Способы соединения медных труб, применяемых в газоснабжении, и их перспективы

№122-1,

технические науки

В статье рассматриваются проблемы использования медных труб для бытового газоснабжения. Особое внимание уделяется способам соединения медных труб. Описаны причины, препятствующие широкому практическому применению инновационных материалов и методов монтажа. Предложено применение медных труб для капитального ремонта внутренних систем газоснабжения зданий.

Похожие материалы

Практические аспекты применения медных труб в современном газовом хозяйстве впервые были подробно описаны отечественной нормативной литературе в 2004 г. — в СП 42-102-2004 [1].

Вопросы применения медных труб в качестве газопроводов рассмотрены там глубоко и подробно, охвачены все нюансы — от качества материала до технологий соединения и контроля. Кроме того, в специализированной литературе и периодических изданиях опубликовано большое количество качественного информационного материала, раскрывающего преимущества медных газопроводов.

Однако, массового практического применения медных труб в газовом хозяйстве не происходит, и мы попробуем разобраться в причинах этого.

Для начала рассмотрим основные свойства медных труб. Медным трубам характерно высокое качество изготовления и надежность в эксплуатации.

Медные трубы никогда не ржавеют, не трескаются и не вздуваются, как это не редко бывает со стальными трубами. Кроме того, медь обладает крайне низкой шероховатостью, пластична и устойчива к различным повреждениям и ударам. Медные системы трубопроводов, устойчивы к землетрясениям. Вся система гарантировано выдерживает пожар, а точнее воздействие открытого огня с температурой 650ºС не менее 0,5 ч, что соответствует стандартному временному регламенту пожаротушения. Диапазон рабочих температур медных труб позволяет без опаски устанавливать систему вне помещений в регионах России с холодными зимами. Заказчик всегда будет доволен быстрой и чистой установкой, ведь при обычной сварке грязь и копоть неизбежны, не говоря уже о нередких повреждениях стен и полов. Вид готовой системы не оставит нареканий, а благодаря разнообразным фитингам можно проложить газопровод по желаемой траектории, огибая возможные препятствия.

Специалисты разделяют три основных способа соединения медных труб: электрическая сварка; пайка с помощью горелки или электропаяльника; прессование. Все эти технологии могут быть применены при формировании как разъемной, так и неразъемной системы трубопроводов [2].

Для выполнения автоматизированной или ручной сварки медных труб требуются электроды и газ (азот, аргон или гелий) для создания защитной среды. Кроме того, требуется сварочный аппарат на постоянном токе и, в некоторых случаях, горелка. Электрод может быть графитовым, вольфрамовым, медным или угольным. Основной недостаток такой монтажной технологии — существенные различия в характеристиках у получаемого шва и металла трубы. Они отличаются по химическому составу, внутренней структуре, электро- и теплопроводности.

Различают два способа капиллярной пайки:

  1. С применением высоких температур (используется горелка на пропане или ацетилене и припои из тугоплавких металлов);
  2. При низких температурах (используется паяльная лампа и припои из мягких металлов).

Процессы капиллярной пайки медных труб описаны в [1].

Неразъемные соединения труб из меди можно выполнить также при помощи пресс-муфт либо обжимных (цанговых) фитингов. В таких фитингах вместо дорогостоящего припоя используется уплотнительное кольцо. Первый вариант технологии: соединение с уплотнительным кольцом зажимается на трубе специальными приспособлениями; второй вариант технологии — соединение зажимается ключом при помощи накидных гаек.

Отметим, что на текущий момент в РФ, к сожалению, отсутствует подробное учебного пособие, посвященное технологиям соединения медных газопроводов.

В 2010 г. головной научно-исследовательский и проектный институт «Гипрониигаз», г. Саратов разработал стандарт организации [4], где дано точное определение прессованию. Прессование (прессовое обжатие) — технологический процесс образования неразъемного соединения медной трубы и фитинга с эластичным уплотнителем путем равномерного поконтурного обжатия фитинга на трубе с помощью специального инструмента. Документ допускает монтаж медных газопроводов с помощью специального инструмента, т.е. без использования открытого огня. Такая возможность появилась благодаря специально разработанным фитингам. Маркировка пресс-фитин гов должна содержать дополнительно следующую информацию: GT с указанием величины номинального рабочего давления среды, МПа; PN с указанием максимального рабочего давления среды, МПа.

На корпусе пресс-фитингов, предназначенных для газоснабжения, должны быть нанесены несмываемой краской хорошо различимые метки желтого цвета, которые должны быть видны и после монтажа. Уплотнительные полимерные кольца пресс-фитингов для газопроводов должны быть желтого цвета, например, из HNBR (акрил-нитрил-бутадиен-каучук). Допускаются к применению пресс-фитинги двойного назначения «вода-газ» с уплотнительными кольцами желтого цвета. Пресс-фитинги — это соединительные элементы для труб, которые устанавливаются специальным прессинструментом. Медная труба до упора вставляется в фитинг и обжимается пресс-инструментом с соответствующей диаметру фитинга насадкой. Можно создать газопровод любой сложности, огибать любые препятствия, делать различные разветвления, устанавливать переходники, краны, заглушки в любом необходимом месте. Установка системы не требует пожароопасных работ, и исключает человеческий фактор — то есть сделать ошибку невозможно, фитинг плотно вставляется без люфта и опрессовывается нажатием одной кнопки.

За рубежом рабочее давление в системах медных газопроводов допускается до 0,5 МПа, однако на экспериментальных испытаниях системы на медных пресс-фитингах выдерживают давление более 27 МПа, и разрыв происходит не в месте соединения, а на теле трубы [5].

Большой интерес представляет опыт белорусских газовиков [6] по использованию медных газопроводов и системы соединения медных труб с помощью пресс-фитингов из меди и бронзы. Пресс-технология «Viega Profipress G» — это система соединения медных труб с помощью пресс-фитингов из меди и бронзы с высококачественным уплотнительным кольцом из специального каучука, предназначенная для монтажа внутренних газопроводных систем с рабочим давлением до 0,005 МПа. Для применения технологии в Республике Беларусь есть все необходимые разрешительные документы — от Технического свидетельства Министерства архитектуры и строительства РБ и разрешения к применению Госпромнадзора РБ до «Инструкции по монтажу внутренних газопроводов из медных труб и фасонных соединительных частей к ним, способом механической опрессовки». Пресс-технология для медных газопроводов имеет существенные преимущества перед традиционной технологией, использующей обычную водогазопроводную стальную трубу, а именно: быстрый, простой и удобный монтаж; не требуется электрогазосварка; есть возможность выполнять монтажные работы в благоустроенных помещениях.

Системы «Viega Profipress G» активно применяет при монтаже внутренних медных газопроводов в Республике Беларусь начиная с ноября 2013 г. За это время успешно введено в эксплуатацию более 100 объектов.

У специалистов сложилось мнение о медных газопроводах, как о дорогостоящих и ненадежных, применяющихся исключительно для эксклюзивных дизайнерских проектов и не имеющих перспективы широкого применения.

На наш взгляд, это не так. При более внимательном рассмотрении технических характеристик медных труб и изучении зарубежного опыта использования медных трубопроводов открываются интересные перспективы их успешного применения, но этому мешают устоявшиеся стереотипы и отсутствие достоверной информации. Практически можно говорить о нескольких причинах ничтожно малого распространения медных газопроводов.

Историческая причина — главенствующая роль стальных газопроводов, ставших основой газотранспортной системы России с начала ее существования, а также использование меди как стратегического ресурса в других отраслях промышленности. В СССР применение медных газопроводов не рассматривалось (использование медных трубок в качестве импульсных линий газорегуляторного оборудования не учитываем) и, соответственно, вся учебно-техническая литература [3] и нормативно-техническая документация [1] сформировали стальную газопроводную систему и закрепили ее типовыми проектными решениями и номенклатурой рабочих профессий (сварщик стальных трубопроводов).

В плановой экономике СССР, ориентированной на производство стальных труб, медным трубопроводам не было места ни в газовом хозяйстве, ни в жилищно-коммунальном. Система подготовки кадров полностью ориентировалась на подготовку специалистов для работы со стальными трубопроводами. Способы защиты стальных газопроводов от коррозии создали службу «Подземметаллзащита», необходимость поиска мест повреждений изоляции и утечек газа на подземных газопроводах сформировали «метод приборного контроля трасс подземных газопроводов», требования к качеству сварных стыков определили развитие «рентгенографических методов контроля» и дали толчок к целому направлению прикладной научной и инженерной деятельности. Можно долго перечислять созданные прикладные научно-технические направления, созданные благодаря массовому применению стальных труб в газовом хозяйстве и, как следствие, специфические профессии, востребованные только в газовом хозяйстве. Инерционность подобной системы трудно преодолима. Однако, успех внедрения полиэтиленовых технологий свидетельствует, что коммерческая выгода и технологические преимущества могут преодолеть даже большую инерцию мышления.

Широкого применения медных труб в газовом хозяйстве не стоит ожидать в ближайшее время по причине отсутствия специалистов по монтажу, отсутствия соответствующей материальной базы и возможности качественной подготовки специалистов. Монтаж с помощью стальных труб широко распространен, практически в любом газовом тресте имеются аттестованные специалисты, за долгие годы сложилась надежная монтажная отрасль со своими кадрами, техническим оборудованием и службами надзора и контроля.

Главная проблема внедрения медных газопроводов заключается в том, что отсутствует реальная потребность в изменении сложившейся системы.

Одной из целей работы является разработка конкретных предложений по применению медных труб для капитального ремонта (замены) внутридомовых газопроводов с использованием современных технологий. Нет необходимости доказывать важность повышения безопасности газифицированых жилых домов. Этому вопросу посвящено множество публикаций, предлагающих разные пути решения проблемы.

В стране огромное количество домов старой постройки, но речь идет не о ветхом жилье, предназначенном к расселению по социальным программам, а о домах, являющихся украшением наших городов. Многие из этих домов имеют богатую историю и являются памятниками архитектуры. Их газификация осуществлена, как правило, в середине прошлого века, поэтому остаточный ресурс внутридомовых газопроводов, да и других инженерных коммуникаций крайне низок. Действующие нормативные документы позволяют продлевать срок службы действующих газопроводов, но этот процесс не может продолжаться бесконечно.

Отличительной особенностью большинства домов «с историей» является применение в качестве несущих балок межэтажных перекрытий деревянных бревен. Замена отслуживших газопроводов традиционными методами (с использованием «болгарок» и сварочных аппаратов) — процесс крайне пожароопасный, да и производство сварочных работ в отремонтированных помещениях вызывает недовольство их собственников.

Таким образом, модно сделать следующие выводы:

  1. Медные трубы имеют множество замечательных качеств, дающих возможность использовать их в качестве газопроводов;
  2. «Проникновение» медных труб российское газовое хозяйство происходит крайне медленно, главная причина — отсутствие реальной потребности в изменении сложившейся системы;
  3. Разработано несколько технологий по соединению медных труб, наиболее перспективной из которых для газового хозяйства представляется соединение при помощи пресс-фитингов;
  4. Опыт газовиков Республики Беларусь подтверждает целесообразность применения медных газопроводов, соединяемых на пресс-фитингах;
  5. Существует огромная и перспективная область применения, где преимущество монтажа медных труб на пресс-фитингах перед традиционными стальными газопроводами на сварке становится решающим — это капитальный ремонт (замена) внутридомовых газопроводов в домах старой и (особенно) исторической застройки.

Список литературы

  1. СП 42-102-2004. Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб / Госстрой России. — М.: ДЕАН, 2011. — 224 с. ISBN 978-5-93630-852-9.
  2. Соединение медных труб: инструкции и сравнение различных монтажных технологий [Электронный ресурс]. — http://sovetingenera.com/santeh/trubodel/soedinenie-med- nyx-trub.html.
  3. Ионин, А.А. Газоснабжение: учеб. для вузов / А.А. Ионин. — СПб.: Лань, 2012. — 448 с. — ISBN 978-5-8114-1286-0.
  4. СТО «Проектирование, монтаж и эксплуатация газопроводов из медных труб при газификации жилых и общественных зданий» / ОАО «ГипроНИИгаз». — Саратов, 2010. — 83 с.
  5. Медные пресс-системы для ВДГО: [Электронный ресурс] // АО «Газпромгазораспределение Нижний Новгород». — URL: http://oblgaznnov.ru/mednyepress-siste-my-dlya-vdgo (Дата обращения 17.03.2020).
  6. Труба медная Viega 15.0х1.0 [Электронный ресурс]. –http://www.minskgas.by/Catalog/products-Viega/Труба-медная-Viega-15-0-1-0.aspx.