Виды трубопроводов. Большая энциклопедия нефти и газа

Сегодня полиэтиленовые трубы настолько широко распространены, что разнообразие их видов насчитывает несколько десятков. Классифицируются они по нескольким основным критериям: по области применения, по наружному диаметру, по допускаемому радиусу изгиба, по рабочему давлению и так далее.

По области применения различают полиэтиленовые трубы для наружных сетей водоснабжения, газоснабжения, канализации, напольного отопления, внутренних систем водопровода и многие другие. По рабочему давлению этот материал классифицируется так: труба полиэтиленовая безнапорная, напорная и работающая под разрежением.

Напорные и безнапорные полиэтиленовые трубы

Название “безнапорная” говорит само за себя. Этот тип коммуникаций используется для систем, максимальное рабочее давление которых не превышает 0,15 МПа. Ранее в системах безнапорного водоснабжения широко применялись трубы из различных материалов, сейчас же, наряду с металлическими и асбестоцементными, стали применять еще и трубы безнапорные полиэтиленовые, ГОСТ Р 50838-2009 разрешает их использовать даже при прокладывании систем теплоснабжения. Такие средства используются, в основном, в самотечных системах канализации, дренажа, водостока.

Напорные полиэтиленовые трубы низкого давления делятся на три вида: ПЭ100, ПЭ80, ПЭ63. Различаются они маркой полиэтилена и областью применения. ПЭ100 и ПЭ80 признаны материалом нового поколения, и спектр их применения гораздо шире, чем у ПЭ63. Они намного прочнее, ведь могут выдерживать большее давление. Применяются в канализационных, газопроводных и водопроводных системах. ПЭ63 зачастую используют для защиты прокладываемого электрокабеля, немного реже – в канализационных системах.

Характеристики полиэтиленовых труб

Именно благодаря своим свойствам полиэтиленовые трубы приобрели такую популярность. Они гораздо легче металлических, обладают хорошей эластичностью. Для укладывания таких труб нужна узкая траншея, либо она не понадобится вообще. Легкий монтаж многократно ускоряет прокладывание всей сети. Производство, себестоимость и транспортировка таких труб обходится гораздо дешевле, нежели стальных, чугунных или асбестоцементных.

Полиэтиленовые трубы для водоснабжения не требуют какого-либо контроля, неприхотливы в обслуживании, легко демонтируются. Благодаря своей упругости они будут надежно функционировать даже при механических перегрузках.

Пластиковые трубы обладают повышенными теплоизолирующими свойствами, не подвержены коррозии, а замерзание внутри воды никак не скажется на свойствах. При динамических нагрузках они способны восстановить свою форму без остаточной деформации. Максимальная гладкость внутренней поверхности и пассивность к биохимическим средам предотвращают скопление колоний микроорганизмов и образование наслоений, что увеличивает общее время эксплуатации всей системы.

Чуть ли не единственным недостатком этих коммуникаций является пониженная прочность при механическом сдавливании, а в остальном, они идеально исполняют свои функции и служат на благо человечеству.

Добавить в закладки

Низкая теплопроводность, высокая прочность, длительный срок эксплуатации и приемлемая цена позволяют им быть идеальным материалом при прокладке трубопровода различного назначения.

Асбоцементные трубы отличают прекрасная устойчивость к коррозии, гниению, обрастанию, невысокая теплопроводность (а значит, независимость от температурных факторов), прочность и длительные сроки эксплуатации.

И безнапорными.

В технологическом процессе для их изготовления используются всего три компонента: 15% асбеста, 85% цемента и вода. Асбест - это тонковолокнистый материал класса силикатов, который при определенных условиях расщепляется на тонкие и пластичные волокна. Благодаря введению в состав этого компонента, трубы приобретают характерные им свойства. Что касается следующей составляющей - цемента, то в большинстве случаев при изготовлении применяется портландцемент М500 и выше.

Область применения асбестоцементных труб

Труба асбестовая безнапорная

Безнапорный вид выпускается согласно установленному стандарту качества и имеет следующие характеристики:

1. Длина трубы варьируется от 2950 см и до 5 м.
2. Размер внутреннего диаметра 50… 500 мм.
3. Размер толщины стенок 9…43,5 мм.

Применяется для прокладки наружного трубопровода безнапорной канализации, где нет возможности построить напорную сточную систему. В данном случае затраты на строительство такой канализации будут значительно ниже. Неплохим вариантом для смотровых колодцев небольшой глубины будет применение нарезанных асбестоцементных колец. Монтаж мусоропровода и прокладка системы канализации из этого материала не загрязняет окружающую среду и почву, так как он устойчив к воздействию микроорганизмов. При необходимости отключения трубопровода и возможном застаивании стоков на длительный период исключается опасность инфицирования грунта через асбестоцементные трубы.

Еще один вариант использования безнапорного вида - это шахта или короб для прокладки телефонной связи и электрокабелей, поскольку они являются плохими проводниками электричества. Имея высокое электрическое сопротивление, такие трубы не боятся электрохимической коррозии, возникающей по причине воздействия блуждающих токов.

Полиэтиленовые муфты в безнапорных трубопроводах соединяют трубы просто и достаточно надежно.

Некоторые виды асбестоцементных труб и муфт, предназначенных для устройства теплотрасс для населенных пунктов и сельскохозяйственных комплексов, могут прокладываться бесканально и даже в непроходных либо полупроходных каналах. Они являются наиболее экономичным вариантом транспортировки тепла, так как за счет их низкой теплопроводности происходят минимальные тепловые потери. А в качестве теплоизоляции используется засыпка теплопровода доступным и недорогим гидрофобизированным гравием с дополнительной покрывной пленкой из полимерного материала.

Хорошо себя зарекомендовал для тепловой, водопроводной и питьевой системы, который также подходит для устройства вентиляции и дымоходов. В устройстве ливневой канализации трубы широкого диаметра могут быть использованы для строительства дренажного коллектора, а изделия с меньшим размером - в качестве водоотливных стоков через переезды и дороги.

Труба асбестовая напорная

Напорный вид представляет собой прямую трубу, имеющую строго цилиндрическую форму либо раструбный вид. Изготавливается по следующим стандартным размерам:

1. Длина 2950…3950 мм.
2. Размер толщины стенок 7…18 мм.
3. Размер внутреннего диаметра 50…600 мм.
4. Рабочее давление 0,3…1,2 МПа.

L - длинна, D - диаметр наружный, d - диаметр внутренний, S - толщина стенки, I - условный проход.

Технология изготовления этой модификации может состоять из нескольких этапов, где обязательно имеется выдерживание труб в пропарочных камерах для усиления их прочности. По окончании такой процедуры прочность сердечника возрастает до 70…75% от первоначальной стадии.

Напорные асбестоцементные трубы отличаются долговечностью и характерным для этого вида незначительным гидравлическим сопротивлением. Используются для прокладки газопровода, напорного водопровода, напорных мелиоративных и оросительных систем. Также возможно применение для обустройства скважин и колодцев, под долговечные кормушки для скота, а также в качестве перекрытий хозяйственных построек. Широкое применение они получили при строительстве напорной канализации, илопроводов и дюкеров.

При соединении труб между собой не используется резьба и сварка, а только теплостойкие резиновые уплотнители и муфты типа ТМ и САМ. Обеспечение абсолютной герметичности и в то же время эластичности соединений происходит за счет возникающего эффекта самоуплотнения муфты при давлении воды в трубопроводе. Поэтому к достоинствам таких трубопроводов можно отнести отсутствие слабых участков в системе - сварных стыков.

Преимущества использования

Асбестоцементные трубы обладают рядом преимуществ в сравнении с другими видами труб. Они просты в монтаже, имеют большую надежность и высокую стойкость к воздействию агрессивных сред. Кроме того, срок эксплуатации значительно больше, чем у металлических аналогов.

Соединение двух напорных труб: 1,2 - асбестовая напорная труба; 3 - асбестовая напорная муфта; 4 - кольцо резиновое типа САМ.

Так, металлические трубы, имеющие низкую коррозионную стойкость, уже через 5-10 лет требуют основательного ремонта. Вследствие коррозии происходит сужение внутреннего диаметра, что является основной причиной низкого давления воды и малой скорости тепла. Ежегодная продувка труб не решает проблем, так как ржавчина на стенках никуда не девается и вновь приводит к уменьшению пропускной способности системы.

Применение асбестовой модификации, напротив, с годами становится только прочнее. Так как асбест в водной среде не подвергается коррозии и уплотняется за счет гидратации портландцемента. К тому же при прохождении водного потока поверхность труб не склонна к зарастанию.

Основные преимущества:

• не требуется гидроизоляция;
• при транспортировке холодной воды отсутствует конденсат;
• высокая устойчивость к агрессивным почвам и средам;
• не электропроводны;
• пожаробезопасны;
• морозоустойчивы;
• максимальная температура эксплуатации доходит до 160º С, допустимое рабочее давление может доходить до 1,2 МПа;
• срок эксплуатации 30…35 лет.

Однако бытует мнение, что асбестоцементные трубы вредны при транспортировке питьевой воды и пригодны только для устройства канализации либо под другие технические нужды. Результаты многочисленных исследований не смогли дать точного ответа, поскольку наличие асбестовых волокон уже имеется в воде до ее попадания в трубу. Да и вред организму тем количеством, которое там имеется, нанести сложно. И сравним он только с воздействием на человека выхлопных газов или пассивного курения.

Последние данные научных исследований, которые проводились в ведущих токсикологических лабораториях Германии, Швейцарии и США, подтвердили, что асбест и его составляющая - хризотил - являются самыми безопасными веществами среди такого типа минералов. Даже при попадании в организм они достаточно легко и быстро выводятся из него, не имея при этом вредного влияния на здоровье человека.

Безнапорные трубопроводы испытывают на плотность (герметичность) дважды: предварительно, до засыпки; окончательно, после засылки. Трубопроводы и колодцы испытывают на плотность не ранее 24 ч после наполнения их водой. Испытание проводят участками между смежными колодцами.  

Безнапорные трубопроводы из винипласта (например, канализационные) также могут выполняться с применением стальных или чугунных фасонных частей.  

Безнапорные трубопроводы, по которым транспортируется малоагрессивная среда, могут свариваться встшк.  

Безнапорные трубопроводы испытывают на плотность дважды: предварительное испытание - до засыпки траншеи и окончательное - после засыпки.  

Безнапорный трубопровод испытывают участками между смежными колодцами. Испытание безнапорных трубопроводов и колодцев на плотность начинают не ранее чем через 24 ч после заполнения их водой. Гидростатическое давление в трубопроводе при испытании на утечку создается путем заполнения водой стояка, установленного в верхней точке трубопровода (концы трубопровода при этом заглушают пробками), или верхнего колодца, если он подлежит испытанию. Величина гидростатического давления должна быть не менее глубины заложения труб, считая до шелыги в верхнем колодце каждого испытываемого участка трубопровода. Трубопровод или колодец считается выдержавшим предварительное испытание, если при осмотре не обнаружено видимых утечек воды; при этом допускается подкачка воды.  

Безнапорные трубопроводы испытывают дважды - до засыпки и после засыпки траншеи. В сухих грунтах, а также когда грунтовые воды у верхнего колодца расположены на глубине большей, чем половина расстояния между люком и верхом трубы, испытание ведется определением утечки воды. При более высоком расположении грунтовых вод испытание ведется определением притока воды внутрь трубопровода.  

Безнапорные трубопроводы из металлических труб испытываются в соответствии с указаниями для напорных трубопроводов, причем величина испытательного давления должна приниматься равной 5 эти.  

Приемка, промывка и хлорирование трубопроводов

Пневматическое испытание напорных трубопроводов

Пневматические испытания допускаются для напорных стальных и полиэтиленовых трубопроводов, предназначенных для эксплуатации под внутренним рабочим давлением не более 1,6 МПа, чугунных, железобетон­ных и асбестоцементных - до 0,5 МПа.

Компрессор и контрольно-измерительные приборы при этом присое­диняют к испытываемому участку трубопровода (см. рис. 6.44, в). Трубо­проводы считают выдержавшими предварительное испытание, если не обнаружено дефектов в стыках и сварных швах, нарушения целостности тру­бопроводов, а также сдвига или деформации упоров. Окончательное пнев­матическое испытание их производят после засыпки траншей, причем стальные трубопроводы с рабочим давлением до 0,5 МПа испытывают дав­лением 0,6 МПа, а с рабочим давлением свыше 0,5 МПа - давлением рав­ным 1,15 рабочего. При невозможности создать в трубопроводе требуемое давление воздуха окончательное испытание его производят гидравлическим способом. Чугунные, железобетонные и асбестоцементные трубопроводы с рабочим давлением до 0,5 МПа испытывают давлением 0,6 МПа, такие же трубопроводы с рабочим давлением более 0,5 МПа, допу­скается подвергать только предварительному пневматическому испытанию, а окончательное испытание их производят гидравлическим способом. Счи­тается выдержавшим окончательное пневматическое испытание трубопро­вод, если не разрушена его целостность, а падение давления в течение отве­денного времени не превышает допустимой величины.

Приемку построенных трубопроводов осуществляют рабочие и госу­дарственные комиссии в соответствии с требованиями СНиПа по приемке в эксплуатацию законченных строительством предприятий, зданий и соору­жений. Трубопроводы диаметром более 300 мм помимо испытаний на проч­ность и плотность, как правило, подвергают дополнительным испытаниям для определения их фактической пропускной способности.

Перед приемкой построенного трубопровода в эксплуатацию его предварительно промывают, а затем дезинфицируют хлорной водой при концентрации активного хлора 20 - 40 мг/л и суточном контакте. В заклю­чение трубопровод окончательно промывают до получения двух удовлетво­рительных бактериологических и физико-химических анализов воды.

Безнапорные самотечные трубопроводы (канализационные, ливне­вые) испытывают только на плотность (герметичность), причем дважды: до засыпки (предварительное) и после засыпки (окончательное испытание). Испытывают их заполнением водой по участкам между смежными колодца­ми, причем заполняют с верхнего колодца, а если колодец не испытывается, то через стояк, герметично соединенный с трубопроводом в верхнем колод­це. Заполненный участок трубопровода выдерживают в течение суток. Вы­явленные дефекты устраняют, после чего трубопровод заполняют водой до первоначального уровня и начинают испытание, т.е. замер утечки воды.

Гидростатическое давление в трубопроводе при испытании на утеч­ку создают заполнением водой верхнего колодца (см. рис. 6.44, г) или уста­новленного в нем стояка (см. рис. 6.44, д), а величину этого давления в верх­ней точке трубопровода определяют по величине превышения уровня воды в колодце или стояке над шелыгой трубопровода или над горизонтом грун­товых вод, если последний расположен выше шелыги. Величина гидроста­тического давления должна быть не менее глубины заложения труб, считая до шелыги в верхнем колодце каждого испытываемого участка. При предва­рительном испытании безнапорных трубопроводов на плотность произво­дят их осмотр, в течение которого для поддержания в трубопроводе давле­ния осуществляют подкачку воды в стояк или колодец. Трубопровод счита­ют выдержавшим предварительное испытание, если при его осмотре не об­наружено видимых утечек воды.

Окончательное испытание трубопроводов заключается в определе­нии утечки воды и сопоставлении ее с допустимой. Величи­на утечки определяют в верхнем колодце по объему добавленной в колодец или стояк воды до первоначального уровня, создающего необходимое гид­ростатическое давление. Испытание это должно продолжаться не менее 30 мин., а понижение уровня воды в колодце или стояке при этом допускается не более 20 см. Испытание на плотность трубопровода и колодца с измере­нием притока производят путем замера расхода поступающей воды в ниж­нем колодце объемным способом или с помощью водослива. Признается выдержавшим окончательное испытание на плотность участок безнапорно­го трубопровода, если при этом утечки или поступление воды не будет пре­вышать величин, указанных в СНиПе.

1. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации / А.К. Перешивкин, А.А. Александров, Е.Д. Булынин и др.; под ред. А.К. Перешивкина. – М.: Стройиздат, 1988. – 653 с.

2. CHиП 3.05.04-85* Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации /Госстрой СССР. - М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1990. - 48 с.

3. СН 322-74. Указания по производству и приемке работ по строительству в городах и на промышленных предприятиях коллекторных тоннелей, сооружаемых способом щитовой проходки /Госстрой СССР. - М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1974. - 37 с.

4. Зайцев К.И., Шмелева И.А. Справочник по сварочно-монтажным работам при строительстве трубопроводов. – М.: Недра, 1982. – 223 с.

5. Быков Л.И., Карпов В.Г. Строительство линейной части магистральных трубопроводов. – М.: Недра, 1977. – 127 с.

6. Кукушкин Б.М., Канаев В.Я. Строительство подводных трубопроводов. – М.: Недра, 1982. – 176 с.

7. Баришполов В.Ф. Строительство наружных трубопроводов. М.: Высшая школа, 1991. – 207 с.

8. Бабин Л.А. и др. Справочник мастера-строителя магистральных трубопроводов. – М.: Недра, 1986. – 224 с.

Безнапорные применяют при возведении и дальнейшей работе самотечной системы водоотведения: дренажа, канализации, водосточной системы. Выбирая их, следует учитывать их основные характеристики. Безнапорные трубы должны иметь малую шероховатость внутренней поверхности. Чем она будет меньше, тем меньше является риск образования налета и наслоения системы изнутри.

Безнапорные бетонные трубы применяют в системах водоотведения, дренажа, и канализации..

Особое внимание обратите на устойчивость труб к абразивному износу готовых изделий. К остальным критериям относятся теплопроводность, ремонтопригодность, способность к восстановлению форм, а также жесткость. Безнапорные трубы подходят практически при любом строительстве.

Поскольку бетон - это универсальный строительный материал, вполне логичным будет, что его используют и при строении водопроводов и коммуникаций, которые транспортируют жидкость. Однако, в отличие от обычных работ в строительстве, в этом случае используют дополнительные компоненты и материалы.

Вообще, железобетонные трубы по функциональности разделяют на:

• Трубы железобетонные безнапорные. Предназначаются для возведения трубопроводов, по которым транспортируют самотечные жидкости. Сечение потоков при этом на 5 процентов меньше сечения самих труб.
• Бетонные напорные. Используют для возведения трубопроводов, в которых жидкости перемещаются под существенными давлениями.
• Бетонные раструбные являются изделиями, которые имеют на одном конце расширение, а на другом - специальное монтажное сужение.
• Трубы безнапорные раструбные. Они великолепно справляются с коррозией, очень долговечны, присутствует сохранность качества поверхности изнутри почти на всем протяжении эксплуатационного срока. По данным трубам транспортируют жидкость самотеком.

Преимущества таких изделий таковы: бетонные трубы, неважно, будь это трубы железобетонные безнапорные или раструбные или безнапорные раструбные, - все они обладают недорогой стоимостью в монтаже и производстве. В целом, это экономичный вариант для возведения трубопроводов.

Трубы по конструктивным особенностям подразделяют на фальцевые и раструбные.

Раструбные имеют цилиндрическую форму, поверхность втулочной области - ступенчатая. Такие трубы могут иметь уплотнитель, подошву и особое стыковое соединение.

Фальцевые почти ничем не отличаются от раструбных, кроме как способа при стыковке отдельных элементов. Уплотняются различными герметическими средствами, может иметься или не иметься подошва.

Схема стыков для фальцевых и раструбных труб:(а - керамических на кольцах из пластизола 1; б - чугунных на резиновых накатных прокладках с кольцами 2; в - железобетонных на резиновых желобчатых кольцах 3; г - фальцевых на круглых
резиновых кольцах)

Железобетонные трубы являются совершенной версией элементов из бетона. Они имеют гораздо большую прочность, устойчивость к сжатию, деформированию, растяжению и другим процессам разрушения. Срок их службы измеряют десятками лет. Конструкция железобетонных труб отличается лишь наличием «скелета» в виде арматуры из прочной стали. Помимо того, для повышения качества полезных свойств у данных изделий могут иметься специальные покрытия.

Способы, используемые при производстве железобетонных труб, подразделяют на виброгидропрессованные и центрифугированные.

Железобетонные и бетонные трубы обладают самыми разными диаметрами и, несмотря на большой вес, весьма просты при транспортировке. Используются в жилых коммуникациях, инженерных сетях, дорожном строительстве.

Форма хризотилцементных муфт для безнапорных труб: (D – наружный диаметр муфты; d – внутренний диаметр муфты; L – длина муфты; s – толщина стенки муфты).

Материал, используемый при изготовлении, - это тяжелый бетон. В железобетонных трубах транспортируют неагрессивные жидкости, температура которых не более 40 градусов с учетом давления, достигающего двадцати атмосфер. В безнапорном условии менее жесткие давления, но это может изменяться в зависимости от

агрессивности среды. Поэтому их обычное закапывание в землю на глубину всего лишь до 6 метров.

Бетонные и железобетонные трубы предназначаются для прокладывания безнапорных трубопроводов под землей, которые транспортируют неагрессивные, по отношению к бетону, водные составы. В зависимости от формы конца, трубы делят на гладкие и раструбные. Гладкие трубы соединяют между собой с помощью муфт из железобетона.

Муфты и трубы должны изготавливаться из бетона маркой не менее 300.

Толщину стенок муфт и труб определяют расчетом. Железобетонные муфты и трубы армируют продольными стержнями и спиралями (диаметр стержней должен составлять не менее 6 мм, а расстояние между ними не превышать 200 мм; железобетонные трубы при толщине стенок менее 70 мм армируют одиночными спиралями, от 70 мм и больше - с помощью двойных спиралей).

Толщина защитного слоя должна составлять не менее 10 мм Водопоглощение труб бетона - не больше 8 процентов от веса бетона, который высушили до постоянного веса.

Испытывая трубы на водонепроницаемость, гидравлическое давление принимают:

• для труб с нормальной прочностью - 0,5 атмосфер
• для труб с повышенной прочностью - 1,0 атмосфера.

Форма хризотилцементных безнапорных труб: (D – наружный диаметр трубы; d – внутренний диаметр трубы; L – длина трубы; s – толщина стенки)

Определение механической прочности железобетонных труб производится следующим образом. Отобранные для испытаний трубы или вырезанные из них образцы длиной не меньше 1 метра укладываются в прессы на бруски из дерева, которые расположены на нижних подушках прессов. На трубы, вдоль верхних образующих цилиндров, устанавливаются брусья. С целью равномерной передачи давления под верхние брусья и на нижние укладываются гипсовые слои или полосы из резины (листовой).

Давление от траверсы пресса передается на трубы через верхние брусья из расчета 500 кг/ мин на каждый метр длины труб. Увеличение нагрузок производится с перерывами в две минуты.

Исследованию процессов раскрытия и образования нормальных трещин в элементах из железобетона посвящено множество работ. Согласно применяемым на практике методом расчета ширины раскрытий трещин, условно все подразделяют на несколько групп. Их четыре.

1. К первой группе относятся методы, которые основаны на теории Мурашова.
2. Методы второй группы основываются при использовании полуэмпирических и эмпирических зависимостей, который были получены в результате экспериментальных научных исследований.
3. К третьей группе относится методика Берга, где ширину раскрытия трещин определяют через радиус армирования, учитывая при этом взаимодействие арматуры и бетона.
4. К методам четвертой группы относится гипотеза Томаса, где ширина раскрытия нормальных трещин рассчитывается как сумма взаимных смещений бетона и арматуры на участках между трещинами.

В приведенной таблице приводятся результаты расчетов ширины раскрытия трещин при опасных сечениях железобетонных безнапорных труб. Здесь используются различные методики расчета. Трубы проектировались из тяжелого бетона (класс В25) и армировались каркасом в виде цилиндра, где в качестве рабочей (спиральной) арматуры использовалась проволока (класс Вр1) с диаметром сечения 5 мм или арматура диаметром 6-8 мм.

Каркас из арматуры сделан так, что в лотке и шелыге труб обеспечивается требуемое значение высоты сечения при расчете (d) и толщины стенки (h).

М сд - нормативные значения изгибающих моментов

Мсрс -момент стойкости к трещинам стенок