Полимерные трубы и трубопроводы

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

New York  Chicago  San Francisco  Lisbon  London
Madrid  Mexico City  Milan  New Delhi  San Juan
Seoul  Singapore  Sydney  Toronto

PLASTIC PIPING 
HANDBOOK

McGRAW-HILL

David A. Willoughby, P.O.E.

R. Dodge Woodson

Rick Sutherland

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Санкт-Петербург
2010

Дэвид А. Уиллоуби

Р. Додж Вудсон

Рик Суверлэнд

Перевод с английского  
и научная редакция  
проф. Ковриги В. В.

ПолимеРные тРУбы  
и тРУбоПРоВоДы
Справочник

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

УДК 621.643
ББК 39.7Англ
У 36

ISBN 978-5-93913-199-5 
ISBN 0-07-135956-7
Издательство «Профессия», 2010
© ЦОП «Профессия», 2010
© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия»
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2002

Original edition copyright 2002 by Copyright Owner, as set forth in copyright notice of Proprietor`s edition.  
All right reserved. 
Russian edition copyright 2010 by EPC «Professiya». All right reserved.

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена  
в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников,  
рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие  
или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность  
и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки,  
связанные с использованием книги.

У 36 
Полимерные трубы и трубопроводы: справочник / Д. А. Уиллоуби, 
Р. Додж Вудсон, Р. Суверлэнд; пер. с англ. под ред. В. В. Ковриги — 
СПб.: ЦОП «Профессия», 2010 – 488 с., ил., табл., сх.
ISBN 978-5-93913-199-5
ISBN 0-07-135956-7 (англ.)

В универсальном справочнике рассмотрены все аспекты работы с пластиковыми трубами: их монтаж, укладка и эксплуатация. Также приведена 
информация по конструированию, установке и испытаниям трубопроводных систем, фитингов и клапанов. Особое внимание уделяется химической 
стойкости основных полимерных материалов, используемых для изготовления трубопроводов. Издание является исчерпывающим справочным пособием в данной отрасли.
Книга будет полезна не только для изготовителей и потребителей труб 
из полимерных материалов, но и специалистам, занимающимся их монтажом и эксплуатацией и интересующимся опытом зарубежных коллег.

УДК 621.643
ББК 39.7Англ

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

оглавление

Предисловие...............................................................................................................13

Сведения.об.авторе....................................................................................................14

Предисловие.к.русскому.изданию...............................................................................15

Глава 1. Общие положения .................................................................... 17

1.1.. Введение................................................................................................................. 17
1.2..История.материалов.для.пластмассовых.труб.......................................................... 18
1.3..Общие.вопросы.применения.................................................................................... 18
1.4..Коды.и.стандарты.на.пластмассовые.трубопроводы................................................. 18
1.4.1..Коды............................................................................................................. 18
1.4.2.. Стандарты................................................................................................... 19
Литература..................................................................................................................... 21

Глава 2.  Характеристики пластмассовых трубопроводов ............................22

2.1..Преимущества.и.ограничения.при.использовании.пластмассовых.трубопроводов... 22
2.1.1.. Преимущества............................................................................................. 22
2.1.2.. Ограничения................................................................................................ 23
2.2..Материалы.термопластичных.трубопроводов........................................................... 24
2.2.1.. Применяемые.материалы.и.их.классификация............................................ 24
2.2.2.. Основные.материалы.................................................................................. 25
2.3.. Элементы.пластмассовых.трубопроводов............................................................... 38
Литература..................................................................................................................... 39

Глава 3. Течение газов и жидкостей .........................................................40

3.1.. Введение................................................................................................................. 40
3.2.. Течение.жидкости.................................................................................................... 40
3.2.1.. Энергетический.принцип............................................................................. 43
3.2.2.. Уравнение.энергии...................................................................................... 43
3.2.3.. Гидравлическая.и.энергетическая.составляющие........................................ 44
3.2.4.. Определение.размеров.трубы..................................................................... 45
3.2.5.. Гидравлические.потери.в.трубах.................................................................. 45
3.2.6.. Течение.жидкостей.под.давлением.............................................................. 46
3.2.7.. Гидравлический.удар.(скачок.давления)...................................................... 50
3.3.. Течение.сжимаемых.газов....................................................................................... 52
3.4.. Газовые.законы........................................................................................................ 54
3.5.. Гидравлика.газовых.трубопроводов......................................................................... 58
Литература..................................................................................................................... 61

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
6

Глава 4. Общие вопросы проектирования .................................................62

4.1.. Введение................................................................................................................. 62
4.2.. Методология.проектирования................................................................................. 62
4.2.1.. Проектный.анализ....................................................................................... 62
4.2.2.. Чертежи....................................................................................................... 64
4.2.3.. Основы.проектирования.............................................................................. 65
4.3.. Условия.эксплуатации............................................................................................. 65
4.4.. Условия.нагружения................................................................................................ 67
4.4.1.. Постоянные.нагрузки................................................................................... 67
4.4.2.. Случайные.нагрузки..................................................................................... 68
4.5.. Размещение.трубопроводов.................................................................................... 70
4.6.. Компьютерная.подготовка.аванпроекта.и.проектирование...................................... 71
4.7.. Проектирование.размещения.трубопроводов......................................................... 71
4.8...Требования.к.обеспечению.жизнеспособности.трубопровода................................. 72
4.9....Требования,.предъявляемые.транспортируемой.жидкостью................................... 73
4.9.1.. Совместимость............................................................................................ 73
4.10..Монтажные.требования.......................................................................................... 74
4.11..Проектные.решения.для.пластмассовых.трубопроводов........................................ 76
4.11.1.. Коррозионное.воздействие....................................................................... 76
4.11.2.. Рабочие.давления.и.температура............................................................... 77
4.11.3.. Определение.параметров.системы............................................................ 77
4.11.4.. Соединения............................................................................................... 78
4.11.5.. Термическое.расширение.......................................................................... 79
4.12.. Опоры.трубопровода.и.подземная.прокладка........................................................ 81
4.13.. Основные.вопросы.проектирования...................................................................... 86
4.14.. Факторы.течения.жидкости,.влияющие.на.проектирование................................... 87
4.14.1.. Течение.под.давлением............................................................................. 87
4.14.2.. Потери.давления.в.фитингах...................................................................... 88
4.14.3.. Течение.под.действием.силы.тяжести........................................................ 89
4.14.4.. Течение.с.полным.заполнением................................................................. 89
4.14.5.. Течение.с.частичным.заполнением............................................................ 90
4.14.6.. Расчет.пропускной.способности.санированных.трубопроводов................. 91
4.14.7.. Критическое.течение.суспензий................................................................ 91
4.14.8.. Течение.газа.............................................................................................. 93
4.15.. Срок.службы.......................................................................................................... 93
4.16.. Давление.в.системе............................................................................................... 94
4.16.1.. Напорные.трубопроводы........................................................................... 94
4.16.2.. Циклические.повышения.давления............................................................ 96
4.16.3.. .Продольные.нормальные.напряжения,.возникающие..
под.действием.внутреннего.давления.........................................................97
4.17.. Тепловое.расширение.и.сжатие............................................................................. 97
4.17.1.. Трубопроводы.на.опорах............................................................................ 98
4.17.2.. Наземные.трубопроводы........................................................................... 98
4.17.3.. Подземные.трубопроводы......................................................................... 98
4.18.. Компенсаторы.термического.расширения................................................................. 99
4.19.. .Вопросы,.которые.должны.быть.решены.при.проектировании..
трубопроводов.из.различных.термопластичных.материалов.................................101
4.19.1.. Поливинилхлорид................................................................................. 101
4.19.2.. Акрилонитрилбутадиенстирольные.пластики............................................102

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление

4.19.3.. Хлорированный.поливинилхлорид............................................................103
4.19.4.. Полиэтилен...............................................................................................103

Глава 5. Проектирование надземных газопроводов .................................105

5.1.. Приемка.и.хранение.готовых.полимерных.труб.......................................................107
5.2.. Общие.рекомендации.по.надземной.прокладке......................................................111
5.2.1.. Интервал.между.опорами...........................................................................111
5.2.2.. Опоры.........................................................................................................111
5.3.. Применение.труб.из.полиэтилена...........................................................................118
5.3.1.. Тепловое.расширение................................................................................119
5.3.2.. Воздействие.ультрафиолета.......................................................................120
5.3.3.. Долговечность............................................................................................120
5.3.4.. Внешнее.повреждение...............................................................................121
5.3.5.. Установка.полиэтиленовой.трубы.на.поверхности.грунта............................121
5.3.6.. Закрепление.ветвей.трубопровода.............................................................122
5.3.7.. Установка.полиэтиленовой.трубы.над.землей.............................................123
5.4.. Дополнительные.инструкции..................................................................................124

Глава 6. Проектирование подземных трубопроводов ...............................126

6.1.. Подготовительные.работы......................................................................................126
6.2.. Рытье.траншеи.......................................................................................................127
6.3.. Дно.траншеи...........................................................................................................128
6.4. ..Монтаж.труб...........................................................................................................129
6.5.. Температурные.деформации.труб..........................................................................130
6.6.. Устранение.прогибов.и.деформаций.сжатия.поперечного.сечения.трубы...............131
6.7.. Опорные.блоки.......................................................................................................131
6.8.. Вертикальные.секции.трубы...................................................................................131
6.9.. Укладка.трубы.непосредственно.после.прокладки.траншеи....................................132
6.10.. Засыпка.траншеи..................................................................................................132
6.11.. Общие.вопросы.проектирования..........................................................................133
6.11.1.. Постоянные.нагрузки................................................................................133
6.11.2.. Призматическая.нагрузка.........................................................................133
6.11.3.. Образование.сводов.................................................................................134
6.11.4.. Определение.нагрузки.по.методу.Марстона.............................................134
6.11.5.. Ползучесть.грунта.....................................................................................135
6.11.6.. Добавочные.нагрузки................................................................................136
6.11.7.. Прочность.при.сжатии..............................................................................136
6.11.8.. Характеристики.слоя.над.поверхностью.трубы.........................................136
6.12.. Прокладка.труб.в.условиях.грунтовых.вод.............................................................138
6.13.. Колодцы...............................................................................................................139
6.14.. Проектирование.трубопроводов.для.водной.среды..............................................139
6.15.. Неограниченная.деформация...............................................................................139
6.16.. Потери.на.трение.для.различных.типов.труб.........................................................140

Глава 7. Операции с трубами и строительство ........................................144

7.1.. Трубы.из.поливинилхлорида...................................................................................144
7.2.. Соединение.труб.с.помощью.растворителей.и.клеев..............................................151

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
8

7.3.. Соединения.с.использованием.уплотнителей.........................................................151
7.4.. Траншейные.работы...............................................................................................153
7.5.. Полиэтиленовые.трубы...........................................................................................154
7.6.. Способы.сварки.труб..............................................................................................155
7.6.1.. Тепловая.сварка.........................................................................................155
7.6.2.. Электрофузионная.сварка..........................................................................157
7.7.. Трубы.из.хлорированного.поливинилхлорида.........................................................159
7.8.. Другие.типы.труб....................................................................................................159

Глава 8. Горизонтально-направленное бурение .......................................160

8.1.. Преимущества.горизонтально-направленного.бурения..........................................160
8.2.. Применение...........................................................................................................161
8.3.. Основы.процесса....................................................................................................161
8.3.1.. Проходка.скважин.......................................................................................163
8.3.2.. Бурение.и.управление................................................................................164
8.3.3.. Трассировка...............................................................................................165
8.4.. Буровые.жидкости..................................................................................................166
8.5.. Принципы.применения.ГНБ....................................................................................167
8.5.1.. Возможность.реализации...........................................................................167
8.5.2.. Почвенные.условия.....................................................................................168
8.5.3.. Конструктивные.параметры........................................................................168
8.5.4.. Общие.указания..........................................................................................170
8.6.. Характеристика.участка.ГНБ...................................................................................170
8.6.1.. Инженерно-геологические.изыскания........................................................170
8.6.2.. Геотехнические.факторы.............................................................................173
8.6.3.. Классификация.типа.грунта........................................................................174
8.6.4.. Требования.к.рабочему.пространству.на.поверхности................................176
8.7.. Проектирование.буровой.трассы............................................................................176
8.8.. Мониторинг.строительства.....................................................................................178
8.8.1.. Буровая.трасса...........................................................................................179
8.8.2.. Определение.трассы.скважин.....................................................................179
8.9.. Выполнение.ГНБ.....................................................................................................180
8.9.1.. Расчеты.положения.подземной.трассы.......................................................181
8.9.2.. Расчеты.радиуса.кривизны.........................................................................184
8.10.. Установка.трубы...................................................................................................184
8.11.. Напряжения.и.усилия.в.процессе.ГНБ...................................................................185
8.12.. .Общие.положения.проектирования.пластмассовых.трубопроводов..
для.метода.ГНБ.....................................................................................................187
8.12.1.. Усилие.обратной.протяжки.......................................................................187
8.12.2.. Фрикционное.сопротивление.протяжке....................................................188
8.12.3.. Эффект.кабестана....................................................................................189
8.13.. Предписания.и.спецификации.для.установки.труб.по.технологии.ГНБ..................190
8.13.1.. Особенности.договора.............................................................................190
8.13.2.. Коммерческое.предложение.на.выполнение.работ...................................191
8.13.3.. План.работ.по.строительству....................................................................192
8.13.4.. План.организации.работ.с.буровыми.жидкостями.....................................192
8.13.5.. Данные.о.работах,.выполненных.подрядчиком.ранее................................193
8.13.6.. Безопасность............................................................................................193
8.13.7.. План.непредвиденных.работ.....................................................................193
8.13.8.. План.работ.по.установлению.связи...........................................................193

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление

8.13.9.. Управление.транспортными.потоками......................................................194
8.13.10.. Список.субподрядчиков..........................................................................194
8.13.11.. Прочие.вопросы......................................................................................194
8.14.. Оценка.рабочей.площадки....................................................................................194
8.14.1.. Предварительные.работы.........................................................................195
8.14.2.. Операции.бурения....................................................................................195
8.14.3.. Установка.оборудования.и.расположение.на.участке................................196
8.14.4.. Бурение.и.обратная.развертка..................................................................197
8.14.5.. Соединение.сегментов.трубы.(стыковая.сварка)......................................197
8.15.6.. Соединение.и.подключение......................................................................198
8.15.7.. Выравнивание.и.минимальное.разделение...............................................198
8.15.8.. Отделяющиеся.головки.для.протяжки.......................................................199
8.16.. Буровые.жидкости..Практика.сбора.и.захоронения...............................................199
8.17.. Восстановление.участка.и.развитие.его.после.строительства..............................200

Глава 9.  Химическая стойкость пластмасс и эластомеров,  
используемых в конструкции трубопроводов ..............................202

9.1.. Введение................................................................................................................202
9.2.. Инструкции.по.использованию.«Таблиц.по.химической.стойкости».........................203
9.2.1.. Общие.положения......................................................................................203
9.2.2.. Классификация...........................................................................................203
9.2.3.. Соединения.труб........................................................................................204
9.2.4.. Герметизирующие.материалы....................................................................204
9.2.5.. .Краткая.информация.о.материалах.и.пределы.их.рабочих..
температур.................................................................................................204
9.2.6.. Стандарты..................................................................................................206

Глава 10. Санирование коллекторов протяжкой пластмассовых труб ..........298

10.1.. Подготовительные.работы....................................................................................299
10.2.. Рытье.котлованов.для.санации..............................................................................299
10.3.. Установка.............................................................................................................300
10.4.. Заливка.цементным.раствором............................................................................301
10.5.. Соединения..........................................................................................................301
10.6.. Засыпка................................................................................................................302
10.7.. Экономическая.эффективность............................................................................302

Глава 11. Испытания .........................................................................303

11.1.. Испытания.низким.давлением..............................................................................305
11.2.. Испытания.высоким.давлением............................................................................306
11.3.. Подземные.трубопроводы....................................................................................306
11.4.. Испытательные.заглушки......................................................................................307
11.5.. Надземные.испытания..........................................................................................307

ГЛАВА 12.  Защита общественной безопасности путем предотвращения 
повреждений трубопроводов при проведении земляных работ .....309

12.1.. Введение..............................................................................................................309
12.2.. Подземная.инфраструктура..................................................................................313
12.3.. Регулирующие.и.законодательные.акты................................................................314

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
10

12.4.. Принудительное.участие.......................................................................................318
12.5.. Система.уведомлений.по.одному.запросу............................................................322
12.5.1.. Функции.и.структура.центров....................................................................322
12.5.2.. Методы.управления..................................................................................324
12.5.3.. Извещения.о.раскопках............................................................................325
12.6.. Эффективные.санкции..........................................................................................326
12.7.. Маркировка.раскопок...........................................................................................329
12.8.. Обучение.и.квалификация.служащих....................................................................331
12.9.. Комментарии.к.программам.по.предотвращению.повреждений...........................336
12.10..Точность.информации.о.расположении.подземных.трасс.....................................338
12.10.1.. Технологии.обнаружения.подземных.трасс.............................................338
12.10.2.. Определение.глубины.расположения.трубопровода...............................341
12.11.. Направленное.бурение.......................................................................................342
12.12.. Картографирование............................................................................................344
12.13.. Инжиниринг.подповерхностных.трубопроводов..................................................347
12.14.. Оценка.эффективности.систем...........................................................................350
12.15.. Риск.ошибочных.действий..................................................................................350
12.16.. Требования.к.сообщениям.о.несчастных.случаях,.разработанные.RSPA............. 353
12.17.. Причины.несчастных.случаев..............................................................................354
12.18.. Заключение........................................................................................................359
12.19.. Рекомендации....................................................................................................360
Литература....................................................................................................................363

Глава 13. Хрупкое разрушение пластмассовых газопроводов ...................366

13.1.. Введение..............................................................................................................366
13.2.. Расследования.....................................................................................................369
13.2.1..История.инцидентов..................................................................................369
13.2.2.. Оценка.прочности.и.пластичности,.стандарты.на.материалы..
для.пластмассовых.труб.....................................................................................372
13.2.3.. Трубопроводы.фирмы.Century..История.вопроса......................................380
13.3.. Стандарты.на.строительство.и.практическое.применение....................................386
13.4.. Изгибающие.и.сдвиговые.усилия..........................................................................390
13.5.. Остаточный.изгиб.трубы.......................................................................................392
13.6.. Стандарты.на.монтажные.работы.компании.MidAmerican.Energy......................... 392
13.7.. Мониторинг.работы.газовых.систем.....................................................................393
13.8.. Выводы.................................................................................................................395
13.9.. Рекомендации......................................................................................................396
Литература....................................................................................................................399

Глава 14. Спецификации на материалы и конструкции для систем 
трубопроводов природного газа ...........................................................402

14.1.. Материалы,.обеспечивающие.работоспособность.трубопроводов.......................402
14.1.1.. Стальные.футляры.пластиковых.трубопроводов.......................................402
14.1.2.. Футляры.для.вентилей..............................................................................403
14.1.3.. Герметизация.конца.трубы-футляра..........................................................403
14.1.4.. .Устройство.для.позиционирования.пластмассовой.трубы..
внутри.трубы-футляра...............................................................................403
14.1.5.. Трассирующий.провод..............................................................................404
14.1.6.. Предупреждающие.ленты.........................................................................404

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru