Металлические водопроводные трубы

 

 

а. Чугунные водопроводные трубы

Чугунные трубы изготовляют на заводах путем стационарного литья в песчаные формы (ГОСТ 5525—61), а также методом центробежного и полунепрерывного литья (ГОСТ 9583—61).

Рис.2.23

В зависимости от толщины стенок (и, следовательно, допустимого внутреннего давления) чугунные трубы, изготовляемые по первому из указанных методов, выпускаются двух классов (А и Б), а изготовляемые по второму методу — трех классов (ЛА, А и Б). Трубы изготовляются внутренним диаметром (условным проходом) от 50 до 1200 мм и имеют длину (в зависимости от диаметра) от 2 до 7 м.

Для предохранения от коррозии чугунные водопроводные трубы при их изготовлении на заводе внутри и снаружи покрывают нефтяным битумом.

Стыковое соединение труб должно быть прочным и водонепроницаемым. Вместе с тем стыки уложенных в землю труб должны обладать некоторой гибкостью, допускающей возможность поворота соседних труб на незначительный угол между их осями (при просадках грунта по длине линии) без нарушения прочности и герметичности стыка.

Поэтому вопросам конструкции стыковых соединений и выбора материалов, применяемых для уплотнения стыков, специальные научно-исследовательские и производственные организации уделяют большое внимание.

При соединении раструбных труб гладкий конец 1 одной трубы вводят в раструб 2 другой (оставляя зазор 3—5 мм) и заполняют образовавшееся кольцевое пространство уплотняющими материалами 3 и 4 (Рис.2.23б).

Вначале производят конопатку раструбной щели в целях обеспечения водонепроницаемости стыка, для чего в щель (на длину около 2/з ее глубины) закладывают свернутый в несколько оборотов жгут смоленой или битумизированной пряди (каната) 3, уплотняемой специальным инструментом. В остальную часть раструба вводят заполнитель 4, который придает стыку прочность.

В качестве заполнителя в нашей и зарубежной практике применялись и применяются различные материалы (свинец, цемент, асбестоцемент, сернистые сплавы й др.). Весьма обширные исследования по изучению лучших видов заполнителей проведены во ВНИИ ВОДГЕО. В результате этих исследований в качестве заполнителя был предложен и получил в настоящее время наиболее широкое применение асбестоцемент, представляющий собой смесь 30% асбеста и 70% чистого портландцемента (по массе) с добавлением 10—12% (от массы смеси) воды

Раструбную щель заполняют увлажненной смесью слоями толщиной 8—10 мм с последовательной зачеканкой каждого слоя до полного уплотнения.

Стыки, заделанные асбестоцементом, обладают достаточной эластичностью и хорошо сопротивляются вибрационным нагрузкам.

Однако применяемые в настоящее время стыковые соединения не равнопрочны трубам. Большая часть аварий трубопроводов, как показывает опыт, связана с нарушением стыков.

В целях создания стыковых соединений, равнопрочных с трубами и менее трудоемких в монтаже, научно-исследовательскими институтами разработаны    новые конструкции стыковых соединений чугунных труб с использованием резиновых уплотнителей.

Рис.2.24

На 2.24 показаны конструкции новых стыковых соединений чугунных труб диаметром от 50 до 300 мм. В стыке, показанном на 2.24 а, резиновое самоуплотняющееся кольцо 1 предварительно вставляется в раструб 2. При монтаже гладкий конец трубы 3 вводится в раструб с заранее вложенным в него кольцом. В стыке, показанном на 2.24б, резиновое уплотнительное кольцо 4 (круглого сечения) вводится в раструбную щель и удерживается там упорной металлической муфтой 5, которая ввинчивается в раструбную щель при помощи специального проспособления.

Монтаж узлов на сети осуществляется при помощи специальных деталей — так называемых фасонных частей. Изготовляются они также из чугуна заводским способом. Размеры и типы фасонных частей установлены тем же ГОСТ 5525—61.

Различные виды фасонных частей и их условные обозначения (для чертежей) приведены в таб. 2.10.

Так как на водопроводной сети устанавливаются фланцевые задвижки, фасонные части кроме раструбных соединений имеют и фланцевые соединения. Тип фланцевого соединения показан на III. 2.24в. Резиновая прокладка, сжимаемая при стягивании фланцев болтами, обеспечивает герметичность стыка.

Для устройства ответвлений применяют тройники (Таб. 2.10, эскизы № 1, 2 и 3) и кресты (крестовины) (эскизы № 4, 5 и 6), диаметр ответвлений которых равен или меньше диаметра основного ствола.

Направление линий изменяют при помощи колен с углом поворота 90° (эскизы № 7, 8 и 9) и отводов с углом менее 90° (эскизы № 10 и 11).

Для изменения диаметра сети на прямых участках применяют переходы (эскизы № 12, 13, 14 и 15) для соединения раструбных труб с фланцевыми задвижками — патрубки (эскизы № 16 и 17).

Двойные раструбы  (эскиз № 18)   применяют, когда нужно соединить гладкие концы раструбных труб.

Для закрытия наглухо фланцевых отростков  применяют так  называемые   фланцевые   заглушки    (эскиз № 19) или глухие фланцы.

Кроме перечисленных фасонных частей, применяемых для монтажа линий и узлов, изготовляют также фасонные части специального назначения. Из них в первую очередь следует указать на выпуски, служащие для опорожнения трубопроводов, седёлки, предназначенные для устройства присоединений к наружной сети домовых ответвлений; муфты надвижные и свертные, употребляемые главным образом при ремонтных работах на сети.

Таблица 2.10

Наконец, для установки на сети пожарных кранов (гидрантов) применяют специальные фасонные части — пожарные подставки. Они представляют собой раструбные патрубки (эскиз № 20), тройники (эскизы № 21 и 22) или кресты (эскизы № 23 и 24) с вертикальными фланцевыми отростками диаметром 200 мм, предназначенными для установки гидрантов.

Чугунные раструбные трубы являются в настоящее время наиболее распространенным типом труб, применяемых при устройстве наружных водопроводных сетей. Большой ассортимент фасонных частей к ним облегчает монтаж узлов сети и установку арматуры. Осуществляемые на заводе противокоррозионные покрытия обычно достаточно хорошо защищают чугунные трубы от коррозии и обеспечивают их долговечность.

К недостаткам чугунных труб можно отнести относительно плохое сопротивление динамическим нагрузкам и больший расход металла на изготовление по сравнению с расходом металла на стальные трубы. Недостатком чугунных труб (в отличие от стальных) является также то, что в случае нарушения при аварии целостности трубы могут выпадать куски ее стенок, что вызывает весьма значительные потери воды, особенно на линиях большого диаметра.

Применение чугунных труб для высоконапорных водоводов ограничивается  также  допустимыми  для  них  значениями  внутренних давлений.

 

б. Стальные трубы

Для наружных водопроводных линий применяют стальные трубы, изготовляемые по ГОСТ 10704—63 «Трубы стальные электросварные» диаметром до 1600 мм и ГОСТ 3262—62 «Трубы стальные водогазопроводные».

Все эти трубы изготовляются с гладкими концами.

В системах водоснабжения стальные трубы применяют в основном для водоводов, работающих при значительных внутренних давлениях, а также для водопроводных линий при укладке их в макропористых грунтах, в сейсмических районах, по мостам и эстакадам и при устройстве дюкеров, т. е. в условиях, где требуется хорошая сопротивляемость труб динамическим нагрузкам и изгибающим усилиям.

Стальные трубы, имеющие гладкие концы, соединяют в нашей практике почти исключительно путем сварки.

Методы производства работ по сварке стыков труб излагаются в курсе технологии и организации строительного производства.

В зарубежной практике для соединения стальных труб с гладкими концами применяют также различного типа соединительные муфты; кроме того, изготовляются раструбные стальные трубы.

Стальные трубы выпускаются без покрытия внешней и внутренней поверхностей их стенок каким-либо составом, предохраняющим металл от коррозии. Поэтому изоляцию стальных труб, укладываемых в землю, необходимо производить при их прокладке.

Неметаллические водопроводные трубы

 

а. Асбестоцементные трубы

Асбестоцементные трубы изготовляются заводским способом из смеси 75—80% (по массе) портландцемента и 20—25% асбестового волокна. Трубы имеют вид гладких цилиндров длиной L = 3—4 м, концы их на длине / обточены (Рис.2.25).

Присущие асбестоцементные трубам  достоинства  делают  вполне целесообразным их применение в ряде случаев наравне с металлическими трубами. К числу таких достоинств относятся;

а) малая теплопроводность;

б) стойкость в отношении коррозии;

в) диэлектричность, выгодно отличающая эти трубы от металлических, подверженных разрушающему действию блуждающих токов от электротранспорта;

г) малая объемная масса, облегчающая транспортирование и укладку труб;

д) сохранение в условиях эксплуатации гладкой и некорродирующей внутренней поверхности, что обеспечивает их постоянную и относительно высокую пропускную способность.

Недостатком асбестоцементных труб является их плохая сопротивляемость ударам и динамическим нагрузкам.

Асбестоцементные водопроводные трубы изготовляют (ГОСТ 539—65) четырех марок (ВТЗ, ВТ6, ВТ9 и ВТ12) с различной толщиной стенок, допускающих различное внутреннее давление (по ГОСТу рабочее давление соответственно 3, б, 9 и 12 ктс/см2).

Согласно ГОСТу трубы изготовляются внутренним диаметром d от 50 до 500 мм; по требованию потребителей заводы могут также изготовлять асбестоцементные трубы диаметром 600, 700, 800, 900 и 1000 мм.

Соединение труб типа ВТЗ и ВТ6 производится при помощи асбестоцементных муфт (Рис.2.25б), а труб типа ВТ9 и ВТ12 —при помощи специальных чугунных муфт (Рис.2.25в).

Стыковые соединения асбестоцементных труб уплотняют резиновыми кольцами (ГОСТ 5228—60), зажимаемыми между трубой и муфтой и создающими герметичность стыка.

Рис.2.25

Асбестоцементные муфты (Рис.2.24 б) устанавливают при помощи специальных домкратов.

Указанные типы стыков обладают достаточной эластичностью, что особенно важно для относительно хрупких асбестоцементных труб. Устройство жестких стыков для этих труб не должно допускаться, так как это может привести к авариям.

Узлы на сети из асбестоцементных труб обычно монтируют при помощи стандартных чугунных фасонных частей.

Домовые ответвления от асбестоцементных труб могут устраиваться при помощи седёлок. 

б. Железобетонные трубы

Железобетонные напорные трубы находят все более широкое применение в системах водоснабжения. Они изготовляются в большом диапазоне диаметров и на различные внутренние давления.

Для изготовления таких труб с успехом используется метод предварительного напряжения арматуры, в результате чего увеличивается не только прочность, но и герметичность железобетонных труб.

Изготовляются также железобетонные трубы со сплошным тонким стальным цилиндром.

ГОСТ 1286—67 на напорные предварительно напряженные железобетонные трубы, изготовляемые методом виброгидропрессования. Трубы изготовляются двух классов на расчетное избыточное внутреннее давление в 15 и 10 кгс/см2 с условным диаметром от 500 до 1600 мм.

Соединение труб раструбное с использованием резиновых уплотняющих колец.

Рис.2.26

На Рис.2.26 показан раструбный стык напорной железобетонной трубы в соответствии с ГОСТ 12586—67.

Трубы армируются стальными- предварительно напряженными продольными стержнями и спиральной арматурой.

Разумеется, железобетонные трубы могут использоваться для воды, неагрессивной по отношению к бетону.

Железобетонные трубы по сравнению с металлическими (особенно стальными) имеют ряд преимуществ: стоимость в отношении коррозии; диэлектричность; способность сохранять в условиях эксплуатации гладкую поверхность, что обеспечивает постоянство их пропускной способности.

В ряде стран напорные железобетонные трубы применяются не только для водоводов, но и для магистральных линий водопроводных сетей.

Указанные преимущества способствовали широкому применению железобетонных труб в ряде зарубежных стран (США, Франции, Италии, Швеции и др.).

 

в.  Пластмассовые трубы

Использование синтетических материалов (пластмасс) для изготовления труб разного назначения (и в частности, для водоснабжения) получило за последнее время широкое распространение в мировой практике

В настоящее время в промышленных масштабах изготовляются пластмассовые трубы:

а) из полиэтилена высокой плотности (МРТУ 6-05-917-67) с внутренним диаметром до 300 мм — четырех классов прочности на давление от 2,5 до 10 кгс/см2;

б) из полиэтилена  низкой плотности (МРТУ 6-05-918-67) с внутренним диаметром до 150 мм (на те же давления);

в) из винипласта (ТУ 4251—54) диаметром до 250 мм на давление

до 2,5 кгс/см2.

Полиэтиленовые трубы имеют гладкие концы и соединяются путем контактной сварки торцов или сварки с использованием специальных соединительных муфт.

Трубы из поливинилхлорида соединяют склеиванием (с помощью соединительных муфт) или путем прутковой сварки.

В настоящее время эти трубы используются для наружных сетей небольших водопроводов (в сельской местности).

Для сетей хозяйственно-питьевых водопроводов могут применяться пластмассовые трубы только тех марок, использование которых разрешено органами санитарного надзора.

Ряд преимуществ, которыми обладают пластмассовые трубы по сравнению с металлическими, дает основание полагать, что они найдут широкое применение и в наружных водопроводных сетях городов и промышленных предприятий.

К достоинствам пластмассовых труб относятся их высокая стойкость против коррозии (а следовательно, и долговечность), небольшой вес, диэлектричность, гладкость стенок (а следовательно, малые гидравлические сопротивления), малая теплопроводность и простота механической обработки (резка, сверление и т. п.).