Гофрированные металлорукава: устройство, выбор и условия эксплуатации

Гофрированные металлорукава: устройство, выбор и условия эксплуатации

Гофрированный металлорукав — герметичный гибкий элемент трубопровода, который выбирают по давлению, температуре, среде и условиям эксплуатации. Для надежной работы необходимо рассматривать всю рукавную сборку: гофрированный металлический рукав, оплетку, концевую арматуру, соединения и при необходимости внутреннюю или наружную защиту.

Если сначала требуется определить, какой тип металлического рукава нужен для конкретной задачи, различия между гофрированными, вальцованными и другими конструкциями рассмотрены в статье «Металлорукава: виды, устройство, применение и выбор».

Содержание
  1. Что определяет выбор гофрированного металлорукава
  2. Как устроена гофрированная рукавная сборка
  3. Как внутреннее давление нагружает металлорукав и для чего нужна оплетка
  4. Рабочее, номинальное, испытательное и разрывное давление
  5. Как выбирать металлорукав для вакуума
  6. Температура и допустимое рабочее давление
  7. Из каких сталей делают гофрированную оболочку
  8. Кольцевая и спиральная гофра
  9. Геометрия гофры, шаг и радиус изгиба
  10. Перемещения, вибрация и кручение
  11. Скорость потока и внутренний вальцованный защитный рукав
  12. Пример расчета скорости потока
  13. Когда нужен внутренний вальцованный защитный рукав
  14. Высокая скорость потока
  15. Абразивная среда
  16. Наружная защита гофрированного металлорукава
  17. Соединения металлорукавов и концевая арматура
  18. Почему гофрированный металлорукав может выйти из строя
  19. Что проверить при монтаже
  20. Какие исходные данные нужны для подбора
  21. Стандарты и испытания
  22. Как выбрать гофрированный металлорукав: итоговый алгоритм

Что определяет выбор гофрированного металлорукава

Гофрированный металлорукав представляет собой герметичную гибкую металлическую оболочку с кольцевой или спиральной системой гофр. Гофры позволяют стенке изгибаться и воспринимать перемещения, сохраняя замкнутый канал для рабочей среды.

Такой металлорукав нельзя выбирать только по DN, длине и значению давления из таблицы. Даже изделия одинакового диаметра могут иметь разную толщину стенки, высоту и шаг гофр, число оплеток, допустимый радиус изгиба и различный ресурс при циклической работе.

Для инженерного подбора необходимо одновременно учитывать:

  • Рабочую среду и ее точный химический состав;
  • Рабочее и максимальное давление;
  • Пульсации и возможные скачки давления;
  • Вакуум или другой режим внешнего перепада давления;
  • Постоянную и пиковую температуру;
  • Расход и скорость потока;
  • Наличие твердых или абразивных частиц;
  • Необходимую гибкость;
  • Статический или циклический характер изгиба;
  • Амплитуду и направление перемещения;
  • Частоту циклов;
  • Вибрацию оборудования;
  • Возможность кручения;
  • Реальный монтажный радиус;
  • Материал гофры и оплетки;
  • Тип и материал концевой арматуры;
  • Наружные механические и температурные воздействия;
  • Требования к испытаниям и герметичности.

Главный принцип выбора: параметры гофрированного металлорукава необходимо рассматривать во взаимосвязи. Решение, которое повышает давление, может уменьшить гибкость; увеличение гибкости может потребовать другой геометрии гофры; дополнительная защита увеличивает массу и наружный диаметр.

Как устроена гофрированная рукавная сборка

Базовым элементом является гофрированная металлическая оболочка. Именно она формирует герметичный гибкий канал и непосредственно контактирует с транспортируемой средой.

В зависимости от назначения сборка дополнительно включает:

  • Одну или несколько металлических оплеток;
  • Присоединительную арматуру;
  • Внутренний защитный рукав;
  • Наружный защитный рукав;
  • Пружинную защиту;
  • Ограничители перегиба;
  • Тепло- и огнезащитные оболочки.

Эти элементы выполняют разные функции и не являются взаимозаменяемыми. Например, наружная оплетка прежде всего усиливает рукав при работе под внутренним давлением, а отдельный защитный кожух предназначен для механической защиты.

Терминология металлических рукавов и их элементов систематизирована в ISO 7369:2020. Стандарт отдельно рассматривает гофрированные и вальцованные металлические рукава и предусматривает возможность применения оплетки, покрытия и внутреннего слоя.

Как внутреннее давление нагружает металлорукав и для чего нужна оплетка

Внутреннее давление действует на металлическую оболочку во всех направлениях. Оно нагружает стенку гофр, стремится изменить геометрию профиля и создает продольную силу, действующую на рукавную сборку.

Гофрированная оболочка должна оставаться достаточно тонкой и податливой, иначе она утратит основное преимущество — гибкость. Поэтому для работы при повышенном внутреннем давлении применяют металлорукава высокого давления, в которых характеристики гофрированной оболочки и силовой оплетки рассматриваются совместно.

Металлическая оплетка воспринимает создаваемую внутренним давлением нагрузку и ограничивает изменение геометрии гофрированной оболочки. Основная расчетная функция оплетки — препятствовать чрезмерному осевому удлинению рукава. Одновременно она охватывает гофрированную оболочку снаружи и ограничивает ее чрезмерную деформацию.

То есть оплетка не просто защищает поверхность металлорукава от повреждений. Это силовой элемент рукавной сборки.

При росте давления гофрированная оболочка стремится изменить свою форму и прежде всего удлиниться вдоль оси. Проволочная оплетка воспринимает значительную часть возникающего продольного усилия и позволяет сохранить расчетную геометрию гибкой части.

Количество оплеток зависит от конструкции и требуемого давления. Применяются:

  • Рукава без оплетки;
  • Рукава с одной оплеткой;
  • Рукава с двумя оплетками;
  • Специальные усиленные конструкции.

Однако правило «две оплетки всегда лучше одной» неверно. Дополнительная оплетка способна повысить допустимое давление конкретной конструкции, но одновременно увеличивает массу, наружный диаметр и жесткость сборки. Для динамически работающего металлорукава необходимо обеспечить не максимальное количество армирования, а требуемое сочетание давления и гибкости.

В ГОСТ Р 58621-2019 для МРВД (металлорукав высокого давления) оплетка прямо определяется как упрочняющий покров из переплетенных прядей проволоки. Сам металлорукав в области действия этого стандарта определяется как конструкция из гофрированной трубки с одним или несколькими слоями оплетки и присоединительной арматурой.

Рабочее, номинальное, испытательное и разрывное давление

При подборе необходимо различать несколько значений давления.

Рабочее давление — давление, при котором сборка рассчитана на длительную эксплуатацию при установленной температуре и других заданных условиях.

Номинальное давление применяется как классификационный параметр изделия или системы. Его нельзя автоматически считать фактическим допустимым давлением при любой температуре и любом режиме движения.

Испытательное давление используется для контроля прочности и герметичности. Это не разрешенный эксплуатационный режим.

Разрывное давление характеризует предельное состояние при специальном разрушающем испытании. Использовать его как ориентир допустимой эксплуатации нельзя.

При выборе также необходимо учитывать:

  • Кратковременные максимумы давления;
  • Пульсации;
  • Гидравлические удары;
  • Частоту изменения давления;
  • Совместное действие давления и движения.

Циклическое изменение давления создает повторяющиеся напряжения в гофрах и может влиять на ресурс даже тогда, когда каждое отдельное значение остается ниже максимально допустимого рабочего.

Поэтому для импульсной линии, линии после поршневого агрегата и трубопровода со стабильным давлением условия работы могут быть существенно различными при одинаковом среднем показании манометра.

Как выбирать металлорукав для вакуума

При вакууме характер нагрузки принципиально отличается от режима внутреннего избыточного давления.

При внутреннем давлении стенка нагружается изнутри, а оплетка воспринимает возникающую силовую нагрузку. При вакууме давление снаружи оказывается выше давления внутри гофрированной оболочки. Тонкостенная конструкция работает уже на устойчивость под внешним перепадом давления.

Возможные формы потери устойчивости зависят от:

  • Диаметра;
  • Толщины стенки;
  • Геометрии гофр;
  • Длины гибкой части;
  • Радиуса изгиба;
  • Способа закрепления концов;
  • Температуры;
  • Величины внешнего перепада давления.

Поэтому наличие одной или двух оплеток само по себе не подтверждает пригодность металлорукава для полного вакуума. Оплетка, рассчитанная прежде всего на восприятие нагрузки от внутреннего давления, не заменяет проверку устойчивости гофрированной оболочки при внешнем давлении.

Для вакуумной системы необходимо отдельно подтвердить:

  • Допустимый вакуум конкретного исполнения;
  • Устойчивость выбранного диаметра и длины;
  • Допустимый радиус;
  • Герметичность;
  • Пригодность концевой арматуры;
  • Работу при заданной температуре;
  • Ресурс при наличии перемещений.

Вакуум и избыточное давление поэтому следует указывать в техническом задании как разные режимы.

Температура и допустимое рабочее давление

Рабочее давление гофрированной рукавной сборки нельзя рассматривать независимо от температуры.

При повышении температуры изменяются механические свойства металлических элементов. Поэтому допустимое давление при высокой температуре может быть ниже значения, установленного при комнатной температуре.

ISO 10380 предусматривает учет температуры при определении характеристик гофрированных металлорукавов. ГОСТ Р 58621-2019 в пределах своей области применения также прямо устанавливает снижение рабочего давления при повышении температуры.

Из этого следует практическое правило:

в техническом задании необходимо указывать одновременно давление и температуру, при которой это давление действует.

Недостаточно написать: Давление 2,5 МПа, температура до 300 °C.

Нужно определить, являются ли эти значения одновременным рабочим режимом или одно из них относится только к кратковременному процессу.

Учитывать необходимо не только температуру транспортируемой среды, но и:

  • Нагрев от окружающего оборудования;
  • Лучистое тепло;
  • Периодическую паровую продувку;
  • Термоциклирование;
  • Низкотемпературные режимы;
  • Температурные возможности концевой арматуры и уплотнений.

Предел температуры всей сборки определяется наиболее ограниченным ее элементом.

Из каких сталей делают гофрированную оболочку

Для промышленных гофрированных металлорукавов широко применяют аустенитные коррозионностойкие стали. Выбор материала должен выполняться не по общему признаку «нержавейка», а по фактической среде и механизму возможной коррозии.

На практике встречаются, в частности:

  • AISI 304 / 304L;
  • AISI 316L;
  • AISI 321;
  • AISI 316Ti;
  • Специальные коррозионностойкие сплавы для более тяжелых условий.
Логика выбора материала гофрированной оболочки
Условия Что имеет значение Типичное направление выбора
Общепромышленная среда без выраженного хлоридного воздействия Общая коррозионная стойкость, сварка, температура Могут применяться стали семейства AISI 304 / 304L
Хлориды и повышенный риск точечной коррозии Концентрация, температура, наличие застойных зон Часто рассматривают молибденсодержащие стали семейства AISI 316, включая 316L
Сварная конструкция и риск межкристаллитной коррозии Углерод, термическое воздействие и состояние сварной зоны Низкоуглеродистые либо стабилизированные марки
Повышенная температура Механические свойства при температуре и термическая история материала В зависимости от среды могут рассматриваться AISI 321, 316Ti и другие подходящие марки
Агрессивная наружная атмосфера Коррозия не только гофры, но и наружной оплетки Материалы гофры и оплетки проверяют отдельно по внутренней и наружной среде

Наличие молибдена в сталях семейства 316 повышает стойкость к локальной коррозии в хлоридсодержащих средах по сравнению с семейством 304. Низкое содержание углерода в марках с индексом L и стабилизация титаном в соответствующих сталях используются для управления риском сенсибилизации и межкристаллитной коррозии после температурного воздействия.

Однако даже марка AISI 316L не является универсальным материалом «для любой химии». При высокой температуре, значительной концентрации хлоридов, наличии кислот или других активных компонентов требуется отдельная проверка совместимости.

Конкретные доступные исполнения ООО «НПП «Нобис»», материалы гофрированной оболочки и оплетки, а также варианты концевой арматуры определяются с учетом требуемых рабочих параметров сборки.

Кольцевая и спиральная гофра

ISO 10380 рассматривает две основные геометрии гофрированных металлических рукавов:

  • Кольцевую;
  • Спиральную.

При кольцевой гофре отдельные волны располагаются поперек продольной оси и образуют последовательность кольцевых профилей.

При спиральной гофре профиль непрерывно проходит вокруг оболочки по винтовой линии.

Обе конструкции могут образовывать герметичный гофрированный металлический рукав. Поэтому слово «спиральный» нельзя использовать как синоним вальцованного металлорукава.

Выбор между кольцевой и спиральной геометрией определяется не названием формы, а характеристиками конкретной конструкции:

  • Давлением;
  • Гибкостью;
  • Минимальным радиусом;
  • Циклическим ресурсом;
  • Технологией изготовления;
  • Условиями очистки и дренирования;
  • Требованиями конкретной установки.

Геометрия одной гофры также характеризуется ее высотой, шириной и формой профиля. Эти параметры вместе с толщиной стенки и шагом определяют сочетание гибкости и прочности.

Геометрия гофры, шаг и радиус изгиба

Гибкость гофрированного металлорукава определяется совокупностью параметров: формой и высотой гофры, толщиной металлической стенки, шагом, диаметром и конструкцией оплетки.

Шаг гофр характеризует расстояние между соседними гофрами и связанное с ним их количество на единицу длины. При уменьшении шага на одной и той же длине размещается больше гофр, поэтому заданный изгиб может распределяться между большим числом подвижных участков.

На практике применяются стандартный, увеличенный и уменьшенный, или сжатый, шаг. В технической документации могут встречаться обозначения standard pitch, open pitch, close pitch и compressed pitch.

Сжатый шаг является одним из способов повышения гибкости, однако не существует универсального правила «чем меньше шаг, тем выше допустимое давление». Рабочие характеристики формируются сочетанием шага, высоты и формы гофры, толщины стенки, материала, диаметра и оплетки.

С геометрией гофры непосредственно связан допустимый радиус изгиба. Чем меньше радиус, тем большей деформации подвергаются отдельные гофры. Для неподвижной установки и для регулярно движущейся сборки условия различаются, поэтому необходимо отдельно учитывать статический и динамический режимы.

Минимально допустимый радиус при этом не следует автоматически считать оптимальным для длительной циклической работы. Если компоновка позволяет использовать более плавный изгиб, деформация отдельных гофр обычно уменьшается.

В этом разделе приведены основные сведения, необходимые для понимания влияния геометрии гофры на характеристики металлорукава. Более подробно высота и шаг гофр, сжатый шаг, статический и динамический радиус, гибкость и усталостный ресурс разобраны в отдельной статье «Геометрия гофрированного металлорукава: шаг, гибкость, радиус и ресурс».

Перемещения, вибрация и кручение

Гофрированный металлорукав может быть неподвижным гибким участком либо регулярно изменять форму при работе оборудования. Для динамической сборки недостаточно определить только длину и минимальный радиус — необходимо учитывать характер движения.

При подборе важны:

  • Направление перемещения;
  • Амплитуда;
  • Частота;
  • Предполагаемое количество циклов;
  • Одноплоскостной или пространственный характер движения;
  • Крайние положения оборудования;
  • Наличие вибрации.

Рукав, который изменяет положение несколько раз в месяц, и рукав, постоянно работающий на вибрирующем оборудовании, при одинаковых диаметре, давлении и температуре находятся в существенно разных условиях. Циклическая деформация влияет на усталостный ресурс гофрированной оболочки, поэтому режим движения необходимо учитывать уже при подборе конструкции и монтажной геометрии.

Особенно неблагоприятно кручение металлорукава вокруг продольной оси. Оно может возникнуть при затяжке резьбового соединения вместе с гибкой частью, неправильной взаимной ориентации окончаний или пространственном движении оборудования. Гофрированный металлорукав должен изгибаться по предусмотренной траектории, а не работать как торсионный элемент.

При вибрации имеют значение ее частота и амплитуда, активная длина рукава, направление колебаний, радиус, давление и расположение опор. Слишком короткая гибкая часть может сосредоточить движение на небольшом количестве гофр и тем самым увеличить их циклическую деформацию.

Здесь приведены общие принципы работы гофрированного металлорукава при движении и вибрации. Более подробно выбор активной длины и радиуса, схемы прокладки, влияние вибрации, перемещений и кручения разобраны в отдельной статье «Монтаж гофрированных металлорукавов: перемещения, вибрация и кручение».

Скорость потока и внутренний вальцованный защитный рукав

Внутренняя поверхность гофрированного металлорукава отличается от гладкой трубы. Поток взаимодействует с впадинами и вершинами гофр.

При высокой скорости газа или жидкости могут возникать:

  • Дополнительная турбулентность;
  • Пульсации давления;
  • Акустические явления;
  • Колебательное возбуждение конструкции;
  • Повышенный эрозионный износ при наличии частиц.

Исследования течения и акустики в гофрированных трубах показывают, что взаимодействие потока с периодической геометрией стенки способно создавать выраженные колебательные процессы. Для гибкого металлорукава это важно потому, что высокочастотное возбуждение создает дополнительную циклическую нагрузку на тонкостенную гофрированную оболочку.

Среднюю скорость можно предварительно оценить по зависимости:

v=Q/Av = Q / A

где:

  • v — средняя скорость;
  • Q — объемный расход;
  • A — площадь проходного сечения.

Для круглого сечения:

A=πD2/4A = πD² / 4

где D — используемый в расчете внутренний диаметр.

Пример расчета скорости потока

Например, требуется предварительно оценить скорость потока в металлорукаве, для которого условно примем фактический внутренний диаметр D = 150 мм, а объемный расход среды составляет Q = 500 м³/ч.

Сначала переводим исходные данные в единицы СИ:

D = 150 мм = 0,15 м

Q = 500 / 3600 = 0,139 м³/с

Площадь проходного сечения:

A = π × 0,15² / 4 ≈ 0,0177 м²

Средняя скорость потока:

v = 0,139 / 0,0177 ≈ 7,9 м/с

Таким образом, при внутреннем диаметре 150 мм и расходе 500 м³/ч расчетная средняя скорость составляет около 7,9 м/с. Это значение еще не показывает, допустим ли такой режим для конкретного гофрированного металлорукава. Для окончательной оценки необходимо учитывать фактический внутренний диаметр выбранной конструкции, свойства и агрегатное состояние среды, геометрию гофр, изгибы рукава и допустимые параметры конкретного исполнения.

Это только базовая геометрическая оценка. Она не учитывает гофрированную поверхность, местные сопротивления, фитинги, изгибы, плотность, вязкость и сжимаемость среды.

Поэтому универсального значения «максимальной скорости для любого металлорукава» не существует.

Если скорость оказывается высокой, один из первых способов улучшить режим — увеличить проходное сечение. Если это невозможно или требуется дополнительная защита внутренней стенки, рассматривают внутренний вальцованный рукав.

Когда нужен внутренний вальцованный защитный рукав

Внутренний вальцованный защитный рукав устанавливают внутри гофрированной оболочки для уменьшения непосредственного воздействия определенных потоков и сред на гофры.

Такой элемент особенно полезен в двух ситуациях.

Высокая скорость потока

Вальцованный внутренний рукав создает более ровный канал и частично отделяет поток от периодического профиля основной гофры.

Это позволяет уменьшить непосредственное возбуждение гофр потоком и снизить риск высокочастотной вибрации в тех режимах, где она является проблемой.

Абразивная среда

При наличии твердых частиц, капельной эрозии или других механически воздействующих компонентов тонкостенная герметичная гофра может постепенно изнашиваться.

Внутренний вальцованный элемент принимает значительную часть механического воздействия на себя и защищает основную герметичную оболочку.

При этом внутренний рукав имеет собственные ограничения:

  • Уменьшает свободный проход;
  • Изменяет гидравлическое сопротивление;
  • Увеличивает массу;
  • Может ограничивать гибкость;
  • Влияет на минимальный радиус;
  • Требует правильной конструкции крепления;
  • В некоторых исполнениях должен учитывать направление потока.

Внутренний элемент не следует считать частью, которая обязательно приваривается к основной гофрированной оболочке по всей длине. В конструкции рукавной сборки он располагается внутри и соответствующим образом фиксируется в концевых участках, сохраняя возможность необходимого взаимного перемещения элементов при изгибе.

Наружная защита гофрированного металлорукава

Тонкостенная гофрированная оболочка и проволочная оплетка могут нуждаться в дополнительной защите от внешних воздействий.

Выбор защиты зависит от конкретной угрозы.

Дополнительная защита гофрированного металлорукава
Воздействие Возможное решение Назначение
Истирание при контакте с конструкциями Пружинная защита Снижает непосредственный контакт оплетки с поверхностью
Удары, грубое обращение, интенсивное внешнее истирание Наружный вальцованный защитный металлорукав Создает дополнительный металлический механический кожух
Резкий перегиб около фитинга Локальная пружина или ограничитель изгиба Не позволяет сосредоточить весь изгиб непосредственно у жесткого окончания
Лучистое тепло и высокая температура окружающей среды Теплозащитный рукав Снижает внешнее тепловое воздействие на сборку
Пламя, искры, брызги расплавленного металла Специализированный огне- и теплозащитный рукав Защищает сборку от кратковременного интенсивного теплового воздействия
Опасность контакта персонала с горячей поверхностью Теплоизоляционная наружная оболочка Снижает температуру доступной поверхности при правильно подобранной конструкции

Наружная защита не должна использоваться как способ исправить неправильную компоновку.

Например, защитный кожух не делает допустимым изгиб меньше расчетного радиуса, а огнезащитная оболочка не предназначена для постоянного волочения по абразивной поверхности.

Дополнительный элемент также меняет характеристики всей сборки:

  • Массу;
  • Наружный диаметр;
  • Гибкость;
  • Радиус изгиба;
  • Монтажное пространство.

Соединения металлорукавов и концевая арматура

Соединения металлорукавов являются частью расчетной рукавной сборки: надежность узла определяется не только гофрированной оболочкой, но и конструкцией концевой арматуры, сварных переходов и других присоединительных элементов.

Концевой узел может включать:

  • Патрубок под приварку;
  • Фланец;
  • Резьбовой штуцер;
  • Муфту;
  • Ниппель;
  • Быстроразъемное соединение;
  • Другую специализированную арматуру.

Тип присоединения выбирают по трубопроводу и условиям эксплуатации. Например, металлорукав фланцевый должен соответствовать требованиям не только по размеру и исполнению фланцев, но и по давлению, температуре, рабочей среде и допустимым нагрузкам на всю сборку.

Характеристики арматуры должны соответствовать:

  • Рабочей среде;
  • Давлению;
  • Температуре;
  • Типу уплотнения;
  • Стандарту присоединения;
  • Монтажной нагрузке.

Для фитингов гофрированных металлических рукавов действует ISO 10806:2003, связанный с требованиями ISO 10380.

Особое внимание необходимо уделять зоне перехода от гибкой части к жесткой арматуре. Именно около окончания часто возникает концентрация изгиба при неправильной прокладке.

Почему гофрированный металлорукав может выйти из строя

Ресурс гофрированной рукавной сборки определяется не только материалом или допустимым рабочим давлением. На нее одновременно воздействуют механические, гидравлические, температурные и коррозионные факторы.

К основным механизмам преждевременного повреждения относятся:

  • Циклическая усталость;
  • Вибрация;
  • Кручение;
  • Работа при слишком малом радиусе;
  • Пульсации и скачки давления;
  • Потеря устойчивости при вакууме или осевом сжатии;
  • Коррозия и коррозионное растрескивание;
  • Эрозионный или абразивный износ;
  • Высокоскоростное воздействие потока;
  • Наружное истирание;
  • Концентрация нагрузки около концевой арматуры.

Место и характер повреждения нередко позволяют сузить круг возможных причин. Например, повторяющаяся трещина в зоне изгиба требует проверки динамической деформации и вибрации, повреждение около окончания — монтажной геометрии и кручения, а локальное истончение стенки — состава и скорости рабочей среды.

Особенно важно расследовать повторные отказы. Если новый металлорукав снова повреждается в том же месте или через сопоставимый период работы, необходимо проверять не только изделие, но и всю систему: трассу, давление и его пульсации, вибрацию, движение оборудования, опоры, скорость и состав среды.

Здесь перечислены только основные механизмы повреждения. Характерные признаки усталости, коррозии, эрозии, потери устойчивости, повреждения оплетки и концевых зон, а также порядок поиска первопричины подробно разобраны в отдельной статье «Почему выходят из строя гофрированные металлорукава: причины, признаки и диагностика».

Что проверить при монтаже

Даже правильно выбранная рукавная сборка может иметь низкий ресурс, если монтаж заставляет ее работать в нерасчетном режиме.

Перед вводом в эксплуатацию необходимо проверить:

  • Отсутствие кручения вокруг продольной оси;
  • Соблюдение допустимого радиуса;
  • Достаточную активную гибкую длину;
  • Отсутствие резкого изгиба непосредственно около концевой арматуры;
  • Правильную взаимную ориентацию окончаний;
  • Свободное движение между крайними рабочими положениями;
  • Отсутствие контакта оплетки с острыми или абразивными поверхностями;
  • Отсутствие непредусмотренного осевого растяжения или сжатия;
  • Поддержку тяжелых присоединенных элементов;
  • Отсутствие вмятин, поврежденных проволок и локальных перегибов.

Для динамической сборки положение металлорукава необходимо проверять не только при остановленном оборудовании, но и во всех крайних рабочих положениях.

Здесь приведен базовый контрольный перечень. Схемы прокладки, выбор активной длины, допустимые перемещения, работа при вибрации и типичные ошибки монтажа подробно рассмотрены в статье «Монтаж гофрированных металлорукавов: перемещения, вибрация и кручение».

Какие исходные данные нужны для подбора

Чем точнее описана работа узла, тем меньше вероятность подобрать изделие, которое формально подходит по DN и давлению, но не подходит по ресурсу.

Исходные данные для подбора гофрированного металлорукава
Параметр Что необходимо указать На что влияет
Рабочая среда Точный состав, концентрацию, фазовое состояние, примеси Материал гофры, арматуры и внутренней защиты
Давление Рабочее, максимальное, пульсации, скачки Конструкция гофры и оплетки
Вакуум Минимальное абсолютное давление или требуемую глубину вакуума Проверка устойчивости оболочки
Температура Рабочую, минимальную и максимальную температуру среды и окружающей зоны Материал и допустимое давление
Расход Массовый или объемный расход Диаметр, скорость потока и необходимость внутреннего экрана
Движение Направление, амплитуду, частоту, количество циклов Требуемая гибкость, конструкция гофры, динамический радиус, активная длина и условия монтажа
Вибрация Источник, частоту и амплитуду, если они известны Компоновка и ресурс
Геометрия установки Расстояние между точками подключения, крайние положения, доступное пространство Длину и фактический радиус
Концевая арматура Тип, стандарт, размер, материал, ориентацию Совместимость и монтаж
Наружные воздействия Истирание, удары, высокая температура, пламя, расплавленный металл Необходимость дополнительной защиты
Контроль Требования к испытаниям, герметичности, чистоте, маркировке и документам Конструкцию и состав приемки

Для сложной динамической системы желательно прикладывать чертеж или схему с крайними положениями соединяемых элементов.

Стандарты и испытания

Основным международным документом для гофрированных металлических рукавов является ISO 10380:2012 «Pipework — Corrugated metal hoses and hose assemblies».

Стандарт устанавливает минимальные требования к:

  • Проектированию;
  • Материалам;
  • Изготовлению;
  • Оплетке;
  • Концевым соединениям;
  • Испытаниям;
  • Маркировке;
  • Монтажу.

ISO 10380:2012 остается действующим стандартом.

Терминологическую основу дает ISO 7369:2020 «Pipework — Metal hoses and hose assemblies — Vocabulary».

Требования к фитингам рассматривает ISO 10806:2003 «Pipework — Fittings for corrugated metal hoses».

Для отдельных применений существует ГОСТ Р 58621-2019 «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Металлорукава высокого давления. Общие технические условия».

Важно учитывать его область применения: стандарт распространяется на МРВД до DN 350 и PN от 0,6 до 10,0 МПа, предназначенные для определенных объектов магистрального транспорта нефти и нефтепродуктов. Его численные требования нельзя автоматически переносить на металлорукава других назначений.

В пределах своей области ГОСТ Р 58621-2019 предусматривает:

  • Приемо-сдаточные испытания каждого металлорукава;
  • Проверку размеров и внешнего состояния;
  • Испытание на прочность;
  • Испытание на герметичность;
  • Проверку чистоты внутренней поверхности;
  • Периодические испытания на устойчивость к изгибам;
  • Испытания на воздействие вибрации по требованию;
  • Испытание на разрыв;
  • Контроль качества сварных соединений.

Это также показывает, почему необходимо различать контроль конкретного поставляемого изделия и разрушающие либо ресурсные испытания, подтверждающие характеристики конструкции.

Испытание до разрушения не является штатной проверкой каждой готовой сборки.

Как выбрать гофрированный металлорукав: итоговый алгоритм

Подбор удобно выполнять последовательно.

  1. Определить рабочую среду. Уточнить химический состав, концентрацию, примеси и агрегатное состояние.
  2. Задать температуру. Указать нормальную и максимальную температуру среды и внешнего окружения.
  3. Определить давление. Указать рабочее давление, максимумы, пульсации и возможные удары.
  4. Отдельно указать вакуум. При наличии внешнего перепада давления проверить устойчивость конструкции.
  5. Определить требуемую гибкость и характер движения. Указать, будет ли рукав неподвижным или динамическим, а при движении определить направление, амплитуду, частоту и предполагаемое количество циклов.
  6. Проверить монтажную геометрию и радиус. Сопоставить крайние положения оборудования, активную гибкую длину и фактический радиус с характеристиками выбранного исполнения.
  7. Оценить расход. Проверить скорость потока и необходимость увеличения диаметра или внутренней защиты.
  8. Выбрать материал. Проверить коррозионную и температурную совместимость гофры, оплетки и арматуры.
  9. Определить конструкцию оплетки. Подобрать усиление под давление без ненужного увеличения жесткости.
  10. Проверить необходимость специальной геометрии гофры. Требуемая гибкость и давление могут определять профиль, шаг и толщину стенки.
  11. Выбрать дополнительную защиту. При необходимости предусмотреть внутренний вальцованный рукав, наружную броню, пружину или теплозащитную оболочку.
  12. Определить концевые соединения. Проверить стандарт, материал, ориентацию и условия монтажа.
  13. Согласовать контроль. Установить требования к герметичности, испытаниям и документации.

Гофрированный металлорукав представляет собой систему взаимосвязанных параметров. Его надежность нельзя определить по одному значению давления, марке стали или количеству оплеток. Только совместная проверка среды, температуры, давления, геометрии гофр, движения, скорости потока и монтажных условий позволяет получить рукавную сборку с требуемым ресурсом.


ООО «НПП «Нобис»»