Соединение стальных труб: виды, методы, практика применения

Почему важно выбирать правильный способ соединения металлических труб

• Значение монтажа для надежности системы. Безопасность работы, продолжительность срока службы напрямую зависит от того, насколько грамотно был подобран вариант соединения.

• Ошибки при соединении - последствия для эксплуатации. Грамотный подход, соблюдение всех правил предотвращает коррозионное разрушение, протечки, аварии, порчу имущества, оборудования, угрозу для персонала. Устранение последствий потребует много затрат.

• Влияние факторов выбора метода (диаметр, давление, среда, материал).

Основные типы соединений стальных труб

Соединение труб сваркой

Для получения конструкций повышенной прочности, не допускающих протечек опасных, агрессивных жидкостей и газов применяют приём «под приварку». Металлы соединяются при помощи сварочного аппарата с использованием лазерной, газовой, электрической сварки.  Последняя может быть ручной, автоматической и полуавтоматической. При электродуговой источником нагрева служит электрическая дуга. Трубные элементы сваривают встык и внахлест (в раструб). При этом для габаритных труб используют двойной шов (внутренний и наружный), для небольших обходятся одинарным (прокладывают снаружи). Качество стыковочной зоны проверяют неразрушающим структуру ультразвуком и рентгеном. Преимуществом служит отсутствие необходимости в регулярном обслуживании.

Недостатком является то, что для размыкания при демонтаже потребуется резка трубных металлоизделий.

Резьбовое соединение труб

Удобный вариант для быстрой сборки/разборки, обеспечивает прочность, герметичность, не требует для работы сложных инструментов. Детали соединяют при помощи сгона, резьбы, муфты, ниппеля. Нарезка может быть правой или левой, наружной или внутренней, с разным шагом и глубиной. Резьбу делают при помощи клуппа или в заводских условиях на станках. Уплотнителем служит льняная нить, лента ФУМ, а также специальные герметики. Для повышения герметизации ставят металлоизделия с конической резьбой, у которой витки деформируются при затягивании.

Такой способ подходит для тепло- и водоснабжения, для подключения контрольно-измерительных приборов, для присоединения трубопроводной арматуры. 

Фланцевое соединение труб

Стыковочный узел образуется двумя парными фланцами, между которыми размещается уплотняющая резиновая, графитовая, фторопластовая прокладка. Пластины имеют центральное отверстие для прохода рабочей среды и скрепляются болтами, гайками, шпильками. Такой приём стыковки востребован на объектах нефтегазопереработки, энергетики, жилищно-коммунального хозяйства, используются для прокладки технологических и коммунальных сетей, подключения теплообменников, котлов, промышленных установок, ёмкостей. 

Соединение с помощью фитингов

Резьбовые соединители труб легко снимаются для размыкания трубопроводной линии при ремонте или замене участка. Разнообразие фитингов (муфты, угольники, тройники, крестовины, переходники, сгоны, заглушки) позволяют реализовать разные схемы трубопроводных сетей.

Существуют также неразборные пресс-фитинги, которые обжимают металлическую гильзу, требуют специнструмента (пресс-клещи), чаще задействуют для металлопластикового трубопроката. Монтаж может быть автоматизирован.

На трубопроводах с повышенными требованиями практикуют также сварной метод.

Бесшовные трубы

Горячедеформированные трубы

Холоднокатаные трубы

Электросварные трубы

Газлифтные трубы

Котельные трубы

Толстостенные трубы

Хладостойкие трубы

Нефтепроводные трубы

Трубы большого диаметра

Трубы термообработанные

Компрессионное соединение

Монтаж происходит без сварки, герметичность соединения происходит благодаря сжатию уплотнительного кольца между корпусом фитинга и трубой. Уплотнение происходит за счёт обжимного кольца, запрессованной втулки, гайки, затягиваемой ключом. Чаще ими комплектуют ПНД-трубы в системах водоснабжения, орошения прямые участки сетей.

Сравнительная таблица способов соединения

Таблица 1

Как выбрать способ соединения стальных труб между собой

Принимают во внимание следующие критерии:

• условия эксплуатации: давление, температурный режим, механические нагрузки, уровень вибраций;

• тип рабочей среды, её химический состав, степень агрессивности (холодная или горячая вода, газ, нефтепродукты, теплоносители, химические вещества, т.д.);

• требования к скорости монтажа;

• материал, из которого изготовлены комплектующие трубопровода;

• размер, форма сечения труб;

• наличие доступа для обслуживания;

• схема прокладки труб: подземная, наземная, надземная;

• особенности проекта, оптимальное соотношение затрат на проведение монтажных работ, обслуживания и расходов на дальнейшую эксплуатацию.

Практические рекомендации по монтажу

Виды соединений:

• разъёмные:

• для фланцевого важно: очистить сопрягаемые пластины, соблюдать соосность и последовательность равномерной затяжки болтов крест-накрест инструментом, подходящим по размеру; устанавливается только новая прокладка точно по центру;

• резьбовые: резьбу освобождают от загрязнений, смазывают, герметизируют, сначала навинчивают вручную, плавно, затем ключом до упора с соблюдением соосности;

• неразъёмные: основные шаги при сварке (соблюдение технологической карты):

• зачистка торцов, формирование фаски под заданным углом для качественного провара;

• очистка места стыковки;

• центровка при помощи центраторов с равномерным зазором по периметру;

• нанесение 2-4 прихваток;

• формирование корня шва с последующей зачисткой после остывания;

• наложение последующих слоёв с полным замыканием;

• визуальный и приборный неразрушающий контроль качества.

Частые ошибки при соединении стальных труб

• неправильный подбор метода под диаметр, параметры среды;

• некачественная обработка кромок;

• нарушение соосности;

• промахи при затяжке фланцев, дефекты сварки;

• некачественное уплотнение фитингов.

Вывод

• Существуют две группы соединительных методов: разъёмные и неразъёмные. 

• Сварка обеспечивает надежность и герметичность трубопроводам с высоким давлением и температурой, не нужен регулярный доступ для техобслуживания.

• Разборные соединения менее устойчивы к разным нагрузкам, при этом пригодны для быстрой сборки/разборки при возникновении аварийных ситуаций, для ремонтных работ.