det definerede beregningstryk / temperatur i henhold til reglerne (f.eks.EN 13480, ASME B31.3 osv.)
• Efter at rørledningsruten er planlagt i 3D-modellen, eller ruten er planlagt ved hjælp af isometri i henhold til lægningsretningslinjer (spændvidde, ekspansionskompensation), udføres en regelbaseret rørledningsanalyse afhængigt af rørledningens kritiske betydning (f.eks. Kategori i i overensstemmelse med direktivet om trykudstyr 2014/68 / EU).
• Statisk / dynamisk bevis for rørstøtter eller sekundær stålkonstruktion - afhængig af kravene i henhold til god teknisk praksis eller i henhold til regler (f.eks.EN 13480-3 og Eurocode 3)
• I tilfælde af rørledninger, der er udsat for et vist antal trykændringer, skal der udføres en træthedsanalyse i overensstemmelse med forskrifterne (f.eks. I henhold til EN 13480-3 / EN 13445-3).
• I tilfælde af rørledninger forårsaget af dynamiske belastninger (pulsering fra stempelpumper, jordskælv, trykstød) kan det være nødvendigt med en strukturel dynamisk analyse af systemet afhængigt af kritikken

I Den Europæiske Union skal tekniske dokumenter fra en bestemt kategori i overensstemmelse med direktivet om trykbærende udstyr sendes til et bemyndiget organ til konstruktionskontrol.

Rørspecifikation

I begyndelsen af planlægningen, er en specifikation skabt, som i dette tilfælde er kaldes en pibe spec . Det er afgørende for valget af rørledningskomponenter og bestemmes normalt i henhold til følgende driftsforhold:

• medium
• temperatur
• Print
• Massegennemstrømning
• økonomi
• Reservedels tilgængelighed

Nominel størrelse

Et bestemt rørtværsnit beregnes afhængigt af den ønskede massestrøm og det maksimale accepterede tryktab (ved den maksimale tilsigtede strømningshastighed ) . Når du vælger røret, vælges den beregnede eller - hvis den ikke er tilgængelig som standard - den næste højere nominelle indvendige diameter . Nominelle diametre er en standardiseret - og optimeret - gradering af interne rørdiametre for at minimere antallet af varianter af de anvendte rør.

Den Tryktabet er et væsentligt kriterium for udformningen af en rørledning. Trykfaldsværdien reagerer meget følsomt på ændringer i den indvendige rørdiameter . Strømningstryktabet i en rørledning ændres med den fjerde effekt af diameteren for en given gennemstrømning .

Den økonomiske dimension med minimale omkostninger opnås, når følgende egenskaber er optimalt afbalanceret. Så resultatet af en større dimension begge

• fordele
  • lavere tryktab ,
  • lavere flowstøj ,
  • større spændvidde på rørfastgørelsen (færre fastgørelseshuller),
  • sænke energiforbruget af rørledninger samt

• ulempe
  • muligvis større varmetab ,
  • højere investeringsomkostninger
  • større pladsbehov,
  • større masse (vægt),
  • lavere fleksibilitet (f.eks. modul af elasticitet og styrke i plastrør),
  • højere kræfter fra ekspansion på grund af temperatur .

Strømningshastighed

For at begrænse tryktabet på grund af rørfriktion, lokale trykstød og strømstøj og for at undgå kavitation i væsker, bør visse strømningshastigheder i rør ikke overskrides.

Den afgørende faktor for dimensioneringen er den økonomiske hastighed . Det skyldes det optimale af summen af ​​investeringsomkostningerne til rørledningen, investeringsomkostningerne til maskinsystemet (pumper, kompressorer) og energi- og vedligeholdelsesomkostningerne over hele driftstiden.

Ud over egenskaberne af mediet, rørprofilen og forløbet og overfladen af ​​rørvæggen er strømningshastigheden afgørende for dannelsen af ​​en laminær eller turbulent strømning .

Nominelt tryk

Der er mange standarder, der er obligatoriske for producenter af rørledningskomponenter. Bestemmelsen af ​​den nødvendige vægtykkelse (i henhold til kedelformlen ) tages i betragtning i disse standarder.

Der skal vælges et nominelt tryk til planlægning, hvilket naturligvis altid skal være over det maksimale driftstryk, der opstår. Der skal tages højde for høje driftstemperaturer, da dette reducerer materialestyrken. Det kan være nødvendigt at øge det nominelle tryk med et eller flere niveauer.

Rørledninger til faste stoffer

Rørplade i en moderne mølle

Rørledninger til faste stoffer (fx granulater , mel , støv ) omtales ofte som slisker . De kan for eksempel findes i cementindustrien eller i møller til korn . De er kendetegnet ved store radier, når de skifter retning, de tilhørende rørbøjninger er ofte lavet af et særligt slidstærkt materiale eller endda kunstig basalt .

Desuden kan faste stoffer akkumuleres inde i rørledninger under normal drift. Disse aflejringer kan blokere strømmen eller endda blokere for ledningen og skal derfor fjernes regelmæssigt ved rengøring af røret .

Drift og sikkerhed

Rørledninger i en kemisk fabrik

Efter at rørsystemet er afsluttet, udføres en lækagetest normalt ved hjælp af en tryktest .

Den planlagte ensartede identifikation af rørledningen letter vedligeholdelses- og reparationsarbejde i tilfælde af en fejl.

Som en vigtig komponent i tekniske systemer skal rørledninger vedligeholdes i løbet af systemsikkerheden (driftssikkerhed). Dette gælder især rørledninger, der ud over tæthed skal imødekomme andre fysiske egenskaber såsom en vis friktionskoefficient eller varmeoverførselskoefficient. Særlige regler gælder for trykbelastede rørledninger og de tilsvarende strømningsmedier, f.eks. Rørledninger til vanddamp i dampkraftværker .

Rørledninger med et internt overtryk på mere end 0,5 bar til brandfarlige, meget brandfarlige, ekstremt brandfarlige, kaustiske, giftige gasser eller væsker er systemer, der kræver overvågning i henhold til forordningen om industriel sikkerhed og skal afhængigt af risikopotentialet være godkendt overvågning organer eller kvalificerede personer , før ibrugtagning og regelmæssigt inden for visse tidsfrister kontrolleres.

Vedligeholdelse inkluderer:

• Testforanstaltninger med jævne mellemrum (visuel test, ikke-destruktiv test ( ultralyd , røntgen ), tryktest , test af understøtninger, ophæng)
• KORROSIONSBESKYTTELSE foranstaltninger
• Rengøring af rør

Klassificering efter materialer

Plast

I de senere år er plastrørledninger blevet stadig vigtigere. Med en markedsandel på 54% og et volumen på 2.500.000 tons / år er de nu de vigtigste materialer til rørsystemer i Europa. Systemer lavet af polyethylen  (PE), tværbundet polyethylen (PE-X), polypropylen  (PP) og polyvinylchlorid  (PVC-U) anvendes mest inden for områderne vandforsyning, bortskaffelse af spildevand, gasforsyning, varmeforsyning ( kun PE-X og PP) og industrielle rørledninger.

Der forventes også kontinuerlig vækst for plastrørsystemer i de kommende år, som primært er baseret på rehabilitering af eksisterende vandforsyningsledninger til  PE og på spildevandssektoren for PVC-U og  PP .

kobber

I bygningsteknologi anvendes hovedsageligt rør fremstillet af kobber i hårdhedsgraden blød ( R220 ), halvhård ( R250 ) og hård ( R290 ).

Bløde rør må ikke bruges til gas og bør ikke bruges til solcelleanlæg. Kobberpressefittings er f.eks. Fremstillet af kobber Cu-DHP-materiale CW024A.

Kobber korroderer, når det kommer i kontakt med ammoniak og nitrat i et fugtigt miljø. Rørens varmeisolering bør derfor være fri for disse stoffer. Især koldtvandsrør skal beskyttes mod kondens. Traditionelt blev røret overtrukket med vaselin (petrolatum) eller pakket med bandager, der blev gennemblødt med vaselin for at beskytte det mod korrosion . I dag bruges ofte kobberrør, der leveres med en plastbelægning på fabrikken.

Kobberrør, der kommer i kontakt med gips, der indeholder gips , skal forsynes med en plastforbinding lavet af selvklæbende tape eller en plastikovertræk ab fabrik. Dette gælder især i fugtige omgivelser og med gasinstallationer.

rustfrit stål

Inden for bygningsteknologi anvendes primært rørledninger af rustfrit stål med kvaliteterne 1.4520 , 1.4521 , 1.4571 , 1.4401 , 1.4404 og Cr-Ni-stål 1.4301 .

I modsætning til austenitiske stål betegnes Cr-Mo-Ti stål uden nikkel også som "ferritiske stål".

Ligesom ikke-galvaniserede, såkaldte kulstofstålrør og galvaniserede stålrør, bør 18/10 Cr-Ni-stål 1.4301 ikke bruges til drikkevand på grund af dets følsomhed over for korrosion . Mens almindeligt stål altid korroderer, afhænger det af vandets sammensætning, om galvaniseret stål og visse legeringer i rustfrit stål også angribes. Især stålkvalitet 1.4301 er følsom over for chloridioner . Men selv med andre rør i rustfrit stål i køle- og drikkevandsinstallationer bør indholdet af vandopløselige kloridioner ikke overstige en værdi på 250 mg / l. I henhold til DIN 1988, del 7, må materialet til varmeisolering af rør i rustfrit stål ikke indeholde en massefraktion af vandopløseligt klorid, der er større end 0,05%. (Isolationsmateriale i AS-kvalitet (se også AGI Q135) indeholder betydeligt mindre klorid.)

Rustfrit stålrør, der kommer i kontakt med gips, der indeholder gips , skal forsynes med en plastbelægning til gasinstallationer.

Den ekspansionskoefficient af grad 1.4401 er 0,0165 mm / (m · K) signifikant højere end den for klasse 1.4521 med 0,0104 mm / (m · K), mens den termiske ledningsevne er omkring en tredjedel lavere.

I dag er rør i rustfrit stål overvejende forbundet med pressefittings . Beslagene er ofte lavet af 1.4401 stål eller kanon . Gunmetal fittings bør ikke bruges med fjernvarmevand over 120 ° C, mættet damp, behandlet vand, gråt og sort vand med en pH-værdi over 6, sprinklerrør og tørre brandslukningsrør. I sanitets- og varmeanlæg bør rør og fittings af rustfrit stål ikke have nogen direkte kontakt med rør og fittings lavet af ulegeret stål ( kulstofstål eller sort stål ). Den mindste mulige bøjningsradius af rør op til 28 mm udvendig diameter er angivet som tre og en halv gange rørets udvendige diameter. Der kræves specielle metoder til at bøje tykkere rør.

Til regnvand, postbehandlet vand (delvist og fuldt demineraliseret vand, demineraliseret, deioniseret, osmose og destilleret vand), sol- og kølesystemer, vanddamp, sprinklersystemer, trykluft, vakuum, olie, kuldioxid, helium, ethanol, acetone , nitrogen, dannende gas , inert gas og luft indeholdende ammoniak er egnede til alle fire materialer.

Ifølge det tyske forbundsmiljøagentur er rustfrit stål egnet som materiale til fittings, armaturer og flanger i drikkevandsinstallationer .

Kulstofstål

Gevindede rør

Ud over bly- og senere kobberrør blev såkaldte sorte rør hovedsageligt brugt i bygningsteknologi til varmeinstallationer og galvaniserede stålrør til drikkevandsinstallationer. Disse er standardiseret som tunge eller mellemvægt , såkaldte kogende rør . Stålrørene blev forsynet med rørtråde til tilslutning . Uforsinkede rør blev også svejset.

Kulstofstålrør eller præcisionsstålrør

I bygningsteknologi anvendes overvejende sendzimir galvaniserede rør, som også kan få en passiverende krombelægning. Den forbindelse er normalt lavet ved hjælp af clamp og presfittings. Pressefittings er f.eks. Lavet af stålkvalitet RSt 34-2.

For at sikre dimensionel nøjagtighed påføres kun et tyndt zinklag, som ikke er meget holdbart, når det udsættes for fugt. Til brug i permanent fugtige eller ætsende miljøer findes der rør med et beskyttende lag af plast (f.eks. Polypropylenbelægning hos VSH / Seppelfricke ). Koldtvandsrør er beskyttet mod kondens (og opvarmning) i henhold til DIN 1988, del 200.

Rør til lukkede kredsløb i varme-, køle- og solsystemer samt til trykluft galvaniseres kun udvendigt. For at skelne dem fra rustfrit stålrør tildeles kulstofstålrør ofte en rød etiket af producenterne.

Rør til sprinkleranlæg er galvaniseret indvendigt og udvendigt og fremstillet af materiale 1.0031, f.eks. ( VSH / Seppelfricke ).

Se også

• Brintrørledning

litteratur

• Hans Burkhard Horlacher, Ulf Helbig (red.): Rørledninger. 2. udgave. Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 2016, ISBN 978-3-642-39781-3 .
• Heinz W. Richter (red.): Reparation af rørledninger. Bind 1, Vulkan Verlag, Essen 2004, ISBN 3-8027-2730-4 .
• Günter Wossog (red.): Håndbog til rørledningskonstruktion. 2. udgave. Vulkan Verlag, Essen 2003, ISBN 3-8027-2723-1 .

Weblinks

Wiktionary: Pipeline  - forklaringer på betydninger, ordets oprindelse, synonymer, oversættelser

• Beregning af rørledningens indvendige diameter (adgang til 4. maj 2017)
• Sikker rørledninger korrekt (adgang til 4. maj 2017)
• Beskyttelse af rørledninger i tilfælde af lyn og højspændingseffekter (adgang til 4. maj 2017)
• Rørledningssikkerhed (adgang til 4. maj 2017)

Individuelle beviser

1. ↑ Bruno Bosy: Pneumatisk justering I: Bosy-Online.de, adgang til maj 2018.
2. ↑ ^{a b c d e f g h i} VSH Technical Manual XPress
3. ↑ ^{a b} Vilkår, data, tekniske regler for gasinstallation: Tips til praksis , side 24, opdateret 2010-udgave . Udgiver: ASUE arbejdsgruppe for økonomisk og miljøvenligt energiforbrug eV, www.asue.de og DVGW German Association for Gas and Water - Technical and Scientific Association
4. ↑ Tekniske instruktioner V-profilbeslag , I: www.eurotubieuropa.it
5. ↑ ^{a b c} "Geberit" planlægningsmanualen - Planlægning med Geberit-produkter (PDF).
6. ↑ ifølge TI "Behandlede vand"
7. ↑ ^{a b c d e f g} Produktmanualer Optipress-Aquaplus , pressesystem med rustfrit stål og kanonbeslag til rustfrit stålrør; Optipress-Therm , pressesystem med zink-nikkel-belagt fittings til kulstofstål eller præcisionsstålrør og Optifit-Press , pressesystem med zink-nikkel-belagt fittings til gevindrør og kedelrør , R. Nussbaum AG, Olten, Schweiz
8. ↑ Geberit VVS-planlægningsmanual (PDF), gyldig fra 1. januar 2016.
9. ↑ Federal Environment Agency: Vurderingsgrundlag for metalliske materialer i kontakt med drikkevand12. I: www.umweltbundesamt.de/. Federal Environmental Agency, 14. maj 2020, adgang til 4. december 2020 (tysk).