Что касается трубной продукции, то сегодня на рынке предлагается, в отличие от советского времени, более широкая номенклатура труб и фасонных соединительных частей из различных полимеров [2]. Это по-прежнему трубные изделия из полиэтилена («Геберит») и непластифицированного поливинилхлорида, а также из сравнительно нового материала [3] — полипропилена, причем с увеличением диаметра со 110 до 160 мм, что связано с применением полимерных трубных изделий в высотных зданиях. Индустриальные методы монтажа в настоящее время используются практически в той или иной степени только в Москве: монтаж внутренних санитарно-технических систем ведется как правило с применением санитарно-технических кабин (это старые решения) и шахт-пакетов (новые решения). На других территориях России используются те же трубные изделия, но монтаж санитарно-технических систем ведется как правило «россыпью». Применение пластмассовых санитарно-технических устройств позволяет не только значительно снизить расход металла и топливно-энергетических ресурсов, но и резко повысить степень заводской готовности этих устройств, улучшить их эксплуатационные качества [4, 5]. Увеличение срока службы пластмассовых санитарно-технических изделий и существенно лучшей ремонтопригодности обуславливает эффективность их использования и в малоэтажных (сельских и поселковых), и в многоэтажных (средней, повышенной и даже в высотных) как жилых, так и общественных зданиях. В СССР для изготовления сантехизделий в основном использовался полиэтилен. Ассортимент выпускаемых изделий был ограничен. Применение сантехизделий из полимеров было также ограничено: в основном их использовали только в крупных городах. Другое дело сейчас. Традиционной областью применения пластмассовых труб в строительстве по-прежнему остаются внутренние системы канализации и водостоков. В прошедшее десятилетие наметились тенденции значительного увеличения объема применения пластмассовых труб в системах холодного и горячего водоснабжения и отопления зданий. Усилиями ряда организаций разработаны новые конструктивные и технологические решения пластмассовых санитарно-технических устройств, созданы всероссийские и территориальные нормативные документы по проектированию и монтажу полимерных трубопроводов. То есть можно смело утверждать, что имеются вполне достаточные условия для создания больших и малых трубозаготовительных производств, чтобы повсеместно на огромной территории России осуществлять индустриальный монтаж внутренних канализационных систем за счет правильного использования полимерных трубных заготовок. Такие заготовки следует выпускать централизованно. Для этого необходимо иметь соответствующее оборудование. Состав оборудования будет определяться технологией изготовления укрупненных узлов из полимерных труб. Технологии трубозаготовительных производств, позволяющие качественно и производительно изготовлять укрупненные узлы из полимерных труб, как показывает московский опыт, должны быть ориентированы на применение всех либо порознь ряда технологических процессов [6]. Механическая обработка труб и деталей — разметка и резка труб, снятие фасок на концах труб, обработка торцов, образование отверстий Разметка, т.е. нанесение разметочных линий для резки прямых участков труб, фасонных линий реза (при изготовлении сварных деталей, обозначение мест вырезки отверстий) на нагреваемых участках является первым технологическим процессом механической обработки труб и трубных заготовок. Перед разметкой трубы очищают от загрязнений, а затем наносят разметочные линии мелом, цветными карандашами или металлической чертилкой. Заготовительные длины труб определяют по рабочим или монтажным чертежам (эскизам) с учетом припусков на изогнутые участки, на толщину реза, на последующее формование на отрезаемых трубах и патрубках раструбов, на их торцовку. Для разметок используют разметочные столы или центрирующие призмы углового и прямоугольного профиля, а также стандартные мерительные инструменты — линейки, рулетки, поверочные угольники, угломеры, циркули, штангенциркули, а также специальные шаблоны и разметочные приспособления, которые совмещают с устройствами для резки труб. Для разметки прямых и косых линий реза на трубах диаметром 40–160 мм и для угловых (клиновых) вырезов лучше всего использовать специальные циркули, которые состоят из конуса с призмой, транспортира и нескольких (чаще трех) шарнирно связанных между собой и с корпусом звеньев (рычагов), на одном из которых имеется гнездо с укрепленным в нем разметочным мелком (чертилкой). Шарнирно-рычажный узел устанавливают на нужный угол и фиксируют гайкой-барашком, затем пластмассовую трубу крепят в зажиме, устанавливают на ней в нужном месте циркуль и мелком чертят линию реза. Такой циркуль несложен конструктивно, невелик по массе (до 1 кг). При серийном или массовом изготовлении однотипных узлов фиксированной длины в условиях трубозаготовительного предприятия (цеха, мастерской) рекомендуется выполнять резку по упору, а при постоянном угле реза — с использованием стационарного поворотного устройства с транспортиром, шкала которого должна быть проградуирована. Весьма ответственным технологическим процессом является механическая обработка концов труб, т.к. от выбранного метода обработки зависит качество монтажных заготовок. Необходимо обеспечивать равномерность процесса резания при заготовительных работах, не допускать появления сколов в местах реза труб, которые могут являться концентраторами напряжений, и тем самым не снижать ударную прочность труб. Резку пластмассовых труб можно выполнять [7]: на трубоотрезных станках или ленточными пилами, маятниковыми пилами с абразивными армированными кругами, на станках гильотинного типа, на токарных и фрезерных станках, на распиловочных станках для древесины, электро- и пневмоножовками, труборезом с пневмоприводном, ручными ножовками для резки металлов, мелкозубыми плотницкими пилами и столярными ножовками. Диаметр дисков у дисковых пил принимался от 250 до 650 мм, а ширина полотна у ленточных пил — от 15 до 25 мм для полиэтиленовых труб и до 20 мм — для поливинилхлоридных труб. Разводка на сторону зубьев у пил принималась 0,5–0,6 мм. Частота вращения дисков при резке полиэтиленовых и полипропиленовых труб составляла 2000–3000 мин–1 (33–50 с–1), а ПВХ — 600–800 мин–1 (10–13 с–1). Наиболее чистая поверхность реза получалась при использовании дисковых пил без развода зубьев (при этом толщина дисков равномерно уменьшалась к центру), а также абразивных армированных кругов с шероховатыми боковыми поверхностями. Абразивные круги имели диаметр 300–500 мм и толщину 3 мм. Для резки (рубки) полиэтиленовых труб толщиной до 3,5–4 мм и диаметром до 110 мм без образования стружки применялись устройства гильотинного типа с движущимися в вертикальной плоскости ножами клиновидной формы. Устройства этого типа, хотя и требуют сравнительно частой заточки и смены ножей, характеризуются большой производительностью. Для резки труб использовались также токарные и фрезерные станки. У токарных станков частота вращения шпинделя составляла 1000–2000 мин–1, а отрезные резцы были изготовлены из быстрорежущей стали. При использовании электро- и пневмоприводных ножовок длина полотна принималась 450–500 мм, толщина — 1,5 мм, высота зубьев — 1,5–2 мм, развод зубьев — 0,5–0,7 мм. У труборезов с пневмоприводом в качестве режущего инструмента применялись отрезные резцы. Во всех случаях удавалось обеспечивать отклонение от угла реза, не превышающего: для труб диаметром до 50 мм — 0,5 мм; диаметром 50–160 мм — 1 мм; диаметром более 160 мм — 2 мм. Перпендикулярность плоскости реза к оси трубы проверялась металлическим угольником. Снятие наружных фасок для обеспечения сборки раструбных соединений с резиновыми уплотнителями, наружных и внутренних фасок для различных типов сварных стыков, получение ровной и чистой поверхности торцов после операций формования и при подготовке к стыковой сварке нагретым инструментом выполнялись с применением механизированных и ручных (при малых диаметрах труб и небольших объемах работ) приспособлений, в которых режущим инструментом являются специальные фрезы, резцовые головки с несколькими ножами или обыкновенные резцы. При работе с пластмассовыми трубами нередко возникает необходимость создания в их стенках отверстия. Отверстия в стенках труб для изготовления деталей методом вытяжки горловин, подсоединения седелок, приварки ответвлений и т.п. выполнялись на сверлильных станках. При этом применялись перовые и спиральные сверла, а также специальные циркульные резцы и трубные сверла. Для сверления малых отверстий (диаметром до 15 мм) использовались перовые сверла (угол заточки — 60–70°, подача — 0,1–0,3 мм за 1 оборот). Использование для таких отверстий спиральных сверл нецелесообразно, т.к. они быстро забиваются стружкой. Для отверстий диаметром от 15 до 50 мм использовались стандартные спиральные сверла (угол заточки 100–130°), в которых предусматривалась двойная заточка и полировка винтовых канавок, что способствовало беспроблемному отводу стружки. Отверстия диаметром более 50 мм выполнялись циркульными резцами или трубными сверлами. Циркульный резец (передний угол заточки 50°) устанавливался на кронштейне, который крепился перпендикулярно к конусному патрону, приводимому во вращение на сверлильном станке. Трубное сверло выполнялось обычно в виде полого усеченного конуса с небольшой конусностью и с зубьями (высотой 5–7 мм и углом заострения 80–90°) на уширенном конце. Конус устанавливался в направляющей цилиндрической втулке и крепился с помощью хвостовика в патрон станка. Образуемая таким образом цилиндрическая фреза вращалась с небольшой частотой (1–3 с–1) и прорезала стенку пластмассовой трубы на глубину в несколько миллиметров за один оборот. Для отверстий диаметром более 15 мм вначале просверливалось малое отверстие, а затем требуемого размера. Температура в зоне действия инструментов в диапазоне 20–40 °С, во избежание размягчения полимеров, при котором режущие части вдавливаются в потерявший твердость материал, поддерживалась за счет охлаждения места сверления и инструмента подачей сжатого воздуха. Вследствие низкой теплопроводности полимеров выделяемое в зоне резания тепло может вызвать местный перегрев, что чревато недопустимыми деформациями и невозможностью дальнейшей обработки, а при значительном увеличении температуры — частичным их разложением (деструкцией). При обработке ПВХ может начаться выделение газообразного хлористого водорода. По этой причине использование охлаждающих водных эмульсий не рекомендуется (хлористый водород с водой образует слабый раствор соляной кислоты, способствующий корродированию режущих устройств и самих станков). Нагрев — тепловая обработка концов и других участков труб Тепловая обработка пластмассовых труб и деталей является одной из важных подготовительных операций при формовании раструбов, калибровке труб, их гнутье, сварке и т.д. Теплофизические свойства пластмассовых труб и, следовательно, процессы, происходящие при их нагреве, связаны со специфическими свойствами полимеров, из которых их изготавливают. Переход в пластическое состояние различных полимеров происходит при разных температурах. Рассмотрим вопросы тепловой обработки на примере ПВХ (пластического состояния он достигает при температуре более 80 °С). При нагреве ПВХ, например от температуры –20 °С, его прочность на растяжение уменьшается, а относительное удлинение при растяжении увеличивается, что происходит вплоть до 100 °С. При дальнейшем нагреве удлинение при растяжении быстро уменьшается и при температуре 160 °С прочность и удлинение падают до нуля. Размягчение ПВХ наступает уже при температуре более 80 °С. Если новую форму при тепловом формовании не зафиксировать, начинают действовать возвратные, пружинящие силы, стремящиеся вернуть изделие в исходное состояние (это свойство иногда называют «пластической памятью»). Если же изделие (например, трубу) в пластическом состоянии надвинуть на оправку большего диаметра или прижать деформированный участок к какой-нибудь твердой поверхности (сжатым воздухом или другим способом) и дать возможность полимеру при охлаждении отвердеть, то напряжения, которые стремились вернуть трубу к первоначальным размерам, «заморозятся». При более высоких температурах формования и «замороженные» силы не столь велики, поэтому такая отформованная деталь имеет большую теплостойкость (при повторном нагреве, например в процессе эксплуатации трубопровода, эта деталь начнет деформироваться при более высокой температуре, чем та, которая формовалась при более низкой температуре). Формование при температуре более 145 °С выполнять не следует вследствие низкой прочности и деформационной способности, а также из-за опасности пережога ПВХ. Наибольшей деформационной способностью (более 300 %) ПВХ обладает при 100 °С, а при 150 °С она составляет всего 50–60 %. Наиболее благоприятной температура нагрева для формования ПВХ установлена на уровне 130 °С. Если трубу или фасонную деталь из ПВХ нагревают в тепловом шкафу при температуре воздуха 140 °С со всех сторон, то для нагрева 1 мм толщины требуется 1,5 мин. При других способах нагрева — контактном способе с использованием нагревательных элементов (из стали или легких металлов), в нагретых жидкостях, открытым пламенем или различными тепловыми излучателями — время нагрева значительно снижается. Так, если при нагреве трубы из ПВХ с толщиной стенки 3,2 мм в термошкафу требуется около 5 мин, то в других случаях — как правило не более 45–50 с. Нагрев материала определяется временем, необходимым для равномерного прогрева изделия по толщине стенки. Значительное (в 1,5–2 раза) превышение времени нагрева ПВХ даже при температуре 130 °С может вызвать вздутие на поверхности и изменение окраски. Важным элементом процесса тепловой обработки является стадия охлаждения отформованных деталей. Для ПВХ предпочтительно быстрое охлаждение. Наиболее целесообразно охлаждение водой. Если по каким-либо причинам это невозможно, то используют сжатый воздух. В механизированных устройствах часто применяют охлаждение струей воды. Охлаждают изделия по возможности до температуры окружающей среды, но не выше 40 °С. Возможности формования нагретой детали в большой степени зависят от скорости, с которой происходит этот процесс. В общем случае чем выше скорость формования, тем выше его качество. Тепловое формование полипропилена при изготовлении обычных трубных заготовок осуществляют в довольно узкой области его пластического состояния при температуре 155–160 °С (ниже температуры плавления кристаллов). Нагрев одиночных пластмассовых труб осуществлялся в ваннах с глицерином, гликолем, трансформаторным маслом (последнее — только для ПВХ) и в воздушных печах. Наилучшего качества отформованных раструбов и откалиброванных гладких концов на трубах удавалось достичь при температурах нагрева, находящихся в строго определенных пределах (см. табл. 1). Для нагрева использовались также тепловые электрические нагреватели (ТЭНы), которые являлись составной частью конвейерных установок (рис. 1) и устройств для одиночного нагрева концов труб (рис. 2 и 3). Формование трубных элементов Формованием изготовлялись раструбы на трубах диаметром от 25 до 160 мм различных видов: цилиндрические прямые (под сварку или склеивание), цилиндрические с канавками (для соединения с резиновыми уплотнительными элементами) и конусные (для разъемных фланцевых соединений). Формование основано на способности трубных изделий из термопластичных материалов (полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и т.п.) размягчаться при нагреве, сравнительно легко изменять свои размеры и форму, сохраняя их после охлаждения. НИИМосстроем и МГПО «Моссантехпром» созданы станки для механического формования раструбов с канавками на трубах, используемых для сборки канализационных и водосточных трубозаготовок диаметром до 160 мм и гладких раструбов диаметром до 250 мм. На этих станках формовались как раструбы обычной длины, так и компенсационные раструбы (длиной до 220 мм). Кроме того, в трубозаготовительном производстве концы гладких труб из НПВХ, которые предполагалось склеивать, подвергались калибровке как в гладких металлических гильзах, так и с использованием механопневматической обработки [8]. Сборка трубозаготовок В условиях монтажно-заготовительных предприятий, кроме работ по выполнению отдельных операций по механической и тепловой обработке, формованию, изготовлению отдельных элементов, важное место занимали работы по сборке труб и деталей в укрупненные узлы, а также по испытаниям единичных изделий и целых блоков. Учитывая более сложные условия труда при работе на строительной площадке, основным правилом заготовительного производства являлась сборка элементов трубопроводов в оптимальные по размерам узлы. Московская практика показала, что не всегда следует стремиться к возможно большему укрупнению узлов. Дело в том, что минимум соединений, который останется для выполнения в построечных условиях, не всегда компенсируется осложнениями в технологии производства, связанными с излишней укрупненностью монтируемых узлов. Примером оптимальности трубозаготовок могут служить этаже-стояки (рис. 4, а) и поквартирные узлы горизонтальных отводных трубопроводов (рис. 4, б), выполненные на сварке враструб, и узел для подсоединения канализационного трубопровода к канализационному выпуску, собранный из трубных изделий из НПВХ на резиновых кольцах (рис. 5). Для получения укрупнения узлов канализационных трубопроводов оптимальной конструкции были разработаны специальные фасонные детали, заменяющие несколько стандартных, — двухплоскостные крестовины. Их изготовление было освоено сначала в московском заготовительном производстве (с использованием сварки для ПЭ и склеивания для ПВХ), а затем и многочисленными предприятиями в стране (литьем под давлением), в т.ч. из полипропилена. В общем объеме трубозаготовительных работ технологические процессы сборки и испытания узлов и блоков занимают от четверти до трети всего времени. На монтажных заводах и в мастерских для выполнения этих работ устраиваются специальные участки, оборудованные устройством для компоновки, сборки и испытания узлов. При изготовлении узлов использовался в основном поточно-операционный метод ведения работ. Собирались элементы узлов в кондукторах, обеспечивающих фиксацию положения узлов трубопроводов, облегчающих их сборку. Соединялись трубы и соединительные части либо вручную, либо специальным пневматическим инструментом, конструкция которого исключала их механическое повреждение. При ручной сборке соединений с резиновыми кольцами у рабочего быстро прививался навык и ощущение правильно собранного стыка, т.к. руки легко реагировали на особенности перемещения собираемых деталей. Перемещение деталей с помощью пневмоцилиндров делало их движение равномерным даже при частичном выталкивании кольца из канавки. Испытание трубозаготовок Собранные узлы канализационных трубопроводов и проверенные визуально на соответствие эскизам трубозаготовок испытывались гидравлическим способом на давление 0,1 МПа или пневматическим — на давление 0,02 МПа. Пневматические испытания проводили погружением заглушенных узлов (этаже-стояков, горизонтальных отводных трубопроводов) в ванну с водой. Заглушка, присоединяемая к компрессору, имела штуцер и отверстие для прохода воздуха. Стенды для гидравлических испытаний узлов этаже-стояков трубопроводов в МГПО «Моссантехпром» представляют собой металлические ванны со сливом, в которые помещают и закрепляют испытуемые узлы. Концы трубопроводов закрывают заглушками с резиновыми уплотнителями, приводимыми в движение от пневмопривода (для Ø110 мм) или вручную (для Ø50 мм). Заглушки снабжены штуцерами для выпуска воздуха и заполнения испытываемых узлов водой. Давление может подаваться от внутренней водопроводной сети или от питательного бака (в бак подается под давлением воздух, передающий давление на воду). Давление в узлах трубопроводов поддерживается с точностью ±0,01 МПа. Потеря герметичности определяется по падению давления на контрольном манометре и появлению течей в местах соединений или на дефектных участках трубопроводов. Московский опыт, базирующийся на тысячах построенных с использованием пластмассовых трубных заготовок внутренних канализационных систем, надежно эксплуатируемых в течении нескольких десятилетий, вполне может быть использован при выполнении национальной строительной программы на территориях большинства субъектов Российской Федерации для индустриализации монтажа с целью ресурсосбережения и повышения производительности труда.
1. Дубровкин С.Д., Гольцман Ш.Л. Монтаж санитарно-технических устройств из полимерных материалов// Изд-во литературы по строительству. М., 1968. 2. Устюгов В.А., Отставнов А.А. Выбор трубных изделий для устройства внутренних канализационных сетей// «Технология строительства», №2(36)/2005. 3. Устюгов В.А., Отставнов А.А. Об опыте применения труб из термопластов при устройстве внутренней канализации// «Трубопроводы и экология», №1/2005. 4. Ромейко В.С., Алескер Я.Б., Отставнов А.А., Устюгов В.А. и др. Строительство трубопроводов. Эксплуатация и ремонт трубопроводов// Справочные материалы. Пластмассовые трубы в строительстве. М., 1997. 5. Ромейко В.С., Алескер Я.Б., Отставнов А.А., Устюгов В.А. и др. Трубы и детали трубопроводов. Проектирование трубопроводов// Справочные материалы. Пластмассовые трубы в строительстве. М., 1997. 6. Отставнов А.А., Сладков А.В. Технология изготовления трубозаготовок из термопластов для внутриквартальной канализации. Сборник научных трудов НИИ Мосстроя: Совершенствование технологии применения полимерных материалов в строительстве. М., 1984. 7. Алескер Я.Б., Ехлаков С.В. Монтаж пластмассовых санитарно-технических устройств// Стройиздат. М., 1990. 8. Отставнов А.А. Заводская технология подготовки труб к соединению// «Энергетическое строительство». №10/1982.
