Что значит сегментный отвод

Фитинги для стыковой сварки. Литые или сегментные?

В современных трубопроводных системах для водо- и газоснабжения в последние годы все шире применяются полимерные материалы, среди которых лидирующие позиции занимает полиэтилен высокой плотности.

Одним из важнейших элементов трубопровода наряду с полиэтиленовыми трубами являются фитинги, позволяющие вести трубопровод под нужными углами, выполнять разветвление потока, изменять рабочее сечение трубопровода и т.д.

Фитинги можно разделить на следующие группы:

В этой статье мы остановимся подробнее на двух последних группах – сегментных и литых фитингах для стыковой сварки.

Сегментные фитинги производятся методом стыковой сварки отдельных, предварительно подготовленных фрагментов полиэтиленовых труб – «сегментов». Сварка производится на специальных сварочных аппаратах, позволяющих выставлять отдельные элементы фитинга под разными углами. Необходимым приспособлением для производства сегментных фитингов является ленточная пила, с помощью которой производится разделка кромок фитинга под нужным углом.
Соответственно в качестве сырья для производства сегментных фитингов используются полиэтиленовые трубы.

Если отечественная нормативная база по проектированию и строительству водопроводов и канализационных коллекторов из полиэтиленовых труб предусматривает применение стыковых фитингов, полученных, как методом литья, так и сегментных, то в газоснабжении использование сегментных фитингов не допускается.

Чем вызвана такая дискриминация?

Качество литых фитингов, производство которых зачастую полностью автоматизировано, минимально зависит от человеческого фактора, имеет высокую повторяемость от детали к детали, а свойства самого фитинга равномерно распределены в его массе. Соответственно производство литых фитингов достаточно капиталоемкое, предприятия, их выпускающие, имеют лаборатории, оборудованные всем необходимым для контроля используемых композиций полиэтилена, а также контроля самих фитингов.

Сегментные фитинги производятся всегда вручную. В зависимости от «обеспеченности» предприятия-изготовителя их могут выпускать на автоматических и полуавтоматических сварочных аппаратах ведущих мировых производителей, а могут использовать примитивные ручные станки. В таких условиях повторяемость качества деталей может обеспечиваться как характеристиками оборудования, так, и это главное, квалификацией работающего на нем персонала. Учитывая тот факт, что для запуска примитивного производства сегментных фитингов не требуется значительных капиталовложений, они выпускаются многими отечественными фирмами, в составе которых нет лабораторного оборудования не только для испытаний производимой продукции, но и даже для входного контроля поступающих на производство полиэтиленовых труб. Кроме того, учитывая наличие на фитинге сварных швов (минимум одного, максимум 4 и более), плоскость которых зачастую не перпендикулярна оси трубы, возникает неравномерность свойств в материале фитинга. Но об этом подробнее мы остановимся ниже.

Основным требованием, определяющим качество фитинга, является определение стойкости к постоянному внутреннему давлению. Для этого фитинг, помещается в специальную ванну, где при определенной температуре нагружается испытательным давлением, которое превышает рабочее от в 1,25 раза – для водопроводных сегментных фитингов, до в 4 раза – для литых фитингов в газоснабжении.

Не смотря на кажущуюся дешевизну недорогих сегментных фитингов отечественного производства, ситуация не так однозначна, как это можно было бы себе представить.

Условно фитинги для стыковой сварки можно подразделить на три группы по величине диаметра.

1. В диапазоне диаметров до 225 мм литые фитинги в последнее время получают все большие преимущества. Это объясняется низкой себестоимостью массового производства литья по сравнению с затратами при ручном труде в производстве сегментных фитингов. На ходовых диаметрах 110, 160 и 225 мм литые фитинги имеют практически одинаковую стоимость с сегментными.

2. В средней группе диаметров (от 250 до 315 мм) более дорогие литые фитинги могут конкурировать с сегментными с учетом затрат на заливку сегментных в армированный бетон. Так на газопроводах и ответственных водопроводах в основном используется литье, на прочих объектах водоснабжения, напорных канализационных коллекторах применяются сегментные фитинги

3. Литые фитинги больших диаметров (от 400 мм) характеризуются сложностью изготовления и обслуживания пресс-форм, а потому разница в цене с сегментными фитингами более существенна. Поэтому для строительства и монтажа полиэтиленовых трубопроводов таких диаметров используются в основном сегментные фитинги. Хотя на очень ответственных объектах целесообразно использовать литые фитинги.

В Украине только наиболее крупные компании-производители имеют соответствующее оборудование для производства качественных сегментных фитингов. К ним относятся такие предприятия как ООО «ЦТ «ВИК», концерн «Водполимер», группа ПОЛИПЛАСТИК (ООО «ТД «Евротрубпласт» и Рубежанский трубный завод), ООО «Эльпласт-Львов».

Остальные – менее мощные фирмы, вряд ли могут обеспечить достойное качество продукции ввиду отсутствия современного оборудования.

Компания «ВиК» выпускает сегментные фитинги диаметром до 315 мм (установка WM-315, Georg Fischer-Omicron), компания «Эльпласт» – до 400 мм (установка Ritmo). Производство сегментных фитингов более крупных диаметров (до 630 мм) освоено концерном «Водполимер» (установки WM-315, Georg Fischer-Omicron, WIDOS 630) и предприятиями группы ПОЛИПЛАСТИК (установки WM-315, WM-630, Georg Fischer-Omicron).

Качество выпускаемых соединительных деталей непременно должно быть подтверждено испытаниями в специальной лаборатории. Концерн «Водполимер» и компания «Эльпласт» располагают лабораторной базой для испытания фитингов диаметром до 315 мм. Среди перечисленных компаний только Рубежанский трубный завод имеет полноценную гидравлическую лабораторию для испытания фитингов диаметром до 630 мм.

Следует отметить, что после гидравлических испытаний фитинги к повторному использованию не подлежат, их необходимо утилизировать в обязательном порядке.

Сегментные фитинги диаметром свыше 710–1200 мм поступают в Украину из-за рубежа. Это в основном российская продукция, преимущественно Климовского трубного завода (предприятие группы ПОЛИПЛАСТИК). Это обусловлено очень высокой стоимостью производственного оборудования (от 250 тыс. евро).

Теперь подробнее остановимся на особенностях прочностного расчета фитингов и связанных с этим нюансами их применения.

Напряжение в стенке гладкого напорного трубопровода, возникающее от действия внутреннего давления Р определяется по формуле:

В момент подачи первоначального давления в трубопровод (в момент опрессовки) под действием указанного напряжения наблюдается незначительное перемещение стенки трубы – уширение трубопровода. Из-за этого возникает продольная сила, стремящаяся сократить длину трубопровода, которая, складываясь с усилием от температурной деформации, может привести к разрушению трубопровода при отсутствии на нем обустроенных компенсаторов.

В случае наличия на трубопроводе фитингов, изменяющих направление движения потока, суммарное напряжение, возникающее в стенке фитинга, складывается из собственного напряжения в стенке фитинга от действия внутреннего давления и напряжения от восприятия усилия деформации линейной части трубопровода. Если со вторым слагаемым все более-менее понятно, то на первом остановимся поподробнее.

В качестве примеров рассмотрим расчет напряженного состояния от действия внутреннего давления в моделях таких наиболее распространенных фитингов, как:
– тройник, изготовленный из ПЭ 100, SDR17 диаметром 160 мм;
– отвод под 90° с одной промежуточной секцией, изготовленный из ПЭ 100, SDR17 диаметром 160 мм.

Фитинги нагружаются рабочим давлением MOP, МПа, соответствующим аналогичным трубам:

Как мы договорились ранее, принимаем тот факт, что фитинги нагружаются «сами по себе», т.е. не учитываем влияние линейного усилия присоединенного трубопровода, а для упрощения расчета считаем, что концы фитингов жестко заделаны.

Из рис. 1 и 2, отображающих напряженное состояние деформированных под воздействием внутреннего давления фитингов, видим, что напряжение в стенке цилиндрических участков фитингов (в зависимости от ориентации) находится в пределах 8-10 МПа, что отвечает напряжению в гладкой полиэтиленовой трубе при прочих равных условиях (диаметр, стандартное размерное отношение, давление) – см. формулу выше. При приближении к плоскости изменения направления потока напряжение на внешней стороне фитинга постепенно спадает (для отвода достигает всего 1,5 МПа), а на внутренней – резко возрастает: для тройника это значение находится на уровне 24 МПа, для отвода – 18 МПа. Это объясняется двумя факторами: во-первых, более высоким усилием, действующим изнутри на наружную, большую по площади, часть трубопровода, а во-вторых, изгибающими моментами, действующими на краях цилиндрических участков.

На рис. 3 и 4 показаны перемещения стенок фитинга от воздействия внутреннего давления. Отчетливо видно, что максимальное перемещение происходит на боковых стенках фитингов и достигает 2,3 мм для отвода (в плоскостях изменения направления потока) и 7,7 мм – для тройника.

В результате проверочного расчета трубопровода (рис. 5 и 6) видно, что минимальный запас прочности у фитингов наблюдается на внутренних частях в плоскостях изменения направления потока.

Приведенные здесь расчеты свидетельствуют о том, что в критических зонах (плоскость изменения направления потока) стенок фитингов действуют большие напряжения, чем возникающие в стенке гладкой цилиндрической трубы.

Какое же влияние оказывают эти напряжения на фитинги при их эксплуатации?

Литые фитинги

Все эти факторы приводят к тому, что реально возникающие в стенке литого фитинга напряжения меньше расчетных и не оказывают разрушительного влияния в процессе эксплуатации.

Сегментные фитинги

Отличие реальных сегментных фитингов от моделей, приведенных выше, в том, что свойства полиэтилена неравномерно распределены в массе фитинга. В цилиндрических участках фитинга молекулы ориентированы вдоль образующей трубы.

В плоскости же изменения направления потока – плоскости сварного шва – концы молекул хаотически оборваны, в результате чего деформация одной цилиндрической части фитинга не может быть равномерно передана другой части.

Приведенные выше расчеты наглядно показывают, что плоскость сварного шва сегментного фитинга является потенциально опасной областью с точки зрения разрушения фитинга (рис. 7).

Как же выйти из сложившейся ситуации? В соответствии с каким нормам применять сегментные фитинги для обеспечения долговременной и безопасной эксплуатации?

Согласно техническим условиям ТУ У В.2.7-25.2-32926466-004:2007, по которым фитинги производятся на Рубежанском трубном заводе, при строительстве необходимо размещать и фиксировать их в опорах из армированного бетона (конфигурация и размеры опор подробно описаны в ТУ) для передачи возникающих нагрузок на материал бетонного каркаса (рис. 8).

В случае невозможности обустройства бетонных опор рекомендуем использовать фитинги, изготовленные из трубы с более высокой группой давления. Так, например, для сварки трубы ПЭ 100 SDR17-160×9,5 на максимальное рабочее давление 1,0 МПа следует использовать тройник, изготовленный из трубы ПЭ 100 SDR13,6-160×11,8. А для соединения труб ПЭ 80 SDR13,6-250×18,4 на максимальное рабочее давление 1,0 МПа нужно применить отвод, изготовленный из труб ПЭ 80 SDR11-250×22,7 или ПЭ 100 SDR13,6-250×18,4.

При заказе необходимо предупредить, для чего будет использован приобретаемый фитинг, и тогда, в заводских условиях, будет подобран оптимальный режим сварки (в случае сварки трубы и фитинга из полиэтилена разных классов) или на краях фитинга будут выполнены фаски для соответствия толщин свариваемых стенок (в случае
различного SDR фитинга и трубы).

Не стоит экономить при строительстве инженерных коммуникаций (различного назначения) на соединительных деталях и их монтаже. Затраты на фитинги составляют, как правило, от 5 до 20 % общей стоимости трубопровода. Использование же качественных изделий окупается отсутствием аварийных ситуаций при эксплуатации, соответственно снижением затрат на ремонтные работы.

Комментарии:

Александр Воробкало, директор ООО «Аквагрупмаркет»

Олег Коржевский, ООО «ТД «Евротрубпласт»

Источник

Отводы сварные секторные

Отводы сварные секторные (сегментные) используются для соединения труб большого диаметра с определенным углом поворота потока, работающих в условиях невысокого давления. Угол поворота сварного отвода зависит от области применения и условий эксплуатации данной детали. Отвод сварной секторный может быть изготовлен под разными углами, но наиболее распространенные отводы секторные сварные имеют угол в 30°, 45°, 60° и 90°. На сегодняшний день, практически во всех строительствах трубопроводов или теплотрасс используются сварные секторные отводы. На рисунке, приведенном ниже, вы можете посмотреть как схематично выглядят отводы сварные секторные:

Отводы сварные секторные:

Отводы сварные секторные чаще всего изготавливаются по двум стандартам: ОСТ 36-21-77 (для нефтепроводов) и ОСТ 34 10.752-97 (для трубопроводов воды и пара). Отводы сварные секторные изготавливаются из листа стали или трубы путем изготовления конусообразных колец с дальнейшей их сваркой в отвод (колено). Такие отводы идут от диаметра 530мм и выше. Отличительной особенностью сварных отводов является цена, как правило, она в разы ниже цены на отводы крутоизогнутые цельнотянутые и отводы штампосварные больших диаметров, это обусловлено простым процессом их изготовления.

В нижеприведенных таблицах указаны все виды отводов сварных секторных по ОСТ 36-21-77 и ОСТ 34 10.752-97 поставляемые нашей компанией, а также все характеристики данных отводов:

Отводы по ОСТ 36-21-77

Размеры, мм											Условное давление Ру МПа
Dу	Dн	R	L отводов под углом				Н			s	неагрес-сивных	среднеаг-рессивных
							секторов	полусекторов с углом
			90°	60°	45°	30°		22°30’	15°
500	530	750	750	432	310	201	260	200	130	7 8 10 12	1,6 (16) 2,5 (25) — —	1,0 (10) — 1,6 (16) 2,5 (25)
600	630	900	900	520	372	241	314	242	157	7 10 12	1,6 (16) 2,5 (25) —	1,0 (10) 1,6 (16) 2,5 (25)
800	820	1200	1200	694	496	322	424	327	212	8 10 12 14	1,6 (16) — 2,5 (25) —	1,0 (10) 1,6 (16) — 2,5 (25)
1000	1020	1500	1500	865	620	402	530	410	265	8 10 12 15	1,0 (10) 1,6 (16) — 2,5 (25)	0,63 (6,3) 1,0 (10) 1,6 (16) —
1200	1220	1800	1800	1040	745	483	638	493	319	9 12 15	1,0 (10) 1,6 (16) —	0,63 (6,3) 1,0 (10) 1,6 (16)
1400	1420	2100	2100	1210	870	564	744	576	372	10 14	1,0 (10) 1,6 (16)	0,63 (6,3) 1,0 (10)

В следующей таблице Вы можете посмотреть массу отводов изготовленных по ОСТ 36-21-77:

Размеры, мм		Масса, кг
Dу	S	отводов под углом				секторов	полусекторов с углом
		90°	60°	45°	30°		22°30’	15°
500	7 8 10 12	109,1 124,4 154,7 184,7	72,7 83,8 102,9 122,9	56,0 63,8 79,3 94,6	36,2 41,2 51,2 61,0	36,0 41,0 50,9 60,7	27,8 31,6 39,2 46,7	17,9 20,3 25,2 29,9
600	7 10 12	155,9 220,9 265,2	103,9 147,4 176,0	80,1 113,6 135,6	51,8 73,3 87,5	51,6 73,0 87,1	39,8 56,3 67,1	25,6 36,2 43,0
800	8 10 12 14	309,3 385,5 461,1 535,9	206,0 256,7 306,9 356,5	159,0 198,0 236,8 275,2	102,8 127,9 152,8 177,5	102,4 127,5 152,3 177,0	79,0 98,4 117,4 136,3	50,9 63,3 75,5 87,3
1000	8 10 12 15	481,9 600,8 719,1 895,5	321,0 400,2 487,8 596,1	247,8 308,8 369,4 459,8	160,1 199,5 238,6 296,7	159,8 199,0 238,0 296,0	123,3 153,6 183,6 228,2	79,5 98,9 118,1 146,6
1200	9 12 15	778,0 1037,2 1288,7	518,3 690,8 858,0	400,2 531,6 662,1	258,6 343,4 427,3	258,1 342,7 426,6	199,3 264,4 329,0	128,5 170,3 211,6
1400	10 14	1174,2 1637,9	782,2 1090,8	603,9 841,9	390,3 543,7	389,7 542,9	300,8 418,8	194,0 269,7

Ниже приведен пример условного обозначения отводов по ОСТ 36-21-77:

Отводы по ОСТ 34.10.752-97

В ОСТ 34 10.752-97 есть 5 таблиц, в каждой из которых указаны все характеристики для отводов (колен) в 15°, 30°, 45°, 60° и 90°. Мы не будем описывать характеристики всех колен, а укажем характеристики наиболее популярных отводов – отводов с углом в 90°:

Условное Давление Ру	Условные проход Dу	Разм. Присоед. Труб Dн х S	Dн1	S1	R	α1	α2	φ	a	a1	b	b1	C	Масса, кг
2,5 (25)	100	108*4	108	4	305	11° 15’	22° 30’	90°	144	122	100	100	355	6,2
	125	133*4	133		320				154	127			370	8,1
	150	159*5	159	5	330				164	132			380	12,3
	200	219*7	219	7	360				188	144	100	100	410	25,6
	250	273*8	273	8	410				218	159	110	105	460	40,9
	300	325*8	325		490				260	180	130	115	540	56,8
	350	377*9	377	9	570				300	200	150	125	620	84,3
	400	426*10	426	10*	640				240	220	170	135	690	118,4
	500	530*8	530	8	800				424	212	212	106	800	134,0
				11	530				318	209	106	103	580	138,5
	600	630*8	630	(12)	950				504	252	252	126	950	283,3
					630				378	239	126	113	680	209,4
	700	720*9	720	9	1080				572	286	286	143	1080	276,4
				11	720				432	266	144	122	770	247,6
	800	820*11	820		1230				652	326	326	163	1230	438,8
					820				492	296	164	132	870	317,7
	1000	1020*14	1020	14	1350				812	406	406	203	1530	862,5
					1020				608	304	202	101	1020	579,0
	1200	1220*14	1220		1830				972	486	486	243	1830	1233,7
				(18)	1220				732	366	244	122	1220	1068,5
1,6 (16)	400	426*6	426	10*	640				340	220	170	135	690	118,4
	500	530*8	530	8	530				318	209	106	103	580	100,7
	600	630*8	630	(10)	950				504	252	252	126	950	236,7
					630				378	239	126	113	680	174,6
	700	720*9	720	9	720				432	266	144	122	770	202,8
	800	820*9	820		1230				652	326	326	163	1230	358,5
					820				492	296	164	132	870	259,9
	1000	1020*10	1020	10	1530				812	406	406	203	1530	616,3
					1020				608	304	202	101	1020	413,0
	1200	1220*11	1220	11	1830				972	486	486	243	1830	969,4
					1220				732	366	244	122	1220	651,8
	1400	1420*14	1420	(14)	2130				1132	566	566	283	2130	1671,3
					1420				852	426	284	142	1420	1123,8
	1600	1620*14	1620	(14)	2430				1290	644	644	322	2206,2
				(18)	1620				966	483	322	161	1901,6

Ниже приведен пример условного обозначения отводов по ОСТ 34 10.752-97:

Если Вам требуется посмотреть вышеуказанные характеристики для колен 15°, 30°, 45° или 60°, то Вы сможете посмотреть их на нашем сайте нажав на ОСТ 34 10.752-97.

Все швы сварных отводов тщательно проверяются на неразрушающий контроль, а также на разрушающий контроль. Методы контроля могут быть различны, например: Радиационная дефектоскопия, ультразвуковая дефектоскопия, магнитная и электромагнитная дефектоскопия и т.д. Поэтому все сварные отводы, поставляемые ООО “ТД ”Союз ДСК”, успешно выдерживают все необходимые воздействия при правильных условиях их эксплуатации.

Сварные секторные отводы могут быть произведены из различных видов стали (углеродистой, низколегированной, высоколегированной коррозионно-стойкой, жаростойкой и жаропрочной). Они применяются в соединениях трубопроводов многих видов промышленности, позволяющих по условиям эксплуатации их использование.

Наша компания поставляет отводы сварные секционные из различных марок стали, таких как: сталь 20 и 09Г2С (отводы сварные стальные), сталь 12х18н10т (отводы сварные нержавеющие) и др. Возможно изготовление отводов сварных секторных других диаметров, из других марок стали, по другим нормативным документам (ТУ 102-488-95 и др.), а также по чертежам и эскизам заказчика.

Источник