Соединения стальных труб: виды, назначение, требования
Классификация соединений стальных труб. Стальные трубопроводы санитарно-технических систем, по которым перемещаются вода, пар, газ, состоят из отдельных участков труб, которые соединяются между собой: резьбой, сваркой, фланцами, накидными гайками. Места соединения труб (стыки) должны быть прочными, герметичными и долговечными. Большинство соединений на трубах изготовляется неразъемными (сварные, резьбовые), но для возможности демонтажа трубопроводов при их ремонте, а также в местах установки арматуры предусматриваются разъемные соединения (фланцевые, накидной гайкой).
Соединение стальных труб на резьбе применяют на водогазопроводных трубах. На обычных трубах резьбу нарезают, а на тонкостенных накатывают. Резьба на трубах должна быть чистой. Не допускается нарезка с сорванной или неполной резьбой общей длиной более 10 % длины рабочей части. В санитарно-технических устройствах для резьбовых соединений применяют нарезку или накатку наружной резьбы на концах соединяемых труб и навертывание муфты с резьбой. Длина резьбы соединительных труб должна быть такой, чтобы между обоими концами труб, ввернутыми до отказа в муфту, оставался зазор не менее 5 мм. Данный вид резьбового соединения называют коротким. Если при резьбе типа «цилиндр на цилиндр» необходимо сделать разъемное соединение, то на одном конце трубы нарезают короткую резьбу, а на другом резьбу - длинную, т.е. такой длины, чтобы на нее можно было согнать контргайку и следом за ней муфту с запасом 2-3 нитки (рисунок ниже). Соединение с навернутыми на нее муфтой и контргайкой называют сгоном.
Соединение стальных труб с помощью муфты и контргайки (сгон)

Для уплотнения сгона при теплоносителе с температурой не более 95 °С между контргайкой и торцом муфты ставится промазанный уплотняющей пастой и ссученный из льняной пряди жгутик; в системах паровых и с перегретой водой - тонкий асбестовый шнур, промазанный графитовой замазкой.
При изготовлении разъемного соединения стальных труб используют фитинги из ковкого чугуна с утолщениями на концах - буртиками, необходимыми для большей прочности, и стальные (без буртиков). Соединительными частями из ковкого чугуна с цилиндрической резьбой для соединения труб по прямой и заглушки концов являются: муфты прямые и переходные, соединительные гайки, футорки, контргайки, пробки (рисунок ниже).
Соединительные части из ковкого чугуна для соединения труб по прямой

Непроницаемость стыка при резьбовых соединениях обеспечивается с помощью уплотнительного материала - льна, асбеста, натуральной олифы, белил, суриковой и графитной замазки. При цилиндрических резьбовых соединениях труб, по которым течет холодная и горячая вода (с температурой до 100 °С), уплотнительным материалом служит льняная прядь, пропитанная суриком или белилами, замешенными на натуральной олифе. Для трубопроводов с теплоносителем температурой более 100 °С в качестве уплотнителя применяют асбестовую прядь вместе с льняной, пропитывая их графитом, замешенным на натуральной олифе; при этом резьбу вначале промазывают суриком или белилами. На короткие резьбы сухую льняную прядь наматывают со второй нитки от торца трубы по ходу резьбы тонким ровным слоем «врасстилку», без обрыва. Прядь необходимо предварительно тщательно рассучить, чтобы волокна хорошо отделялись. Намотанную прядь сверху по ходу резьбы промазывают разведенным суриком. Прядь не должна свисать с конца трубы или входить внутрь трубы, так как это может вызвать засорение трубопровода.
Фасонные части нужно навертывать на трубы до отказа так, чтобы они заклинились на последних двух конусных нитках (сбеге) резьбы, что обеспечивает надежное соединение. Соединения на резьбе следует выполнять после сварки трубопровода. Если необходимо выполнить сварной стык после уплотнения резьбового соединения, то он должен располагаться на расстоянии не менее 400 мм от резьбового соединения.
Фланцевые соединения стальных труб. Фланцевым называется соединение стальных труб, осуществляемое при помощи приваренных к их концам фланцев. Применяемые для соединения стальных труб фланцы должны соответствовать ГОСТам 12820-80,12821-80 и 12822-80. Присоединительные и уплотнительные поверхности стальных фланцев обрабатывают и покрывают антикоррозионной смазкой. Эти поверхности не должны иметь следов механических повреждений. Торцевые поверхности фланцев должны быть перпендикулярны оси трубы. Конец трубы, включая шов приварки фланца к трубе, не должен выступать за плоскость фланца. Отверстия во фланцах под болты или шпильки должны быть сверлеными с ровными краями, опорные места под болты и гайки обработанными. Правильность установки фланца проверяют с помощью фланцевого угольника.
Прокладки служат уплотнительным материалом между фланцами. Поверхности прокладок должны быть гладкими, без заусенцев, рванин и порезов. Не допускаются мягкие прокладки со следами излома, складками и трещинами. Для трубопровода, предназначенного для холодной или горячей воды (до 100 °С), прокладки изготовляют из тряпичного картона толщиной 3 мм. Вырезанные картонные прокладки смачивают водой и высушивают, чтобы лучше впитывалась олифа, а затем 20-30 мин пропитывают горячей олифой. В паропроводах с давлением пара до 0,15 МПа для прокладок применяют асбестовый картон толщиной 3-6 мм. Асбестовый картон должен быть плотным и гибким: при сгибании картона под углом 90° вокруг цилиндра диаметром 100 мм он не должен ломаться.
Материал прокладок определяется проектом. При отсутствии указаний в проекте при температуре перемещаемой среды до 105 °С следует применять прокладки из термостойкой резины, а при температуре выше 105 °С - из паронита толщиной 2-3 мм. Паронитовые прокладки должны иметь с одной стороны ровную, слегка глянцевую поверхность, а с другой стороны - матовую поверхность. На поверхностях и по краям прокладки допускается незначительная ворсистость.
Между фланцами полагается устанавливать одну прокладку. Не допускается установка между фланцами нескольких или скошенных прокладок. Чтобы прокладка не упиралась наружной кромкой в болты, а внутренней не закрывала отверстия трубы, наружный диаметр ее должен не доходить до болтов, а внутренний до края трубы на 2-3 мм.
При соединении труб с фланцевой арматурой гайки ставят со стороны фланца трубы. При сборке фланцевых соединений головки болтов располагают с одной стороны. На вертикальных участках трубопроводов болты устанавливают головками вверх. Концы болтов или шпилек не должны выступать из гаек более чем на 0,5 диаметра болта или шпильки. Резьбу болтов до их установки смазывают графитом на минеральном масле. При перекосе допускается изгиб трубы путем ее подогрева с той стороны, в которую нужно гнуть трубу; при этом не должен быть нарушен заданный уклон трубопровода. Посадку плоскоприварного фланца на трубу выполняют с зазором 0,5 мм при диаметре труб до 108 мм и 1 мм при диаметре труб более 108 мм. Фланцы, как правило, присоединяют к трубам электросваркой под слоем флюса или в среде углекислого газа на механизме ВМС-46 либо на других подобных механизмах или приспособлениях с применением сварочных полуавтоматов.
Соединение стальных труб сваркой и накидной гайкой. Сварное соединение труб получило широкое распространение в современном монтаже. Требования к сварному шву соединения труб аналогичны требованиям к металлу, из которого изготовлены трубы: оно должно быть высокой прочности, герметичным и долговечным. Сварное соединение осуществляется оплавкой концов труб и заполнением зазора между трубами жидким металлом, который, застывая, образует прочное герметичное соединение. По условиям работы отопительного трубопровода и тепловой сети, сварной шов должен противостоять линейным температурным деформациям и не давать трещин, т.е. обладать вязкостью; быть плотным, поскольку газ обладает свойством проникать через малые поры соединения; быть прочным, чтобы исключить возможность его разрыва.
Накидная гайка

Для обеспечения указанных требований необходимо:
- выбрать соответствующую конструкцию сварного соединения;
- выбрать вид сварки;
- обеспечить при сварке такой металлургический процесс, при котором наплавленный металл приобрел бы необходимые качества.
Соединение накидной гайкой (рисунок выше) используется для труб небольшого диаметра, когда изготовление фланцевого соединения нецелесообразно по конструктивным требованиям. Такое соединение имеет небольшие габариты и требует меньших затрат времени на сборку, чем фланцевое.