Рекомендации ООО НПП «Хортум» по выбору компенсатора для систем отопления и водоснабжения

Компания ООО НПП «Хортум» уже более 10 лет производит и поставляет сильфонные компенсаторы для тепловых сетей, внутренних инженерных коммуникаций жилищного строительства, а также технологических трубопроводов газовой, нефтяной, химической, пищевой и металлургической промышленности. Благодаря наличию конструкторского отдела, службы контроля качества и современного испытательного оборудования была проведена большая научно-исследовательская работа в области повышения долговечности и надежности изделий, улучшены и модернизированы технические характеристики производимых сильфонных компенсаторов.

Все вышеперечисленное позволило нам производить продукцию высокого качества, соответствующую требованиям Российских и международных стандартов качества. Благодаря слаженной работе всех подразделений компании, ООО НПП «Хортум» смогло прийти к оптимальной точке зрения о функциональной и надежной конструкции сильфонных компенсаторов для внутренних инженерных систем, о которой и пойдет речь в данной статье.

СИЛЬФОН

Сильфон – это самая главная составляющая любого сильфонного компенсатора. Компенсаторы для внутренних инженерных систем должны оснащаться многослойными сильфонами, изготовленными из нержавеющей стали.

На фотографии выше представлены сильфоны, изготовленные нами с различными параметрами и геометрией гофр, каждый из которых обладает своими уникальными свойствами, которые благоприятно влияют на работу компенсатора в том или ином случае.

Технология сварки сильфона с наконечником

Присоединение сильфона к патрубкам при помощи сварного шва должно обеспечивать герметичность в месте присоединения. Допускается крепление сильфона к патрубку как нахлёсточным соединением через переходное кольцо, так и угловым швом согласно ГОСТ 2601-84 «Сварка металлов. Термины и определения основных понятий». Оба варианта успешно проходили все испытания на герметичность, поэтому наша компания не выявила различий между данными способами сварки сильфона к наконечникам.

ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА - НАКОНЕЧНИКИ

Наконечники компенсатора применяются в качестве соединительного элемента к трубопроводу. Существует множество типов присоединения трубопроводного оборудования, среди которых наиболее популярными являются:

• сварное;
• грувлочное;
• резьбовое;
• фланцевое.

Патрубки могут быть изготовлены из нержавеющей или углеродистой стали. Патрубки из углеродистой стали должны иметь качественное, долговечное защитное покрытие. 

Рассмотрим распространенные конструктивные недостатки патрубков

При разработке оптимальной конструкции наконечника, наша компания рассматривала и исследовала различные варианты исполнения наконечников, впоследствии выявив ряд недостатков, которые могут негативно отражаться на эксплуатации компенсаторов.

Выточка в патрубке для ограничения хода на сжатие.

1. Изделия с внутренней выточкой под ограничение хода на сжатие, изготавливаются по технологиям, при которых образовывается «карман» во внутренней полости патрубка. В ходе разбора возникновения дефектов таких компенсаторов, мы сделали вывод о том, что наличие такой выточки может привести к скоплению в нем инородных тел (примесей), содержащихся в транспортируемой среде. В ходе исследования были выявлены случаи заклинивания компенсатора и ограничение осевого хода, что приводило к избыточным нагрузкам на неподвижные опоры и разрушению трубопровода.

Толстостенные наконечники

2. В начале пути в производстве компенсаторов наша компания не обладала достаточным количеством технологического оборудования и, пытаясь снизить время на механическую обработку патрубков, рассматривала вариант производства наконечников из круглого проката или толстостенных труб. Такие патрубки имели существенный недостаток - большой вес, тем самым увеличивали массу трубопровода и, как следствие, оказывали большое воздействие на неподвижные опоры.

Коррозия наконечников при некачественном защитном покрытии

3. При различных испытаниях продукции на коррозионную стойкость мы приняли решение покрывать наконечники защитным составом не только снаружи, но и изнутри. В результате исследования компенсаторов без внутреннего покрытия наконечников, условия хранения и транспортировки которых был нарушен – мы обнаружили, что на поверхности патрубка может образоваться конденсат, в результате чего патрубки из углеродистой стали без внутреннего защитного покрытия могут начать коррозировать еще до момента установки на трубопровод.

В поисках решения по надежной защите патрубков мы применяем цинкование и фосфатирование патрубков. Фосфатирование дает дополнительную защиту от коррозии, улучшение твердости, износостойкости, повышения электроизоляционных свойств основного покрытия на черных и цветных металлах. 

Фаска под сварку компенсатора к трубопроводу

4. Одним из самых распространённых методов присоединения оборудования к стоякам трубопровода является сварное соединение. Согласно требованию ГОСТ 16037 «Соединения сварные стальных трубопроводов» необходимо произвести подготовку кромок свариваемых деталей вне зависимости от способа сварки. Внутри нашей Компании, мы приняли решение утвердить технологию производства компенсаторов подразумевающих зачистку сварных швов после нанесения защитного покрытия, т.к. если это не сделать, то при монтаже на объектах придется затрачивать лишнее время для самостоятельной подготовки кромок и зачистки фаски от покрытия, что в конечном итоге снизит скорость производства монтажных работ.

Среди производимых изделий ООО НПП «Хортум» имеется продукция с фосфатированием наконечников, которое не мешает сварочным процессам, в то время как классическое лакокрасочное защитное покрытие, в результате накопленного нами опыта, этому препятствовало.

ВНУТРЕННИЙ ЭКРАН

Внутренний экран служит стабилизатором сильфона, а также защитой компенсатора изнутри от механических и термических повреждений, прямого контакта с рабочей средой, тем самым продлевая ресурс изделия. Внутренние экраны должны изготавливаться из нержавеющей стали. Конструкция внутреннего экрана не должна допускать возможность повреждения гофр при соприкосновении с внутренней частью сильфона.

Распространённые недостатки при изготовлении внутренних экранов

Отсутствие внутреннего экрана в конструкции компенсатора

1. В ходе различных испытаний нашей командой на термические и механические влияния на внутреннюю поверхность сильфона, мы приняли решение не исключать внутренний экран из конструкции сильфонного компенсатора для внутренних инженерных систем, так как отсутствие данной детали часто являлось причиной возникновения ряда дефектов.

Учитывая, что сильфон является тонкостенным элементом (толщиной около 0,4мм), любой вид повреждения поверхности сильфона может привести к ускоренному износу изделия, повышенной коррозии компенсатора, потере гарантии и риска возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации.

В ходе испытаний нами было выявлено, что использование компенсаторов без внутреннего экрана (гильзы) подвергает внутреннюю поверхность сильфона механическим и термическим воздействиями.

Служба качества ООО НПП «Хортум» в результате накопленного опыта исследования дефектных компенсаторов, пришла к выводу, что среди наиболее вероятных видов повреждений в компенсаторах, неоснащенных внутренним экраном, это механические (попадание мелкого мусора, пыли и твердых частиц между гофрами сильфона), а также термические (попадание сварочных брызг и образования прожогов на внутренней поверхности сильфона при проведении сварочных работ). 

Телескопический внутренний экран

2. Нами были рассмотрены варианты с телескопическими внутренними гильзами

Согласно ГОСТ 22743: сильфон — это осесимметричная упругая оболочка, разделяющая среды и способная под действием давления, температуры, силы или момента силы совершать линейные, сдвиговые, угловые перемещения или преобразовывать давление в усилие.

Соответственно, в процессе работы сильфон изгибается во всех плоскостях, в обязательном порядке соприкасается с внутренним экраном. Мы установили, что в случае применения двухсоставной (телескопической) внутренней гильзы при работе компенсатора происходит соприкосновение тонкостенного сильфона с торцами двухсоставных элементов внутреннего экрана, что при проведении испытаний приводило к повышенному износу, потере работоспособности и повреждению сильфона, а также заклиниванию и нарушению его герметичности. Помимо того, такая конструкция внутреннего экрана может являться источником возникновения шумов при эксплуатации на трубопроводе.

Внутренний экран из углеродистой стали

3. Для снижения стоимости изделия рассматривался внутренний экран из углеродистой стали. Так как внутренняя гильза постоянно контактирует с рабочей средой под давлением, она должна быть достаточно прочная и выполнена из материалов с высокой коррозионной стойкостью. Выводы, сделанные нашими специалистами следующие: углеродистая сталь не обладает достаточной стойкостью к коррозии и образованию ржавчины. Даже после кратковременного контакта с влагой поверхность станет шероховатой. В связи с этим поверхность внутренней гильзы из углеродистой стали в течение небольшого промежутка времени приходит в негодность. Образуется абразивный налет, повреждающий сильфон и приводящий к отказу работы компенсатора. По итогам проведенных исследований, мы пришли к решению не применять для производства внутреннего экрана материалы из углеродистой стали.

Бессварное соединение внутреннего экрана с патрубком

4. В ходе наших экспериментов было установлено, что использование бессварного соединения внутреннего экрана в конструкции компенсатора недопустимо при производстве компенсаторов «Хортум», в связи с тем, что внутренний экран должен выдерживать возникающие нагрузки (термические, прочностные, скорость среды), а также сохранять заявленную работоспособность компенсатора и всей конструкции в целом.

В процессе эксплуатации компенсатора, при повышении или понижении температуры транспортируемой среды стальные детали компенсатора имеют свойства расширяться и сжиматься соответственно. Внутренний экран, закрепленный бессварным соединением (например, методом прессования), в процессе эксплуатации утрачивал свою надежность и прочность. Это приводило к потере работоспособности, заклиниванию компенсатора, образованию шумов и прорыву сильфона острым краем внутреннего экрана. Поэтому бессварное соединение внутреннего экрана к патрубку, с нашей точки зрения, не может являться гарантом надежности и безопасности самого компенсатора.

Мы считаем, что наилучшим и надежным способом крепления внутреннего экрана к патрубку является сварка двух металлов. 

НАРУЖНЫЙ КОЖУХ

Наружный кожух/гильза должен нести надежную защиту сильфона от любых видов повреждений, как термических, так и механических.

Наша компания приняла решение, что конструкция кожуха наших изделий не должна включать в себя крупные технологические зазоры, через которые может попасть пыль, грязь, краска, штукатурка, сварочные брызги, тем самым повышая риск повреждения гофр, а также не допускать соприкосновения с внешней частью сильфона, что может привести к потере работоспособности компенсатора, заклиниванию, нарушению его герметичности.

Распространённые недостатки при изготовлении наружных кожухов

Телескопический наружный кожух

1.Нами исследовалась возможность использования телескопических наружных кожухов в конструкции компенсатора. Как и телескопические внутренние экраны, такие кожухи приводили к деформированию гофр сильфона, который воспринимал сдвиговые и угловые нагрузки.

Соответственно, в случае применения двухсоставного (телескопического) наружного кожуха при работе компенсатора происходило соприкосновение тонкостенного сильфона с торцами двухсоставных элементов кожуха, что в конечном итоге приводило к потере работоспособности сильфона, заклиниванию, нарушению его герметичности и возникновению травмоопасных ситуаций, в результате которых могут пострадать потребители.

На фото выше видны задиры и зазубрины, возникшие от соприкосновения с торцом телескопического кожуха в ходе проведения испытаний.

Технологические зазоры на кожухе

2. Учитывая функциональность наружного кожуха, сильфон должен быть надежно защищен от попадания под него мусора, пыли, краски, смеси, штукатурки и др. видов частиц. Крупные технологические зазоры, предназначенные для ограничения хода, или отверстия для слива конденсата в результате испытаний дефектных компенсаторов на нашем производстве приводили к забиванию гофр сильфона, их повреждению и дальнейшему выходу из строя компенсатора.

ОГРАНИЧИТЕЛИ ОСЕВОГО ХОДА

В конструкции компенсатора должны быть предусмотрены ограничители хода на растяжение и сжатие в виде отдельного конструктивного элемента или в составе деталей компенсатора. Многолетний опыт нашей компании в области проектирования, производства и эксплуатации сильфонных компенсаторов установил необходимость оснащения изделий производства Хортум ограничителями осевого хода для защиты от излишнего удлинения компенсатора.

Компенсаторы, изготовленные нами без ограничения осевого хода на растяжение, были подвержены рискам выхода из строя в случае даже незначительных ошибок монтажа.  В случае неверной установки опор или компенсатора (не по проекту), а также изъянов в проектной документации, изделие может сработать на больший ход, чем допустимо, что приведет к аварийной ситуации, разрушению, а также последующей замене участка трубопровода и потере гарантии для потребителя. 

МАРКИРОВКА ИЗДЕЛИЯ

Срок службы компенсаторов для внутренних инженерных систем должен составлять не меньше срока службы основного трубопровода, а это 25-30 лет. Поэтому очень важно иметь возможность идентифицировать изделия спустя некоторый промежуток времени после начала эксплуатации системы. А значит, маркировка должна сохраняться на всем протяжении срока службы компенсатора. Маркировка, нанесенная ударным методом или способом выжигания, по нашему мнению, является наиболее долговечной в сравнении с этикетками (бирками) на клеевой основе.

Протестировав этикетки на клеевой основе в качестве способа идентификации изделия, мы пришли к выводу, что такая маркировка недолговечна. Большой промежуток времени, перепад температур и наличие конденсата на изделии приводят к потере читаемости этикетки на клеевой основе и потере идентификации изделия, в том числе для целей его замены. 

Также многие трубопроводы покрываются лакокрасочным покрытием вместе с компенсаторами и их маркировкой. При необходимости покрытие можно снять и идентифицировать изделие, при условии, что маркировка была выполнена ударным способом или методом выжигания. «Этикетка» на клеевой основе при зачистке покрытия сорвется либо затрется напечатанная маркировка, что опять же приведет к потери идентификации.

Для точной идентификации компенсатора в маркировку должна входить следующая информация:

• логотип/название изготовителя;
• тип компенсатора;
• условный диаметр компенсатора;
• условное давление;
• осевой ход компенсатора;
• монтажная длина изделия;
• серийный номер;
• знак направления потока (стрелка).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Богатый накопленный опыт компании ООО НПП «Хортум», а также наличие полного парка производственного и испытательного оборудования позволили создать качественные и надежные компенсаторы, исключающие все вышеперечисленные недостатки.

Для компенсаторов внутренних инженерных систем нами была разработана и неоднократно испытана подходящая конструкция сильфона, которая обладает высокой циклической наработкой, оптимальной жесткостью и безотказной работой при типовых нагрузках, возникающих на трубопроводах внутренних инженерных сетей.

Мы изготавливаем наконечники с любым типом присоединительной арматуры (резьбовое, грувлочное, фланцевое, сварное соединение), из различных материалов стали (углеродистая, нержавеющая), а также с полным покрытием патрубка (цинкование, фосфатирование, покраска) и т.д. Благодаря опытному и технологическому росту компании из конструкции патрубка были исключены технологические выточки, накапливающие инородные тела внутри компенсатора, а также большой вес наконечников.

Принято решение использовать односоставный внутренний экран из нержавеющей стали, надежно приваренный к компенсатору, который защищает внутренние гофры сильфона от распространённых механических и термических повреждений.

Конструкция односоставного кожуха в компенсаторах ООО НПП «Хортум» исключает наличие технологических зазоров, через которые могут попасть инородные предметы, а также не допускает соприкосновения с внешней частью сильфона, приводящей к деформации сильфона. Компенсаторы оснащены ограничителями осевого хода для защиты от излишнего удлинения компенсатора.

Опытным путем компания ООО НПП «Хортум» выявила необходимость маркировать свои изделия только ударным или лазерным методом (выжиганием) тем самым продлевая возможность идентификации изделия на весь срок службы эксплуатации трубопровода.

Дополнительные преимущества изделий от компании

ООО НПП «Хортум»:

• Собственное налаженное производство на территории РФ с полным циклом изготовления.
• Гарантийный срок эксплуатации компенсаторов для отопления и водоснабжения – 5 лет со дня изготовления.
• Срок службы компенсаторов для отопления и водоснабжения – 30 лет при соблюдении условий хранения, монтажа и эксплуатации.
• Действующая программа лояльности в период гарантийного срока эксплуатации компенсатора.
• Строгий контроль качества на каждом этапе изготовления компенсаторов.
• Качественные материалы, соответствующие ГОСТ.
• Большой запас прочности изделий. Компенсаторы испытываются при пробном давлении в 1,5 раза выше условного.
• Оказание помощи проектным организациям по подбору компенсаторов, проверке и расстановке компенсаторов и опор на трубопроводе, рекомендации по установке, оптимизация количества компенсаторов и опор в проекте.
• Техническая поддержка на протяжении всего срока службы товара.
• BIM-модели изделий ООО НПП «Хортум» для ПО Revit, представленные для скачивания здесь
• В помощь проектировщикам и монтажным организациям предлагаем ознакомится с руководством по применению сильфонных компенсаторов для отопления и водоснабжения.