ELEMENTI STROJEVA IIStruni preddiplomski studij strojarstvapetak, 23. oujak 2007

CJEVOVODI

CjevovodiCjevovod je ureaj sastavljen od niza meusobno nepropusno spojenih cijevi s pripadajuom armaturom, kompenzatorima, kontrolnim i mjernim ureajima, osloncima i ostalim pomonim elementima.

Cjevodi slue za transport: plinova i para tekuina vrstih rasutih materijala

CjevovodiPrema primjeni cjevovodi se dijele na:Tehnoloke cjevovode slue za transport sirovina, poluproizvoda, gotovih proizvoda ili otpadnih materijala pri raznim tehnolokim procesima

CjevovodiSanitarno-tehnike cjevovode cjevovodi za grijanje, klimatizaciju, kanalizaciju i cjevovodi plinske mree

CjevovodiCjevovode hidraulikih i pneumatskih instalacija cjevovodi koionih i servo sistema, kontrolnih sistema, ispunih plinova, sistema automatike itd. Nalaze se u sklopu raznih stacionarnih i mobilnih strojeva

Cjevovode za posebne namjene pneumatska pota

CjevovodiPrema tlaku koji vlada u cjevovodu dijele se na: vakuumske cjevovode p 1 bar cjevovode niskog tlaka 1 bar p 16 bar cjevovode srednjeg tlaka 16 bar p 100 bar cjevovode visokog tlaka p 100 bar

Stupanj agresivnosti trasportiranog medija odreuje se prema debljini korodiranog sloja tokom jedne godine na cijevi od ugljinog elika: mala agresivnost - 0,1 mm/god srednja agresivost 0,1 1 mm/god velika agresivnost - 1 mm/god

MaterijaliMATERIJALI ZA IZRADU CJEVOVODAPovijestPrvi materijali za izradu cjevovoda su bili drvo i keramika, premda se i danas ovi materijali koriste za neke specijalne svrhe (kemijska industrija i industrija celuloze- drvo, za transport agresivnih medija keramika)Vodovodne cijevi u starom Rimu raene su od lijevanih olovnih cijevi (zbog toksinosti olova ve su odavno naputene).Bakar se takoer koristio zbog lake izrade avnih cijevi.

MaterijaliELICINajvie primijenjeni materijali za izradu cijevnih vodova, kompenzatora, oslonaca i noseih konstrukcija. Ovisno o temperaturi, tlaku i stupnju agresivnosti transportiranog medija, za izradu se cijevi koriste:Ugljini elici za umjerene temperature i neagresivne medije. Koriste se za sve tlakove koji se sreu u praksi. Gornja temperaturna granica je 450o C.Za vodove koji se moraju zavarivati koriste se: 1212, 1213, 1402 i 1502.Za poviene temperature i tlakove: 1214 i 1215Od ugljinih se elika izrauju i vijci, matice, podloke i oslonci.

MaterijaliLegirani elici koriste se kod poveanih zahtjeva u pogledu: otpornosti na ekstremne temperature otpornosti na mehanika naprezanja otpornosti na agresivne medijeZa cjevovode izloene ekstremno visokim temperaturama koriste se elici legirani s: Cr, Mo, Ni, a u novije vrijeme V, Ti, Al i B.Za cjevovode izloene ekstremno niskim temperaturama koriste se elici legirani Cr i Ni.Za cjevovode izloene agresivnim tvarima elici moraju biti otporni na koroziju kao to su: 4170, 4172, 4570, 4571.

MaterijaliLjevano eljezo koristi se najee za izradu armature (kuite ventila, kotaa, poklopaca), a rijetko se koristi za izradu cijevi, osim kanalizacijskih ili u kemijskoj industriji kada lijevano eljezo pokazuje posebnu otpornost na agresivnost nekog medija.

elini lijev koristi se u sluajevima kada je optereenje armature takvo da ga ne moe podnijeti ljevano eljezo. Koristi se elini lijev sa sadrajem ugljika manjim od 0,6 %. Ukoliko su zahtjevi takvi, elini se lijev moe legirati s Cu, Ti i Mo.

MaterijaliOBOJENI METALI I NJIHOVE LEGUREKoriste se za izradu cijevi, armature i brtvenih elemenata. Najvie se koriste:Bakar za cijevi manjeg promjera. Postojane su na atmosferske utjecaje, prema slatkoj vodi i nekim organskim kiselinama, freonima i alkoholima. Dobro se zavaruju i leme.Aluminij primjenjuje se za cijevi u kemijskoj, procesnoj i prehrambenoj industriji za transpotr: koncentrirane duine kiseline te mravlje i octene kiseline. Neotporan je na solnu kiselinu, morsku vodu i rastvore lunatog karaktera.

MaterijaliLegure bakra (bronce) ovisno o osnovnom legirajuem elementu legure bakra se dijele na: kositrene (Sn) aluminijske (Al) olovne (Pb) silicijske (Si) crveni lijev (Sn + Zn) kositreno olovne (Sn + Pb) manganske (Mn) Legure bakra s Zn kao glavnim legirajuim elementom nazivamo mesing.

MaterijaliPrema namjeni legure bakra se dijele na: legure za ljevanje koriste se za odljevke kuita armature i brtvenih elemenata legure za gnjeenje preane i vuene cijevi.

MaterijaliPLASTINE MASEVrlo se esto primjenjuju osobito u kemijskoj industriji i graevinastvu zbog otpornosti na koroziju pojedinih fluida, vode i zraka.Polivinil klorid (PVC) cijevi, armatura, filteri i pumpe. Koristi se za temperature od 20oC do +60oC.Bakelit materijal od istih fenolformaldehidnih smolaFaolit materijal od fenolformaldehidnih smola s raznim dodacimaVlaknaste plastine mase kao dodaci se koriste drveno brano i razna organska vlaknaTekstolit preana tkanina natopljena fenolformaldehidnim smolama.

MaterijaliGUMAKoriste se za elastine (fleksibilne cijevi) najee armirane s elinom icom te za brtvene elemente.Tvrdoa gume ovisi o sadraju sumpora:0,5 do 5 % S meka guma 15 % S polutvrda guma 25 % i vie tvrda guma

MaterijaliSTAKLOKoristi se za izradu cijevi kojima se transportiraju jako agresivni mediji ili kada je potrebna velika istoa (prehrambena i farmaceutska industrija). Veliku otpornost prema naglim temperaturnim promjenama imaju: borosilikatna stakla staklo s ~ 20 % Al2O3.

MaterijaliELINE CIJEVIBAKRENE CIJEVICIJEVI OD PLASTINIH MASA

Zatita od korozijeKorozija je proces troenja vrstog materijala uslijed kemijskog djelovanja okoline. Kod nemetala se uz koroziju pojavljuje i starenje, drobljenje i bubrenje (pa se sve skupa naziva degradacijom).

Zatita od korozijeZatita cjevovoda od korozijePo svom se karakteru zatita od korozije dijeli u tri grupe: Mjere u cilju poveanja antikorozivne otpornosti pravilan izbor materijala

2. Fiziko odvajanje povrine cjevovoda od agresivnog medija (pasive mjere) prevlake

Zatita od korozije3. Aktivne zatitne mjere, kojima se utjee na sam proces korozije neutralizacija kiselosti vode, degazacija vode (oslobaanje od O2 i CO2), dodavanje inhibitora (za vodovodne cijevi) i katodna zatita (povrina se dovodi na dovoljno nizak elektrini potencijal od -0,85 V u odnosu na tlo tako da metal ne isputa pozitivne ione).

Zn - protektor

Normizacija cjevovoda i armatureNajznaajnije norme su: o nazivnim promjerima o nazivnim tlakovima

Nazivni (nominalni) promjer DIN 2402Oznaka je DNNazivni promjer samo priblino odgovara unutarnjem promjeru cijevi, prirubnica, ventila i dr. Normirani su za vrijednosti od 1 do 4000 mm.

Normizacija cjevovoda i armatureNazivni (nominalni ) tlak DIN EN 1333Nazivni (nominalni) tlak je onaj najvii tlak kojem dani element smije biti izloen na temperaturi od +20oC. Oznaava se s NP i brojem koji oznaava vrijednost tlaka u barima.Dozvoljeni radni tlak (pr) je onaj najvii tlak, kojem element smije biti izloen na radnoj temperaturi (tr). Ako je temperatura via od 20oC, ako postoji kolebanje tlaka ili postoje dodatna mehanika optereenja, dozvoljeni maksimalni tlak je utoliko nii koliko je neki od navedenih utjecaja izraeniji. Pri izboru elemenata cijevnog voda treba usvojiti onaj iji je nominalni tlak vei od radnog tlaka

Normizacija cjevovoda i armatureKod temperatura iznad 400oC treba naknadno kontrolirati naprezanja i usporediti s doputenim naprezanjima (prema granici razvlaenja na danoj temperaturi). Moe se rei da je doputeni radni tlak priblino za onoliko puta manji od NP za koliko je doputeno naprezanje na radnoj temperaturi manje od doputenog naprezanja na 20oC.

Probni (ispitni) tlak je onaj tlak pod kojim se na sobnoj temperaturi ispituje mehanika otpornost, nepropusnost i brtvljenje, kako pojedinanih elemenata tako i cjevovoda u cjelini.Ako nije drukije propisano (npr. sporazumom izmeu proizvoaa i korisnika), usvaja se:Pi = 1,5 NP

Izrada cijeviIzrada elinih cijeviPrema nainu proizvodnje eline se cijevi dijele na beavne avne

Izrada cijeviIzrada beavnih cijeviProizvodnja beavnih cijevi zapoela je 80 tih godina 19. st. Na osnovu pronalaska brae Mannesman zbog ega je esto sinonim za beavni cijev Mannesmanova cijev.Postupci izrade beavnih cijevi su: Steifelov postupak Ehrhardtov postupak preanje cijevi 20 do 100 mm hladno vuene cijevi hladno valjane cijevi

Izrada cijevi

Izrada cijeviIzrada avnih cijeviPrema vrsti ava dijele se na : s preklopnim avom spiralne avne cijevi sa sueonim zavarivanjem - pritiskanjem predhodno usijanih bridova (Fretz- Moonov postupak).

Izrada cijevi

Izrada cijeviIzrada cijevi od SLCentrifugalnim ljevanjem u rotirajuem metalnom kalupu, koji se izvana hladi vodom. Nakon lijevanja se are na 950oC da bi se dobila ujednaena struktura materijala.Izrauju se za promjeri od 40 do 800 mm i duine do 6 m.

Izrada cijeviIzrada cijevi od obojenih metala najee preanjem i hladnim valjanjem.Izrada cijevi od plastinih masa i drugih nemetala preanjem ili zavarivanjem plastinih ploa.

Proraun cjevovodaProraun cjevovodaPotrebni unutarnji (svjetli) promjer cijevi

Usvaja se najblii (ili prvi vei) standarni nazivni promjer DN.

Proraun cjevovodada u mm vanjski promjer cijevipe u N/mm2 maksimalni tlak koji se pojavljuje u radu ili nazivni PN za koji se cjevovod projektiraK u N/mm2 granica razvlaenja materijala cijevi . Za najee materijale je: 235 N/mm2 1212 275 N/mm2 1213 355 N/mm2 3100Debljina stijenke cijevi

Proraun cjevovodaS = 1,5... 1,8 - faktor sigurnosti - faktor oslabljenja vrstoe cijevi = 1 za beavne cijevi =0,9 za avne cijevic1 u mm dodatak na netonost debljine cijevi c1 = 0,25 mm za debljine s 3 mm c1 = 0,35 mm za debljine 3 mm s 10 mm c1 = 0,5 za debljine s 10 mm.

c2 u mm dodatak na koroziju, uobiajeno je 1 mm.

user - primjer

Spojevi i armaturaCijevni spojevi su sklopovi, koji slue za meusobno spajanje cijevi, kompenzatora i armature u hermetiki cjevovod.Po svojoj namjeni se dijele na: nerastavljive zavareni, zalemljeni i zalijepljeni

Spojevi i armatura rastavljivi prirubniki spojevi, Ermeto spojevi (za manje dimenzije cjevovoda

Prirubniki spoj

Spojevi i armaturaErmeto spojevi

Spojevi i armaturaCjevovodna armatura su razni ureaji koji slue za upravljanje protokom transpotiranog fluida promjenom povrine protonog otvora.Armatura se prema funkciji dijeli na: zapornu - po potrebi odvaja jedan dio cjevovoda od drugoga prigunu slui za redukciju tlaka jednosmjernu doputa kretanje fluida samo u jednom smjeru i automatski zatvara pri promjeni smjera kretanja regulirajuu automatsli otvara protoni otvor kada tlak ispred ventila pree dozvoljenu vrijednost havarijsku automatski prekida kretanje fluida na mjestu havarije aeracijsku (odzranu) slui za isputanje plinova iz cjevovoda (cjevovod za transport tekuina) kondenznu slui za odstranjivanje kondenzata iz cjevovoda( cjevovodi za transport pare i plinova)

Spojevi i armaturaPrema obliku i kretanju zatvaraa armatura se dijeli na:Zaporne ventile kojim se zatvara kree okomito na brtvenu povrinu (sjedite ventila)

Spojevi i armaturaZasune zatvara se kree paralelno ili pod malim kutem na brtvenu povrinu

Spojevi i armaturaPipce zatvara se okree oko osi kaja je okomita na pravac kretanja fluida

Spojevi i armaturaZaklopce (klapne) zatvara se okree oko osi koja se nalazi izvan protonog otvora

Spojevi i armaturaKompenzatori temperaturnih dilatacijaTo su elementi, koji omoguavaju temperaturne dilatacije cjevovoda, a da pri tome sile i naprezanja u njemu ostanu u dozvoljenim granicama.