Соединение труб: трубопроводы и металлоконструкции

Какими способами может выполняться соединение труб в напорных и самотечных трубопроводах? Чем обеспечивается герметичность соединения? На каких крепежных элементах  можно собрать стеллаж или вешалку для одежды из хромированной трубы? Давайте попробуем найти ответы на эти вопросы.

Пара возможных решений из огромного перечня.

Классификация

Начнем с классификации.

Соединения могут быть:

• Герметичными и негерметичными. Очевидно, что первые используются во всех без исключения трубопроводах, вторые — при сборке разнообразных металлоконструкций.
• Герметичные соединения, в свою очередь, делятся на напорные и безнапорные. Преимущественная область применения вторых — разнообразные системы канализации: бытовой, промышленной и ливневой.

Впрочем: канализация тоже может быть напорной. При необходимости транспортировки стоков вверх по склону эту функцию берет на себя фекальный (дренажный) насос.

• Кроме того, соединение может быть разборным и неразборным.

Перейдем к конкретным решениям.

Герметичные соединения

Сварка

Традиционный способ соединения стальных и, в последние годы, пластиковых труб относится к неразборным. Единственный способ демонтажа участка трубопровода — его резка. Как именно осуществляется сварка — зависит от свариваемого материала.

Сталь

Стальные трубопроводы свариваются газом и электродуговой сваркой.

В первом случае пламя ацетиленовой горелки оплавляет смежные края труб, после чего введенная в факел сварочная проволока объединяет их каплями расплава.

Газовая сварка.

Во втором электрическая дуга расплавляет сварочный электрод, металл которого формирует шов. Диэлектрическая обмазка электрода создает слой шлака, предохраняющего расплав стали от контакта с атмосферным кислородом и, соответственно, от полного выгорания углерода в нем.

Ручная электродуговая сварка.

Кстати: дуговой сваркой варится не только сталь, но и чугун. Впрочем, при монтаже трубопроводов из него сварка обычно не используется, а вот резка труб дугой при больших токах практикуется.

Основная проблема сварных соединений стального трубопровода — их уязвимость для коррозии. Даже если на поверхности трубы изначально присутствует цинковый или любой другой слой антикоррозионной защиты, в процессе сварки он  выгорает. Проблема решается защитой области шва напыляемыми полимерами, нанесением лакокрасочных материалов или обмазкой битумом.

Напыление полимерной антикоррозийной защиты.

Полиэтилен

Рассмотрим, как соединяются пластиковые трубы. Трубные соединения выполняются встык, с предварительным оплавлением торцов на низкотемпературном нагревательном элементе («зеркале»), разогретом до 200 — 220 градусов.

Перечень основных технологических операций выглядит следующим образом:

Трубы торцуются строго перпендикулярно продольной оси.

Торцы очищаются от стружки и загрязнений.

Соединяемые элементы трубопровода центруются.

Затем торцы с усилием около 1,5 кгс/см2 прижимаются к нагревательному элементу, оснащенному антиадгезивным покрытием.

После оплавления зеркало извлекается из будущего шва, трубы же прижимаются друг к другу на время осадки и остывания расплава полиэтилена.

Основные монтажные операции.

Время нагрева и охлаждения привязано к толщине стенок трубопровода.

Толщина стенки, мм	Продолжительность нагрева, сек	Продолжительность охлаждения под давлением, мин
4,5	45	6
4,5 — 7	45 — 70	6 — 10
7 — 12	70 — 120	10 — 16
12 — 19	120 — 190	16 — 24
19 — 26	190 — 260	24 — 32
26 — 37	260 — 370	32 — 45
37 — 50	370 — 500	45 — 60
50 — 70	500 — 700	60 — 80

Поскольку при стыковке труб со значительной толщиной стенок ручная центровка и прижим с необходимым усилием, мягко говоря, затруднительны, для этой цели используются механические, а при диаметре от 250 мм — и гидравлические устройства.

Прокладка магистрального водопровода полиэтиленом. Для центровки используется гидравлика.

Полипропилен

В отличие от полиэтиленовых, полипропиленовые трубы соединяются не встык, а при посредстве муфтовых фитингов. Низкотемпературный паяльник предварительно оплавляет смежные поверхности трубы и фитинга; цена таких устройств начинается от 800 — 1000 рублей. Время нагрева привязано не к толщине стенок, а к диаметру:

Наружный диаметр, мм	Продолжительность нагрева, сек	Продолжительность соединения, сек	Охлаждение, мин
16	5	4	2
20	7
25	7
32	8	6	4
40	12
50	18
63	24	8	6
75	30	10	8

Монтаж полипропилена на водоснабжении.

При сборке полипропиленового трубопровода своими руками полезно знать еще несколько тонкостей.

• Температура нагревательного элемента в этом случае выше, чем для полиэтилена, и составляет 240 — 260С.
• Фитинг надевается на трубу строго поступательным движением, без вращения. В противном случае есть риск получить «волну» на свариваемых поверхностях, что резко ослабит соединение.
• Армированные алюминиевой фольгой трубы предварительно зачищаются от нее в поле сварки. Электрохимическое разложение незащищенного слоем полимера алюминия может привести к расслоению трубопровода.

Пайка

Соединение труб пайкой практикуется при сборке медных трубопроводов различного назначения.

Технология пайки вкратце такова:

На одной из соединяемых труб вальцовкой формируется раструб.

В него вводится конец смежной детали (трубы или фитинга).

Соединяемые поверхности разогреваются в пламени газовой горелки и с помощью флюса зачищаются от пленки окислов.

Затем в пламя горелки вводится пруток припоя. Благодаря капиллярному эффекту расплав заполняет всю полость между раструбом и трубой. Застыв, он делает соединение абсолютно герметичным.

Пайка тройника на медном водопроводе.

Резьбы

Резьбовые соединения — еще один способ соединения труб малого (до 50 — 65 мм) диаметра. Как выглядит резьбовой фитинг, думается, любому человеку, жившему в квартире советской постройки, объяснять не нужно. Материалы для них вполне традиционны: чугун, латунь и, реже, сталь.

Герметизация соединения обеспечивается его подмоткой льняным волокном (зачастую — с краской или герметиком), полимерными нитями или, в случае газовых трубопроводов, лентой ФУМ.

Стальной водопровод на латунных уголках.

Фланцы

Очевидно, что использовать резьбы при монтаже трубопровода большого диаметра проблематично. В этом случае используется еще одно сравнительно быстроразъемное соединение для труб — фланцевое. Фланцы стягиваются болтами; герметичность обеспечивается сжимаемой между ними прокладкой — резиновой, силиконовой или изготовленной из специальной жаростойкой резины с большим количеством минерального наполнителя — паронита.

Фланец с герметизирующей прокладкой.

Раструбное соединение

В напорных и, чаще, безнапорных трубопроводах нередко используется раструбный монтаж: труба вставляется в раструб другой трубы или фитинга.

Проблема герметичности может решаться следующим способами:

• Кольцевым резиновым уплотнителем. Так выполняется соединение асбестоцементных труб, в том числе напорных; всех видов пластиковой канализации; современных чугунных трубопроводов и напорных труб из поливинилхлорида.

Раструбы пластиковой канализации с резиновыми кольцевыми уплотнителями.

• Клеем. Этим способом наряду с кольцевыми уплотнителями герметизируются соединения напорных ПВХ труб.

Сборка клеевого соединения.

• Чеканкой. Пропитанное битумом или маслом органическое волокно (каболка) уплотняется в раструбе и заделывается цементным раствором. Этот способ герметизации использовался для чугунной канализации на протяжении всего 20-го века.

Чеканка и заделка раструба канализационного стояка.

• Заливкой раструба расплавом серы или свинца. Сера применялась для канализации, свинец — для чугунных водопроводов.

Фитинги

Для стали ( в том числе нержавеющей), меди, полиэтилена и металлопластика наряду с прочими  используются фитинговые соединения.

Перечень того, как может выглядеть соединитель для труб в каждом конкретном случае — материал для отдельной большой статьи; упомянем лишь основные конструктивные решения.

Компрессионный фитинг обжимает трубу кольцевым уплотнителем из резины или силикона при затягивании накидной гайки с коническим внутренним сечением.

Монтаж компрессионного фитинга на полиэтилене.

Однако: для мягких медных и металлопластиковых труб используется другая схема. Помещенный внутрь трубы штуцер обжимается ее стенками при посредстве разрезного кольца.

Пресс-фитинг использует для обжима трубы на штуцере клещи, сжимающие гильзу из нержавеющей стали.

Пресс-фитинг для металлопластикового водопровода.

Пуш-фитинг — наиболее удобный в использовании соединитель труб из металлопластика. Инструкция по его монтажу до смешного проста: нужно лишь вдавить в него торец трубы с некоторым усилием. Герметичность обеспечит кольцевой уплотнитель; обратный ход предотвращает кольцевая пружина с фиксирующими трубу лапками.

Устройство пуш-фитинга.

Особняком стоят фитинги для сшитого полиэтилена. Это обычные полимерные или латунные штуцера с надвигаемой гильзой. Сшитый полиэтилен обладает механической памятью и после изменения диаметра в течение нескольких минут возвращается к первоначальному размеру, обжимая штуцер; гильза лишь предотвращает рассоединение при сильных рывках.

Тройник для сшитого полиэтилена.

Негерметичные соединения

Применяемые для негерметичных соединений соединительные элементы для конструкций из труб можно условно разделить на две категории.

В первых вставленная труба фиксируется одним или несколькими винтами. Для фиксации требуется довольно незначительное усилие; однако прочность соединения тоже невелика.

Для фиксации служит боковой винт.

Вторые — это всевозможные хомуты. По большей части они состоят из двух и более частей, которые стягиваются болтами, обжимая круглую или профильную трубу.

На фото — поворотный соединитель для трех круглых труб.

Внешний вид, размеры  и форма соединительных элементов, понятное дело, могут быть весьма разнообразными.

Заключение

Разумеется, наш материал не претендует на охват всех возможных решений. Что-то наверняка осталось за кадром.

Дополнительную информацию о том, как может выглядеть соединение труб, читатель сможет почерпнуть, просмотрев видео в этой статье. Успехов!

Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен