Выбор трубопроводной арматуры относится к основным вопросам, которые надо решить при комплектации наружных и внутренних инженерных систем. Арматурные изделия подбирают по ряду критериев, включая рабочее давление, температура, диаметр, тип рабочей среды и т.д. Кроме этого, важный параметр арматурного оборудования — способ его присоединения к трубопроводу. От этого критерия зависит сложность монтажа, необходимое оборудование, инструменты для его выполнения, надежность трубопроводной системы, ее стоимость.
При монтаже на уже эксплуатируемую систему вид стыковки арматуры определяются конструкцией трубопровода. Если же трубопроводная сеть только проектируется, то выбор зависит от комплекса критериев. При этом важно знать основные способы присоединения, их конструктивные особенности, преимущества, недостатки. Чаще всего для монтажа используются штуцерные, резьбовые и фланцевые соединения. Кроме этого при комплектации трубопроводных сетей часто применяют приварной метод подключения арматурных устройств.
Фланцевое соединение
К наиболее распространенным видам относится фланцевое соединение арматуры. Его выполняют при помощи фланцев. Это диски или плоские кольца, на которых с заданным интервалом расположены отверстия под крепежные элементы — болты или шпильки. В центре фланца расположено отверстие. Его диаметр соответствует проходному диаметру трубопровода. Обычно применяют приварные фланцы. Один из них приваривается к концу трубы или тройника, через который арматурное устройство подключается к трубопроводу. Второй приваривается непосредственно к патрубку крана, задвижки, вентиля. Для выполнения монтажа необходимо, чтобы оси отверстий под крепежные элементы на обоих дисках совмещались.
Узел соединения состоит из следующих элементов:
- непосредственно фланцевые пластины, которые в зависимости от условий эксплуатации изготавливаются из серого или ковкого чугуна, углеродистой, легированной или нержавеющей стали;
- комплект крепежных элементов — болты или шпильки, гайки, шайбы;
- уплотнительные элементы — используются прокладки из стали, паронита, фторопласта, терморасширенного графита, других материалов.
Для присоединения задвижки, вентиля, клапана или другого устройства к трубопроводу пластины на арматуре и трубе после предварительной закладки уплотнительной прокладки прикладывают друг к другу так, чтобы совместить оси монтажных отверстий. В отверстия вставляют болты или шпильки, выполняют затяжку гаек. В результате формируется устойчивое, надежное соединение, способное выдерживать значительное рабочее давление.
Помимо приварных, могут использоваться свободные фланцы. Они могут монтироваться на приварном кольце или на отбортованной трубе. Приварное кольцо используется, если материал фланца отличен от материала трубы. Часто это вариант применяют при монтаже трубопроводов из меди, алюминиевых сплавов, нержавеющей стали. Свободные фланцы бывают плоские или с буртом. Модели второго типа применяют на трубопроводах, по которым транспортируются агрессивные среды. В этом случае бурт выступает в качестве защиты фланца от неблагоприятных воздействий.
Преимущества и недостатки фланцевых соединений
Основные плюсы присоединения к трубопроводу при помощи фланцевого метода:
- высокий уровень надежности;
- способность выдерживать значительное рабочее давление, температуру;
- высокая степень герметичности стыка, формируемого этим методом;
- возможность многократного демонтажа-монтажа — удобно для замены оборудования, ремонта или обслуживания;
- разнообразие типов конструкции фланцев для работы в разных эксплуатационных условиях.
Благодаря этим плюсам фланцевое присоединение арматуры широко применяется на металлических трубопроводах, в том числе большого диаметра, и работающих под значительным давлением. Такая арматура широко используется в промышленных трубопроводных системах, в энергетике, на магистральных трубопроводах коммунального хозяйства.
К минусам фланцевого подключения относится повышенная материалоемкость. Это увеличивает стоимость, массу, строительные размеры узла сопряжения. Кроме этого, установка фланцев отличается высокой трудоемкостью, требует от исполнителя навыков. Узлы сопряжения требуют периодической подтяжки гаек для поддержания уровня герметичности. Особенно это касается систем, в которых трубы подвергаются температурным колебаниям или вибрационным воздействиям.
Муфтовое соединение
Муфтовое присоединение арматуры к трубопроводу — один из наиболее распространенных способов монтажа. Его используют на трубопроводных системах небольшого проходного диаметра (до Ду 50), которые работают под сравнительно небольшим давлением (до 1,6 МПа). Корпус муфтовой арматуры обычно изготавливается из чугуна, а также из латуни или других сплавов цветных металлов. Принцип, что относится к муфтовой арматуре, состоит в том, что на трубу и на арматуру наносится резьба, а арматурное устройство навинчивается на трубу.
Присоединительный патрубок арматуры обычно выполняется с внутренней резьбой. Снаружи патрубок выполнен в форме шестигранника. Это позволяет навинчивать кран или клапан при помощи гаечного или разводного ключа. Обычно нарезается трубная дюймовая резьба. Применяется мелкий шаг резьбы, высота зубьев которой не зависит от диаметра трубопровода. Для ее формирования используется технология нарезки, накатки или штамповки. Герметизация стыка обеспечивается при помощи льняных прядей или ленты ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал). Благодаря этому обеспечивается защита от протечек.
Арматура может иметь патрубки с внутренней резьбой с двух сторон. Также выпускаются модели, в которых с одной из сторон применяется патрубок с внутренней резьбой, а на другой — с наружной. Для присоединения к этому патрубку обычно используют накидную гайку.
Преимущества и характерные недостатки муфтовой резьбы
Основными плюсами арматуры с резьбой можно назвать такие достоинства:
- простой монтаж, который не требует применения дополнительного крепежа — шпилек, болтов, гаек;
- благодаря мелкому шагу резьбы и дополнительному уплотнению муфтовое сопряжение при следовании технологии монтажа обеспечивает высокую степень герметичности, которая сохраняется постоянно;
- резьбовые фитинги не требуют прокручивания труб при монтаже, поскольку навинчивание выполняется с двух сторон;
- значительный срок службы узлов муфтового соединения;
- минимальное увеличение строительных размеров за счет особенностей конструкции муфты;
- возможность многократной сборки-разборки, что упрощает обслуживание или ремонт системы.
Минус муфтового присоединения арматуры состоит в необходимости приложения повышенного физического усилия при навинчивании. При недостаточной квалификации исполнителя во время монтажа могут быть допущены ошибки, которые приведут к возникновению протечки из-за некачественной герметизации резьбового присоединения. Муфта не подходит для трубопроводов большого диаметра. Кроме этого, этот тип присоединения нельзя применять на тонкостенных трубах, поскольку нарезка резьбы значительно уменьшает прочность. Если на трубе отсутствует резьба, ее придется нарезать специальным инструментом. Это требует достаточной квалификации мастера.
Арматура с муфтовым присоединением к трубопроводу широко применяется в бытовых трубопроводных системах, включая сети холодного, горячего водоснабжения, отопления. Это шаровые краны, клапаны, вентили, другие виды арматурных устройств.
Штуцерное соединение
Штуцерное соединение — специальный вид, разработанный для установки запорной, запорно-регулирующей арматуры на трубопроводы малых диаметров (до Ду 5). При таких размерах использовать традиционный муфтовый способ присоединения не получается, поэтому приходится находить дополнительные технические решения. Таким решением будет установка штуцера. Особенность штуцерного соединения состоит в том, что присоединительный штуцер арматурного оборудования, на котором нарезана наружная резьба, притягивается накидной гайкой (американкой) к трубе.
Это наименее распространенный тип присоединения, который обычно служит в сферах узкой специализации. В том числе штуцерное соединение используют при монтаже лабораторных трубопроводных систем с трубами малого диаметра. Также этот способ применяют для монтажа от основной трубы отводов на контрольно-измерительные и учетные приборы, термостаты, другое дополнительное оборудование.
Приварное соединение
Запорно-регулирующие устройства этой группы делают из разных марок углеродистой или нержавеющей стали. Она имеет патрубки под приварку с гладкой поверхностью. Диаметр патрубка соответствует диаметру трубопровода, к которому выполняется подключение. Для монтажа необходимо совместить торец патрубка с торцом конца трубы. Потом стык обваривается по всей длине окружности.
Плюсы и минусы приварного присоединения
Сварной метод отличается такими основными плюсами:
- полная герметичность сопряжения;
- высокая надежность, отличные параметры прочности соединения, что позволяет использовать его для монтажа на ответственных участках и на трубопроводах высокого давления;
- выполнение монтажа без дополнительных конструктивных и крепежных элементов;
- малая материалоемкость — нет дополнительного увеличения веса и стоимости конструкции.
Основной минус состоит в необходимости выполнения сварных работ. Это осложняет монтаж, поскольку требует привлечения сварщика и сварочного оборудования. При нарушении технологии сварки страдает прочность и герметичность шва, что приводит к аварии. Кроме этого, соединение выполняется неразъемным. Для демонтажа вентиля или крана придется его срезать, что не позволяет далее использовать устройство.