Разработка методики обеспечения достоверной трассировки трубопроводов, учитывающей допуски конструктивных размеров труб, возникающие при их изготовлении по проектным чертежам

DOI: 10.24143/2073-1574-2017-4-16-20 УДК 629.5.06.001.2:621.643

Во Чунг Куанг, К. Н. Сахно, Нго Жа Вьет

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОСТОВЕРНОЙ ТРАССИРОВКИ ТРУБОПРОВОДОВ, УЧИТЫВАЮЩЕЙ ДОПУСКИ КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРУБ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПО ПРОЕКТНЫ1М ЧЕРТЕЖАМ

Рассматривается проблема повышения технологичности трубопроводов судовых систем на стадии проектирования. Представлены пути решения задачи изготовления и монтажа судовых трубопроводов без снятия размеров по месту. Проведен анализ стандартизированных отклонений, контролируемых при изготовлении труб по чертежам. Выявлены факторы, при наличии которых применение технологии изготовления труб по проектной документации методом гибки становится нецелесообразным. Определены причины возникновения и величины отклонений конструктивных размеров, которые возникают в процессе изготовления труб.

Ключевые слова: трубопроводы, проектирование, изготовление, монтаж.

Введение

При современном уровне вычислительной техники выполнить трассировку трубопровода без касаний с соседними конструкциями - несложная и решенная задача. Проблема заключается в том, что трубы, изготавливаемые по чертежам, как любая деталь и изделие машиностроения, имеют стандартизованные допуски размеров. Однако в процессе прокладки трубопроводов ни в одной программе трассировки эти допуски не учитываются. В результате запроектированные зазоры между трассами или с соседними конструкциями оказываются минимальными (могут доходить до «0», контролируются только минусовые зазоры). Другими словами, при назначении зазоров допуски на изготовление труб по чертежам не учитываются в проектной трассировке, что приводит к невозможности провести монтаж трассы, т. к. трубы упираются в соседние трубопроводы или конструкции.

Такое проектирование привело к тому, что предприятия вынуждены отказываться от изготовления труб по проектным чертежам, хотя вся документация передается в электронном виде.

Это положение устраивает проектные организации, т. к. у заводских работников не возникает претензий по трассировке. По этим причинам проблема изготовления труб в задел до настоящего времени не решена.

Анализ отклонений конструктивных размеров, возникающих в процессе изготовления и монтажа труб

В ходе проведенных исследований был проанализирован выпуск документации, учитывающей допускаемые отклонения, которые возникают в процессе изготовления труб по чертежам, позволяющей проводить монтаж трубопроводов из готовых труб без уточнения размеров по месту. Для исключения обозначенной выше проблемы необходимо решить следующие задачи:

— провести анализ стандартизованных отклонений, контролируемых при изготовлении труб по чертежам;

— определить причины возникновения и величины отклонений конструктивных размеров, возникающих в процессе изготовления труб;

— сравнить полученные величины отклонений со стандартными;

— найти инструменты компенсации или снижения величин отклонений, возникающих в процессе изготовления труб;

— разработать методику трассировки трубопроводов, позволяющую учитывать и компенсировать влияние отклонений, которые возникают при изготовлении труб, на смещение трассы в процессе монтажа трубопровода;

— внести соответствующие изменения в стандарты, касающиеся проектирования трубопроводов.

Первые четыре задачи требуют научного подхода в их решении. Они обозначены в работах [1-3], где предложены научные подходы и обоснования их решения, а также определены причины и величины отклонений линейных размеров, возникающих при резке и гибке труб.

Помимо этих отклонений возникают угловые отклонения прямых участков трубы. Устанавливаемые приварные соединения также имеют угловые отклонения. Существующие стандарты регламентируют угловые отклонения плоскости соединительной поверхности соединения относительно оси участка трубы. Угловые отклонения участков трубы, к которым примыкают соединения, стандартами не регламентируются. Такое положение приводит к тому, что отклонение установки соединения накладывается на неконтролируемое угловое отклонение участка трубы.

Решение двух оставшихся указанных выше задач является целью проводимого исследования.

Рассмотрим влияние этих отклонений на смещения трассы трубопровода, монтируемого из труб, изготовленных по чертежам.

Существующая нормативная документация на изготовление труб по эскизам (в задел) регламентирует контроль двух параметров - это отклонение строительных размеров трубы и угол неперпендикулярности установки соединений относительно осей концевых участков.

В процессе формирования конфигурации трубы на трубогибочном станке выполняется несколько операций - это продвижение до начала погиба, непосредственно погиб и разворот трубы для выполнения последующего погиба в нужной плоскости. Погрешности двух последних операций приводят к угловым отклонениям направлений прямых участков трубы, в том числе и концевых участков. Контроль этих отклонений существующими стандартами не регламентируется.

Установка соединений с контролем перпендикулярности относительно осей концевых участков не уменьшает угловые отклонения, а только добавляет новые, хаотичного направления.

Контроль линейных размеров не выявляет эти угловые отклонения. Действие этих отклонений проявляется в процессе монтажа труб, когда трасса трубопровода отклоняется в непредсказуемых направлениях.

Допуски на отклонение конструктивных размеров труб регламентированы [4] и составляют ±10 мм для труб диаметром меньше 100 мм и ±15 мм для труб большего диаметра (табл. 1).

Таблица 1

Допускаемые отклонения строительных (координатных) размеров труб

Форма и диаметр труб Предельные отклонения, мм

Прямые трубы ±3

Гнутые трубы диаметром до 100 мм ±10

Гнутые трубы диаметром свыше 100 мм ±15

Кроме допусков на конструктивные размеры трубы, регламентируются допуски на неперпендикулярность установки соединений. Они регламентируются [5] и представлены в табл. 2 в зависимости от диаметра труб (либо 0,5° - европейский стандарт).

Таблица 2

Величина отклонения фланцев (колец) от перпендикулярности к оси трубы

Условный проход, мм Величина отклонения от перпендикулярности (не более), мм

До 100 2,0

От 100 до 200 4,0

От 200 до 400 6,0

Рассмотрим, что может произойти при монтаже трассы, состоящей всего из двух труб, если трубы были изготовлены в соответствии с требованиями стандартов (рис.).

Трасса состоит из труб Ду65. Допуск на неперпендикулярность установки плоскости соединения с осью трубы 2/100, где 2 мм соответствует допуску для труб диаметром меньше 100 мм по табл. 17 [4], а 100 мм - это диаметр соединительной поверхности фланца Ду65.

y

x

Схема отклонений трассы после монтажа двух труб, изготовленных с разрешенными допусками

Линейные допуски на конструктивные размеры для труб Ду65 составляют ±10 мм [5].

В результате максимально допустимые отклонения трассы на конце первой трубы по оси Y составят: 10 + 2 / 100 • 2000 = 50 мм. Это отклонение только первой трубы, однако второе соединение на первой трубе тоже может быть установлено неперпендикулярно в пределах допуска, что добавит отклонение второй трубе, к ее 50 мм, еще 2 / 100 • 2000 = 40 мм. Кроме этого, допустимые угловые отклонения прямых участков трубы составляют: tg 0,3 • 2700 = 14 мм. Итого общее отклонение трассы составит: 10 + 2 / 100 • 2000 + 2 / 100 • 2000 + 10 + 2 / 100 • 2000 + 14 = 154 мм.

Трубы, изготовленные по чертежам с такими регламентированными допусками, не удастся смонтировать. Трасса не поместится в коридор, выделенный для нее в проекте.

Указанные отклонения выявляются только в процессе монтажа трубопровода и приводят к смещению трассы трубопровода от выделенного для ее прокладки коридора. Трубы больших диаметров из цветных металлов, с соединениями из такого же металла, прошедшие сложную технологию химической обработки и покрытий (в том числе нанесение изоляционного слоя), имеют высокую стоимость. Складывается ситуация, когда довольно высокие затраты на изготовление труб проведены, но по причине невозможности установки трубы бракуются. Это становится причиной отказа от изготовления труб по проектным чертежам.

Выводы

По результатам проводимых исследований предлагается:

- изменить систему назначения допусков на конструктивные размеры труб при выпуске чертежей, а именно - указывать единственный допуск в одном из координатных направлений, в отличие от действующих норм - указывать три допуска по трем координатным направлениям;

- разработать методику обеспечения достоверной трассировки трубопроводов, основанную на использовании технологических возможностей при сборке труб с соединениями и учитывающую допуски конструктивных размеров труб, возникающих при их изготовлении по проектным чертежам.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Сахно К. Н., Сергеев П. Ю. Современное состояние вопроса проектирования, изготовления и монтажа трубопроводов судовых систем. Постановка задач исследования // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2013. № 1. С. 54-60.

2. Сахно К. Н., Дьяков А. С. Современные методы проектирования, изготовления и монтажа трубопроводов судовых систем // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2014. № 1. С. 26-32.

3. Сахно К. Н., До Мань Тат, Дженкова Р. В. Разработка методологического подхода к применению компенсационных возможностей труб судовых систем // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2015. № 4. С. 38-44.

4. РД 5Р.0005-93. Системы судовые и системы судовых энергетических установок. Требования к проектированию, изготовлению и монтажу труб по эскизам и чертежам с координатами трасс трубопроводов. СПб.: ЦНИИТС, 1994. 78 с.

5. ОСТ 5.95057-90. Системы судовые и системы судовых энергетических установок. Типовой технологический процесс изготовления и монтажа трубопроводов. СПб.: ЦНИИ технологии судостроения, 1991. 207 с.

Статья поступила в редакцию 04.04.2017

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Во Чунг Куанг — Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; аспирант кафедры судостроения и энергетических комплексов морской техники; votrungquang@yahoo.com.

Сахно Константин Николаевич - Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; д-р техн. наук, доцент; профессор кафедры судостроения и энергетических комплексов морской техники; k.sakhno@mail.ru.

Нго Жа Вьет - Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; аспирант кафедры судостроения и энергетических комплексов морской техники; ngogiaviet.ast@gmail.com.

Vo Trung Quang, K. N. Sakhno, Ngo Gia Viet

DEVELOPMENT OF METHODS FOR PROVIDING ACCURATE PIPELINE ROUTINGCONSIDERING THE TOLERANCES OF THE PIPE STRUCTURAL DIMENSIONS ARISING IN THEIR MANUFACTURING USING DESIGN DRAWINGS

Abstract. The articie consider the problem of increasing technological efficiency of the pipelines of ship systems at the design stage. The ways of manufacturing and assembling the ship pipelines without measuring in situ have been presented. There has been done the analysis of standardized deviations controlled in the process of pipe manufacturing according to the drawings. The article reveals the reasons making inappropriate the technology of manufacturing pipes according to the project documentation by the method of bending. The reasons of deviation development and amount of deflection from structural dimensions that arise during the pipe manufacturing have been determined.

Key words: pipelines, design, manufacturing, assembling.

REFERENCES

1. Sakhno K. N., Sergeev P. Iu. Sovremennoe sostoianie voprosa proektirovaniia, izgotovleniia i montazha truboprovodov sudovykh sistem. Postanovka zadach issledovaniia [Current state of the problem of design, manufacturing and assembling the ship piping systems. Definition of the research problem]. Vestnik

Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Morskaia tekhnika i tekhnologiia, 2013, no. 1, pp. 54-60.

2. Sakhno K. N., D'iakov A. S. Sovremennye metody proektirovaniia, izgotovleniia i montazha truboprovodov sudovykh sistem [Modern methods of design, manufacturing and mounting the ship piping systems]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Morskaia tekhnika i tekhnologiia, 2014, no. 1, pp. 26-32.

3. Sakhno K. N., Do Man' Tat, Dzhenkova R. V. Razrabotka metodologicheskogo podkhoda k primeneniiu kompensatsionnykh vozmozhnostei trub sudovykh sistem [Development of methodological approach to using compensational abilities of the pipes of the ship systems]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Morskaia tekhnika i tekhnologiia, 2015, no. 4, pp. 38-44.

4. RD 5R.0005-93. Sistemy sudovye i sistemy sudovykh energeticheskikh ustanovok. Trebovaniia k proektirovaniiu, izgotovleniiu i montazhu trub po eskizam i chertezham s koordinatami trass truboprovodov [RD 5R.0005-93. Shipboard systems and ship power plants. Requirements to design, manufacturing and mounting pipes using sketches and drawings with pipeline route coordinates]. Saint-Petersburg, TsNIITS, 1994. 78 p.

5. OST 5.95057-90. Sistemy sudovye i sistemy sudovykh energeticheskikh ustanovok. Tipovoi tekhnologicheskii protsess izgotovleniia i montazha truboprovodov [OST 5.95057-90. Shipboard systems and ship power plants. Standard technological process of pipeline manufacturing and mounting]. Saint-Petersburg, TsNII tekhnologii sudostroeniia, 1991. 207 p.

Vo Trung Quang — Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Postgraduate Student of the Department of Shipbuilding and Power Complexes of Marine Equipment; votrungquang@yahoo.com.

Sakhno Konstantin Nikolaevich - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Doctor of Technical Sciences, Assistant Professor; Professor of the Department of Shipbuilding and Power Complexes of Marine Equipment; k.sakhno@mail.ru.

Ngo Gia Viet — Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Postgraduate Student of the Department of Shipbuilding and Power Complexes of Marine Equipment; ngogiaviet.ast@gmail.com.

The article submitted to the editors 04.04.2017

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS