Соединение труб: основные методы

Долговечность и нормальную эксплуатацию трубопровода в значительной степени определяет качественное соединение труб как между собой, так и с деталями соединения, компенсаторами, арматурой. Не в меньшей степени важен и правильный выбор конструкции системы.

К таким важнейшим элементам трубопроводов, как соединения, предъявляют следующие требования: плотность и прочность, необходимые при эксплуатации под давлением, а также при возникновении вакуума в трубопроводах; стойкость к воздействиям агрессивных сред; быстрота, простота и удобство исполнения.

Разновидности соединений труб

Соединения в трубопроводе делятся на разъемные и неразъемные. К первым относятся резьбовые, фланцевые, раструбные и прочие, ко вторым – соединения, образованные методом пайки, сварки, прессования, бетонирования или склеивания.

Разновидность соединения напрямую зависит от типа материала деталей соединения, от физико-химического состава продукта, который транспортируют посредством трубопровода (токсичность, агрессивность, способность к образованию осадка и т.п.), условий эксплуатации (частота необходимых разъединений, взрывоопасность и т.д.), температуры и давления транспортируемого вещества.

Виды соединений труб из стали

Соединение стальных труб производят следующими способами.

А именно:

• при помощи сварки;
• резьбы;
• с помощью фланцев.

Технологические трубопроводы, как правило, сваривают встык.

Сварные швы по характеру исполнения соединений в стальных трубопроводах делятся следующим образом:

1. односторонние швы – ими варят трубопроводы, наружный диаметр которых составляет до 530мм;
2. двусторонние швы – применяют с подваркой корня шва для труб группы А диаметром более 530мм;
3. двусторонние швы с прокладным кольцом – при помощи прокладных колец уменьшают площадь проходного сечения трубопроводов и создают дополнительное сопротивление транспортируемому продукту.

Совет! Основные виды, размеры и конструктивные элементы сварных соединений труб с арматурой и трубами в зависимости от методов сварки определены ГОСТ.

Фланцевое соединение

Сварные соединения труб из стали

Сварные соединения труб и соединительных деталей из стали должны не уступать по прочности основному металлу. В редких случаях допускают использование труб и соединительных деталей, сварное соединение которых неравнопрочно по отношению к основному металлу, когда технические условия изготовления трубопровода указывают на степень прочности сварного соединения.

В процессе сварки труб могут образовываться наплывы расплавленной стали на внутренней поверхности трубы. Это способствует увеличению сопротивления движению транспортируемого вещества и, как следствие, снижение давления в трубопроводе. В особенности это касается трубопроводов малого диаметра (от 10 до 32мм).

Сварка труб высокого давления не приемлет подобного, поэтому для исключения данного недостатка трубы сваривают враструб.

Фланцевые соединения труб из стали

Такого типа соединения используют в местах подключения труб к аппаратам и прочему оборудованию, которое имеет ответные фланцы. Фланцевые соединения применяют также на отрезках трубопровода, которые в процессе эксплуатации требуют периодической замены или разборки.

Подобное соединение состоит из двух фланцев, уплотнительного кольца или прокладки, соединительных гаек и болтов.

Резьбовые соединения труб из стали

В технологических трубопроводах резьбовые соединения служат, как правило, для соединения к контрольно-измерительному оборудованию и резьбовой арматуре. В большом количестве их применяют во время монтажа канализационных труб внутренней санитарно-технической сети тепло- и водоснабжения.

Соединение водопроводных труб на резьбе производят методом накатки или нарезки наружной резьбы на конце трубы с последующим навертыванием на трубы муфты с резьбой.

Для предотвращения утечек воды между муфтой и трубой, зазор наполняют уплотнительным материалом.

Для соединения труб из стали применяют коническую и цилиндрическую резьбу.

Уплотнительный материал резьбовых соединений металлических труб подбирают исходя из значения температуры транспортируемого вещества.

• льняную прядь, которая пропитывается белилами или суриком, используют при температурах до 105 градусов;
• пропитанный графитом асбестовый шнур с льняной прядью применяют при больших температурах;
• шнур и ленту ФУМ используют при температуре продукта до 200 градусов.

Совет! Применение фланцевых и резьбовых соединений не допускается в труднодоступных для работы или осмотра местах.

Соединение пластиковых труб методом сварки и склеивания

Для образования неразъемных соединений пластиковых труб в трубопроводах используют методы сварки и склеивания. Сварка пластика представляет собой процесс произведения соединения, которое основывается на взаимной диффузии свариваемых элементов, в результате чего между соединяемыми деталями пропадает граница разделения.

Пластик при диффузионной сварке посредством нагрева переходит в вязко-текучее состояние, затем производится соединение нагретых поверхностей под давлением. При этом поверхности перед сваркой нагревают лишь в области будущего сварного шва. Сварка пластиковых труб выполняется инструментом, нагретым газом или присадочным материалом.

Как соединить две трубы из пластика каждым из указанных способов.

Итак:

1. сварка нагретым газом производится одновременным нагревом присадочного материала и свариваемых элементов струей раскаленного газа, заблаговременно нагретого в горелке;
2. сварка нагретым инструментом предполагает оплавление свариваемых поверхностей методом их непосредственного контакта с инструментом, который нагревается при помощи открытого огня, электрического тока и т.п.; она осуществляется враструб и встык;
3. сварка нагреваемым присадочным материалом предполагает использование тепла, которое передается соединяемым элементам через присадочный материал, что приводит к их расплавлению, и в результате получается неразъемное соединение.

Сварное соединение пластиковых труб

Соединение пластиковых труб методом склейки

Процесс склеивания пластиковых труб представляет собой создание неразъемного соединения при помощи специального клея, образующего прослойку. Между прослойкой и поверхностями соединяемых деталей сохраняется граница разделения. Клеевая прослойка и определяет свойства соединения.

Разъемные соединения пластиковых труб

Различают следующие основные типы разъемных соединений:

• фланцевые;
• раструбные;
• соединения с накидными гайками.

Металлические фланцы опираются на отбортовку поливинилхлоридных труб и на утолщенные бурты полипропиленовых и полиэтиленовых труб.

Когда осуществляется монтаж или ремонт водопроводных труб наружным диаметром в пределах 63 мм, соединения с накидной гайкой применяют редко из-за повышенной чувствительности пластиковых труб к надрезам, концентрации напряжений и ослаблению сечения трубы.

Раструбные соединения с резиновым уплотняющим кольцом применяют для достижения компенсационных соединений в трубопроводах санитарно-технических систем,  из смонтированных полиэтиленовых труб внутри сооружений и трубопроводов из поливинилхлорида снаружи.

Данные соединения позволяют взаимное перемещение соединенных деталей, которое возникает во время температурных деформаций.

Соединение стеклянных труб

Стеклянный трубопровод в отличии от пластикового или металлического собирают только из разъемных соединений. Трубы, обладающие гладкими концами, соединяются между собой посредством уплотнения концов в радиальной плоскости.

На концы труб из стекла надевается муфта из пластика или резины, которая при помощи металлических хомутов прижимается к наружной поверхности труб.

Недостаток подобного муфтового соединения состоит в возникновении опасного радиального напряжения на узком отрезке трубы, которое может разрушить трубу.

Такие соединения применяются в безнапорных трубопроводах. Напорные же трубопроводы с гладкими концами, в свою очередь, собираются с применением резиновых натяжных колец.

При избытке давления в трубопроводе (до 0,1МПа) используют фланцевые, муфтовые и муфто-резьбовые соединения с двумя натяжными кольцами. При значении давления свыше 0,1МПа применяют безболтовые алюминиевые, фланцевые и замковые муфтовые соединения с тремя резиновыми натяжными кольцами.

Стяжные кольца в стеклянных трубопроводах со временем ослабевают, вследствие чего прочность соединений снижается. Для устройства соединения без применения натяжных колец из резины на концах труб выполняются утолщения – бурты.

Усилия, прилагаемые для обеспечения плотного соединения, воспринимаются буртами, промеж которых укладывают резиновые прокладки или же из более жесткого материала.

Соединение чугунных труб

Осуществляя монтаж или ремонт чугунных труб, их соединяют при помощи раструбных соединений.

Раструбы делятся на гладкие и желобообразные. Во время сборки труб из чугуна, в раструб одной трубы вставляют гладкий конец второй трубы.

Зазоры, образованные между трубами, заполняются уплотнителями – эластичные или твердеющие заполняющие вещества.

В качестве твердеющих заполнителей используют асбестоцементную смесь, цемент, серу, расширяющийся цемент и т.п. Они обеспечивают плотность и прочность стыка.

В качестве эластичных заполнителей применяют манжеты, резиновые кольца, герметики и шнуры, которые придают стыку при монтаже и эксплуатации гибкость и плотность.

Соединение асбестоцементных труб

Напорные и безнапорные асбестоцементные трубопроводы соединяются муфтами в форме цилиндра. Для соединения безнапорных труб используют асбестоцементные цилиндрические муфты, которые с обоих концов имеют нарезку в 2 или 3 нити.

Стыки труб подобного типа конопатятся смоляной прядью и заделываются асбестоцементной смесью, битумной мастикой или обыкновенным цементом.

В местах, где производится установка водопроводных труб из асбестоцемента, рассчитанных на рабочее давление в пределах 1,5МПа, соединения производят при помощи асбестоцементных муфт САМ, оснащенных самоуплотняющимися кольцами-манжетами из резины, а также с помощью чугунных фланцевых муфт типа ЖИБО, оснащенных самоуплотняющимися кольцами.

Применение фасонных изделий для соединения труб

Как соединить водопроводные трубы в сложных композициях.

Фасонные детали для соединения труб

Итак:

1. Если необходимо соединение в одном месте 3-х труб, используют фасонную деталь под названием тройник. Процесс соединения труб с помощью тройника аналогичен обычному, подходящему под данный материал и рабочее давление. При этом соединение каждой из труб производится к тройнику. При помощи тройников можно соединить трубы как одного, так и разных диаметров.
2. При соединении в одном месте сразу 4-х труб применяют крестовины, представляющие собой литые фасонные изделия с четырьмя резьбовыми отверстиями. Крестовины также бывают для соединения труб одного или разных диаметров.
3. Если стоит задача соединить две трубы под прямым углом, необходимо использовать уголки (угольники). Аналогично предыдущим фасонным деталям, с помощью уголков можно соединить трубы одного или разных диаметров.
4. Если необходимо выполнить резьбовое соединение труб горизонтальных труб разного диаметра на коротком участке, применяют специальные переходники (футорки).