Широкое применение труб из термопластов для устройства как напорных (водопровод и канализация), так и самотечных (канализация и ливнестоки) трубопроводов объясняется тем, что более 90 % всех используемых трубопроводных систем предназначены для эксплуатации при нормальных давлениях (до 1 МПа) и температурах (до 20 °C).За рубежом в промышленных масштабах изготовляются трубы повышенной теплостойкости из полибутена ПБ, модифицированного полиэтилена СПЭ, дополнительно хлорированного поливинилхлорида ПВХХ и фторосодержащих полимеров, например, из поливинилиденфторида ПВДФ. Такие трубы могут использоваться для транспортирования среды при температуре 80–90 °C, а трубы из ПВДФ и при 140 °C.У нас в стране термостойкие трубы, да и то только малых диаметров, производятся в ограниченных количествах, они значительно дороже и используются только в исключительных случаях. Промежуточное значение по температуре использования (60–80 °C) занимают трубы из стеклопластиков. Сейчас ведутся интенсивные проработки по выпуску стеклобазальтопластиковых труб: ❏ ЗАО «Моссантехпром», Москва (термостойкие 100–120 °C); ❏ ЗАО «Сафит», ООО «НТТ», Московская обл. (диаметром более 1 м); ❏ Ленинградская обл., Пермь и др. города России. К примеру, ЗАО «Сафит» производит трубы по ТУ 229600171653326–04 «Трубы полимер-композитные из базальтопластика» (см. табл. 1). Для бестраншейной реконструкции подземных трубопроводных сетей используются в основном трубы из термопластов [2], т.к. такие трубы применяются при устройстве водопроводных и водоотводящих систем открытыми способами несколько десятилетий в соответствии с общегосударственными нормативами, вначале СССР (СН 478–75 и СН 478–80), а затем и России (СП 40102–2000).Предпринята попытка использовать для этих целей и стеклопластиковые трубы диаметром 150–500 мм. В 2001 г. Госстрой России выпустил в свет «Свод правил по проектированию и монтажу подземных трубопроводов канализации из стеклопластиковых труб» для напорных трубопроводов из стеклопластиковых труб диаметром до 315 мм. Требования обоих документов распространяются только на трубы, ТУ на которые указаны в этих СП (эти СП требуют корректировки с тем, чтобы распространить их действие на стеклобазальтопластиковые трубы, производимые по другим ТУ). Последующая положительная практика применения стеклопластиковых труб в соответствии с СП 40104–2001 и СП 40105–2001 открыла возможность использования таких труб и для бестраншейной замены ветхих трубопроводов. Особенно это привлекательно в связи с тем, что в местах пересечений заменяемых трубопроводов водоотведения с теплотрассами можно будет использовать термостойкие стеклопластиковые трубы. (Известны случаи, когда при аварии на теплотрассах вследствие больших утечек горячей воды выходили из строя проходящие рядом канализационные трубопроводы из ПВХ.) Стеклопластиковые трубы с установленными характеристиками (см. табл. 2) для устройства канализационных трубопроводов выбирают согласно СП 40105–2001 таким образом, чтобы они оптимально сочетали гидравлические показатели, взаимоувязанные с их диаметром (см. табл. 3 и 4), и их кольцевой жесткостью: G1 — нежесткая (675 Н/м2); G2 — легко жесткая (1250 Н/м2); G3 — полужесткая (2500 Н/м2); G4 — среднежесткая (5000 Н/м2); G5 — тяжелая жесткость (10 000 Н/м2).Специфические свойства термопластов позволяют производить из них кругло-цилиндрические трубы со сплошными стенками как канализационные, так и напорные, высокопроизводительным способом — экструдированием. Напорные трубы из термопластов разделены (в зависимости от величины номинального давления: за номинальное давление принято максимальное рабочее давление [МПа] при транспортировании по ним воды с температурой 20 °C и при расчетном сроке службы 50 лет) по показателю SDR (отношению наружного диаметра de к толщине стенки ).Известно, что полимерные трубы имеют гидравлические показатели лучшие, чем трубы из традиционных материалов. Это позволяет использовать полимерные трубы с диаметром меньше диаметра труб из традиционных материалов для пропуска одних и тех же расходов при одних и тех же потерях напора (напорные трубопроводы), а также при одних и тех же уклонах трубопроводов и их наполнениях (самотечные трубопроводы — см. табл. 5), тем самым снижая затраты на приобретение труб. Важным достоинством полимерных труб является высокая надежность соединений, с помощью которых они собираются между собой. Трубы из стеклопластиков, ТУ на которые приводятся в СП, диаметром 150–315 мм соединяют на клею и посредством раструбов и муфт с резиновыми уплотнителями и стопорными элементами (или без стопорных элементов), а диаметром 400 и 500 мм — только склеиванием на раструбах. Трубы, производимые ЗАО «Софит», например, соединяются на клею, резиновых кольцах и резьбе (см. рис. 1).Соединение труб из ПВХ выполняется на раструбах с уплотнением резиновыми кольцами, а также склеиванием. Недостатком соединений с кольцами является их неспособность воспринимать осевые нагрузки. Основным способом соединения труб из полиолефинов является контактная сварка встык. Для получения качественного сварного соединения требуется относительно продолжительный (для de = 400 мм порой до одного часа) временной интервал (время между началом сварки и допустимостью приложения монтажных нагрузок) для набирания сварным швом соответствующей прочности. Причем соединение в этот период должно находиться в сварочной машине (центрирующем устройстве).Для получения прочных клеевых соединений требуется более продолжительный временной интервал от 0,5 ч (при искусственном прогреве клеевого стыка) до суток (при формировании клеевого шва в естественных условиях без подогрева).Соединениями, для которых практически не требуется временного интервала, являются раструбные соединения с резиновыми уплотнительными кольцами. Существенным недостатком таких соединений являются их внешние размеры. При затягивании нового трубопровода, включающего такие соединения, в полость ветхого трубопровода либо в образованную при разрушении стенок заменяемого трубопровода требуются большие по мощности лебедки МЛ, пневмоударные машины ПУМ либо машины с наборными штангами МНШ, т.к. используются большие по размеру расширители, и на затягивание такого трубопровода расходуется больше энергии. Но не это главное. Наличие на поверхности нового трубопровода раструбных выступов, соразмерных по своей величине с осколками разрушенных труб (керамических, например), будет способствовать захвату осколков этими выступами. Можно предположить, что неконтролируемое волочение острых осколков может привести к нанесению на поверхности пластмассовых труб рисок, царапин или порезов. Такие дефекты для безнапорных трубопроводов не так опасны, как для напорных. Тем не менее, при расположении глубоких продольных надрезов на уровне горизонтального диаметра полимерных труб, которые при эксплуатации могут овализоваться под действием грунтовых и транспортных нагрузок, может привести к их преждевременному выходу из строя. Другие способы, которые требуют малых затрат времени на сборку труб, связаны с замковыми и резьбовыми соединениями [3].Как показывает анализ литературы, резьбовые соединения широко используются при устройстве скважин. Так, американская фирма «Амерон» применяет соединения, в которых используются стеклопластиковые трубы, имеющие с одной стороны раструбы с внутренней резьбой, а с другой стороны — гладкие концы с наружной резьбой либо с кольцевым буртом. В последнем случае используется дополнительный элемент с наружной резьбой. Такие соединения страдают тем же недостатком, что и раструбные клеевые либо на резиновом кольце. Фирма Genster (Германия) также использует резьбовые соединения для сборки труб (из ПВХ). В этом случае, однако, на одном конце трубы имеется наружная, а на другом — внутренняя резьбы. В литературе сообщается, что резьбы, изготовленные по заводским нормам, воспринимают нагрузки на растяжение на 30–40 % большие, чем резьбы, изготовленные по DIN. К сожалению, сведений о конструкции и размерах заводских резьб не приводится. Как отмечает проф. В.Н. Комаров, несущую способность резьбовых соединений рассчитать точно довольно трудно, т.к. даже при незначительных отклонениях размеров элементов резко изменяются усилия, которые могут воспринимать резьбы. Отклонения размеров возможны в процессе изготовления (в пределах допусков на размеры) или вследствие деформации в процессе сборки. Трудность точного расчета несущей способности резьбовых соединений труб обусловлена также сложным характером деформирования концов при их свинчивании вручную (посредством специальных ключей) из-за специфических свойств термопластов и имеющейся всегда разно-толщинностью стенок в области резьбы. В этой связи были проведены специальные исследования резьбовых соединений. Целью этих исследований являлась разработка резьбового соединения, отвечающего условиям технологичности, взаимозаменяемости, прочности при монтаже и герметичности при эксплуатации. Разработка резьбовых соединений проводились с широким использованием производственных экспериментов. В соответствии с принятой методикой вначале по полученным теоретически с учетом сложившихся подходов формулам определялись геометрия резьбы для конкретного типоразмера полимерных труб. Затем готовились чертежи. Далее по чертежам изготовлялись пилотные образцы, которые подвергались метрологическим исследованиям сразу же после изготовления и через одни сутки. Нахождение полученных в результате математической обработки результатов измерений всех параметров для данного варианта резьбового соединения в границах доверительного интервала, принятого при доверительной вероятности 0,95 (уровень инженерной надежности), позволяло принимать используемую для изготовления искомой резьбы технологию для изготовления партии (в объеме 300–400 шт.) полимерных модулей. После выборочных измерений на 4–5 образцах в случае положительных результатов партия этих полимерных модулей использовалась в дело, а канализационный участок с трубопроводом, выполненным из них, считался экспериментальным. И на нем фиксировались монтажные отказы. Использовались трубы из ПВХ100 диаметром 160 мм — SDR 13,6, и из ПЭ63 диметром 160, 180, 225, 315 и 400 мм — SDR 17, 13,6 и 11. Внутренняя и наружная резьбы нарезались в процессе изготовления полимерных модулей на концах отрезков труб длиной 500–1000 мм на токарных станках как простых (например, ДИП500), так и на станках с числовым программным управлением. Проверялись резьбы, различные как по сечению (треугольная, прямоугольная, трапециевидная, округленная; высота, длина и шаг, количество витков, наличие сбега и заходной части и место ее расположения), так и по размерным характеристикам составных элементов резьбы и соединения в целом. В процессе этих исследований отрабатывались заводская технология изготовления и монтажная сборка резьбовых соединений. Были апробированы резьбы, начиная от обыкновенной трубной конической и кончая той, какая используется сейчас в массовом применении на московской канализации практически без монтажных и эксплуатационных отказов. О соответствии условиям технологичности, взаимозаменяемости и прочности судили по числу монтажных отказов, которые возникали в процессе производства замены ветхих трубопроводов новыми трубопроводами из полимерных модулей с испытываемой резьбой. Производственные эксперименты продолжаются около 10 лет, за это время изготовлено и уложено с использованием бестраншейных технологий более 100 тыс. полимерных модулей с 20 вариантами резьбовых соединений. Последние 6 лет идет промышленное применение таких полимерных модулей при реконструкции ветхих канализационных трубопроводов диаметром до 400 мм. Следует отметить, что по сведению районных канализационных участков эксплуатационных отказов ни разу не было. Здесь также следует заметить, что бестраншейное восстановление производится не только на аварийных участках, требующих мгновенной реакции эксплуатационных служб. В большинстве случаев трубопроводы для реконструкции выбирались и выбираются заранее из приоритетных ветхих трубопроводов [4].Также следует отметить и то, что на большинстве трубопроводов бестраншейная замена производилась с использованием новых технологий и устройств. Заметим, что это требует особого рассмотрения. Особого рассмотрения требуют и вопросы, связанные с применением для восстановления ветхих подземных трубопроводов водоснабжения и водоотведения полимерных труб большого диаметра (до 1,4 м), в т.ч. со структурированными стенками. Однако обо всем этом можно будет порассуждать в следующих номерах журнала. ❏ 1. Отставнов А.А., Хантаев И.С., Орлов Е.В. К выбору труб для бестраншейного устройства трубопроводов водоснабжения и водоотведения // Журнал «Пластические массы», №3/2007. 2. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А., Отставнов А.А. Регламент использования полиэтиленовых труб для реконструкции сетей водоснабжения и водоотведения — М.: Миклош, 2007. 3. Отставнов А.А., Устюгов В.А., Хренов К.Е., Харькин В.А. Полиэтиленовые трубные модули для бестраншейного восстановления ветхих водоотводящих трубопроводов // Журнал «С.О.К.», №5/2009. 4. Отставнов А.А., Орлов Е.В., Хантаев И.С. Определение приоритетных участков ремонта систем водоснабжения и водоотведения // Журнал «Водоснабжение и санитарная техника», №3/2007.