5. Свойства пластмассовых труб

Свойства пластиковых труб выгодно отличают их от труб из традиционных материалов:

• они дешевле своих аналогов, изготовленных из железа или чугуна;

• долговечность в эксплуатации, гарантированный срок службы более 50 лет;

• исключительно низкая аварийность благодаря надежности и минимальному количеству соединений;

• не нуждаются в катодной защите, т.е. не нужно дополнительное обслуживание;

• отличаются высокой химической и коррозийной стойкостью;

• труба полиэтиленовая обладает высокой пропускной способностью

• имеют относительно небольшой вес, что положительно влияет на выполнение монтажных работ, особенно в стесненных условиях, они намного легче стальных;

• они максимально соответствуют требованиям современных бестраншейных технологий строительства коммуникаций, к которым не приспособлены трубопроводы из традиционных материалов;

• исключительная гибкость, эластичность и ударопрочность, позволяющие без ограничений прокладывать трубопровод в нестабильных грунтах, а также свести к минимуму расходы на подготовку траншей.

Стойкость к коррозии у пластмасс исключительно высока. Благода­ря высокой химической инертности их можно применять практически в любой среде при заглублении, не опасаясь коррозии. Наиболее зна­чительны преимущества пластмас­совых труб в случае, когда в расчет принимаются затраты на их мон­таж. Установленный срок службы пластмассовых труб составляет не менее 50 лет, а стальных - не более 33 лет. Прочность полиэтиленовых труб в 15 раз ниже, чем стальных, однако под нагрузкой эта величина у них понижается медленнее. Чем ниже испытательное давление, тем дольше не наступает разрушение. Такие трубы могут эксплуатиро­ваться при различных температу­рах, они устойчивы к воздействию различных сред, в том числе сырой нефти, которая оказывает наибольшее влияние на свойства полиэти­лена, при этом стоимость трубопро­вода в среднем на 20% меньше ана­логичного стального; увеличивает­ся скорость монтажа трубопровода, снижается объем сварочных работ, при замерзании с жидкостью трубы не разрушаются. Кроме того, дости­гается высокий экономический эффект за счет большой строитель­ной длины труб и транспортировки их в бухтах.

При производстве пластмассо­вых труб используются эффектив­ные коррозионно-стойкие матери­алы, в частности различные поли­меры, выпускаемые промышленно­стью высокоразвитых стран. К ним относятся: полиэтилен, акрилонитрилбутадиенстирол, полипропи­лен, полибутилен, телефталат, эпоксидные винилэфирные смолы и т. д.

Пластмассовые трубы помимо положительных качеств, имеют и недостатки:

- трубы “стареют”. В зависимости от температуры, давления, в стенках снижается эластичность, прочность, повышается хрупкость, появляются микротрещины по всей массе стенок, снижается стойкость к агрессивным средам;

- эксплуатация должна осуществляться при строго определенных условиях, определяемых материалом труб и фирмой-изготовителем, в противном случае надежность и долговечность труб снижаются.

Они чрезвычайно чувствительны к механиче­ским повреждениям. Их следует предо­хранять от образования глубоких цара­пин и рисок, которые значительно снижа­ют их механическую прочность. С повы­шением температуры прочность у них снижается. Поэтому температуру жидко­сти в трубе строго ограничивают.

Основным недостатком пласт­массовых труб является отно­сительно невысокая прочность, причем затраты на достижение того или иного уровня прочност­ных характеристик, как прави­ло, значительно выше затрат на изготовление стальных труб. Ввиду того что пластмассы более гибки и больше деформируются, чем металл, не рекомендуется их совместное использование в кон­струкции при больших напряжени­ях и нагрузках. Все термопла­стики подвержены ползучести при комнатной температуре, т. е. даже при небольших нагрузках будет происходить медленное удлине­ние, в перспективе оканчивающее­ся разрушением. В соответствии с этим материал, предназначенный для изготовления труб ответствен­ного назначения, непременно дол­жен проходить испытания на пол­зучесть.

Чтобы замедлить старение и износ пластмассовых труб, их надо защищать от попадания прямых солнечных лучей.

Пластмассовые трубы не должны иметь вздутий и трещин. Их поверхность должна быть гладкой, торцы — зачищенными от заусенцев и строго перпендикулярными к оси.

6. ВИДЫ СОЕДИНЕНИЯ ПЛАСТМАССОВЫХ ТРУБ

Стыковые соединения трубопроводов классифицируются на разъемные и неразъемные в том числе сварные, фланцевые, раструбные и другие.

Сваркой соединяют большинство термопластов. По способу нагрева различают сварку контактную, высокочастотную, радиационную, фрикционную, горячим газом, ультразвуком. Универсальной является сварка горячим газом.

Склеивание применяют для соединения теромпластичных и термореактивных пластмасс. Используют клеи холодного и горячего отверждения.

6.1. Разъемные соединения:

- буртовое с накидной гайкой для трубопроводов с наружным

диаметром до 50 мм;

- буртовое со свободным фланцем для труб с наружным диаметром

выше 63 мм;

- разъемное металлическое (резьбовое);

- раструбное с эластичным уплотнителем.

6.2. Неразъемные соединения осуществляются с помощью сварки,

склейки в раструб и механических неразъемных соединений.

Сварка бывает:

- стыковая;

- раструбная;

- раструбная с закладным электронагревателем.

6.2.1. Раструбное соединение в основном применяют для поливинилхлоридных труб. Процесс склеивания состоит из подготовки концов труб, приготовления клея и склеивания. При подготовке концов труб склеиваемым поверхностям придают шероховатость, для чего наружный конец трубы и внутреннюю поверхность раструба обрабатывают шлифовальной шкуркой. Обработанные концы тщательно обезжиривают метиленхлоридом.

Буртовые втулки получают литьем под давлением с последующей приваркой или приклейкой к основной трубе. На трубах небольших диаметров бурты могут изготавливаться путем горячего формования концов труб. Подобные разъемные соединения широко применяются для присоединения к разводящим системам различных санитарно-технических приборов и смесительной арматуре.

Для пластмассовых труб небольшого диаметра применяются такие пластмассовые соединительные детали, в которых при изготовлении устанавливаются металлические патрубки, имеющие с одной стороны насечку для лучшего сцепления с пластмассой при отливке, а с другой - стандартную трубную резьбу. С помощью такой детали также осуществляют разъемное резьбовое соединение.

Разъемные раструбные соединения с эластичным уплотнителем наиболее

широко применяются в системах трубопроводов внутренней канализации. Эластичные уплотнители применяются как в виде кольца круглого поперечного сечения, так и другого профиля – рисунок 5.

Рисунок 5 - Раструбное соединение труб (а)  

с   резиновым кольцом (б):

1 — метка, 2 — резиновое кольцо.

6.2.2. Контактной сваркой встык соединяют пластмассовые трубы из соответствующих видов материалов с наружным диаметром свыше 63 мм и толщиной стенки более 4 мм.

Контактной сваркой в раструб обычно соединяют трубы с наружным диаметром до 63 мм. С помощью этого способа соединяют трубопроводы из полиэтилена, полипропилена, полибутена, некоторых фторполимеров - рисунок 6.

Рисунок 6 - Универсальная установка

для сварки полиэтиленовых труб:

1- станина, 2 - электронагревательный диск,

3 - зажимные хомуты, 4- концы труб.

Таблица 1 - Основные параметры сварки пластмассовых труб

Параметры	ПНП	ПВП	ПП
Температура сварки, ^0С	200	220	240
Давление при нагревании торцов труб, МПа	0,05	0,06-0,08	0,1
Глубина плавления кромок труб, мм	1-2	1-2	1,5-2
Врем нагревания труб , с, при толщине, мм 4	35	50	60
6	40	70	80
8	70	90	100
10	85	110	120
12	100	130	150
14	120	160	180
16 и более	160	200	240
Время выдержки под давлением, мин, при толщине, мм 4-6	3-4	3-5	3-5
8-12	5-8	6-9	6-10
14-16 и более	10-15	10-15	12-16

Промежуток времени между окончанием нагревания и соединением оплавленных торцов труб должен быть в пределах 2—3 с.

Сварку выполняют в такой последовательности. На конце свариваемой трубы снимают наружную фаску под углом 30—45° на длине, равной толщине стенки трубы. Затем устанавливают раструб фасонной части в цилиндре до упора и трубу в кольцо до упора в диск. Далее одновременно снимают после оплавления детали с рабочих элементов, после чего детали соединяют с выдержкой в течение 10—30 с.

6.2.3. Склейкой в раструб выполняются неразъемные соединения пластмассовых трубопроводов, материал которых не позволяет получать достаточно прочные сварные соединения. Для увеличения площади склейку выполняют с использованием раструбных соединительных деталей. С помощью склейки осуществляют соединение трубопроводов из поливинилхлорида, хлорированного поливинилхлорида, стеклопластиков и АБС- пластмасс.

Большее практическое применение за последнее пятилетие получила раструбная сварка с закладным электронагревателем.

Основными преимуществами этого способа сварки являются: возможность осуществления сварки без перемещения свариваемых труб и деталей, что обеспечивает соединение длинномерных труб и упрощает ремонт трубопроводов; возможность получения сварных соединений высокой надежности благодаря применению автоматизации и контроля.

С помощью этого способа соединяют трубы из полиэтилена, полипропилена, полибутена, а также выполняют неразъемные переходные соединения пластмассовая труба – металлическая соединительная деталь.

Применение пластмассовых труб потребовало использовать при их монтаже новые виды соединений и инструментов, ранее не применявшихся в этой области.

Трубы из сшитого полиэтилена и металлополимерные на основе сшитого полиэтилена не свариваются и не склеиваются и для их соединения между собой, с арматурой, приборами и трубами из других материалов применяют механические соединения в виде зажимных муфт разной конструкции.

Общим элементов всех механических соединений пластмассовых труб является опорная втулка - штуцер. На штуцер надевается пластмассовая труба, а другой конец штуцера выполняется с резьбой для присоединения к арматуре, коллектору или прибору. В зависимости от вида трубы наружная поверхность штуцера имеет кольцевые выступы - для соединения труб из полиэтилена, сшитого полиэтилена и полибутена, а для соединения металлополимерных труб предусматриваются еще и кольцевые проточки с эластичными уплотнительными кольцами.