Особенности соединений подземных водопроводов

Р. Витченко

В настоящее время часто используются три типа соединений напорных подземных водопроводов, которые прокладываются в почве: сварка (пайка) ПЭ и ПВХ труб, фланцевое и раструбное соединение. Каждый вид соединений имеет ряд особенностей и специфику своего монтажа, а также, соответственно, свои преимущества и недостатки

Сварные (паяные) соединения подземных водопроводов

Данный вид соединения используется для сварки (пайки) ПЭ труб и полипропиленовых труб для напорных подземных трубопроводов. Давление, которое воспринимает такая система, зависит от толщины труб.

Имеются два варианта соединения: встык и с помощью электромуфты.

Сварка встык
Технология сварки ПЭ-труб стыковым способом в основном не отличается от сварки труб из полипропилена. Разница заключается лишь в том, что для полиэтилена применяются несколько меньшие значения давлений и времени (при нагреве, осадке и охлаждении), чем для полипропилена.

Сварка встык – основной способ неразъемного монтажа ПЭ труб, начиная с диаметра 50 мм. Достаточно большой диаметр обусловлен тем, что толщина стенки 50-миллиметровых труб достигает 5 мм – т. е. того значения, при котором гарантируется надежное соединение. Использование стыковой сварки для труб меньших диаметров нецелесообразно еще и потому, что образующийся при этом способе внутренний грат ощутимо сужает и без того небольшой проход, создавая местное сопротивление.

Сущность стыковой сварки полиэтиленовых труб состоит в том, что торцы труб, оплавленные нагретым инструментом до состояния вязкой текучести, соединяются между собой под давлением и удерживаются в таком положении до полного охлаждения места соединения, см. рис. 1.

Изображение труба подземный водопровод Рис. 1. Сварка встык

Положительная сторона такого способа монтажа состоит в том, что получаемое герметичное соединение не подвержено коррозии. Недостаток – для выполнения такого соединения правильно и качественно нужны профессиональные сварщики со специальным дорогостоящим оборудованием. При данном способе соединения на качество наибольшим образом влияет именно человеческий фактор. Кроме того, образующийся внутренний грат (оплавленный валик, ступенька) в месте соединения, в свою очередь, сужает просвет трубы, создает местные потери давления в системе из-за сужения диаметра трубы и образует место, где в дальнейшем смогут накапливаться загрязнения, заращивающие живое сечение и препятствующие протоку жидкости. Представим себе коромысло с равными плечами и опорой в точке «О». Коромысло уравновешено двумя поршнями «а» и «b». Входное давление Рвх. давит на малый поршень «а» с силой

F1= Рвх. • Sа,

где Sа – площадь малого поршня. Давление на выходе Рвых. давит на большой поршень «b» с силой

F2 = Рвх.• Sb,

где Sb – площадь большого поршня. Поршень «b» подпружинен пружиной

F3 = k • х,

где k – упругость пружины, а х – величина сжатия пружины. Таким образом, силы F1 и F3 стремятся открыть поршень, а сила F2 – стремится его закрыть.

Электромуфтовая сварка
Сварка с использованием закладных нагревателей (электромуфтовая сварка, рис. 2) удобна для применения в местах с ограниченным пространством, где затруднительно или невозможно расположить оборудование для стыковой сварки. Для этого способа не имеется ограничений по минимальному допустимому диаметру соединяемых труб. Ее можно применять, начиная с самых малых диаметров – от 20 мм.

Изображение прокладка подземного водопровода Рис. 2. Пример сварки ПЭ труб с помощью электромуфт

При сварке труб фитингами с закладными нагревателями нагрев места стыка и расплавление материала осуществляется спиралью из металлической проволоки, заделанной в фитинг, по которой пропускается электрический ток. Давление в зоне сварки и герметизация соединения создается за счет теплового расширения трубы. Чтобы осуществить электромуфтовую сварку, необходимо иметь саму электросварную муфту и аппарат для сварки полиэтиленовых труб, с помощью которого подают напряжение на нагревательную проволоку.

При таком способе сварки человеческий фактор влияет меньше, чем при сварке встык. Аппарат для соединения электромуфт обходится дешевле, чем для стыковой сварки, но сами муфты стоят довольно дорого.

В обоих случаях процесс сварки (пайки) достаточно трудоемок и требует от монтажников большого опыта и высокой квалификации. При правильном выполнении срок службы соединения ограничен только сроком службы самого материала трубы. Пластичность пластиковых труб при просадке почвы придает системе гибкость.

Фланцевое соединение подземных водоповодов

Соединение участков трубопровода при помощи фланцев, как правило, представляет собой стыковку торцов труб с помощью плоских колец или дисков, на которых равномерно расположены отверстия для крепёжных элементов (болтов или резьбовых шпилек, рис. 3).

Изображение фланцевое соединение водопроводов Рис. 3. Пример фланцевого соединения чугунной задвижки с ПЭ трубами

Этим способом можно соединять детали трубопроводов из разных материалов, например, металла и пластика в разных сочетаниях (например, соединения чугун-чугун, чугун-пластик). Фланцевые соединения допускают демонтаж. Герметичность фланцевых соединений очень высока. Такие соединения также выдерживают значительные скачки давления в трубе.

Фланцевые соединения подземных водопроводов, состоят из:

  • собственно фланца;
  • комплекта крепежных изделий (шпильки, гайки, шайбы);
  • прокладки (из паронита, фторопласта, из терморасширенного графита, стали и др.).

Виды фланцев

Главная задача, которая возложена на этот узел – соединение частей трубопровода между собой или присоединение к трубам дополнительного оборудования. Фланцы по конструкции подразделяются на цельные и свободные.

Свободные фланцы принято применять при ремонте существующей системы (например, задвижки с подвижными фланцами) или в случае, если материалы фланца трубы разнородны.

По материалам и способу применения фланцы подразделяются:

  1. Из серого чугуна, литые (ГОСТ 12817-90) — применяются для установки литой трубопроводной арматуры, соединения труб промышленного оборудования и технических емкостей из чугуна.
  2. Из ковкого чугуна, литые (ГОСТ 12818-80) — используются для стыковки труб, монтажа арматуры и подключения приборов и емкостей из ковкого чугуна.
  3. Из стали, литые (ГОСТ 12819-80) — соединительные элементы трубопроводов и арматуры из любых материалов.

В отдельную группу выделяют компрессионные фланцы, предназначенные для соединения пластиковых труб. Компрессионные конструкции состоят из двух частей — фланцевой пластины и выходящей из нее цанговой (обжимной) муфты под ПЭ-трубу. Также существуют компрессионные адаптеры, посредством которых выполняется переход с пластиковой трубы на металлическую арматуру.

Из минусов фланцевого соединения стоит отметить что, если в трубе имеются скачки давления, то со временем усилие затяжки в местах соединений утрачивается, а, соответственно, теряется и герметичность узла. Фланцы также имеют относительно большие габариты, намного превышающие размеры соединяемых труб. Монтаж фланцев трудоемок и малопроизводителен. Система с фланцами не обладает гибкостью при просадке грунта. На качество сборки сильно влияет человеческий фактор (насколько хорошо и равномерно были зажаты болты, отцентрированы ли уплотнители и др.).

Как правило, производители изделий с фланцевыми соединениями для напорных водопроводов в основном ориентированы на номинальное давление 10/16 бар. Характеристики фланцев см. в таблице 1.

Таблица 1. Диаметр и давление фланцевых соединений напорных водопроводовИзображение водопровод прокладка труба

По мнению специалистов по эксплуатации водных хозяйств в Украине прослеживается тенденция быстрого износа уплотнительных прокладок для фланцевых соединений из-за низкого качества самих применяемых уплотнителей, что приводит к потере герметичности системы.

Раструбные соединения подземных водопроводов

В последнее время особое развитие получили раструбные соединения: соединения универсальны, ими можно соединять как пластик, так и металлические трубы (например, чугун-чугун, пластик-пластик, чугун-пластик). Оба материала и соединение в целом выдерживают высокое внутреннее и внешнее давление, изгибы от просадки почвы, а также продольные смещения из-за подвижек и вспучивания грунта. Конструкция раструбов не передает изгибающий момент на трубы в месте соединения.

Есть несколько типов раструбных соединений в зависимости от допустимых давлений выдерживать и комбинации материалов:

  1. SMU или SPEZIAL;
  2. TYTON SIT или TYTON SIT PLUS;
  3. NOVO-SIT;
  4. NOVO-Grip III.

SMU или SPEZIAL
Раструбы типа SMU или Spezial – сочетание раструбного и резьбового соединения, это идеальное решение для соединения серого чугуна с современными материалами, оно часто используется для ремонта существующих трубопроводов.

Соединение SMU (рис. 4) состоит из резьбового раструба, прокладки, скользящего кольца, стопорного кольца, кольца с резьбой. Основа этой системы – стопорное кольцо с запирающими зубьями, которое обеспечивает фиксацию трубы в раструбе. В свою очередь стопорное кольцо подпирается кольцом с резьбой. Труба лишается всех степеней свободы и надежно закрепляется. В то же время, осевая нагрузка передается через скользящее кольцо на прокладку, чем обеспечивается необходимый герметизирующий эффект.

Изображение чугунные трубы для водоповода Рис. 4. Раструбное соединение SMU

Соединение Spezial (рис. 5) состоит из резьбового раструба, прокладки, скользящего кольца, кольца с внешней резьбой для соединения с раструбом и внутренней резьбой для соединения с вторым кольцом с резьбой, стопорного кольца, кольца с резьбой. Такой способ соединения с дополнительным кольцом разработан для труб больших диаметров.

Изображение соединение водопровода Рис. 5. Раструбное соединение Spezial

SMU соединение используется для DN 40 до DN 65. Spezial соединение используется для DN 80 до DN 400, см. табл. 2.

Таблица 2. Типоразмеры раструбов SMU и SpezialИзображение таблица с типоразмерами SMU и Spezial

TYTON SIT и TYTON SIT PLUS
Системы TYTON SIT и TYTON SIT PLUS обеспечивает экономичную прокладку трубопроводных систем, особенно для городских районов, а также для трубопроводных перекрестков. Используется для соединения чугуна с чугуном. Раструб TYTON SIT предназначен для трубопроводов до DN 400 и давления 10 – 16 бар. Для более высоких номинальных давлений и больших номинальных диаметров используется TYTON SIT PLUS – вплоть до DN 600. Типоразмеры приведены в табл. 3.

Таблица 3. Типоразмеры раструбных соединений TYTON SIT и TYTON SIT PLUSИзображение размеры раструбных соединений TYTON SIT и TYTON SIT PLUS

Оба соединения состоят из кольца TYTON SIT/TYTON SIT PLUS и маркировочного кольца. На кольцах TYTON SIT и TYTON SIT PLUS (рис. 6) имеются вставки зубьев из хромированной стали, а сами кольца выполнены из вулканизированной нестареющей резины. Зубья удерживают трубу, а резина создает герметичность. Маркировочное кольцо нужно для различения соединений TYTON SIT и TYTON SIT PLUS, так как сами уплотнители спрятаны в раструбе.

Изображение соединение TYTON SIT PLUS Рис. 6. Пример соединения TYTON SIT PLUS

Максимальное отклонение для TYTON SIT: 3° для всех диаметров. Максимальное отклонение для TYTON SIT PLUS: 3° для DN 80-350, а 2° для DN 400-600.

Раструбы NOVO-SIT
Система NOVOSIT – это модернизация соединения TYTON. Особенность раструба – наличие предварительной камеры, за счет чего были разъединены функции уплотнения и блокировки. Таким образом, имеются два кольца: кольцо для уплотнения TYTON и кольцо NOVO-SIT, которое удерживает трубу. NOVO-SIT так же имеет вставки зубьев из хромированной стали. NOVOSIT используют для соединения чугуна с чугуном, рис. 7.

Изображение раструбного соединения NOVO SIT Рис. 7. Пример соединения NOVO SIT

Разъединение уплотнения и фиксации труб позволило увеличить диаметры, на которых можно использовать данное соединение, и номинальное давление системы, см. табл. 4.

Таблица 4. Типоразмеры раструбных соединений NOVO-SITИзображение размеры раструбных соединений NOVO-SIT

Максимальное отклонение для NOVO-SIT: 3° – для DN 80-400, 2° – для DN 450-700 и 1° – для DN 800.

NOVO-Grip III
Раструбная система NOVO-Grip III использует ту же технологию с предварительной камерой и разделением уплотнения и блокировки, что и NOVO-SIT. Особенность в том, что данное соединение используется для соединения чугуна и PE-HD труб и состоит из GKS-прокладки и кольца Novo GRIP III. Прокладка GKS вставляется в камеру, как у TYTON, и обеспечивает герметичность, так же это кольцо универсально для различных наружных диаметров труб при одинаковом номинальном диаметре, см. табл. 5.

Таблица 5. Типоразмеры раструбных соединений Novo-GRIP IIIИзображение раструбные соединения Novo-GRIP III

NOVO-Grip III, рис. 8, сделано из пластика и состоит из пластиковых сегментов, расположенных близко друг к другу, которые охватывают внешнюю поверхность трубы PE-HD и обладают противозадирным эффектом. Эта система компенсирует допуски труб и фитингов оптимальным образом.

Изображение раструб NOVO-Grip III Рис. 8. Соединение NOVO-Grip III

Таблица 6 демонстрирует преимущества раструбных соединений по сравнению с другими видами соединений (в первую очередь фланцевыми).

Также важное преимущество раструбных соединений состоит в том, что сохраняется гибкость водопроводов при просадках грунта и минимальное влияние человеческого фактора на выполнение соединения.

Изображение таблица раструбных соединений Таблица 6. Свойства и преимущества раструбных соединений

Производители, специализирующиеся на раструбных соединениях, выпускают специальный инструмент для быстрого и легкого монтажа, который практически исключает возможность человеческой ошибки и не требует высокой квалификации от исполнителей. Безусловно, эти факторы положительно отличают раструбные системы от сварных и фланцевых соединений напорных подземных водопроводов.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!

Просмотрено: 1 771

Вас может заинтересовать:



2 комментария

  • Качественно подаваемую информацию хочется черпать даже тогда, когда в ней нет практической надобности. Именно такие случаи сподвигают автора текста охарактеризовать одной парой слов - "Мастер пера"

  • Иногда для ремонта участка трубы нужно провести разборку части трубопровода. Как известно, после демонтажа соединений с уплотнениями, из-за потери геометрических и уплотняющих свойств из-за релаксации упругого материала, уплотнительные прокладки рекомендовано обязательно менять. Можно ли отдельно приобрести качественные уплотнительные прокладки для фланцевых и особенно, раструбных соединений, чтобы использовать их при ремонте этих соединений?

5
5
5
Оставьте комментарий

Telegram