Соединение трубопроводов

Соединение трубопроводов

Соединения трубопроводов бывают неразъемные и разъемные. К неразъемным относятся соединения, получаемые путем сварки, пайки или склеивания, к разъемным – резьбовые, фланцевые, раструбные и др. В котельных установках трубопроводы соединяют на резьбовых муфтах, фланцах и сварке.

Резьбовое соединение трубопроводов применяют во внутренних системах водопровода и газоснабжения котельной для трубопроводов с Dy до 100 мм и Py до 1 МПа. Трубы соединяют резьбовыми муфтами на короткой и длинной резьбе.

Короткая резьба (рис.4, а) труб должна иметь сбег на участке двух последних ниток резьбы и короче половины длины муфты на одну нитку резьбы. Благодаря сбегу одна резьба заклинивается в другой и плотность соединения повышается.

Соединение стальных труб на муфте

Рис.4. Соединение стальных труб на муфте

  • а – с короткой резьбой,
  • б – с длинной резьбой.

В тех случаях, когда необходимо создать разъемное соединение, применяют соединение на длинной резьбе (рис.4, б), для чего на одной из труб делают длинную резьбу, а на другой – короткую. Такое соединение принято называть сгоном. Длинную резьбу выполняют такой величины, чтобы на нее можно было полностью навернуть (согнать) контргайку и муфту и сверх этого осталось бы еще не менее двух свободных ниток резьбы.

Для уплотнения стыков резьбовых соединений применяют льняную прядь с суриком, затертым на натуральной олифе, или со свинцовыми белилами. Прядь наматывают тонким ровным слоем на нарезку. Контргайка со стороны муфты имеет фаску для уплотнительного материала.

Фланцевые соединения – это наиболее распространенный вид разъёмных соединений трубопроводов, что объясняется простотой конструкции, легкостью сборки и разборки, а также тем, что в котельных чаще всего используют фланцевую арматуру. Недостатки фланцевых соединений – большая трудоемкость и высокая стоимость изготовления, а также меньшая по сравнению со сварными соединениями надежность в эксплуатации, так как при изменении температуры и давления транспортируемой среды возможно ослабление соединения и возникновение утечки.

Фланцевые соединения состоят из двух фланцев, крепежных деталей (болтов или шпилек и гаек), прокладки или уплотнительного кольца.

Фланцы (ГОСТ 12815-80) по способу присоединения к трубам бывают плоские (рис.5, а), которые привариваются угловым швом, и приварные встык (рис.5, б) – воротниковые.

Приварные фланцы

Рис.5. Приварные фланцы

  • а – плоские,
  • б – воротниковые.

Соединения трубопроводов с применением воротниковых фланцев удобны и экономичны.

Трудоемкость сборки такого соединения в среднем на 20% меньше, чем сборка с использованием плоских фланцев. Кроме того, использование воротниковых фланцев сокращает объем сварочных работ в два раза.

Уплотнительные поверхности фланцев при рабочем давлении Pраб до 2,5 МПа выполняют гладкими, а при Pраб выше 2,5 МПа на уплотнительных поверхностях протачивают риски (рис.6, а), размеры и количество которых зависят от диаметра трубопровода и давления в нем. Уплотнительные поверхности для фланцев с впадиной и выступом приведены на рис.6, б.

Уплотнительные поверхности фланцев

Рис.6. Уплотнительные поверхности фланцев

  • а – гладкая с рисками,
  • б – выступ-впадина.

По форме фланцы бывают круглые и овальные. Наиболее распространены круглые фланцы; овальные чаще всего применяют в местах подсоединения трубопроводов к аппаратам и механизмам.

Крепежные детали – стандартные болты, шпильки и гайки – служат для сборки фланцевых соединений. Крепежные детали выбирают в зависимости от рабочих параметров среды и указывают в проекте. Длину болтов и шпилек выбирают с таким расчетом, чтобы после затяжки гаек выступали концы не менее 5 мм.

Материал для изготовления крепежных деталей выбирают в зависимости от давления и температуры транспортируемого продукта: при Py до 2,5 МПа и температуре до 300 °С применяют малоуглеродистую сталь обыкновенного качества Ст3, Ст4; при Py от 4 до 10 МПа и температуре до 450 °С – качественную углеродистую сталь 25, 35 и 40. При более высоких температурах и давлениях используют легированные стали.

Прокладочные материалы, предназначенные для уплотнения фланцевых соединений, должны быть пластичны, прочны, а также устойчивы к температурным условиям и коррозионному действию среды. В качестве прокладок для трубопроводов, работающих при давлении до 6,4 МПа, применяют листовой паронит (ГОСТ 481-80), асбестовый картон (ГОСТ 2850-95), прокладочный картон (ГОСТ 9347-74), листовую техническую резину и другие материалы.

Паронит – это основной прокладочный материал для трубопроводов, транспортирующих воду и пар температурой до 450 °С. Его хранят в темном помещении при температуре не выше 30 °С. Плоские неразъемные соединения типа “гладких”, “шип-паз”, “выступ-впадина” уплотняют паронитом общего назначения ПОН.

Размеры прокладок соответствуют размерам уплотнительных поверхностей фланцев, при этом внутренний диаметр прокладки должен быть на 1…2 мм больше внутреннего диаметра фланцев.

Сварные соединения более надежны, чем фланцевые и резьбовые, что особенно важно при высоких давлении и температуре рабочей среды. Применение сварки дает также значительную экономию металла. Поэтому в большинстве случаев трубы соединяют между собой с помощью сварки. Основные виды сварных соединений и швов трубопроводов изображены на рис.7. Чаще всего используют сварное стыковое соединение, которое выполняют после тщательной обработки кромок и калибровки труб.

Основные виды сварных соединений

Рис.7. Основные виды сварных соединений и швов трубопроводов

  • а – соединение встык однослойное,
  • б – соединение встык двухслойное,
  • в – соединение встык многослойное,
  • г – угловой шов,
  • д – торцовый шов,
  • е – шов контактной сварки.

Разделку концов труб и деталей трубопроводов из углеродистой стали на Py до 10 МПа и сборку стыков с зазорами под сварку выполняют в соответствии с табл. 2.

Таблица 2. Конструкции стыковых соединений труб для ручной дуговой сварки

Собранный стык Конструкционные размеры, мм Dн, мм
а b α, град
Рис.8-1, а 2…3 1+0,5 100

Заглушками, которые по конструкции подразделяются на плоские (приварные и фланцевые) и сферические, закрывают концы трубопроводов.

Плоские приварные заглушки (рис.8, а) используют в трубопроводах, условное давление в которых до 1,5 МПа. Изготовляют их с условным проходом от 40 до 600 мм.

Заглушки

Рис.8. Заглушки

  • а – плоская приварная,
  • б – фланцевая,
  • в – эллиптическая.

Фланцевые заглушки (рис.8, б) по форме, конструкции уплотнительных поверхностей, присоединительным размерам и точности обработки должны полностью соответствовать требованиям, предъявляемым к фланцам.

Эллиптические заглушки (рис.8, в) в соответствии с ГОСТ 17379-2001 изготовляют с условным проходом от 40 до 500 мм.

Стальные трубы: виды сочленений

Соединения стальных труб могут быть неразборного и разборного видов, в зависимости от:

  • материалов, из которых произведены стояки. Кроме металлических труб применяют чугунные, стеклянные, полимерные, медные изделия;
  • свойств транспортируемых сред;
  • эксплуатационных условий.

Чаще всего пользуются:

  • муфтовыми (резьбовыми, приварными, байонетными, гильзовыми);
  • фланцевыми;
  • резьбовыми.

Разъединительными сочленениями. Остановимся на последнем варианте.

Муфтовый способ соединения.

Муфтовое соединение используется только во время монтажа напорных или же безнапорных труб, а также во время ремонта трубопровода. Порядок выполнения работ следующий:

  • Срезать концы соединяемых элементов под углом 90 градусов;
  • Приложить к месту соединения муфту таким образом, чтобы ее центральная часть лежала на стыке труб;
  • Нанести отметки для обозначения положения муфты;
  • Изнутри обработать муфту и концы трубы;
  • Вставить одну из труб;
  • Установить обе трубы таким образом, чтобы их продольная ось была единой. Муфту надвинуть на вторую трубу, согласно отметке нанесенной в начале.
Читайте также  Паста для матирования стекла

Виды труб по материалу изготовления

1. Стальные трубы: являются одними из самых надежных. Они могут быть нескольких видов:

  • сделанные из черного металла;
  • из черного металла, но покрытые цинком или хромированные;
  • из нержавеющей стали.

Трубы из черного металла и нержавеющей стали могут иметь три вида соединения: при помощи сварки, муфтового соединения или же с использованием пресс-фитингов. Оцинкованные трубы не желательно соединять при помощи сварки, так как разрушится защитный слой.

2. Медные трубопроводы: прочны и долговечны, но этот материал стоит слишком дорого. Такие трубы могут соединяться тремя видами:

  • резьбовые фитинги;
  • пресс-фитинги;
  • капилярная пайка.

3. Пластиковые трубы: не подвергаются коррозии и их легко монтировать. Соединить их можно двумя видами: при помощи пайки и используя компрессионные фитинги. Такие трубы выдерживают температуру только до 95 градусов Цельсия и давление до 10 атм.

4. Металлопластиковые: очень важно то, что они могут выдерживать такое же давление, как и стальные аналоги. Они просты в монтаже, гибки и не подвержены коррозии. Соединяются они обжимными латунными фитингами компрессионного действия.

5. Гибкий шланг, имеющий оплетку из металла: монтаж можно произвести при помощи резьбового соединения.

Соединение чугунных, керамических и асбестоцементных труб происходит с использованием раструбов. В этих случаях один конец трубы имеет специальный раструб, куда входит другая труба тем концом, который не имеет раструба. Чтобы достигнуть хорошей герметичности, в раструбах используется резиновая прокладка. А чтобы соединить гладкую поверхность, используются специальные муфты.

Очень часто при прокладке трубопроводов как в быту, также и на производстве приходится соединять между собой трубы из различных материалов. Соединить их между собой можно при помощи специальных фитингов. Таким способ соединяются между собой материалы:

  • медь со сталью;
  • пластик с медью;
  • пластик со сталью.

Соединение с помощью склеивания

Трубы ПВХ можно соединять с раструбом методом склеивания. Перед началом работ их проверяют на совместимость. Маленькая труба должна легко входить в большую. Чтобы добиться хорошей адгезии внутреннюю часть труб делают шероховатыми, обрабатывая их наждаком.

Затем обработанные части обезжиривают с помощью уайт спирита, наносят на них клей и сочленяют, поворачивая на четверть оборота. Примерное время схватывания стыкуемых частей составляет 30 секунд. Полная герметичность наступает через сутки. При склеивании внутри не образуется наплывов, как при сварке.

Способы соединения чугунных труб

Чугунные трубы традиционно используются для монтажа безнапорных трубопроводов канализации. Как правило, в этом случае, применяется неразъемное раструбное соединение. Для герметизации стыка используется льняная пенька или аналогичный материал, который заливается либо жидким цементным раствором, либо заполняется силиконовым герметиком.

Совет! Поскольку трубы из чугуна и стали выпускают одинаковых размеров, то соединение чугунных и стальных труб производят по той же технологии, что и стыковку двух чугунных труб.

Такие соединения прочные и, в то же время, эластичные, поэтому собранные трубопроводы служат десятилетиями. При выполнении соединения гладкий конец трубы вставляется в раструб другой так, чтобы кольцевой зазор между ними был равным по периметру.

Совет! Не так давно была разработана технология соединения чугунных труб в раструб с установкой резиновых уплотнителей. Применение этой технологии позволяет произвести монтаж намного быстрее.

При установке в чугунном трубопроводе арматуры используются фланцевые соединения. Нужно заметить, что сегодня чугун используют намного реже, чем прежде. При выполнении ремонтных работ в большинстве случаев старые трубы из чугуна заменяют пластиковыми.

Если трубопровод меняется лишь частично, то возникает вопрос, как следует выполнить соединение чугунных труб с пластиковыми? Для решения этой задачи удобно использовать специальные пресс-фитинги с уплотнением соединения паклей или тефлоновой лентой.

Соединение труб: два основных типа

Несмотря на большое разнообразие методов соединения труб и огромное количество типов самих труб, существует всего три способа соединять их вместе.

  1. Сварка или спайка труб. Это самый надежный вариант состыковать трубы друг с другом, но применяется он, к сожалению, исключительно с трубами одного типа. Можно спаять полипропилен с полипропиленом или сварить металл с металлом, но никак не состыковать таким способом пластик с медью. Как правило, сварочное соединение труб требует наличия специального оборудования – для спайки полипропилена применяется паяльник, для сварки стали автоген или электросварка, а для меди небольшая газовая горелка. В этом вся загвоздка, которая заставляет начинающих сантехников обращать свое внимание в сторону резьбового или фитингового соединения, которое, по своей сути, является менее надежным.
  2. Резьбовое соединение труб. Согласен, резьба решает много проблем, и в первую очередь она освобождает человека от приобретения дорогостоящего оборудования. По факту для работы понадобится всего парочка ключей и ручной резьбонарезной станок. Прибегая к такому варианту соединения труб, вам следует знать пару вещей. Во-первых, резьбовые соединения нельзя прятать в стену и даже за фальш-стены, изготовленные из любого материала. По сути, вы получите мину замедленного действия. Во-вторых, герметизация любой резьбы должна производиться качественно, что само по себе является полноценной наукой. О том, как производится правильная герметизация резьбы, читайте в другой статье нашего сайта. И, в-третьих, далеко не каждое резьбовое соединение является разборным – то есть если вы последовательно стыкуете друг с другом несколько участков труб через муфты, то свободно разобрать вы сможете только последний из них. До остальных добираться нужно будет через полноценную разборку всего трубопровода.
  3. Разъемные соединения. Сгоны, американки, фланцы и тому подобные соединения называются ремонтными – они нужны только для того, чтобы иметь свободный доступ к демонтажу того или иного оборудования, установленного на трубопровод. Злоупотреблять ими неразумно, так как все они герметизируются либо прокладкой, либо паклей – и в том и в другом случае с течением времени они нарушаются. А это, опять-таки, говорит о том, что оставлять их лучше на виду – ни прятать, ни муровать, ни даже закрывать ревизионными лючками такие стыки не стоит.

Резьбовое соединение труб фото

Это что касается основных типов соединения. Кроме них, имеется еще один весьма интересный способ стыковки труб, который весьма сложно отнести к одному из описанных выше вариантов – это пресс-фитинг. Это и не разъемное соединение, и не резьбовое, и даже не сварное – ни то ни се, и это не шутка. Такое соединение не ремонтируется и особо длительным сроком эксплуатации похвастаться не может – как бы ни доказывали обратное производители таких металлопластиковых труб и ни убеждали людей в их надежности, это не совсем так. Они не могут состязаться даже с резьбовыми фитингами, которые с течением времени можно хотя бы поджать или заменить уплотнители. Пресс-фитинг – это одноразовое соединение, и если оно даст течь, то делать придется немало работы. А вообще если исключить человеческий фактор и халатное отношение мастеров, то, по большому счету, это весьма надежная система, которая при надлежащем качестве сможет прослужить весьма приличный срок.

Варианты монтажа

По конструктивному исполнению все виды соединения труб можно разделить на 2 большие группы – разъемные и неразъемные. Первые позволяют оптимизировать монтаж, ремонтные операции и практику обслуживания всего трубопровода и стыкового блока: демонтировать, заменять, восстанавливать разъемные стыки можно без повреждения трубопроводных секций. Наиболее популярные решения:

  • резьбовое;
  • при помощи фланца.

Неразборной тип соединения труб – это сварная конструкция. Она позволяет добиться предельной герметичности стыка, но не оставляет возможности вмешательства в стыковой участок без повреждения материала. Кроме сварного метода, к неразборным способам относят раструбный монтаж, цементирование, склеивание и прессование.

И разъемный, и неразъемный вид соединения труб могут быть экономически/технически оправданными и применяются в трубопроводах различного назначения:

  • газопроводах;
  • водопроводах;
  • сетях теплоснабжения;
  • канализационных системах;
  • технических трубопроводах;
  • промышленных магистралях и т. д.

Особенности соединения труб из разных материалов

На практике часто возникает необходимость соединить трубы, сделанные из разного по своим свойствам материала: металла и полипропилена, металла и полиэтилена, полипропилена и металлопластика. Способы фиксации:

  • Для соединения металлических труб с полипропиленовыми используют комбинированные муфты, имеющие впаянную в пластик наружную или внутреннюю резьбу.
  • Соединение трубы из полиэтилена (ПНД) со стальной производится при помощи компрессионных муфт. При этом полиэтиленовая труба фиксируется в фитинге традиционным способом, а резьба стальной вкручивается в муфту с предварительной намоткой на нее льна или пакли и смазки уплотнительной пастой. Полиэтиленовые водопротоки больших диаметров соединят с задвижкой, чугунным краном при помощи специального фланца и прочных болтов.
  • Фиксация металлопластиковых и полипропиленовых водопротоков производится при помощи паечной муфты и аппарата для диффузионной сварки (паяльника для труб из полипропилена), или обжимного фитинга и переходной комбинированной муфты (полипропилен – внутренняя металлическая резьба).

Благодаря простоте и доступности способов фиксации полимерных труб пластиковый водопровод в отличие от металлического монтируется намного проще и быстрее, без применения нарезного инструмента, физически тяжелых паковок резьбовых соединений, проведения сварочных работ.