СОЕДИНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ТРУБ НА РЕЗЬБЕ
Рис. 5.2 – Виды трубной резьбы:
а - цилиндрическая нарезная (ГОСТ 6357-81); б- цилиндрическая накатная (ГОСТ 6357-81); в — коническая (ГОСТ 6211-81);
1 — труба, 2— сбег, 3— рабочая часть
Преимущества данного метода соединения:
- герметичность и прочность соединения,
- соединения выполняется простыми безопасными в обращении инструментами.
Недостатки соединения стальных труб на резьбе следующие:
- требует больших затрат времени на сборку
- из-за уменьшения толщины стенки трубы в месте резьбы снижается долговечность соединения, поэтому их можно использовать только в местах, доступных для осмотра и ремонта.
При резьбовом соединении труб на их концах нарезают или накатывают наружную резьбу и навертывают муфту с резьбой. Чтобы предотвратить утечку воды через зазор между муфтой и трубой, его заполняют уплотнительным материалом.
При соединении используют трубную цилиндрическую (ГОСТ 6357-81) и реже коническую (ГОСТ 6211-81) резьбу (рис. 5.2). Цилиндрическая резьба может быть нарезной и накатной; последняя формуется на тонкостенных трубах.
Для неразъемных резьбовых соединений используют короткую резьбу, длина которой несколько меньше половины длины муфты. В этом случае между концами соединяемых труб остается зазор 2...3 мм, что позволяет заклинить муфту на сбеге резьбы и герметизировать соединение.
Разъемные резьбовые соединения выполняют с помощью сгона который соединяют с трубами муфтами и уплотняют контргайкой (рис.5.4). На концах сгона нарезают короткую и длинную резьбу. Длина последней должна быть такова, чтобы на нее при разъединении сгона муфта и контргайка навинчивались свободно. Длины резьбы сгона зависят от диаметра трубы
Трубы на резьбе соединяют в такой последовательности: размечают и отрезают трубы, нарезают или накатывают резьбу, выбирают и укладывают уплотнительный материал, собирают соединение.
Резьба должна быть ровной, чистой, а также иметь полный профиль и одинаковый диаметр витков.
Уплотнительный материал для резьбового соединения выбирают в зависимости от температуры теплоносителя. При температуре его до 105°С применяют льняную прядь, пропитанную суриковыми белилами на натуральной олифе; при большей температуре — асбестовый шнур с льняной прядью, пропитанной графитом на натуральной олифе. При температуре теплоносителя до 1500С используют ленту и шнур ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал).
Соединения на резьбе собирают с помощью трубных ключей (рис. 5.3).
Сгоны соединяют следующим образом (рис. 5.4). На длинную резьбу насухо навертывают контргайку и муфту. Затем свинчивают муфту с длинной резьбы и навинчивают ее, применяя уплотнительный материал, на короткую резьбу трубы до конца. Далее наматывают у торца муфты по ходу резьбы свитый в жгутик уплотнительный материал и контргайку плотно подгоняют к муфте.
Рис. 5.4 – Схематическая последовательность выполнения разъемного соединения стальных труб
3. СОЕДИНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ТРУБ НА СВАРКЕ И ФЛАНЦАХ
Соединение стальных труб на сварке. Сварное соединение труб широко используют благодаря высокой прочности, герметичности и долговечности стыка. Однако для выполнения сварного соединения требуется сложное пожаро-, взрывоопасное оборудование и высокая квалификация рабочего. При сварке образуются наплывы расплавленного металла на внутренних стенках трубы, что увеличивает сопротивление движению жидкости, особенно в трубопроводах малого диаметра (10...32 мм). Чтобы исключить этот дефект, применяют сварку враструб.
Сварное соединение осуществляется оплавкой концов труб и заполнением зазора между трубами жидким металлом, который, застывая, образует прочное и герметичное соединение (рис 5.5).
Рис. 5.5 - Схема сварки стальных труб
Соединение стальных труб на фланцах — вид разъемного соединения трубопроводов, характеризующегося простотой конструкции, легкостью сборки и разборки, распространенностью фланцевой трубопроводной арматуры.
Соединение на фланцах выполняют в виде двух дисков с отверстиями — фланцев которые закрепляются на концах труб с помощью резьбы, сварки или отбортовки. Между фланцами помещают уплотнительную прокладку, которая сжимается болтами с гайками. Такое соединение при установке арматуры не допускается заделывать в строительные конструкции.
Рис. 5.6 – Соединение стальных труб на фланце
Фланцы, изготовленные из стали по стандартизованным размерам (ГОСТ 12815-80*), приваривают к трубе. Торцовые поверхности фланцев должны быть перпендикулярны оси трубы. Конец трубы, включая шов приварки фланца к трубе, не должен выступать за плоскость фланца.
Уплотнением между фланцами служит прокладка из листового материала в форме шайбы. При температуре среды до 105вС применяют прокладки из термостойкой резины, а при большей температуре — паронит толщиной 2...3 мм. На паропроводах давлением до 0,15 МПа в качестве уплотнительной прокладки используют асбестовый картон толщиной 3...6 мм. Прокладка должна доходить до болтовых отверстий и не выступать внутрь трубы. Поэтому внутренний диаметр прокладки не должен доходить на 2...3 мм до края трубы, а наружный диаметр - до болтов на 2...3 мм.
Болты вводят в отверстия фланцев так, чтобы их головки располагались с одной стороны соединения. На вертикальных трубопроводах головки располагаются сверху. Диаметр болта должен соответствовать диаметру отверстия во фланце. Длину болтов выбирают такой, чтобы болт выступал из гайки не более чем на 0,5 диаметра болта.
На болты навертывают гайки без натяга и после выравнивания прокладки их затягивают гаечным ключом. Чтобы обеспечить равномерное уплотнение прокладки и исключить перекос фланцевого соединения, гайки затягивают постепенно и равномерно по окружности фланца.
Соединение накидной гайкой используют как разъемное соединение для труб небольшого диаметра. Соединение имеет небольшие габариты и требует меньших затрат времени для сборки, чем фланцевое. Чтобы выполнить такое соединение, на конец одной трубы надевают накидную, гайку и конец отбортовывают; на второй трубе закрепляют патрубок с резьбой или нарезают резьбу. Торцы, между которыми помещается уплотнительная прокладка, стягивают накидной гайкой, навертываемой на резьбу.
4. СПОСОБЫ СКЛЕИВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ТРУБ
Применение клеевых соединений при монтаже стальных трубопроводов позволяет по сравнению со сварными, фланцевыми и резьбовыми обеспечивать не только требуемую прочность и плотность, но и противокоррозионную защиту стыков соединяемых труб, в том числе имеющих коррозионно-стойкие покрытий — оцинкованные, эмалированные, алюминированные. Такие соединения получили применение при монтаже трубопроводов наружным диаметром (Dн) до 133 мм, работающих при давлении до 1 МПа, рабочей температуре —60...900С и предназначенных для транспортирования различных сред, к которым при указанных рабочих параметрах химически стойки эпоксидные клеи или стеклопластик на эпоксидной основе.
Клеевые соединения подразделяются на три типа:
- бандажные,
- раструбные (муфтовые)
- клеёмеханические.
Соединения бандажного типа (рис. 5.7) получают методом многослойной намотки на концы стыкуемых труб ленты из конструкционной стеклоткани с нанесенным на нее слоем эпоксидного клея. После холодного или горячего отверждения клея на месте стыка образуется монолитный стеклотекстолитовый бандаж с высокими упругомеханическими и прочностными характеристиками, имеющий прочную адгезионную связь с поверхностями труб, что обеспечивает надежное и герметичное их соединение.
Рис. 5.7 - Клеевые соединения труб бандажного типа с навивным каркасом:
а - в виде линейной вставки, б - при параллельном смещении осей соединяемых труб, в - в виде отвода;
1 - концы склеиваемых труб, 2 - бандаж, 3 - навивной каркас,
4 - зачеканка витка навивного каркаса в трубу
Раструбные (муфтовые) (рис. 5.8) соединения получают методом нанесения клея на наружную поверхность конца трубы и внутреннюю поверхность раструба (муфты), последующих ввода конца трубы в раструб и затвердения клея.
Рис 5. 8 - Клеевые соединения труб муфтового (а) и раструбного (б) типов:
1 – концы склеиваемых труб, 2 - муфта, 3 - раструб, 4 - зазор для клея
Клеемеханичские соединения идентичны раструбным (муфтовым). Отличие их состоит в фиксации клеевого соединения трехточечным обжатием по периметру раструба или муфты, за счет чего обеспечивается механический контакт сопрягаемых поверхностей (рис. 5.9).
Исходя из условий монтажа и эксплуатации трубопроводов, клеи должны быть технологичными, обеспечивать достаточную жизнеспособность при нормальных температурах, длительную работоспособность при воздействии рабочих параметров транспортируемых веществ, климатических факторов; отверждаться при нормальной температуре и небольших удельных давлениях.
Рис. 5. 9 - Устройство для точечного обжима клеемеханических соединений труб:
1 - труба, 2 - рычаг, 3 - пуансон, 4 - кронштейн, 5 - насос, 6 - масляный бак, 7 - петля, 8 - рукоятка, 9, 11 - пружина, 10 – поршень
Подготовительные работы при склеивании трубопроводов включают: разрезку конструкционной стеклоткани на ленты требуемых размеров (при отсутствии тканых лент); приготовление и расфасовку компаундов и отвердителя; изготовление навивных каркасов для бандажных соединений (при необходимости); изготовление муфт и раструбов. Работы осуществляют в отдельных, оборудованных для этих целей помещениях.
Минимальную длину ленты для одного стыка принимают в зависимости от наружного диаметра склеиваемых труб из расчета не менее шести слоев в намотке: l = (6,2...6,3)πDн. .
Клеевые составы поставляют на монтажную площадку в виде двухкомпонентной системы — компаунда и отвердителя (полиамидная смола или полиэтиленполиамин).
Емкость должна быть рассчитана на предстоящий объем работ, соответствующий жизнеспособности готовых клеевых .составов, которая составляет (при температуре 15...20°С) 45...60 мин. Срок хранения компаундов устанавливается исходя из наименьшего гарантийного срока хранения входящих в них компонентов.
Контроль качества. Клеевое соединение должно обеспечивать прямолинейность и соосность соединяемых труб. Уплотнительный материал в соединении не должен выступать; его излишки удаляют.
У фланцевых соединений проверяют параллельность фланцев, правильность расположения прокладки, болтов и усилие их затяжки.
Соединение накидной гайкой проверяют внешним осмотром на соосность соединения и контролируют усилие затяжки накидной гайки.
Все соединения после сборки трубопровода подвергают гидравлическим испытаниям.
Контроль качества клеевых соединений трубопроводов обеспечивается постоянным и строгим операционным контролем технологического процесса склеивания, проверкой прочностных свойств образцов, склеенных одновременно и в одинаковых условиях с основными соединениями, освидетельствованием внешнего вида соединений, а также испытанием соединений гидравлическим или пневматическим давлением на прочность и плотность.
Операционный контроль включает проверку:
• соответствия исходных материалов требованиям государственных стандартов и технических условий;
• размеров лент стеклоткани, раструбов и муфт;
• качества подготовки склеиваемых поверхностей;
• точности дозировки компонентов тщательности их перемешивания при подготовке компаундов и клеевых составов;
• полноты и равномерности нанесения клеевого состава на ленты из стеклоткани и склеиваемые поверхности концов труб, муфт, раструбов;
• правильности многослойной намотки лещ из стеклоткани;
• качества обжатия клеемеханических соединений (исключение проворота элементов соединения вручную);
• температурно-временных режимов отверждения клеевых составов и выдержки соединений в неподвижном положении после склеивания.
Для клеевых соединений бандажного типа образцы испытывают на прочность по схеме «сдвиг при растяжении» на разрывных машинах, при этом расстояние от захватов машины до клеевого соединения Н = (3...4) Dн.