Фасонные соединительные части из реактопластов, армированных стекловолокном

В связи с тем, что в стране стал действовать с 2012 году ГОСТ Р 54560–2011 [1] появилась возможность более широкого использования подземных коммунальных водоподающих и водоотводящих трубопроводов, устраиваемых из трубных изделий из реактопластов, армированных стекловолокном. Для труб из реактопластов, армированных стекловолокном, в стандарте установлены допустимые значения рабочих давлений PN (от 0,1 до 0,4 МПа — для безнапорных и 0,6 МПа; 1,0; 1,6; 2,0; 2,5 и 3,2 МПа — для напорных), для кольцевых жесткостей SN — до 10 000 Па (1250, 2500, 5000 и 10 000 Па), при постоянной температуре транспортируемой по ним среды t [°C] (до +35 °C при рабочем давлении, не превышающем допустимые значения).

Другими основными элементами коммунальных трубопроводов являются фасонные соединительные части (муфты, отводы, тройники, переходы, фланцевые узлы, в оригинале фланцы — фланцевые патрубки) — специфика которых связана с материалом, из которого они изготовляются на производстве. Производят такие фасонные соединительные части методом ручного формования и ламинирования (попеременного нанесения слоев полиэфирных смол и армирующих наполнителей) из отрезков труб, специально изготовляемых для этого из качественных реактопластов, армированных стекловолокном.

Реактопласты должны включать в себя (ГОСТ Р 54560–2011) термореактивные смолы; армирующие наполнители — различные виды стеклянных волокон для армирования реактопластов (стекловолокна) из алюмоборосиликатного стекла с массовой долей щелочи не более 1 % (стекло типа Е) и щелочнокальциево-силикатного стекла с добавлением диоксида циркония или триоксида бора (стекло типа С); инертные наполнители (кварцевый песок или другие виды минеральных наполнителей), а также ускорители, катализаторы (отвердители), ингибиторы и тиксотропные добавки.

Должны использоваться термореактивные смолы: ортофталевая полиэфирная; бисфенольная полиэфирная; винилэфирная; терефталевая полиэфирная либо изофталевая полиэфирная. В качестве армирующих наполнителей должны использоваться: ровинги из стеклянных комплексных и элементарных нитей из стекла типа Е, предназначенные для рубки и намотки по ГОСТ 17139 [2]; стеклянные ткани, маты и вуали из стекла типа Е либо тканые и нетканые стеклянные сетки, стеклянные ленты, облицовочные стеклянные маты, стеклянные вуали из стекла типа С или стеклянные холсты (хлопья из стекловолокна) из стекла типов С и Е.

Для изготовления фасонных соединительных частей не должны использоваться трубы, изготовляемые методами непрерывной намотки с углами намотки стекловолоконных нитей и лент менее 90°; периодической намотки; центробежного формования [3] и, кроме того, они должны быть прочными и водонепроницаемыми при испытательном внутреннем давлении (1,5 PN, МПа).

Выбираемые для изготовления таких труб сырье и материалы должны строго соответствовать технической и технологической документации, утвержденной в установленном порядке, разрешены к применению органами Роспотребнадзора, их качество — подтверждено соответствующими документами о качестве и проверено при входном контроле, а на случай их применения в питьевых водопроводах еще и соответствовать требованиям гигиенических нормативов [4].

При изготовлении фасонных соединительных частей допускается наличие на их поверхностях лакокрасочных материалов, требования к которым устанавливаются их изготовителями. Муфты, показанные на рис. 1, изготовляются из муфтовых труб, предварительно произведенных методом непрерывной намотки с последующей обработкой торцов и фрезерованием канавок под кольцевые уплотнители и центральный упор на внутренней поверхности на специальном оборудовании.

При этом значения наружных диаметров муфты D_мн, длин муфты L_м, толщин стенок t_м и массы муфт устанавливаются в технической документации, утвержденной в установленном порядке, в зависимости от номинальных параметров DN и PN. Предельные отклонения длины муфты L_м должны быть ± 5 мм. Внутренний диаметр муфт должен быть таким (табл. 1), чтобы посредством уплотнительных колец и центральных упоров из этиленпропиленового каучука (международное обозначение — EPDM) с установленными свойствами трубы можно было бы соединять между собой фасонными соединительными частями из реактопластов, армированных стекловолокном, производительно и водонепроницаемо на весь (50 лет) срок их эксплуатации.

Тройники (рис. 2) изготовляют из отрезков предварительно изготовленных труб из реактопластов, армированных стекловолокном (ламинированием или намоткой). Предельные отклонения фактических углов ответвлений тройников α [°] от заданного угла составляют: во фланцевых или ламинированных соединениях — ± 0,5°, и в муфтовых — ± 1°. Предельные отклонения уложенных длин L и L₁ (L_у) тройников в подвижных соединениях ± 50 мм или ± (1 % L_у) мм, в зависимости от того, какое значение больше; в жестких соединениях — для DN < 300 ± 1,5 мм; 300 < DN < 600 ± 2,5 мм и для диапазона 600 < DN < 1000 ± 4,0 мм.

Отводы (рис. 3, табл. 2) изготовляют из отрезков (сегментов) труб, из реактопластов, армированных стекловолокном, или путем намотки на оправку.

Для сегментных отводов предельное отклонение уложенной длины L_у от значения, заявленного изготовителем, должно составлять ± 15 n мм (n = 1 — для угла отвода до 30°, n = 2 — для угла отвода от 31° до 60°, n = 3 — для угла отвода от 61° до 90°).

Рекомендуемые предельные отклонения угла отвода a при фланцевых и ламинированных соединениях составляют величину ± 0,5°, при прочих видах соединений — ± 1° от заявленных изготовителем углов, а радиуса отвода R — для DN < 1000 ± 5 мм и DN > 1000 ± 10 мм. Переходы (рис. 4) изготовляют из отрезков труб из реактопластов, армированных стекловолокном, разного диаметра посредством их стыковки ламинированием с образованием конусной части, со следующей длиной:

L_к ≥ K_п1(DN – dn), (1)

где К_п1 — коэффициент перехода, равный 1,5 мм; DN — номинальный диаметр большей трубы; dn — номинальный диаметр меньшей трубы. Величины параметров переходов из реактопластов, армированных стекловолокном, устанавливаются изготовителями с учетом PN и SN, а также прочностей и модулей упругости при растяжении материалов (по стандарту должны составлять: прочности 150–440 (окружные) и 55–85 МПа (осевые), модули упругости 10–29 (окружные) и 3,8–5,5 ГПа (осевые) для каждого значения DN и dn, а также рекомендаций, приведенных в данном стандарте. Рекомендуемая длина конусной части перехода составляет:

L_к = К_п2(DN – dn), (2)

где К_п2 — коэффициент перехода, равный 2,5 мм. Уложенные длины L_у переходов из реактопластов, армированных стекловолокном, определяются видами их соединения с трубными изделиями из реактопластов, армированных стекловолокном, например, в широко распространенных коммунальных трубопроводах. Фактические минимальные толщины t_ф, стенок конусных частей переходов из реактопластов, армированных стекловолокном, не должны быть менее значений t_т (табл. 3) и определенных для давлений в коммунальных трубопроводах > 0,25 МПа по формуле

где К_б — коэффициент безопасности, К_б = 6; PN — номинальное давление, атм (1 атм = 0,1 МПа); D_в — внутренний диаметр большей трубы, м; σ_t — окружной предел прочности на растяжения стенки конусной части перехода, МПа.

То есть, t_ф ≥ t_т и t_ф ≥ t.

Толщину стенки конусной части t определяют в зависимости от большего номинального диаметра DN при соответствующих значениях номинального давления PN и номинальной жесткости SN. Для перехода по номинальному диаметру от DN к dn в один шаг толщина стенки перехода по всей его длине должна быть постоянной.

При изготовлении перехода, когда номинальные диаметры DN большей и dn меньшей труб отличаются более чем на один шаг, толщина стенки конусной части должна быть переменной по длине, с изменением по линейному закону: от большей толщины на большем диаметре к меньшей толщине на меньшем диаметре. Уменьшение толщины стенки не должно выходить за пределы установленных минимально допустимых значений.

При использовании переходов из реактопластов, армированных стекловолокном, в подвижных соединениях предельные отклонения их уложенных длин не должны превышать ± 50 мм или ± (1 % L_у) мм (какое значение больше). При использовании переходов из реактопластов, армированных стекловолокном, в жестких соединениях предельные отклонения их уложенных длин L_у не должны превышать: 1,5 мм (для DN < 300), 2,5 (300 < DN < 600) и 4 мм (для 600 < DN < 1000) в обе (±) стороны.

Фланцевые узлы (рис. 4) изготовляют из отрезков труб из реактопластов, армированных стекловолокном, путем ручного формования на трубной части фланца присоединительных элементов фланца (фланцевого или упорного буртика) и последующего ламинирования. Фасонные соединительные части из реактопластов, армированных стекловолокном, должны быть прочными и водонепроницаемыми при испытательном внутреннем давлении (1,5 PN, МПа) и не иметь указанных в стандарте дефектов (табл. 4).

На наружных, внутренних и торцевых поверхностях трубных изделий, а также на калиброванных под муфтовое соединение поверхностях труб и фитингов не допускаются расслоения, выходы стекловолокна, посторонние включения. На внутренних и наружных поверхностях изделий не допускаются неровности, которые могут привести к невыполнению требований настоящего стандарта.

На торцах и фасках изделий, в канавках муфты и на калиброванных под муфтовое соединение поверхностях труб и фитингов должно быть выполнено ламинирование полиэфирной смолой или должен быть нанесен защитный слой. При проведении контроля качества следует использовать информацию, содержащуюся на ярлыке, которым должны снабжаться все фасонные соединительные части.

Оно должно быть размещено на наружной поверхности способами, не нарушающими целостность поверхности и обеспечивающими сохранность информации при хранении, транспортировании, монтаже и эксплуатации. На ярлыке указываются: наименование и/или товарный знак предприятия-изготовителя; юридический адрес предприятия-изготовителя; условное обозначение изделия в соответствии с настоящим стандартом; заводской номер изделия, номер партии, номер заказа, в соответствии с которым изготовлено изделие; дату изготовления; габариты; обозначение стандарта; штамп отдела технического контроля; подпись, фамилию и инициалы лица, ответственного за изготовление изделия.

Информацию, содержащуюся на ярлыке, допускается наносить непосредственно на наружную поверхность фасонной соединительной части. Фасонные соединительные части с дефектами должны быть своевременно отбракованы либо отремонтированы с качеством уровня, требуемого в стандарте. В заключение следует отметить, что рассмотрение особенностей фасонных соединительных частей, отраженных в общероссийском нормативе ГОСТ Р 54560–2011 «Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном.

Технические условия» должно как-то побудить отечественных производителей стеклопластиковых труб к корректировке своей собственной документации на них. В то же время, это должно позволить специалистам более смело использовать трубные изделия из реактопластов, армированные стекловолокном, для строительства подземных коммунальных водоподающих и водоотводящих трубопроводов.

На первых порах, ввиду отсутствия соответствующих нормативов, при проектировании и монтаже таких трубопроводов можно пользоваться имеющимися у производителей стеклопластиковых труб материалами, а также разработанными ранее Сводами Правил [5, 6]. Одновременно с этим заинтересованным организациям, особенно производителям стеклопластиковых труб, следует разработать общероссийские и ведомственные нормы на весь жизненный цикл (ЖЦ: «производство ⇒ проектирование ⇒ монтаж ⇒ эксплуатация ⇒ ремонт ⇒ утилизация») подземных коммунальных водоподающих и водоотводящих трубопроводов из стеклопластиковых труб, охватывающие и трубные изделия, изготовленные другими способами, чем указано в стандарте.

Такая работа начата в ГУП «НИИ Мосстрой». О ее результатах широкая научно-техническая общественность будет своевременно проинформирована в следующих выпусках журнала.