Сооружение трубопроводов

1. ВВЕДЕНИЕ

Сегодня на рынке строительных материалов представлен большой  ассортиментполимерных труб. За прошедшие годы полимерные трубы заслуженно завоевали большую популярность. Наблюдается неуклонный рост заинтересованности в использовании полимерных трубопроводов вместо металлических. Превосходство нового материала перед металлом было отмечено практически сразу, что объяснялось уникальными свойствами полимеров. 

Природа полимеров обуславливает  основные достоинства труб, изготовленных  из этого вещества: небольшую плотность  и, как следствие, малый вес; эластичность; способность принимать заданную форму и "запоминать" ее; долговечность (срок службы пластмассовых труб в 3 — 5 раз выше, чем стальных, и достигает 50 и более лет). Широкое использование пластмассовых трубопроводов обусловлено тем, что они в 4-5 раз легче стальных, проявляют высокую стойкость к агрессивным средам и имеют меньшее гидравлическое сопротивление. Откуда вытекает ещё одно важное преимущество - экономичность. Стоимость капитальных вложений для устройства системы пластмассовых трубопроводов не намного выше, чем стальных, а в ряде случаев даже ниже, за счет снижения трудоемкости монтажа в 3 — 8 раз, что также сокращает время проведения работ.  В среднем экономия составляет около 15 процентов, причем наиболее выгодными являются пластиковые трубы малых диаметров, на которые приходится львиная доля коммуникаций в квартирах и коттеджах. Если же записать в цену металлических труб стоимость покраски, разница будет еще более весомой. Следует отметить, что существует достаточно большой ряд полимерных материалов для изготовления труб — полипропилен, полиэтилен, полибутилен, поливинилхлорид и металлопластик, который имеет три слоя: полипропилен-алюминий-полипропилен или полиэтилен-алюминий-полиэтилен.

Пластмассовые трубопроводы получили в последние годы широкое  применение как у нас в стране, так и за рубежом. Наибольшее применение имеют трубы из полиэтилена низкой и высокой плотности, полипропилена и поливинилхлорида диаметром до 315 мм. В ближайшем будущем намечено применение труб из полиэтилена высокой плотности диаметром до 630 мм.

 

 

2. МЕРОПРИЯТИЯ ПО КОНРОЛЮ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ ПРОИЗВОДСТВА.

Высокое качество сварных  соединений пластмассовых трубопроводов обеспечивается при проведении комплекса мероприятий по контролю на различных стадиях производства. Этот комплекс включает три этапа: предупредительный контроль (до начала сварки), активный (в процессе сварки) и приемочный (после завершения сварки).

Предупредительный контроль включает в себя контроль качества свариваемых материалов, выбор сварочного оборудования с учетом показателей его эффективности, проверку квалификации сварщиков и контроль технологической подготовки производства.

При поступлении  на склад необходимо сортировать  трубы так, чтобы на сборку поступали  трубы, близкие по геометрическим параметрам. На их поверхности и по торцам не должно быть трещин, пузырей, раковин и посторонних включений, видимых простым глазом, следов холодных спаев и разложения материала.

Условия хранения труб должны исключить попадание на них  прямых солнечных лучей, так как  при этом возможно не только снижение прочности материала труб, но и  значительное ухудшение их свариваемости.

Перед сваркой трубы  подвергаются механическим и термомеханическим испытаниям.

Гарантийный срок хранения труб - два года со дня изготовления. По истечении указанного срока трубы перед использованием должны подвергаться повторной проверке. 

 

 

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СТЫКОВОЙ СВАРКИ

Свариваемые элементы должны быть совместимы в химическом и физическом отношении, указанная  совместимость должна заверяться производителем труб и фитингов. Трубы должны иметь  одинаковую толщину стенки и одинаковый диаметр. Сварка осуществляется при соблюдении следующих условий:

• В условиях низкой температуры, ветра, запыленности и загрязненности необходимо использовать палатку (при низких температурах - обогреваемую) для создания защищенной площадки для проведения сварочных работ. На сварных соединениях следует проводить тесты, позволяющие убедиться, достаточны ли принятые меры.
• Концы труб должны оставаться чистыми до этапа сварки включительно.
• Во время сварки концы труб должны нагреваться до одинаковой температуры (использовать защиту от солнечных лучей).
• Во время сварки (и особенно на этапе остывания) исключить любое механическое воздействие.
• Концы труб, не задействованные в сварочном процессе, должны быть закрыты заглушками во избежание охлаждения притоком воздуха.
• Рекомендуется использовать вводной ролик в целях облегчения перемещения труб и уменьшения силы трения.

Большое значение имеет  подготовка труб к сборке и сварке. Внутреннюю и наружную поверхности концов свариваемых труб на расстоянии не менее 30 мм от торца очищают от пыли, масла, технического углерода и других загрязнений, отрицательно влияющих на свариваемость и вызывающих растрескивание сварного шва в процессе эксплуатации. Соединяемые поверхности труб, зажатых в сварочной установке, после очистки подвергают торцовке. Стружку, образовавшуюся при торцовке, удаляют чистой тряпкой или другим способом, исключающим загрязнение торцов заготовок. В некоторых случаях применяется обезжиривание свариваемых концов растворителем (ацетоном, спиртом). Деформированные, порванные или имеющие забоины концы труб обрезаются. Режущий инструмент перед обработкой кромок должен быть обезжирен. Запрещается применять при этом охлаждающие эмульсии и смазки.

Следующими важными  операциями являются сборка и центровка труб перед сваркой. Эти операции должны осуществляться на специальном устройстве или на установке, на которой будет вестись сварка. Концы стыкуемых труб должны крепиться в кольцевых зажимах (центраторах) сварочной установки таким образом, чтобы вылет труб составлял 60-70 мм. После сборки между обработанными торцами труб, приведенных в соприкосновение, не должно быть зазоров, превышающих 0,5 мм при диаметрах труб до 110 мм и 0,7 мм - при диаметрах более 110 мм. Смещение соединяемых концов труб, подготовленных к сварке, по наружному периметру не должно превышать 10% толщины стенки труб.

Контроль в процессе сварки проводится с целью строгого соблюдения основных параметров режима и цикла сварки.

Основным параметром процесса является температура нагрева сварочного инструмента, которую необходимо поддерживать постоянной с точностью до ±10 К. Время нагрева - Сплавления торцов свариваемых труб сварочным инструментом - зависит от температуры окружающей среды, толщины стенки труб, подготовки торцов труб под сварку. Сокращение продолжительности нагрева при постоянной температуре инструмента приводит к недостаточному размягчению материала и, как следствие, к ухудшению качества сварного шва. Точное соблюдение времени нагрева не всегда гарантирует стабильную глубину прогрева, она может изменяться в зависимости от условий окружающей среды.  При нагреве сварочный инструмент должен касаться кромок труб по всему периметру. При правильном ведении процесса по всему периметру трубы должен образовываться равномерный грат расплавленного материала в виде валика высотой не более 2-3 мм.

После оплавления концов труб необходимо быстро удалить нагреватель  и произвести осадку труб. Время  между удалением нагревателя  и осадкой труб не должно превышать 1-2 с, иначе происходит снижение прочности  сварного шва в результате быстрого охлаждения свариваемых поверхностей. При увеличении давления происходит чрезмерное выдавливание оплавленного материала наружу и внутрь трубы, что ухудшает качество сварного соединения. Продолжительность охлаждения под давлением определяется с учетом толщины стенки свариваемых труб, температуры окружающего воздуха и типа пластмассы. Сваренный стык необходимо выдерживать под давлением до полного затвердевания материала, так как перемещение концов труб сразу же после сварки может привести к созданию в стыке дополнительных внутренних напряжений. Оставшийся после сварки на сварочном инструменте расплавленный материал необходимо удалить при помощи скребков, металлических щеток и ветоши.

Правильность соблюдения технологического процесса сварки может  быть установлена по внешнему виду и форме сварного соединения. Наиболее высокое качество сварного соединения соответствует образованию двойного плавно скругленного валика грата равномерной по всему периметру шва толщины.

Подготовленные  торцы труб нагреваются до температуры 220 С для ПНД и 200 С для ПВД. Нагрев производится нагревателем установленным  между торцами свариваемых труб. Торцы труб в ручную подводятся к  нагревателю ( 1 этап оплавления ) с помощью  гидропривода создаётся давление 0,49 Х 10... 0,78 X 10 Па ( 0,5...0,8 кгс/ см ) обеспечивающее плотное прилегание торцев труб к  плоскостям нагревателя ( II этап оплавления ). Необходимое давление контролируется установленными на насосе манометром.

По истечении  заданного времени нагревания торцы  труб отводят от нагревателя, убирают  нагреватель и прижимают торцы  труб друг другу с подъёмом давления до 2,00 Х 10 + 0,04 X 10 Па ( 2,0 + 0,04 кгс/ см ) для  труб ПНД и 0,98 Х 10 + 0,025 X 10 Па ( 1,0 + 0,025 кгс/ см ) для труб ПВД.

Затем идёт охлаждение сварного шва под давлением. Длительность этапов процесса сварки полиэтиленовых труб должна соответствовать таблице 3. Время  оплавления  2-ого  этапа  оплавления  при  нагреве  должно корректироваться в сторону увеличения зависимости от температуры окружающего воздуха ( t окр. ). Из расчёта 10 сек. на 1 градус при понижении температуры ( нормальная температура эксплуатации 20° С ).

Приварку производят при обратном ходе подвижной каретки ( Разжим).

 

3. ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ

3.1. Технологическая карта на земляные работы.

3.1.1.Исходные данные для ведения земляных работ:

 

1. Грунт – супесь, суглинок.
2. Трубы – стальные       ГОСТ 10704-91  о 159х4,5
3. Протяженность трубопровода - l = 346 км.
4. Время строительства -  лето
5. Район строительства -  Пермский край
6. Физико - механические свойства грунта

1) Супесь, суглинок.

2) Средняя плотность в  естественном залегании  -  r = 1,65 т/ м³, -  r = 1,8 т/ м³

3) Коэффициент первоначального  разрыхления - 20 % ( К_пр = 1,2 ).

4) Группа грунта для  работ:

                      бульдозер - I;

                      Экскаватор одноковшовый - П;

3.1.2. Определение объемов земляных работ.

                  

1. Подсчет объемов по разработке траншеи.

а) Ширина траншеи по низу:

а = Æ + 2a = 0,159 + 2х0,2 =  0,559 м.

В связи с тем, что разработка траншеи ведётся многоковшовым  роторным экскаватором со сменным оборудованием  и шириной разработки 0,6 м принимаем  ширину траншеи понизу и поверху 0,6 м. В местах, где необходимо заложение  откосов, вертикальные стенки крепят специальными временными крепями, щитами с опорными стойками.

г) Объем траншеи:

   V_транш = (a + В_ср)/2*h_ср*l;

 где В_ср – ширина траншеи средняя между двумя пикетами;

       h_ср – высота траншеи средняя между двумя пикетами;

       l -  длина участка траншеи между двумя пикетами.

 

Расчет объемов земляных работ по разработке траншеи.

Таблица 1

№ ПК	a	h	hср	Bср	L	Vтр
83+93	0,6	1,39	1,395	0,6	73	61,101
84+66	0,6	1,4	1,41	0,6	74	62,604
91+40	0,6	1,42	1,435	0,6	60	51,66
92	0,6	1,45	1,485	0,6	64	57,024
92+64	0,6	1,52	1,53	0,6	86	78,948
93+50	0,6	1,54	1,5	0,6	50	45
94	0,6	1,46	1,44	0,6	100	86,4
95	0,6	1,42	1,45	0,6	300	261
98	0,6	1,48	1,47	0,6	100	88,2
99	0,6	1,46	1,73	0,6	170	176,46
102+70	0,6	2	2	0,6	30	36
103	0,6	2	1,77	0,6	116	123,192
104+16	0,6	1,54	1,575	0,6	184	173,88
106	0,6	1,61	1,57	0,6	100	94,2
107	0,6	1,53	1,525	0,6	100	91,5
108	0,6	1,52	1,56	0,6	200	187,2
110	0,6	1,6	1,59	0,6	100	95,4
111	0,6	1,58	1,58	0,6	28	26,544
111+28	0,6	1,58	2,23	0,6	76	101,688
№ ПК	a	h	hср	Bср	L	Vтр
112+4	0,6	2,88	2,86	0,6	94	161,304
112+98	0,6	2,84	2,21	0,6	102	135,252
114	0,6	1,58	1,6	0,6	100	96
115	0,6	1,62	1,605	0,6	100	96,3
116	0,6	1,59	1,63	0,6	100	97,8
117	0,6	1,67	1,67	0,6	200	200,4
119	0,6	1,67	1,67	0,6	300	300,6
122	0,6	1,67	1,62	0,6	100	97,2
123	0,6	1,57	1,605	0,6	65	62,595
123+65	0,6	1,64	1,605	0,6	35	33,705
124	0,6	1,57	1,67	0,6	33	33,066
124+33	0,6	1,77	1,695	0,6	77	78,309
125	0,6	1,62	1,67	0,6	100	100,2
126	0,6	1,72	1,645	0,6	100	98,7
127	0,6	1,57	1,495	0,6	18	16,146
127+18	0,6	1,42	1,495	0,6	63	56,511
отв.9	0,6	1.46	1,405	0,6	20	16,86
	0,6	1,35
отв. 7	0,6	1,45	1,405	0,6	79	66,597
		1,36
						3645,546