Для эффективной работы трубопроводов необходимо герметичное соединение его участков, а также труб с арматурой, измерительными приборами, компенсаторами и другими элементами системы. Соединения -важнейшие детали трубопроводов. Чтобы избежать протечек транспортируемой среды, к соединительным узлам предъявляются жесткие требования.
Все применяемые способы соединения труб можно разделить на два основных вида — неразъемные и разъемные.
К первым относятся сварка, склеивание, пайка, заделка раструбов цементным раствором и др. К разъемным причисляют резьбовые соединения, фитинговые, фланцевые и пр., которые возможно демонтировать и впоследствии собрать вновь.
Способ соединения труб определяется в зависимости от нескольких факторов:
- материал, из которого изготовлены трубы;
- свойства транспортируемой среды;
- условия, в которых планируется эксплуатация трубопровода.
Сегодня для монтажа трубопроводов используются трубы из чугуна, стали, полимеров, цветного металла, керамики и пр. Среда, которую транспортируют трубопроводы из этих материалов, может быть самотечной или напорной, нейтральной или агрессивной.
Типы труб
- Трубы из стали отличает надежность и прочность. В многоэтажных домах системы водоснабжения и отопления должны монтироваться из стали. Стальные неоцинкованные трубы неустойчивы к ржавлению. Монтируют их тремя способами: с помощью сварного, муфтового соединения и с использованием пресс-фитингов. Оцинкованные аналоги сваркой не соединяют, так как при этом разрушается защитный слой. Используются стальные трубопроводы, изолированные пенополиуретаном (ППУ), но в системах многоквартирных домов они не проводятся.
- Медные трубы отличаются надежностью и долговечностью, но их применение ограничивается из-за высокой стоимости. Их соединение производится с использованием резьбовых фитингов, пресс-фитингов и при помощи капиллярной пайки. Медь обладает повышенной теплоотдачей, поэтому системы из этого материала требуют хорошей теплоизоляции.
- Пластиковые трубы легко монтируются, удобны в эксплуатации, не подвержены коррозии, но их применение ограничивается предельными температурой (95°С) и давлением (10 атм). Соединяются они методом пайки и с использованием компрессионных фитингов.
- Изделия из металлопластика демонстрируют прогресс в отрасли трубных коммуникаций. По прочностным характеристикам они не уступают стальным аналогам (выдерживают такое же давление). По простоте монтажа, гибкости и коррозионной стойкости они приближены к пластиковым. Металлопластиковые трубы используются в различных видах трубопроводов во внутренних сетях городских квартир и загородных домов. Их минусом является недостаточная надежность при прокладке на открытых местах. Поэтому использование металлопластиковых труб для монтажа централизованных стояков возможно только внутри помещений. Соединение элементов осуществляется с применением обжимных латунных фитингов компрессионного действия.
- Гибкая сантехническая подводка представляет собой шланг в оплетке из металла. Она выдерживает достаточное для водопровода давление, но неустойчива к механическому воздействию. Обычно гибкий трубопровод применяется внутри помещений для подводки к водяной системе раковин, нагревателей, стиральных машин и т. д. Монтаж производится с помощью резьбовых соединений.
Сварные варианты
Для монтажа технических трубопроводов основным методом неразборного соединения является сварка. С ее помощью производится монтаж не только металлических труб, но и изделий из пластика, стекла. По методу воздействия эта технология монтажа разделяется на сварку плавлением и сварку давлением. По типу применяемых сварочных аппаратов сварка делится на ручную, полуавтоматическую и автоматическую.
Сварочных технологий существует множество, чаще всего практикуется электродуговой метод, использующий переменный или постоянный ток. Чаще сварка производится оборудованием, питающимся от переменного тока. Оно дешевле других по стоимости и обслуживанию, расходует меньше электроэнергии.
При монтаже трубопроводов сварка производится встык, внахлест, с образованием угловых соединений, с привариванием отводов, штуцеров и т. д. Стыковое соединение труб может быть продольным и поперечным. Швы могут выполняться в одно- и двустороннем варианте. Второй вариант применяется для трубопроводов большого диаметра (более 500 мм).
Раструбное нахлестное сварочное соединение характерно для монтажа пластиковых труб и изделий из цветного металла. В раструб также производится сварка труб высокого давления во избежание образования внутренних наплывов металла, которые создают сопротивление движению транспортируемого вещества. Особенно это относится к трубопроводам малого диаметра (Ø10-32 мм). Сваркой осуществляется и стыковка труб с квадратным сечением. Но чаще они монтируются не для проводки трубопроводов, а для сопряжения несущих конструкций и сборки мебельных каркасов.
Сварка неразъемных соединений пластиковых труб происходит на основе взаимной диффузии стыкуемых элементов. В ходе процесса между соединяемыми частями пропадает граница разделения. Шов становится единым целым с материалом трубы.
При диффузионной сварке путем нагрева стыкуемых поверхностей пластик переходит в вязкое состояние, после чего детали соединяются под небольшим давлением. Сварка пластиковых элементов трубопроводов производится инструментом или нагретым газом, используется также присадочный материал.
Резьбовые соединения
При монтаже трубопроводов не всегда существует возможность или необходимость выполнять соединение труб сваркой. Способов обойтись при этом без сварочных работ довольно много. Один из них — применение резьбовых соединений.
На стальные трубы резьба нарезается на станке или с помощью ручного резьбореза (плашки). На тонкостенные трубы она наносится накаткой. При условии соблюдения технологии нарезания резьбы такое соединение может обеспечить конструкции достаточную герметичность и прочность.
Преимущества соединений на резьбе таковы:
- монтаж не требует энергозатратного оборудования;
- соединения удобны в сборке в сложных условиях и существует возможность их демонтажа при необходимости проведения ремонта;
- узел несложно собрать вновь при помощи простого инструмента.
Основными параметрами резьбы являются:
- направление — резьба может быть левой и правой;
- шаг — расстояние между соседними точками профиля параллельно оси резьбы;
- число заходов — двухзаходная резьба ускоряет процесс монтажа;
- глубина нарезки — расстояние от основания витка до его вершины;
- наружный диаметр — диаметр цилиндра, описанного по вершинам наружной резьбы или по впадинам внутренней;
- внутренний диаметр — диаметр цилиндра, образуемого вершинами внутренней резьбы или впадинами наружной.
Уплотнение резьбового соединения производится с помощью прокладки из различных материалов (при использовании накидной гайки), льна, ленты ФУМ. Достоинством соединения с накидной гайкой является отсутствие контакта резьбы с транспортируемой средой. Стык всегда можно легко разобрать, а дешевая прокладка — единственный расходный элемент соединения.
При температуре транспортируемой среды до 105°С резьба может уплотняться льняной прядью или лентой ФУМ. Лен пропитывается белилами, свинцовым суриком, замешанным на олифе или специальными уплотняющими герметиками-пастами. Для уплотнения резьбовых сопряжений при температуре свыше 105°С применяется асбестовая прядь, соединенная с льняной прядью и пропитанная графитом, смешанным с олифой.
Резьбовые конструкции чаще используются для внутренних трубопроводов тепло- и водоснабжения, санитарно- технической сети. В технологических сетях резьбовые соединения служат, как правило, для монтажа контрольно-измерительных приборов и арматуры на резьбе.
Другие виды
Соединить трубы и другие элементы водопровода можно и по другим технологиям. Выбор способа сборки трубной конструкции зависит от типа монтируемых труб, отличающихся по эластичности. Их два: гибкие и жесткие.
К гибким относят изделия, изготовленные из полимерных материалов — металлопластика, полиэтилена, полипропилена. К жестким — трубы из стали, чугуна, цветных металлов, ПВХ. При монтаже жестких элементов площадь их зацепления может быть меньшей, чем при соединении эластичных труб.
Для гибкого типа труб используют специальные фитинги, имеющие достаточную площадь сопряжения с поверхностью труб. Они применяются для труб средних и малых диаметров (Ø20-315 мм). Для соединения трубопроводов с большим диаметром установка фитингов экономически невыгодна и не соответствует установленным требованиям. Компрессионные фитинги эффективны при сборке труб ПНД. Для труб среднего диаметра оптимальным является муфтовое соединение.
При монтаже стальных труб разрешено применение муфт при большом их диаметре (до 600 мм). Муфты используют и при стыковке элементов, выполненных из разных материалов. Муфтовое соединение отличается высокими эксплуатационными характеристиками и надежной герметичностью.
В местах подключения к трубопроводу различного оборудования и дополнительных элементов часто используется фланцевое соединение. Оно актуально для присоединения деталей системы, которые периодически необходимо снимать или заменять. Узел состоит из двух стыкующихся фланцев, уплотнительной прокладки и крепежных гаек и болтов.
Особые типы
Для решения особых производственных задач иногда применяются специальные типы соединений. Их используют и при монтаже трубопроводов из нераспространенных материалов. Пластиковые составляющие трубопроводной системы могут соединяться методом склеивания. В этом варианте выполняется неразъемное соединение на специальном клеевом составе.
Раструбные соединения применяют при сборке безнапорных трубопроводов из чугуна или пластиковых деталей. Узел может быть разъемным или неразъемным. При сборке чугунных конструкций соединение выполняется неразъемным.
Раструбы уплотняются твердеющими (цементный раствор, сера) и эластичными (битумная мастика, силиконовый герметик) наполнителями. При ремонте чугунных трубопроводов стыковку частей осуществляют с помощью хомутов. Деталь надевается на стык с использованием резиновой прокладки.
При монтаже трубопроводных систем, которые при эксплуатации требуют периодической разборки, применяют специальные быстроразъемные приспособления:
- хомуты с фиксирующим клином;
- кулачковое соединение типа Camlock;
- соединения ISO и др.
Они легко монтируются и демонтируются, при этом обеспечивая достаточную надежность соединения. При монтаже трубопроводных сетей промышленного назначения используются специальные виды соединительных устройств. Например:
- шарнирное;
- ниппельное;
- телескопическое.
Шарнирные приспособления в сетях сложной формы предназначены для компенсации явлений закручивания труб. Ниппельные соединительные конструкции необходимы при установке на трубопроводе измерительных приборов и автоматических устройств. Телескопические соединения труб монтируются при прокладке трубных коммуникаций, состоящих из жестких и гибких (шланги) участков.
Выбор соединения, наиболее соответствующего условиям эксплуатации трубопровода, определяется с учетом многих факторов. Так, например, для получения наиболее прочных соединений применяется сварка или вариант с фланцами. При необходимости регулярной разборки конструкции во время эксплуатации целесообразно использовать фитинговое или цанговое соединение.
