Соединение трубопровода: способы, детали, требования, контроль, ГОСТ

На сегодняшний день люди активно пользуются системой трубопровода. Она соединяет множество различных зданий между собой, а затем выводится к специальным местам, если это, к примеру, водная канализация. Для качественного обустройства такой системы требуется одна очень важная вещь - надежное соединение трубопровода. Известно множество разных способов соединения. Все они выбираются на основе различных факторов, важнейшим из которых является материал, используемый при производстве труб.

Основные виды соединений

Соединений трубопровода в наше время существует достаточно много. Однако всех их условно делят на две больших группы - это разъемные и неразъемные.

Естественно, что основное достоинство первой категории - это возможность разбирать трубопровод при необходимости. Чаще всего такой необходимостью является ремонт. Разъемные соединения трубопровода позволяют проводить ремонт и замену поврежденных участков без нарушения всей конструкции в целом. К такому типу соединения принадлежат фланцы, а также резьбовые соединители (фитинги).

Если говорить о втором способе, то и такую систему можно ремонтировать, однако при разборе цельной конструкции она неизбежно получит повреждения. Среди неразъемных типов соединения трубопровода наиболее распространенным на сегодняшний день является сварка. Кроме этого метода, существуют еще несколько, например, склеивание, прессование, монтаж раструба с использованием цементной смеси.

Все указанные методы используются достаточно широко. Данные способы соединения позволяют создавать надежную систему для транспортировки самой разной среды, это может быть водопровод, газовые сети, отопительные трубы, канализация, промышленные и технические магистрали.

Использование сварки

Сварные соединения трубопроводов в настоящее время являются самыми популярными, особенно в сфере создания технических коммуникаций на производственных объектах. С их помощью можно без проблем соединить между собой отдельные части трубы в цельную систему.

Здесь стоит добавить, что этот метод не ограничивается сварными соединениями стальных трубопроводов. При помощи сварки можно соединять еще и пластмассовые изделия. В определенных случаях сварка используется даже для стыковки стеклянных элементов. В данном методе используется два основных способа ведения работ, которые отличаются друг от друга вариантом воздействия на обрабатываемый материал:

1. Сварка при помощи плавления.
2. Под давлением.

Если говорить о сварных соединениях трубопровода, сделанных при помощи первого варианта, то здесь могут использоваться следующие способы сварки:

• обычная электрическая;
• электродуговой аппарат;
• лазерная;
• сваривание газом;
• электролучевая.

Самым распространенным вариантом является применение электродуговой сварки для соединения стальных трубопроводов. В данном случае для нагрева и проведения работ используется электрическая дуга. В связи с таким типом источника есть два способа проведения сварки. Первый - при помощи дуги на постоянном токе, второй - при помощи дуги на переменном токе.

Так как в данном случае для монтажа труб может использоваться самое разное оборудование, то по ГОСТу 16037-80, где прописаны правила соединения стальных деталей при помощи сварки, следует использовать ручную, полуавтоматическую или автоматическую сварку.

Основные виды соединений

Для создания магистралей используется несколько различных видов соединений элементов трубопроводов. Выделяют 4 основных варианта: встык, внахлест, угловое, с привариванием разных элементов.

Следующие три способа соединения трубопроводов считаются наиболее востребованными и распространенными на сегодняшний день:

1. Стыковое продольное и поперечное крепление. В данном случае при сварке могут применяться дополнительные прикладные детали - кольца. Что касается шва, то в таких местах он может быть как односторонним, так и двусторонним. Второй вариант применяется в тех случаях, когда поперечное сечение трубы слишком велико - более 500 мм.
2. Угловое соединение бывает односторонним и двусторонним. Данный способ сваривания в разных случаях выполняется разными способами. Иногда угловое сочленение скрепляется со скосом кромки, в других случаях без него.
3. Последний вариант - это раструбное сцепление внахлест. По правилам соединения трубопровода, раструбный способ применяется в тех случаях, когда требуется произвести стыковку материалов, имеющих высокий коэффициент пластичности. Чаще всего это сборка деталей из цветного металла, а также другие пластиковые компоненты.

Здесь стоит отметить, что сварка довольно активно применяется не только для сочленения трубопроводов круглого, но и квадратного сечения. Обычно такие элементы часто используются в строительстве, в производстве мебели. Однако в обустройстве технических магистралей они не используются. Основной недостаток - это их форма. Квадратное сечение значительно ухудшает пропускную способность. Круглое же, наоборот, является одним из наилучших.

Сочленения при помощи резьбы

Естественно, что на практике возникают случаи, когда возможности провести сварочные работы нет. В таких случаях используются другие методы стыковки, которых также достаточно много. Наиболее распространенный - резьбовая установка. Для нарезки резьбы на трубах применяются либо специальные станки, либо же обычная плашка. В случае, если у детали очень тонкие стенки, то для нанесения резьбы на поверхность применяется способ накатки.

При соблюдении всех правил, соединение труб такого типа получится достаточно прочным и герметичным. У такого способа есть несколько неоспоримых преимуществ: удобство в установке, возможность ремонта соединения трубопровода, все монтажные работы можно проводить без использования специального оборудования.

В данном случае будут важны некоторые параметры самой резьбы, которые будут определять сферу ее эксплуатации. Во-первых, здесь важен шаг нарезки, во-вторых, глубина резьбы и, в-третьих, направление. Шаг нарезки будет определять расстояние между вершиной витка и его основанием. При проведении монтажных работ очень важно правильно разобраться и учесть направление, так как оно может быть правым и левым.

Другие методы стыковки

Несмотря на то, что резьбовое соединение считается одним из наиболее популярных методов в случае невозможности использовать сварку, есть и другие способы, которые используются достаточно активно. Что касается выбора определенного метода, то обычно все напрямую зависит от материала, из которого изготовлена труба. На сегодняшний день все трубы условно делятся на две категории - это гибкие и жесткие. К первой подгруппе стоит отнести трубы, сделанные из полимерных материалов, к примеру, полипропиленовые трубы, полиэтиленовые, металлопластиковые. Вторая категория изделий не обладает подобной пластичностью, а потому сюда относят чугунные, стальные, медные и прочие.

Сборка гибких и жестких труб без сварки

Чаще всего в случае отсутствия возможности провести сварочные работы для соединения труб используются фитинги. Это специальные соединительные элементы. Чтобы обеспечить надежный и герметичный стык гибких элементов, нужно использовать фитинги с большим охватом, чем для жестких.

В настоящее время фитинги для сборки трубопровода из гибкого материала используются лишь в случаях небольшого и среднего сечения элемента, от 20 до 315 мм. Если детали обладают сечением более 315 мм, то использование фитинга считается нецелесообразным. Основная проблема заключается в низкой надежности такого соединения.

Для сочленения труб из полиэтилена низкого давления или ПНД обычно используют специальный тип детали соединения трубопроводов - компрессионный фитинг. Основные достоинства в таком случае - это быстрота в установке. Дополнительно стоит отметить, что применение компрессионных фитингов - это бюджетный вариант стыковки гибких труб. Однако здесь также есть свои ограничения. Компрессионные детали способны соединить надежно лишь трубы с небольшим сечением. Для трубопровода среднего сечения используется муфта. Муфтовое соединение трубопровода считается самым распространенным среди всех остальных вариантов фитинга.

Далее следует обратить внимание на стыковку жестких труб. Использование сварки и резьбы - это не единственные способы. Однако есть определенное правило по ГОСТу 16037-80, которое говорит о том, что все конструкции с сечением выше 600 мм могут быть соединены лишь при помощи сварки. Обычно, если не используется резьба и сварка, то прибегают к соединению через муфту. Такой способ позволит скрепить между собой трубы равного диаметра, разного сечения, а также из разных материалов. Основные особенности данного соединения - высокая прочность и хорошая герметичность.

Периодически трубы, соединяющиеся без сварки и резьбы, имеют фланцы, при помощи которых и происходит сочленение. В некоторых ситуациях определенные участки труб нуждаются в частых проверках или ремонте. Осуществлять контроль сварных соединений трубопроводов - достаточно трудоемкое занятие, а потому в таких местах, если позволяет сечение трубы, устанавливают именно фланцевое соединение. Связано это с тем, что такой тип стыковки достаточно просто разобрать и собрать обратно. Состоит оно из таких элементов:

• два основных элемента - соединяющиеся фланцы;
• для большей герметичности применяют уплотнительные кольца;
• для крепления применяются болты и гайки.

Необычные методы сочленения

Помимо обычных методов стыковки, которые пользуются популярностью, есть нестандартные, применяющиеся редко, и для труб из специального материала. Среди таких способов соединения присутствует метод склеивания, раструбная стыковка, соединения быстроразъемного метода.

Склеивание применяется в тех случаях, когда трубы сделаны из пластмассы. В таких ситуациях метод склеивания помогает получить надежное и герметичное соединение, однако при этом оно будет неразъемным. Как следует из названия, для сборки используется специальная клейкая основа, наносящаяся на поверхность труб.

Что касается второго варианта, раструбного соединения, то он чаще всего применяется в случаях обустройства канализации безнапорного типа. Такие системы отличаются тем, что сточная вода в них движется естественным путем, без усилия насосов, то есть трубы устанавливаются под наклоном. Раструбное соединение может быть как разъемным, так и неразъемным. Выбор будет напрямую зависеть от материала, из которого изготовлены трубы. Разъемные коммуникации этого типа могут быть сделаны лишь из пластика. Если детали сделаны из чугуна, то можно провести лишь неразъемную стыковку. Кроме того, в чугунных трубах требуется уплотнение, которое делается на основе цементной смеси или специальных герметических составов.

Быстросъемные соединения

Есть небольшая группа отдельных соединений, которые называются быстросъемными или быстроразъемными. Они обычно устанавливаются лишь на тех участках, где требуется частый разбор магистрали по какой-либо причине. Есть три основных варианта таких сочленений:

• использование хомутов со специальными клиньями для фиксации;
• кулачковое соединение или Camlok;
• соединение ISO.

Все три варианта достаточно просты в плане своего монтажа, но при этом имеют хорошие прочностные характеристики. В промышленных масштабах часто используются дополнительные три вида стыковки: ниппельная, телескопическая, шарнирная. Ниппельное соединение применяется в случаях стыковки труб между измерительным оборудованием, телескопическое - для сочленения жестких труб, имеющих гибкие элементы. Шарнирные используются лишь для обустройства магистралей со сложной конструкцией.

Требования к соединениям по ГОСТу

В нормативном документе указаны определенные требования к соединениям трубопроводов, сделанных на основе сварки. В документе указаны следующие пункты:

• В некоторых случаях требуется сварка труб, отличающихся по диаметру. В таком случае, если разница не превышает определенного значения, то работа осуществляется так же, как она проводилась бы при наличии одинакового сечения. Конструктивные элементы всех подготовленных кромок, окончательный шов и прочие детали должны соответствовать трубе с большим диаметром. Кроме этого, чтобы обеспечить плавный переход с большего диаметра на меньший, разрешается сделать наклонный шов. В случае, если диаметр труб отличается слишком сильно, то на изделии с большим сечением необходимо сделать скос. Работа проводится до тех пор, пока диаметр не уменьшится до значения, равного меньшему. В таком случае шов и конструктивные элементы должны соответствовать детали меньшего диаметра.
• Есть требования по шероховатости поверхностей, которые подготавливаются под сварку. Значение этой характеристики не должно превышать 80 мкм.
• Все элементы, остающиеся на трубах (муфты, подкладки), должны быть изготовлены из стали той же марки, что и сама труба.

Контроль качества шва

Сварное соединение очень прочное, но оно нуждается в контроле качества. В настоящее время существует всего два метода проверки. Первый метод характеризуется отсутствием нарушений в целостности конструкции, второй же проводится с нарушением. Чтобы оценить качество всех сварных швов, обычно используют первый способ. Он применяется как во время проведения работ, так и после.

Неразрушающий метод проверки делится на 5 вариантов:

• проверка по проницаемости;
• контроль при помощи рентгенографического или магнитного способа;
• вариант, использующий ультразвук;
• проведение измерительных работ;
• осуществление внешнего осмотра.

Разрушающие методы проверки также проводятся, однако уже на тех кусках изделия, которые вырезаны из основной трубы.

Любая проверка качества соединения начинается с внешнего осмотра. Здесь важно отметить, что он может быть не только визуальным. Сюда же относят применение измерительной техники и использование любых других технических средств. Данная проверка помогает установить наличие проблем во внешних факторах, а также проверить соответствие соединения требованиям государственного стандарта.

Есть капиллярные проверки, в которых используются специальные жидкости. Контрастным веществом покрываются сварные швы. При наличии самых мельчайших повреждений или трещин эти составы будут проникать внутрь. При использовании таких веществ дефектные места будут окрашиваться в определенный цвет. Пенетранты - так называются эти специальные жидкости. Они могут состоять из таких основ, как трансформаторное масло, скипидар, бензол, керосин.

Наиболее простой способ проверки данным методом - использование керосина. У этого состава наблюдается одно из важнейших свойств для этого метода - высокая проникающая способность.

Есть несколько пунктов, играющих решающую роль в выборе метода проверки. Один из важнейших факторов - экономия финансовых средств и технические данные, далее важную роль играют особенности, при которых была изготовлена данная сварная конструкция. Следует также обратить внимание на состояние проверяемой поверхности, на толщину и тип сварного шва. Важно правильно определить марку металла и понять его физические свойства.