Трубы с некруглым поперечным сечением (преимущественно квадратным или прямоугольным) часто используются при строительно-монтажных работах: обустройстве ограждений и перил, установке сложных сборно-сварных металлоконструкций и т.п. Потребителей привлекает простота сборки, а также декоративность конструкций и их долговечность. Долговечность во многом зависит от надежности соединений профильных труб между собой.
Учитывая устойчивый спрос на такую продукцию, ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» постоянно предлагает своим клиентам широкую номенклатуру труб с сечением в форме квадрата (по ГОСТ 8639-82) или прямоугольника (по ГОСТ 8645-68). В разделе профильных труб также представлены изделия по ГОСТ 32931-2015 «Трубы стальные профильные для металлоконструкций. Технические условия», предназначенные для применения в сварочно-сборочных работах.
Общая классификация методов соединения
Профильные трубы применяются либо для транспортировки жидкостей и газов, либо – в строительстве – как элемент ограждающих конструкций. По первому из указанных применений профильные трубы используют реже, поскольку их гидродинамические возможности уступают круглым. Методы соединения труб некруглого профиля (таких как прямоугольные, квадратные, овальные или плоско-овальные) обычно классифицируются по технологии герметизации соединения и необходимости будущей разборки. Поскольку профильные трубы часто требуют специализированной герметизации (для управления угловыми напряжениями и предотвращения турбулентности потока), методы их соединения отличаются от традиционных методов соединения круглых труб.
Механические системы стыковки и фиксации
Способы соединения профильных труб без сварки используют внешнее усилие для крепления, что делает их идеальными для систем, требующих гибкости или частого обслуживания, например, воздуховодов HVAC или специальных технологических труб.
Практическое распространение получили:
- Канавчатые муфты. Используются для соединения труб путем установки муфты на канавки, образованные или вырезанные в концах труб, создавая надежное, иногда гибкое уплотнение угловых, П- или Т-образных или прямых отрезков.
- Резиновые втулки/муфты без ступиц. Гибкая резиновая втулка накладывается вокруг соединения и затягивается с помощью червячных зажимных лент из нержавеющей стали.
- Штеккерные соединения. Используются для некруглых, особенно овальных труб. Эти соединения используют резиновые уплотнения и кольца для создания плотного соединения без сварки.
- Фланцевые соединения. Специально разработанные фланцы, соответствующие некруглому профилю, скрепляются болтовым крепежом (болтами и гайками), преимущественно с применением уплотняющей прокладки, которая позволяет сохранить герметичность узла в условиях высоких давлений. Фланцевые соединения обычно используются для стыковки клапанов, счетчиков воды, насосов и т. д., а также при необходимости частой разборки и обслуживания участка трубы.
Сварные и сплавляемые соединения
Эти методы используются для создания постоянных (неразъемных) соединений, обычно в промышленных приложениях, где материал трубы и смежного уголка — металл (например, сталь). При этом углы прямоугольных или квадратных труб сплавляются с помощью дуговой сварки плавящимся или неплавящимся электродом.
Сварка часто применяется для стальных труб, не имеющих коррозионно-стойкого поверхностного покрытия (например, цинкового), которые прокладываются под землей. В таких случаях предусматривают повторное цинкование отдельных компонентов трубопровода.
Профильные трубы, изготовленные из меди и ее сплавов, допускается соединять сваркой встык, а профильные трубы, полученные из нержавеющей стали, сваривают с применением конструктивно предусмотренных раструбов на торцах.
При соединении оцинкованной стальной трубы следует использовать специальные фитинги фланцевого или кольцевого типа, а фланец сварного шва должен быть оцинкован повторно.
Для сварки полимерных/пластиковых труб используют процесс их термосплавления, часто с применением промежуточных трубок. Соединяемые торцы нагревают до температуры, превышающей температура плавления материала. Торец трубы оплавляется, образуя непрерывный и герметичный проход.
Специализированные схемы соединения
Включают разборные конические разъемы: специально разработанные соединители (например, фитинги BFM), которые могут адаптироваться к различным некруглым формам и размерам, обеспечивая надежное и долговечное соединение.
В промышленных целях применяют также скользящие муфты, которые используются при ремонте участков трубопроводов, расположенных в труднодоступных местах. Такая муфта скользит по трубе без необходимости внутреннего упора, что облегчает сборку.
Систематизация методов соединения профильных труб представлена в таблице.
|
Категория |
Требуемые элементы и составляющие |
Применение |
|
Механические |
Хомуты, болты, резиновые втулки |
Вентиляция и кондиционирование, водоотвод, временные соединения
|
|
Сварка и термосплавление/склеивание |
Аппараты ручной сварки, термопистолеты, соединительные муфты |
Для постоянных соединений, устойчивых к давлению, в промышленности и в быту |
|
Специализированные |
Конические соединители/адаптеры |
Несовпадающие профили, которые подлежат стыковке |
Далее рассматриваются возможности и ограничения всех технологий соединения стальных профильных труб.
Характеристика основных способов
Сварка
Сварочные процессы включают сплавление металлических профильных труб при высоких температурах, в результате чего получается прочное и герметичное соединение.
Преимущества: прочность и герметичность стыка, который практически не требует обслуживания. Сварка экономит материал, повышает эффективность производства и обеспечивает высокие характеристики уплотнения.
Недостатки: сварка может вызвать деформацию и остаточное напряжение, влияющее на прочность изделия. Процесс требует высокой квалификации сварщика, в противном случае могут возникнуть дефекты сварки, как трещины и пористость.
Соединение термосваркой включает в себя нагревание и оплавление концов труб, чтобы при охлаждении они образовали единое целое. Метод широко используется для профильных труб из полиэтилена или полипропилена. Преимущества – высокая коррозионная стойкость и прочность, длительный срок службы. Недостаток технологии в том, что неравномерный нагрев может повлиять на качество соединения.
Механические соединения
Подразделяются, в свою очередь, на соединения с использованием промежуточных деталей – фланцев или муфт, а также различных зажимных устройств. Используются не только в трубопроводах, но и при монтаже строительных металлоконструкций, где предусмотрены профильные трубы.
Во фланцевых соединениях используются фланцы, болты, гайки и прокладки для создания надежного стыка. Преимущества – высокая прочность и отличные герметизирующие свойства. Недостатки – более трудоемкая сборка и более высокая стоимость требующихся компонентов.
Отдельно следует выделить применение компрессионных фитингов, когда для крепления трубы используется контргайка и наконечник. Преимущества - устойчивость к высокому давлению и температуре, отличная герметизация и простота обслуживания.
Муфтовые соединения включают вставку одного конца трубы в другой, что обычно используется в системах трубопроводов низкого давления. Для неметаллических труб часто используются раструбные соединения. Их преимущества - быстрый и простой монтаж, а недостатки - склонность к расслоению в нестабильных внешних условиях.
Зажимы как обязательный элемент крепления профильных стальных труб, применяют хомуты или подвижные резьбовые элементы, которые располагаются по периметру стыка.
Клиновые зажимы используются в так называемых краб-системах. Она представляет собой специализированную схему соединения строительных лесов и опор, в конструкции которой имеются профильные трубы. Предназначена для соединения вертикальных стоек с горизонтальными элементами (ригелями) и диагональными раскосами.
Ключевой особенностью является «крабовый узел» - соединитель, который позволяет одновременно прикрепить до 8 компонентов (4 ригеля и 4 диагональных распорки) к одной вертикальной стойке, что позволяет создавать универсальные установки под разными углами. Краб-системы используются в тяжелонагруженных опорах при строительстве мостов и высотных конструкций.
Механизм клинового замка - это сборная модульная система, в которой ригель прикрепляется к зажиму на вертикальной стойке, а клин вводится вниз, поворачиваясь, чтобы мгновенно закрепить компонент, обычно под прямым углом, без использования гаек и болтов. Как только ригель соприкасается с зажимом, клин автоматически поворачивается для мгновенной сборки.
Преимущество - совместимость по размерам, что позволяет удовлетворять большинство конкретных требований к несущей способности конструкции.
Клеевое соединение
В клеевых соединениях для соединения идентичных материалов для герметизации используются клеи, которые обычно применяются в дренажных системах. Чаще этот метод используется для соединения неметаллических профильных труб при умеренных эксплуатационных нагрузках.
Преимущества - простой и быстрый монтаж с низкими затратами на расходные материалы и инструменты, устойчивость стыка к коррозии, а также возможность применения в особых условиях (например, с учетом требований к теплопроводности и маслостойкости). Недостатки - ограниченная прочность на отслаивание и не всегда удовлетворяющая эксплуатационным требованиям термостойкость (обычно не более 150°C).
От чего зависит выбор оптимального способа соединения профильных труб
Надежность соединения в условиях эксплуатации должна удовлетворять требованиям нормативных документов.
Стандарты, принимаемые во внимание
Ими являются:
- ГОСТ 16037-80, который устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры на трубопроводы, где задействованы стальные профильные трубы;
- ГОСТ 32931-2015, содержащий технические условия на металлоконструкции из стальных профильных труб;
- ГОСТ 13663-86, где приведены технические требования к стальным профильным трубам.
В специальных условиях эксплуатации руководствуются также нормами отраслевых ТУ.
Заключительные рекомендации
Ключевые факторы, определяющие выбор способа соединения:
- Давление и скорость в системе. При высоком давлении часто требуются усиленные фланцы, непрерывные сварные швы или специальные механические замки для предотвращения утечки воздуха. Для системы низкого давления можно использовать более простые решения, например, скользящие и приводные соединения или защелкивающиеся замки.
- Материал трубы. Металлические трубы обычно соединяются с помощью фланцевых или сварных соединений. Пластиковые трубы часто соединяются с помощью клея, специальной сварки с растворителем или специальных вставных муфт с резиновыми уплотнениями.
- Размеры трубы. Размер воздуховода определяет необходимый размер фланца для обеспечения жесткости конструкции.
- Среда установки. В скрытых/труднодоступных зонах требуются высокопрочные постоянные соединения (например, сварные или сверхпрочные фланцевые). Для размещения в ограниченном пространстве может потребоваться использование прессованных и сварных соединений.
Компания ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» всегда готова оказать своим клиентам высококвалифицированную консультативную помощь по подбору сортамента профильных труб, подходящего под конкретные условия эксплуатации.