Чугунные трубы систем водоотведения
Чугунные трубы применяют для наружных систем водопровода, а также напорных и самотечных систем водоотведения и внутренних водостоков. Преимущество чугунных труб по сравнению со стальными состоит в их повышенной долговечности и большей коррозионная стойкости, а основной недостаток — в значительной хрупкости и большей трудоемкости монтажа трубопроводов.
Чугунные трубы изготовляют из серого чугуна стационарным литьем в песчаные формы, а также центробежным и полунепрерывным литьем. Первые трубы из серого чугуна были отлита еще в 1465 г,
Прочность чугунных труб зависит от толщины их стенки, а также от метода литья. Трубы, изготовленные методами центробежного и полунепрерывного литья, прочнее труб, изготовленных литьем в песчаные формы.
Чугунные трубы подразделяются на напорные (водопроводные) и безнапорные (канализационные).
Напорные водопроводные трубы, изготовленные стационарным литьем в песчаные формы (ГОСТ 5525-88) диаметром условного прохода Dy от 65 до 1200 мм и методом центробежного и полунепрерывного литья (ГОСТ 9583-75) Dy от 65 до 1000 мм, выпускают с раструбными соединениями. Длина напорных чугунных труб составляет от 2 до 6 м. Трубы могут выпускаться мерной и немерной длины. В зависимости от толщины стенки, которая колеблется от 6,7 до 31 мм, чугунные напорные трубы подразделяются на три класса: ЛА, А и Б. Трубы класса Б — наиболее прочные, так как толщина их стенок наибольшая, Напорные чугунные трубы испытывают гидравлическим давлением 2,5-4 МПа в зависимости от Dy и класса труб.
Маркировку напорных труб по ГОСТ 5525-88 наносят на наружную поверхность трубы в месте перехода раструба в ствол, а труб по ГОСТ 9583-75 на торцовую поверхность раструба. На каждой напорной чугунной трубе и фасонной части к ней должен стоять товарный знак предприятия-изготовителя, диаметр условного прохода в мм и год отливки.
Пример условного обозначения чугунной напорной раструбной трубы мерной длины:
Труба ЧНР 400Ах6000 ГОСТ 5525-88,
где ЧНР — чугунная напорная раструбная труба; 400 — D мм; А — класс поставки; 6000 — длина, мм.
Чугунные напорные трубы соединяются с помощью различных фасонных частей, например тройников, крестовин, муфт, переходов и т.д., которые отливают из серого чугуна в песчаные формы или кокиль как с раструбными, так и с фланцевыми соединениями.
В последние десятилетия в зарубежной практике как альтернатива трубам из серого чугуна и стали нашли широкое применение трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ). На сегодняшний день лидерами в производстве и использовании труб из ВЧШГ являются США, Канада, Франция, Германия, Швейцария, Австрия и Китай. Интерес к этим трубам вызван уникальным качеством и прочностными свойствами ВЧШГ.
Проведенные в нашей стране длительные испытания труб из ВЧШГ показали, что их коррозионная стойкость в 4-5 раз превышает стойкость стальных труб. Трубы из ВЧШГ обладают механическими характеристиками, близкими к углеродистой стали. Эти трубы по прочности не уступают стальным, хорошо механически обрабатываются, а срок их службы составляет 40-90 лет (в зависимости от рабочей среды) при минимальной аварийности.
Трубы из ВЧШГ могут укладываться непосредственно в грунт. Раструбное соединение труб с резиновой манжетой допускает осевое смещение до 5° относительно горизонтальной оси трубопровода без потери герметичности соединения при рабочем давлении 1,6 МПа.
Трубы из ВЧШГ надежно выдерживают ударные нагрузки при резком изменении давления в трубопроводе, а также при перемещении почвы в результате оседания, землетрясений и морозов. Ударная вязкость труб из ВЧШГ остается неизменной в интервале температур от 0 до -60 °С, т.е. порог хладоломкости наступает после достижения температуры ниже -60 °С.
Зарубежная статистика показывает, что число аварий на водопроводах из ВЧШГ в 10 раз меньше, чем на водопроводах из стали или серого чугуна. При прокладке и долгосрочной эксплуатации трубопроводов из ВЧШГ (70 лет и более) достигается трех-четырех- кратная экономия денежных средств по сравнению с затратами на прокладку и эксплуатацию стальных трубопроводов. Разработана и серийно применяется технология сварки труб из ВЧШГ как между собой, так и со стальными изделиями. В промышленных масштабах освоен выпуск литых и сварных фасонных частей трубопроводов из ВЧШГ
Трубы из ВЧШГ (по зарубежной терминологии — ковкого чугуна) находят применение в системах наружного водоснабжения и водоотведения городов (в том числе в сейсмически активных районах), в противопожарных системах водоснабжения, на промышленных опреснительных установках, в системах горячего водоснабжения (наружные сети горячего водоснабжения и тепловые сети с температурой воды до 150 °С), при строительстве трубопроводов для транспортировки нефтесодержащих жидкостей, в которых присутствует углекислый газ и сероводород природного или бактериального происхождения до 0,1 мольных процента, а также при строительстве зданий и сооружений (для устройства фундаментных свай с бетонными наполнителями).
Высокие прочностные характеристики чугуна с шаровидным графитом обусловлены тем, что в отличие от традиционного серого чугуна он имеет микроструктуру не в виде графитовых пластинок, а с углеродными компонентами в виде шаров, что ведет к резкому снижению его ломкости (хрупкости), характерной для серого чугуна.
Данные свойства материала обеспечиваются посредством добавки в расплав серого чугуна в качестве модификатора металлического магния (порядка 100-300 г на одну тонну расплава).
Трубы из ВЧШГ не боятся точечных нагрузок, что является проблемой, например, для полиэтиленовых труб, а также ударов, вакуума и гидравлического удара.
При проектировании сетей водоснабжения и производстве строительных работ по прокладке трубопроводов из ВЧШГ должны использоваться трубы, имеющие параметры, соответствующие требованиям международного стандарта качества ISO 2531 и разработанного на его базе свода правил по проектированию и строительству СП 40-109-2006 «Проектирование и монтаж водопроводных и канализационных сетей с применением высокопрочных труб из чугуна с шаровидным графитом». Трубы из ВЧШГ поставляются (в зависимости от требований потребителей) с внутренним (в том числе цементно-песчаным) и наружным покрытием нетоксичными материалами, разрешенными к применению государственными контрольными органами (Роспотребнадзора РФ), и без покрытия.
Зарубежными фирмами в соответствии с международным стандартом DIN EN 545 в зависимости от толщины стенки выпускаются следующие классы труб: К-7, К-8, К-9 и К-10. Трубы стандартной модификации (DIN EN 545 и DIN EN 2880) диаметром 80 —1000 мм выпускаются с внутренним цементно-песчаным покрытием (CLM) и наружным цинковым и битумным покрытием (DINEN545 и DIN30674).
Для агрессивных грунтов и каменных оснований трубы выпускаются с наружным цементным покрытием (СМС) в соответствии с DIN 30674. В случае использования специального соединения VRS- Tiroflex трубы выпускаются с наружным полиуретановым покрытием (PUR) в соответствии с DIN 2560.
При устройстве из труб ВЧШГ сетей водоснабжения следует предусматривать, как правило, использование фасонных соединительных частей из высокопрочного чугуна. Сборка труб может осуществляться с помощью сварки, а также раструбных соединений с различными уплотнителями. Конфигурация манжет, колец, пластин, прокладок, а также применяемая резина должны соответствовать ТУ 1468-041-50254094-2004 и ТУ 1461-037-50254094-2004.
Номенклатура литых сварных фасонных частей весьма многочисленна и разнообразна. Она насчитывает порядка 40 наименований, среди которых колена, раструбные отводы с различными углами поворота (10; 15; 30 и 45°), патрубки, фланцы, заглушки, выпуски, тройники, кресты, переходы, пожарные подставки и т.д, и т.п.
Для сборки труб из ВЧШГ используют следующие конструкции и типы соединений: раструбные с уплотнительными кольцами («Тайтон», «ВСР», «Универсал»), сварное нахлестное («НЗ»), фланцевые и муфтовые.
При соответствующем обосновании для устройства сетей водоснабжения могут использоваться трубы зарубежного производства диаметром до 1800 мм, производимые, например, фирмой BUDERUS Tiroler Rohreti (по нормам DIN 545) и французской фирмой PONT-A- MOUSSON, а также другими зарубежными производителями, среди которых лидирующее положение в последние годы занимают китайский фирмы.
Опыт ОАО «Мосводоканал» по внедрению труб из ВЧШГ, а также результаты научных исследований последних лет, проведенных ОАО «МосводоканалНИИпроект» и МГСУ, показывают, что аварийность трубопроводов из ВЧШГ в 3-5 раз ниже, чем на стальных трубах и трубах из серого чугуна. Эти обстоятельства позволяют отдавать предпочтение трубам из ВЧШГ при строительстве новых и модернизации старых водопроводных сетей.
Схема уплотнительного резинового кольца под соединение «Тайтон»
