Материалы и оборудование водопроводных сетей
Для строительства напорных водоводов и водопроводных сетей применяют стальные, чугунные, асбестоцементные, пластмассовые, железобетонные и другие трубы.
Стальные трубывыпускаются в широком диапазоне диаметров, толщин стенок и марок стали. Они обладают высокой прочностью, относительно небольшой массой, пластичностью, индустриальностью монтажа. Недостатки трубопроводов из стальных труб – подверженность коррозии и зарастанию, меньший срок службы по сравнению с чугунными и неметаллическими трубами, увеличение гидравлического сопротивления в процессе эксплуатации при отсутствии необходимых мер по защите от коррозии.
Возможность применения стальных труб должна быть строго обоснована. Для наружных трубопроводов используют сварные трубы, выпускаемые промышленностью диаметрами до 1400 мм по ГОСТ 10704-91*, ГОСТ 10705-80, спирально-шовные ГОСТ 8696-74*, ТУ 102-39-84 и ГОСТ 12586.1-84. Применение бесшовных стальных труб целесообразно лишь в том случае, если в соответствии с расчетами на прочность установлена невозможность использования сварных труб.
Стальные трубы соединяют сваркой. При монтаже узлов трубопроводов употребляют гнутые, штампосварные и сварные стальные фасонные части, привариваемые к трубам.
В последнее время стальные трубы используют с цементно-песчаным покрытием.
Чугунные трубывыпускают двух типов: диаметром 65 – 1000 мм на рабочее давление 1 МПа с раструбным стыковым соединением, которое уплотняют канатной прядью и заделывают асбестоцементным раствором (рис. 5.3а), и диаметром 65 – 300 мм на рабочее давление до 2 МПа со стыковым соединением под резиновые уплотнительные манжеты (рис. 5.4, 5.5).
Рис. 5.3. Чугунные раструбные трубы
а – общий вид; б – заделка стыка; 1– гладкий конец трубы; 2 – раструб; 3 – зазор; 4 – смоленая прядь; 5 – белая прядь; 6 –асбестоцемент
Рис. 5.4. Соединения чугунных труб с резиновыми уплотнителями
1– гладкий конец трубы; 2 – раструб; 3,4 – резиновое уплотнительное кольцо (манжета); 5 – навинчиваемая муфта
Узлы водопроводной сети и водоводов, в зависимости от рабочего давления, устраивают с помощью чугунных или стальных сварных фасонных частей.
Чугунные трубы с противокоррозионным покрытием, выполняемым на заводах, долговечны и находят широкое применение при устройстве водопроводов в пределах населенных пунктов, территории промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов. Недостаток этих труб – плохое сопротивление динамическим нагрузкам (хрупкость) и большая масса.
Конкурентом стальных труб в последние годы являются чугунные трубы с шаровидным графитом (ВЧШГ), широко используемые в последние годы.
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом – особенный и уникальный по своим свойствам материал, сочетающий в себе коррозионную стойкость чугуна и высокие механические свойства, близкие к свойствам стали. По сравнению со стальными, трубы из ВЧШГ менее подвержены коррозии, а по пластическим характеристикам приближаются к стальным. Благодаря этому они при повреждениях не разрушаются полностью, как это происходит при повреждениях чугунных труб из серого чугуна. Толщина стенок труб из ВЧШГ меньше, чем труб из серого чугуна, на 20 – 50 % в зависимости от диаметра трубы, с увеличением диаметра различие возрастает.
Рис. 5.5 Раструбное соединение чугунных труб
1– гладкий конец трубы; 2 – раструб; 3 – смоленая прядь; 4 – асбестоцемент; 5 – мастика
В настоящее время в России выпускаются трубы из ВЧШГ диаметром 100 – 1000 мм (по ISO 2531 и ТУ 1461-037-50254094-2000) и длиной до 6 м, с рабочим давлением до 1,6 МПа.
Трубы из ВЧШГ соединяются с помощью раструбных соединений с уплотнительным кольцами, фланцевых соединений или сваркой.
Для защиты от внешней и внутренней коррозии труб из ВЧШГ используют различного типа покрытия. Для внутреннего покрытия труб ВЧШГ используется цементно-песчаное покрытие (ЦПП), которое наносится методом центрифугирования. На наружную поверхность труб наносится слой битумного лака или другой нетоксичный материал, например композитное покрытие металлическим цинком.
Асбестоцементные трубыобладают малой массой, что облегчает их транспортирование и укладку, малой теплопроводностью, стойкостью в отношении коррозии, малым коэффициентом гидравлического сопротивления, являются диэлектриками, сохраняют в условиях эксплуатации гладкую и некорродирующую внутреннюю поверхность.
Однако возможна внешняя коррозия этих труб под воздействием веществ, разрушающих соединения, входящие в состав асбестоцемента. При прокладке асбестоцементных труб в агрессивных грунтах необходимо предусматривать противокоррозионную защиту в виде битумных покрытий. Недостатком этих труб является также хрупкость.
Асбестоцементные трубы выпускаются в соответствии с ГОСТ 539-80 диаметром до 500 мм на рабочее давление 0,6 – 1,5 МПа.
Трубы стыкуются с помощью асбестоцементных и чугунных муфт на резиновых уплотнителях (рис.5.6).
Рис.5.6 Муфтовое соединение асбестоцементных труб
1– гладкий конец трубы; 2 – муфта; 3 – уплотнительные резиновые кольца; 4 – асбестоцемент
Пластмассовые трубыне подвержены электрохимической коррозии. Они имеют малое гидравлическое сопротивление, малую массу, низкую теплопроводность. Вероятность разрушения пластмассовых трубопроводов при замерзании в них воды мала. Недостатками таких труб являются невысокое сопротивление раздавливанию, большой коэффициент линейного расширения и подверженность старению.
Для наружных сетей водоснабжения применяют пластмассовые напорные трубы из полиэтилена низкой и высокой плотности (ГОСТ 18599-83*), поливинилхлорида (ТУ 6-19-231-83) и полипропилена (ТУ 38-102-100-89) диаметром до 230 мм на рабочее давление до 1,0 МПа. Соединяют трубы путем сварки и склеивания. Соединение пластмассовых труб с трубами из других материалов выполняют на фланцах.
Водопроводная арматура
Для обеспечения нормальной эксплуатации водопроводная сеть должна быть оборудована арматурой.
Для возможности выключения ремонтных участков водоводов применяют задвижки и поворотные затворы. Задвижки по конструкции запорного органа подразделяются на параллельные и клиновые. Задвижки бывают с ручным, гидравлическим и электрическим приводами и диаметром до 1200 мм (рис. 5.7).
Рис. 5.7 Задвижки:
а – параллельная с выдвижным шпинделем; б – параллельная с невыдвижным шпинделем; в – клиновая; г – параллельная с электроприводом; д – параллельная с гидроприводом
Поворотные дисковые затворы (рис. 5.8) получают все большее распространение. По сравнению с задвижками они имеют меньшие габариты, массу и стоимость, удобны в обслуживании, но обладают большим гидравлическим сопротивлением. Затворы выпускаются с ручным D = 100 – 600 мм и электрическим D = 300 – 2400 мм приводами на давление 1 – 2,5 МПа.
Рис. 5.8 Дисковый поворотный затвор с электроприводом
Обратные клапаны(рис. 5.9) применяются для того, чтобы воспрепятствовать обратному току воды, протекающей по трубопроводу. Клапан открывается в результате поворота диска при подаче воды под давлением, после чего диск удерживается в открытом положении подъемной силой, возникающей от скоростного напора потока. Обратные клапаны выпускаются различных конструкций диаметром 50 – 1000 мм на давление 0,25 – 4 МПа.
Рис. 5.9 Поворотный обратный клапан
Предохранительные клапаны и устройства(рис.5.10), предназначенные для борьбы с гидравлическим ударом в трубопроводах, разделяются на две основные группы: пружинные предохранительные клапаны, применяемые при ударах, начинающихся с волны повышения давления, и гасители удара, применяемые при ударах, начинающихся с волны понижения давления. Пружинные предохранительные клапаны и гасители имеют достаточно сложную конструкцию. Их устанавливают в местах, где существует опасность повышения давления.
Рис. 5.10. Предохранительные клапаны
Для создания нормальных условий работы трубопроводов их оборудуют аэрационными устройствами(рис. 5.11), которые необходимы для впуска воздуха в случае опорожнения отдельных участков трубопроводов и выпуска воздуха при заполнении их водой. Клапаны для впуска воздуха устанавливают в повышенных точках профиля с целью исключения образования в трубопроводе вакуума, превышающего расчетный для принятого типа труб. Клапаны для выпуска воздуха устанавливают также в повышенных точках профиля.
Рис. 5.11. Шаровой вантуз и схема его установки на водоводе
Выпускислужат для сброса воды. Их устанавливают в пониженных точках каждого ремонтного участка трубопровода, а также в местах, принятых для промывки трубопроводов перед сдачей в эксплуатацию по окончании строительства или после ремонта.
Если здания в населенном пункте не оборудованы внутренним водопроводом, то забор воды из сети осуществляется через водоразборные колонки. Для забора воды из водопроводной сети на нужды пожаротушения применяют пожарные гидранты, устанавливаемые в смотровых колодцах (рис.5.12). Для получения воды из подземного гидранта необходим стендер (рис.5.13), который накручивается сверху на гидрант.
Рис. 5.12 Пожарный гидрант Рис. 5.13. Стендер