Инженерный фасон

Фасонные детали, они же фитинги (англ. to fi t — подходить, подгонять), — это детали трубопроводов, которые служат для соединения отдельных труб и используются в местах переходов, поворотов, разветвлений, изменений углов наклонов, креплений и т.д. Другими словами, фасонные изделия — это то, что собирает трубопровод воедино, делая его герметичным и удобным в эксплуатации.

Даже если предположить, что трубопровод является абсолютно прямым или таким длинным и гибким, что промежуточные фитинги для его монтажа не понадобятся, все равно в местах входа и выхода потребуются соединительные элементы. Кроме того, современные трубопроводы настолько сложны и имеют обычно так много запорной, термостатической, измерительной и др. арматуры, что без отдельных соединительных элементов просто не обойтись.

Деревянные трубопроводы (специально обработанные стволы деревьев, имеющие внутреннюю полость) в свое время соединялись с помощью металлических хомутов (пластин) либо, как терракотовые трубопроводы времен Древней Греции, на основе безрезьбового соединения «муфта–штуцер» с возможным уплотнением известняковым раствором либо свинцовой зачеканкой. С тех далеких и уже забытых времен человек в значительной степени отошел от использования природных материалов.

Теперь, кроме стальных и медных трубопроводов в различном исполнении, что-то еще природное найти очень сложно. И, конечно, так и получается, что современные металлические трубопроводы значительно отличаются по химическому составу и вариантам исполнения от материалов, встречающихся в природе. Способы, которыми соединяются трубы современных инженерных систем, многообразны.

Но принципиально можно выделить несколько конструктивных вариантов фитингов по принципу их монтажа: резьбовые, электросварные, термосварные, компрессионные (обжимные, цанговые), аксиальные, прессовые, пуш-фитинги, фитинги под пайку, фитинги для клеевого соединения. Основные виды фитингов в зависимости от материала, используемого для производства труб, указаны в таблице. Трубы из одного и того же материала могут соединяться фасонными деталями различной конструкции, что делает такие трубы более универсальными в применении.

В таблице указаны лишь стандартные способы соединения тех или иных видов труб. Несмотря на то, что резьбовые фитинги в таблице указаны лишь как способ соединения стальных трубопроводов, следует иметь в виду, что подавляющее большинство трубопроводной арматуры имеет муфтовую резьбу в качестве единственного способа присоединения, поэтому многие разновидности фасонных систем имеют варианты фитингов с «выходом на резьбу».

Они позволяют, например, соединять пластиковые трубы со стальными, врезать в пластиковые трубопроводы арматуру, подключать радиаторы отопления и т.д. Такого рода комбинированные фитинги можно встретить почти во всех системах. Все перечисленные в таблице варианты трубных соединений можно объединить в две большие группы исходя из того, является ли фитинг разъемным или неразъемным соединением.

Разъемные демонтируются без нарушения функциональности трубопровода, и при необходимости можно собрать трубопровод заново. Неразъемные же соединения могут быть демонтированы только после разрушения самой соединительной детали либо ее вырезки из трубопровода. Трубопровод, имеющий неразъемные фасонные детали, обычно может быть забетонирован в полу, в штробе стены либо скрыт за стеновой панелью.

Разъемные же фитинги обычно требуют свободного доступа к ним, т.к. в некоторых случаях их приходится обслуживать. Например, существует мнение, что гайки компрессионных фитингов для металлопластиковых труб следует с регулярностью «раз в год» подтягивать, что без прямого доступа к ним невозможно. Практика же показывает, что такого рода «подтяжкой» обычно никто не занимается, но фитинги безаварийно служат не один десяток лет.

Резьбовые фитинги обычно изготавливаются из стали, в т.ч. нержавеющей, латуни, бронзы, а также пластмассы и других менее распространенных материалов. Латунные фитинги при промышленном производстве обычно подлежат пескоструйной обработке, при которой создается дополнительное напряжение на поверхности детали. После этого фитинги могут быть погружены в специальную никелировочную ванну, и на поверхности образуется защитное покрытие серебристого цвета.

Для прочного и надежного резьбового соединения используют различного рода уплотнительные материалы: лен, пеньковую подмотку с суриковой замазкой, пасту, фторуплотнительные материалы, тефлоновую нить и т.д. Сварка — еще один распространенный способ соединения труб между собой и с фасонными деталями (подразумевается неразъемность соединения). Дуговая электросварка производится с помощью электродов, она достаточно трудозатратна и применяется в основном для монтажа стальных труб.

Фасонные детали в данном случае соединяются с трубами встык торцами. Однако возможно и раструбное соединение, когда для сочленения двух труб используется фитинг большего размера, выступающий в качестве раструба (гильзы). Для труб из полиэтилена низкого давления (ПНД) применяется особый вид электросварных фитингов с закладным спиралевидным нагревательным элементом. Подобное соединение ПНД-труб называется электромуфтовым, поскольку трубы в данном случае помещаются в фитинг, на два контакта которого подается напряжение.

Закладной элемент фитинга, нагреваясь, плавит концы труб, соединяя их. Удобный, но дорогостоящий способ соединения, используемый для монтажа наиболее ответственных участков напорных трубопроводов, а также там, где стыковая сварка неудобна или сложна. Наиболее известные предприятия, изготавливающие такого рода фитинги — George Fisher и Friatec.

Фитинги для термической и, в частности, муфтовой сварки в настоящий момент являются наиболее востребованными для прокладки внутридомовых сетей водоснабжения и отопления, поскольку применяются для монтажа полипропиленовых (ППР, PP-R) трубопроводов, ставших чрезвычайно популярными в последнее время. Кроме того, с помощью муфтовой термической сварки соединяются трубопроводы из полибутилена, однако данный материал практически не востребован.

Полипропилен же в умелых руках надежен, долговечен и относительно дешев, поэтому распространенность полипропиленовых систем для внутридомового обустройства объяснима. Для монтажа ППР-систем требуются инструменты, помещающиеся в небольшой стальной чемоданчик (цена инструментов 1700–7000 руб.). Основным инструментом является сварочный аппарат мощностью 650– 1500 Вт, который часто комплектуется специальными насадками (муфта + гладкий дорн).

ППР-фитинги, как и сами трубы, могут быть различных цветов, основные из которых: белый, серый, зеленый. Цвет не определяет качество изделия. ППР-трубы поставляются обычно отрезками по 4 м, поэтому как минимум каждый из концов такого отрезка должен нести на себе фасонный элемент или арматуру, т.к. варить «встык» трубы из ППР технологически неверно.

Необходимость использовать большое количество соединительных элементов в полипропиленовой системе заставила производителей иметь широкий спектр не только типоразмеров фитингов (самые ходовые — от 20 до 110 мм), но и вариантов их исполнения. В настоящий момент предприятий, осуществляющих производство и продажу подобного рода фитингов на территории РФ, навскидку можно насчитать не менее 40–50.

Фитинги, для монтажа которых применяются внешние нагревательные элементы, также используют для сборки ПНД-трубопроводов больших диаметров. Термическая сварка в этом случае производится встык. Жители больших городов, да и не только, за последние 5–10 лет уже привыкли к тому, что если где-то перекладывается водопроводная магистраль, то обязательно рядом будут лежать готовые к монтажу черные 12-метровые отрезки труб большого диаметра (160–1200 мм). На протяженных участках ПНД-трубы соединяются без использования фитингов, но в случае, если надо изменить направление трубопровода, либо сделать ответвление, либо перейти на другой диаметр, тут уже не обойтись без фасонных изделий.

Компрессионные (обжимные, цанговые) фитинги используются для монтажа сразу нескольких трубных систем. Прежде всего, с их помощью можно монтировать металлопластиковые композитные трубы (PE-X/AL/PE-X, PE-RT/AL/PE-RT и т.д.), как было популярно в России в 1990-е годы. Фитинг в данном случае применяется латунный, состоящий из корпуса со штуцером, который обычно комплектуется уплотнительными кольцами с диэлектрической прокладкой, разрезным зажимным кольцом (цангой) и гайкой.

Метод соединения прост и не требует дополнительных инструментов, кроме двух ключей для создания компрессии под гайкой, обжимающей цангу вокруг конца металлопластиковой трубы. Для труб из сшитого и высокотемпературного полиэтилена (PE-X, PE-RT) обычно применяются обжимные фитинги без резиновых колец на штуцере, в остальном форма фитинга остается такой же. Указывать производителей таких фитингов бессмысленно, поскольку в одной Италии их наберется несколько десятков, а в КНР раз в десять больше.

Практически так же выглядят компрессионные фитинги для монтажа медных и стальных (обычно из нержавеющей стали) труб. Единственным отличием является форма обжимного кольца (цанги). Если в предыдущем случае оно плоское с характерным косым разрезом и выемками на внутренней стороне, то в данном случае кольцо мягкое, выпуклое, без разреза. Штуцер в таких фитингах обычно не имеет резиновых уплотнений.

Своего рода компрессионные, а если быть точными, зажимные фитинги, используемые для монтажа, например, труб из сшитого полиэтилена (PEX), можно встретить в ассортименте некоторых иностранных производителей, в т.ч. Uponor. Корпус фитинга также латунный или бронзовый. Имеется штуцер, на который надевается труба, и зажимная гильза, обжимающая трубу с помощью болта и гайки. Существенная сфера применения компрессионных фитингов — их использование при соединении полиэтиленовых труб (ПНД) небольших диаметров (20–200 мм).

Этот четвертый вид обжимных фитингов отличается от рассмотренных ранее материалом, из которого они изготовлены. Если обжимные фитинги для медных, стальных и пластиковых (композитных) труб делаются обычно из латуни, то компрессионные фитинги для труб из ПНД изготавливаются из полипропилена (PP-B). Такой фитинг состоит из корпуса, упругого уплотнительного кольца, запрессовывающей втулки, удерживающей уплотнительное кольцо и ограничивающей его сжатие, компрессионного кольца, обеспечивающего функцию обжима трубы, гайки — элемента, к которому непосредственно прикладывается вращающее усилие для фиксации трубы в фитинге.

Использование таких фитингов обусловлена выпускаемыми типоразмерами, а значит, привязана к областям применения полиэтиленовых труб небольших диаметров — это сельское хозяйство, временная наружная разводка инженерных систем и т.д. На российском рынке представлены в основном производители из европейских стран (Италия, Испания и др.) и Турции. В последние несколько лет стали появляться и отечественные производители, впрочем, ассортимент предлагаемых ими товаров пока оставляет желать лучшего.

Фитинги с аксиальной запрессовкой применяются для монтажа трубных систем из сшитого полиэтилена. Использование данных фитингов, состоящих из корпуса со штуцером и надвижной гильзы, возможно благодаря эффекту памяти и гибкости самого материала — PE-X. Классический аксиальный фитинг (корпус и гильза) выполнен из латуни, для его монтажа требуется два дорогостоящих инструмента: расширительная машинка (ручное, гидравлическое исполнение) со специальными насадками и запрессовочные тиски, которые используются для того, чтобы надвинуть гильзу на штуцер фитинга, который не комплектуется уплотнительными кольцами.

Процедура монтажа, таким образом, состоит из следующих пунктов. Отрезается труба (при желании дополнительно снимается фаска с внутренней стенки трубы), надевается гильза, в трубу вставляется наконечник расширительного инструмента, создается раструб. В этот раструб вставляется штуцер фитинга, вторым инструментом с усилием гильза надвигается на конец трубы, в который до этого был помещен фитинг, — на этом монтаж окончен.

Среди компаний-производителей, активно использующих такой вид соединения и представленных на отечественном рынке, можно выделить двух непримиримых конкурентов: Rehau A.G. и Uponor GmbH. Обе компании несколько лет назад представили обновленные варианты аксиальных фитингов, изменив применяемые материалы. Теперь широко используются фитинги с пластиковым корпусом из PPSU (полифенилсульфон) и надвижными кольцами из PE-X от Uponor и PV-DF (поливинилденфторит) от Rehau.

В случае, когда надвижное кольцо выполнено из сшитого полиэтилена, применение надвижного инструмента не обязательно: создание раструба возможно уже при надвинутом кольце. К неразъемным способам соединения пластиковых, металлопластиковых и металлических (медных, стальных) трубопроводов относятся фитинги, монтаж которых производится с помощью прессования (пресс-фитинги). В недалеком прошлом это был самый надежный способ монтажа композитных металлополимерных труб, но сейчас он постепенно сдает свои позиции под натиском новинок инженерного рынка.

Тем не менее переход к использованию пластиков при производстве таких фитингов снижает себестоимость, делая их более конкурентоспособными среди других трубных систем. Итак, «оригинальные» пресс-фитинги, как и аксиальные, имеют латунный корпус со штуцером и гильзой из нержавеющей стали. Штуцер, как в случае с компрессионными фитингами, имеет выемки под уплотнительные кольца из NBR (нитрил-бутадиеновой резины).

Стальная гильза, хоть и является съемной, плотно крепится к фитингу при помощи буртов различной формы, а также обычно имеет смотровое отверстие для контроля положения конца монтируемой трубы в фитинге. Например, одна из новинок пресс-фитингов Uponor — элементы с разноцветными (в зависимости от типоразмера) упорными буртами, которые разрушаются при монтаже. Бурт помогает правильно установить опрессовочный инструмент, а в процессе производимого монтажа разрушается, свидетельствуя о том, что фитинг смонтирован качественно.

Для монтажа пресс-фитингов также требуется дорогостоящий инструмент со сменными пресс-клещами в зависимости от размера трубы. Ручной пресс-инструмент стоит 7–15 тыс. руб., в гидравлическом или электрическом исполнении — уже порядка 30–45 тыс. руб. Наиболее известные марки такого монтажного оборудования — REMS, Rothenberger и Klauke.

Самый распространенный внутренний профиль пресс-губок маркируется, как известно, «TH». На российском рынке продается огромное количество пресс-фитингов различных марок, производимых в основном на заводах Италии, Германии и Китая. Интересной новинкой рынка пресс-соединений 2009 г. можно назвать модульные пресс-фитинги все той же компании Uponor, которые позволяют из порядка 30 компонентов получить в 10 раз больше комбинаций итоговых соединений.

Такие фитинги облегчают монтаж, поскольку меньше пресссоединений приходится делать на весу в неудобном положении, а также минимизируют складские запасы производителя и дистрибьюторов. Спектр типоразмеров: 25–110 мм. Справедливости ради надо отметить, что за истекшие полтора года данный вид фитингов не нашел широкого применения. Для монтажа трубопроводов из меди и нержавеющей стали также могут быть использованы пресс-соединения.

Такие детали очень похожи на фитинги под пайку, но имеют специальные уплотнения в виде кольца из EPDM, вмонтированные в раструб. Чтобы смонтировать этот не самый дешевый фитинг также требуется дорогостоящий пресс-инструмент. Пуш-фитинги (англ. to push — толкать) — особый вид фасонных деталей для монтажа металлопластиковых трубопроводов. Популярность этих соединительных элементов в последнее время набирает обороты вслед за снижением цены их реализации и расширения каналов сбыта.

Первыми на российском рынке в 2008 г. появились пуш-фитинги бельгийской компании Henco Industries N.V. под маркой Vision. В настоящий момент также известны фитинги такой конструкции от итальянской N.T.M. S.p.A. (Ennetiemme) и испанской Industrial Blansol S.A. Корпус, а также некоторые основные элементы пуш-фитингов Henco выполнены из PV-DF (поливинилденфторид), корпусы фитингов N.T.M. S.p.A. и Blansol S.A. сделаны из латуни.

Фитинги итальянского производителя N.T.M. вообще отличаются от всех прочих пуш-фитингов тем, что в них больше всего латунных компонентов. На рисунке ниже представлен самофиксирующийся фитинг в разборе. Он состоит из: А — удерживающей латунной колодки (гайки); В — тарельчатой блокировочной пружины из нержавеющей стали; С — распорного латунного кольца; D — уплотнительных колец из EPDM (этиленпропиленовый каучук); E — диэлектрической прокладки из PTFE (политетрафторэтилен); F — латунного корпуса.

Монтаж такого фитинга не требует вообще никакого дополнительного инструмента кроме резака для труб и калибратора с фаскоснимателем. Если труба отрезана под прямым углом к своей оси, откалибрована, а также с ее внутренней стороны снята фаска, то установка будет заключаться только в том, чтобы вставить трубу до упора в фитинг. Это, пожалуй, самый простой и незатратный способ монтажа металлополимерных труб малых диаметров (16– 26 мм).

В случае необходимости повторного монтажа удерживающая гайка может быть свинчена, а тарельчатая пружина демонтирована кусачками. Это позволит при наличии новой пружины произвести повторную инсталляцию трубы. Самофиксирующиеся фитинги производства N.T.M. S.p.A. в России эксклюзивно реализуются компанией «Эгопласт». В отличие от пуш-фитингов Henco Vision, пуш-фитинги N.T.M. производятся до размера 32 мм включительно.

Фитинги под пайку — это один из основных способов монтажа медных трубопроводов. Принцип соединения основан на так называемом капиллярном эффекте, когда специальный металл или сплав (припой), обычно серебряно-бронзовый, расплавляясь, заполняет собой капиллярное (мельчайшее) пространство между трубой и фитингом. Для высокотемпературной пайки используется «твердый» припой, который поставляется в виде прутков сечением 2 мм, и специальный флюс для «твердой» пайки.

Флюсом называется смесь, предназначенная для удаления окислов с поверхностей трубы и фитинга и улучшения растекания расплавленного припоя. Для пайки при температуре ниже 300 °C используются мягкие припои. Монтаж медных (бронзовых) фитингов с помощью высокотемпературной пайки требует мастерства исполнителя и применения специального оборудования: баллонов с кислородом и пропаном, газовой горелки, трубогиба, резака и др.

Медные трубы поставляются как в бухтах (отожженная медь), так и в штангах (неотожженная). На самом деле именно из-за сложности и ответственности монтажа, а не только в связи с относительной дороговизной самой медной трубы и фитингов, трубопроводы, смонтированные на медных фитингах под пайку, не находят в настоящий момент широкого применения на постсоветском пространстве.

В той же Германии бытовые трубопроводы из меди намного более популярны, чем в России, хотя в последние пять-шесть лет наблюдается тенденция их замещения пластиковыми системами. Последняя из рассматриваемых в данной статье разновидностей фасонных деталей для трубопроводов представляет собой фитинги для соединения труб из хлорированного поливинилхлорида (PVC-C/ХПВХ).

Трубы ХПВХ соединяются с помощью специальных клеящих веществ (адгезивов), полученных в результате разложения полимеров ПВХ или ХПВХ в смеси растворителей, которые размягчают стенки труб и фитингов перед последующим соединением. Базовым элементом клея для соединения ХПВХ-труб обычно является поливинилхлоридная смола, модифицированная фенолформальдегидной и эпоксидной смолами с добавкой стабилизатора и наполнителя в смеси растворителей.

Химическая холодная сварка с помощью такого клея позволяет получить неразъемные соединения с механической прочностью, сопоставимой с аналогичными характеристиками используемых труб и арматуры. Клеевые фитинги имеют раструб, в который вводится труба и в котором происходит соединение трубы с фасонной деталью. Системы трубопроводов ХПВХ, получившие распространение в США, не нашли отклика в сердцах российских частных потребителей, поэтому в быту такие системы обычно не встретишь; они иногда применяются в промышленности, обвязке бассейнов и т.д.

В повседневной сантехнической практике можно встретить и другие разновидности фасонных изделий. Однако с определенностью можно сказать, что перечисленные виды трубных соединений применяются в подавляющем большинстве проектов бытового санитарного водоснабжения и отопления, по крайней мере в России.