ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОПРОВОДОВ ИЗ МЕДНЫХ ТРУБ, СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ, ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ В СССР И РФ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

П.В. Антоненко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОПРОВОДОВ ИЗ МЕДНЫХ ТРУБ, СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ, ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ В СССР И РФ

В статье рассматриваются вопросы применения медных труб при строительстве и реконструкции газопроводов, нормативная документация, анализ сложившейся ситуации, пути решения проблем и характерные особенности эксплуатации.

Ключевые слова: Медные трубы, опыт применения, анализ, способы соединения.

За всю историю газификации СССР медные трубы никогда не применялись в качестве газопроводов (импульсные газопроводы в газорегуляторной аппаратуре и внутренние газопроводы проточных водонагревателей в расчёт не берём). Советские специалисты справедливо считали, что стальные трубы, в достаточном количестве, выпускаемые промышленностью полностью решают задачи газификации страны и необходимости применять дорогостоящие медные трубы не видели. Медь, как материал применялась в электротехнической промышленности и применять стратегический материал для жилищно-коммунальной сферы считалось расточительным. Советские технические нормы применение медных трубопроводов не рассматривали и технологий по соединению медных трубопроводов не развивали.

Вместе с тем о преимуществах медных трубопроводов было хорошо известно и отражено в советских справочных пособиях.

Пайка и сварка были рассмотрены и освоены достаточно неплохо, но применением неразъёмных соединений методом прессования не рассматривалось, и эта технология появилась гораздо позднее и была разработана немецкими инженерами в 1995 году получив название метод пресс - обжима.

Преимущества медных труб и основные существующие технологии их соединения.

Согласно основных характеристик медные трубы значительно превосходят стальные по долговечности, коррозионной стойкости, экологичности, они более пластичны и легче обрабатываются, лучше переносят воздействие высоких температур при пожаре, при использовании медных труб нет необходимости защищать их от атмосферной коррозии. Медные газопроводы лучше стальных при воздействии отрицательных температур, в отличии от полиэтиленовых труб имеет стойкость к ультрафиолету.

Сварные соединения медных труб.

Для производства сварочных работ применяют покрытые электроды, которые расплавляются. В результате получают стык без дефектов, но место сварки медной трубы будет отличаться от основного материала, это происходит из-за присутствия дополнительных веществ, легирующих металлов. Добавки содержатся в составе плавких электродов, для этого используют кремниевые, марганцевые, фосфорные, оловянные и цинковые присадки. Сварка медных газопроводов редко применяется в газовом хозяйстве и по прогнозам специалистов в ближайшее время расширение применения технологии не произойдёт.

При ручном соединении применяют покрытые электроды, которые расплавляются. В результате получают стык без дефектов, но место сварки медной трубы будет отличаться от основного материала. Такое явление происходит из-за присутствия дополнительных веществ, легирующих металлов. Добавки содержатся в составе плавких электродов. Проблема заключается в том, что сам сварной шов по физическим свойствам будет отличаться от основной трубы. С образовавшемся расплаве могут присутствовать различные металлы и их оксиды, содержащиеся в электроде или на поверхности соединяемых элементов.

При этом для нужд газового хозяйства избавляться от этих недостатков нецелесообразно из-за достаточного качества производимых сварных швов и крайне редком использовании технологии сварки.

Капиллярная пайка.

Наиболее часто встречающимся способом соединения медных труб является пайка с применением специальных припоев и флюсов, разогрев поверхностей производится газовой горелкой.

© П.В. Антоненко, 2022.

Научный руководитель: Чупин Валерий Николаевич - преподаватель, Владимирский государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.

Различают два способа:

• Высокотемпературная пайка (используется горелка на пропане и припои из тугоплавких металлов);

•Низкотемпературная пайка (используется паяльная лампа и припои из мягких металлов).

Резка медной трубы

Для выполнения данного этапа необходим труборез. Надо надеть труборез на тот конец трубы, где предстоит сделать отрез, продвинув его на отмеченное для разреза место. После этого необходимо плотно затянуть хомут (винт) инструмента и начать вращение резака вокруг трубы. Нередко при монтаже медного газопровода или системы теплоснабжения возникает необходимость в использовании элементов, изготовленных из других материалов. В этом случае следует помнить, что ни в коем случае нельзя допустить прямого соприкосновения меди и оцинкованной стали из-за возникающих при этом электрохимических процессов. В результате такого контакта коррозийные процессы на поверхности стали развиваются в ускоренном темпе, и она разрушается. Для того чтобы избежать этого, между медным и стальным участком трубопровода необходимо помещать фитинг из латуни. Контакт меди с пластиком, латунью или кислотоупорной сталью с этой точки зрения безопасен и не влияет на срок службы трубопровода.

Рис. 1. Схема паяного соединения

Ц II]

I [ *

Рис. 2. Монтаж котельной, выполненный из медных трубопроводов

Анализируя технологию монтажа медных газопроводов методом сварки и пайки возможно сделать некоторые выводы:

- Технология позволяет выполнить систему газопроводов из меди, полностью отказавшись от применения других материалов;

- Построенный таким образом газопровод по ряду технических характеристик существенно превосходит аналогичные образцы из стали и металлополимерных материалов. К основным преимуществам отнесём: срок службы (до 50 лет), повышенную огнестойкость, отсутствие коррозии, высокую ремонтопригодность;

- Применение медных труб позволяет ускорить монтажные работы, отсутствует необходимость покраски;

- Коэффициент шероховатости медной трубы меньше, чем у стальных и металлополимерных, что позволяет использовать трубы меньших диаметров для обеспечения той же пропускной способности трубопровода;

- Возможность повторного использования труб после демонтажа трубопровода;

- Внешняя привлекательность изделий из меди позволяет использовать изделия из нее в качестве элемента декора помещений;

- Стойкость к перепадам температуры без ограничений по давлению и времени воздействия позволяет медному трубопроводу без потерь выдерживать воздействие теплоносителя в диапазоне минус 200 -плюс 250 градусов и давление до 400 атмосфер;

- Малое температурное расширение;

- Высокие пластичность и прочность позволяют использовать изделия с

толщиной стенки в 3 раза меньше, чем у металлополимерных и стальных труб. Медные трубы легко гнутся и обрабатываются;

- Медь имеет высокую стойкость к воздействию УФ-излучения, химически агрессивным веществам и коррозии, что позволяет эксплуатировать трубопроводы из нее до 100 лет.

Медные трубы обладают следующими недостатками:

- завышенная стоимость по сравнению с стальным исполнением;

- необходимость применения специального оборудования, навыков при монтаже газопроводов системы из меди;

- материал исполнения хорошо проводит электрический ток;

- медь тяжело сочетается с другими материалами (металлополимерных, стальных газопроводов), может способствовать их коррозии и окислению.

Впервые в РФ на законодательном уровне возможен монтаж газопроводов без применения огневых работ. С моей точки зрения это идеальный технический вариант замены (капитального ремонта) газопроводов ВДГО и ВКГО.

Главное достоинство медной трубы по сравнению со стальной — отсутствие сварочных работ: монтаж осуществляется запрессовкой фитингов при помощи гидравлического пресс-инструмента. Такая система впервые была представлена в Германии в 1995 году компанией Viega. Девиз, с которым фирма выводила на рынок новый продукт: «Нет пайки, нет сварки — нет проблем». Для систем газоснабжения, это особенно актуально.

У разных производителей название системы может отличаться, но суть одинакова: соединение медных труб (диаметром от 12 до 108 мм) пресс-фитингами из меди и бронзы. В немецкой системе «Pшfipress», разработанной компанией «Viega», используется уплотнительное кольцо из запатентованного материала (НМБМ — для газопроводов, EPDM — для водопроводов).

Пресс-технология для медных газопроводов имеет явные преимущества перед традиционной технологией, использующей обычную водогазопроводную стальную трубу:

1.Быстрый, простой и удобный монтаж;

2.Не требует электрогазосварки и пайки;

3.Выполнение работ в благоустроенных помещениях;

4.Надежный и красивый газопровод.

Выводы

С развитием технологий монтажа медных газопроводов с помощью пресс-фитингов, когда стоимость строительства внутренних систем из меди приблизилась к стоимости монтажа стального газопровода, появился реальный смысл обсудить все преимущества медного газопровода:

1.Срок эксплуатации медного газопровода, гарантирующий его полную надёжность и безопасность составляет 50 лет. Стальной же газопровод после 20 лет эксплуатации подлежит обязательной диагностике и испытаниям с выдачей заключения о пригодности дальнейшей эксплуатации и на какой срок;

2.Медный газопровод не требует покраски, он не подвержен коррозии так, как стальной трубопровод. С течением времени медная труба покрывается патиной, придавая благородный вид под старину;

3.Для медного газопровода допускается скрытая прокладка в нишах и каналах стен и полов, что не маловажно для интерьеров, применяющих различные современные дизайнерские решения;

4.Монтаж медного газопровода при помощи пресс-фитингов возможен при 100%-ной чистовой отделке помещений, так как процесс не требует сварочных и огневых работ, в отличие от стального трубопровода;

5. Максимальная надёжность и безопасность соединения медного газопровода с помощью пресс-фитингов происходит благодаря двойной опрессовке и запатентованному контуру безопасности SC-СоШш со специальными уплотнительными кольцами из эластомерного материала, обладающего необходимой химической стойкостью к нефтегазовой среде в рабочем диапазоне температур, сохраняя при этом эксплуатационные характеристики минимум 50 лет;

6.Время монтажа систем газоснабжения из меди сокращается до 60% по сравнению с монтажом при помощи сварных соединений.

Библиографический список

1.СНиП 42-01-2002. «Газораспределительные системы».

2.СНиП 31-01-2003. «Здания жилые многоквартирные».

3.СНиП 31-02-2001. «Дома жилые одноквартирные»

4.СП 42-102-2004. «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб».

5.СП 62.13330.2011*. «Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002» (с изменением № 1).

6.СП 54.13330.2011. «Здания жилые многоквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003».

7.СП 42-101-2003. «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб».

8.СП 55.13330.2011. «Дома жилые одноквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-02-2001».

АНТОНЕНКО ПАВЕЛ ВАЛЕРЬЕВИЧ - магистрант, Владимирский государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.