Монтаж уличных сетей водоснабжения из полиэтиленовых труб


В. А. Зайко, П. А. Горшкалев, М. Д. Черносвитов





                МОНТАЖ УЛИЧНЫХ СЕТЕЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ





Учебное пособие

























Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 628.1
ББК 38.761
     3-17



Рецензент:
кандидат технических наук, доцент кафедры водоснабжения и водоотведения Самарского государственного технического университета
Поршина Елизавета Григорьевна







        Зайко, В. А.

3-17 Монтаж уличных сетей водоснабжения из полиэтиленовых труб : учебное пособие / В. А. Зайко, П. А. Горшкалев, М. Д. Черносвитов. -Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. -80 с. : ил., табл.
          ISBN978-5-9729-1110-3

     Даны указания и рекомендации по проектированию и монтажу водопроводных сетей из полиэтиленовых труб. Рассмотрены преимущества полиэтиленовых труб перед трубами из других материалов. Приведен сортамент напорных полиэтиленовых труб для водоснабжения. Дана технология прокладки трубопроводов из ПЭ в траншеях.
     Для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство». Может быть полезно преподавателям вузов и специалистам в области проектирования, строительства и эксплуатации инженерных систем водоснабжения.

                                                            УДК 628.1
                                                            ББК38.761










ISBN 978-5-9729-1110-3

     © Зайко В. А., Горшкалев П. А., Черносвитов М. Д., 2022
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022

            СОДЕРЖАНИЕ



Введение...................................................... 4
1. Преимущества полиэтиленовых труб перед трубами из других материалов.......................................... 4
2. ПонятияМК8иБВК,используемыеприподборетрубизПЭ.............  7
3. Сортаментнапорныхполиэтиленовыхтрубдляводоснабжения.......  9
4. СоединениетрубизПЭисоединениесарматурой................... 13
5. Прокладка и монтаж ПЭ труб................................ 46
   5.1. Глубиназаложенияполиэтиленовыхтруб .................. 46
   5.2. Технология прокладки трубопроводов из ПЭ в траншеях.. 49
   5.3. Бестраншейные технологии прокладки ПЭ трубопроводов.. 53
   5.4. Способы соединения полиэтиленовых труб............... 55
   5.5. Технологические решения сварных соединений полиэтиленовыхтруб........................................ 56
   5.6. Организация проведения сварочных работ............... 58
6. Испытаниянапорныхибезнапорныхтрубопроводов................ 69
   6.1. Испытания напорных трубопроводов..................... 69
   6.2. Гидравлические испытания безнапорных трубопроводов... 74
   Библиографический список.................................. 78

3

            ВВЕДЕНИЕ



        Применение труб ПНД

     Трубы ПНД - это полиэтиленовые трубы, которые производятся из полиэтилена низкого давления. Полиэтилен низкого давления (ПНД) производится методом полимеризации этилена при низком давлении. Труба ПНД может изготавливаться из полиэтилена различных марок, это полиэтилен марки ПЭ63, полиэтилен марки ПЭ80 и полиэтилен марки ПЭ100. Водопроводные трубы выпускаются в основном черного цвета и, как правило, маркируются и выпускаются с сине-голубой полосой по всей длине трубы (с полосой желтого цвета - газовые трубы ПНД).
     Трубы ПНД водопроводные широко применяются в хозяйственнопитьевом и технологическом водоснабжении для систем внутренней подачи холодной воды, в системах внутренней и внешней канализации. Также они применяются для канализационных коллекторов, систем водоотвода и дренажа.
     Другая разновидность ПНД труб - технические трубы, они применяются для защиты электрокабелей от механических повреждений, при укладке в землю или заливке в монолитобетон. ПНД трубы применяются для наружных и внутренних безнапорных трубопроводов, а также в различных газопроводах, для устройства газопроводов могут использоваться только трубы ПНД для газоснабжения. Еще они могут применяться в трубопроводах различного назначения, которые транспортируют вещества, неагрессивные к полиэтилену.

4

            1. ПРЕИМУЩЕСТВА ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ (ПЭ) ТРУБ

            ПЕРЕД ТРУБАМИ ИЗ ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ



     Трубы из ПЭ обладают рядом преимуществ перед трубами из традиционных материалов:
     •  коррозионная стойкость;
     •  срок службы не менее 50 лет (при использовании в сетях холодного водоснабжения и канализации в соответствии с ГОСТ 18599-2001);
     •  санитарно-гигиеническая и экологическая безопасность;
     •  низкая шероховатость и практическое отсутствие зарастания труб;
     •  высокая стойкость к гидроабразивному износу;
     •  высокая химическая стойкость;
     •  устойчивость к гидравлическим ударам;
     •  устойчивость к воздействию блуждающих токов (не проводит ток);
     •  небольшой вес труб;
     •  легкость транспортирования;
     •  прочность сварных соединений, превосходящая прочность самих труб;
     •  высокая ремонтопригодность.
     Трубы из полиэтилена низкого давления по сравнению с металлическими и бетонными трубами в 5-7 раз легче, что обеспечивает удобство транспортировки и хранения, а также возможность быстро и легко заменять поврежденные участки трубопровода.
     Полиэтиленовые трубы не требуют дополнительного обслуживания при эксплуатации.
     Полиэтиленовые трубы обладают гладкой внутренней поверхностью, что обеспечивает высокую пропускную способность труб.
     Трубы ПНД производятся длиннее металлических труб того же диаметра, что сокращает число стыков и снижает аварийность в трубопроводах, а также облегчает ремонт в случае аварии.

5

     Полиэтиленовые трубы не утрачивают своих технических характеристик при всем сроке эксплуатации.
     Монтаж и прокладка трубопровода из полиэтиленовых труб, в несколько раз быстрее, чем трубопровода из металлических или бетонных труб.
     Стоимость ПНД труб намного ниже стоимости металлических и бетонных труб.
     Важно запомнить, что трубы из полиэтилена низкого давления всех марок нужно складировать в горизонтальном положении и предохранять от механических повреждений. А при хранении более года трубы необходимо защищать от воздействия прямых солнечных лучей. При погрузке и разгрузке нельзя использовать стальные тросы.

6

            2. ПОНЯТИЯ MRS И SDR, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ПОДБОРЕ ТРУБ ИЗ ПЭ


     Полиэтилен, как и все термопласты, является вязкоупругим материалом, поведение которого в деформированном состоянии зависит от нагрузки, температуры и времени. Это означает, что закон Гука для него неприменим и, в соответствии с ISO 12162 и ISO 9080, допустимая нагрузка на трубу при прочих равных условиях зависит от величины минимальной длительной прочности материала, обозначаемой как MRS (MinimumRequiredStrength). Минимальная длительная прочность - напряжение, полученное путем экстраполяции на срок службы в 50 лет, результатов испытаний труб на их стойкость к внутреннему гидростатическому давлению воды при ее температуре 20 °C. Напряжение, возникающее в стенке трубы, как известно, прямо пропорционально гидростатическому давлению и приведенному среднему радиусу трубы и обрат пропорционально толщине ее стенки. Поэтому при прочих равных условиях с увеличением толщины стенки трубы увеличивается и допустимое гидростатическое давление, которое в ней может быть создано.
     Максимальное допустимое рабочее давление в трубопроводе, обозначается как MOP (MaximumAllowableOperatingPressure).

        MOP = 2*MRS I C*(SDR - 1),                  (1)

где С - коэффициент запаса прочности, принимаемый равным 1,25 для водопроводов из полиэтиленовых труб;
     SDR (Standart Dimension Ratio) - стандартное размерное соотношение, равное отношению номинального наружного диаметра трубы d к номинальной толщине стенки е.
SDR = dI е.                        (2)
     Между SDR и минимальным рабочим давлением Р№руб существует зависимость, представленная в таблице 2.1.

7

Таблица 2.1

Соотношение между типами, номинальным давлением и размерными характеристиками на примере труб из ПЭ 100

     Тип трубы           Труба из ПЭ 100     SDR  Трубная серия
                     на давление, PN кгс/см2                   
СЛ --- среднелегкий            6,3            41       20      
   С --- средний               6,3            26      12,5     
   Т --- тяжелый               10             17        8      
   Т --- тяжелый              12,5           13,6      6,3     
ОТ --- особо тяжелый           16             11        5      

     Выражение (SDR —1)/2 характеризует трубную серию S:
S = (SDR-l)/2,                       (3)
     Максимальное рабочее давление в трубопроводе, МПа:
р = (2k*e)/(d- е),                   (4)
где к — допускаемое напряжение в стенке трубы, равное MRS / С, МПа. Из (4) следует:
k/p-(d/e-l)/2-(SDR-l)/2-S.                    (5)
     Зависимости (1) — (5) дают возможность рассчитать соотношение диаметра и толщины стенки трубы применительно к конкретным условиям объекта строительства.

8

            3. СОРТАМЕНТ НАПОРНЫХ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ



     Полиэтиленовые трубы - это один из видов пластиковых труб, представляющие собой трубную продукцию, которая изготавливается из полиэтилена низкого давления (ПНД). Также трубы из полиэтилена низкого давления имеют и другие названия, их ещё называют трубы ПЭ и трубы ПНД. Полиэтиленовые трубы производятся из трех основных марок полиэтилена: ПЭ 63, ПЭ 80 и ПЭ 100, но на сегодняшний день в основном, наиболее часто используются такие разновидности как трубы из полиэтилена ПЭ 80 и трубы из полиэтилена ПЭ 100.

     Полиэтиленовые трубы производятся с различным наружным диаметром от 16 до 1200 мм. Толщина стенок труб зависит от диаметра, и может со

ставлять размер от 2 мм до 69 мм. В зависимости от диаметра трубы постав-

ляются в бухтах, на катушках или в отрезках различной длины до 12 м.

Рис. 3.1. Внешний вид полиэтиленовых труб

9

     Полиэтиленовые трубы подразделяются на следующие типы: SDR41, SDR26, SDR21, SDR17.6, SDR17, SDR13.6, SDR13, SDR11, SDR9, SDR7,4 и SDR6.
     Условное обозначение труб состоит из слова «труба», сокращенного наименования материала (ПЭ 32, ПЭ 63, ПЭ 80, ПЭ 100), стандартного размерного отношения (SDK), тире, номинального наружного диаметра, номинальной толщины стенки трубы, назначения трубы: хозяйственно-питьевого назначения обозначают словом «питьевая», в остальных случаях - «техническая» и обозначения стандарта «ГОСТ 18599-2001».
     Примеры условных обозначений:
     Труба из полиэтилена ПЭ 32, SDR 21, номинальным наружным диаметром 32 мм и номинальной толщиной стенки 2,0 мм, для систем хозяйственнопитьевого назначения:
     Труба ПЭ 32 SDR 21-32x2 питьевая ГОСТ 18599-2001.
     Труба из полиэтилена ПЭ 80, SDR 17, номинальным наружным диаметром 160 мм и номинальной толщиной стенки 9,1 мм, не используемая для хозяйственно-питьевого назначения:
     Труба ПЭ 80 SDR 17-160x9,1 техническая ГОСТ 18599-2001.

10

Таблица 3.1

Толщины стенок и номинальные давления труб


из композиций полиэтилена ПЭ 63, ПЭ 80, ПЭ 100

   Наименование    SDR41 SDR33 SDR 26 SDR21 SDR   SDR 17 SDR       SDR11 SDR9  SDR 7,4 SDR6
   полиэтилена      S20  S 16  S 12,5 S 10  17,6   S 8   13,6      S 5   S4     S3,2   S2,5
                                            S 8,3        S6,3                              
                                 Номинальное давление, 105 Па (бар)                         
      ПЭ 63        PN2,5 PN3,2  PN4    PN5  PN6     -      PN8    PN 10    -      -     -  
      ПЭ 80        PN3,2 PN4    PN5   PN6,3 PN7,5 PN8      PN 10 PN 12,5 PN 16  PN20   PN25
      ПЭ 100       PN4   PN5   PN6,3   PN8  PN9,5 PN 10  PN 12,5  PN 16  PN20   PN25    -  
Номинальный размер                                                                          
      DN/OD                             Толщина стенки е, мм                                
        10         -     -       -      -     -     -       -       -      -      -    2,0*
        12         -     -       -      -     -     -       -       -      -      -    2,0 
        16         -     -       -      -     -     -       -       -    2,0*  2,3*    2,7 
        20         -     -       -      -     -     -       -     2,0*    2,3  3,0*    3,4 
        25         -     -       -      -     -     -     2,0*     2,3    2,8    3,5   4,2 
        32         -     -       -      -     -   2,0*     2,4    3,0*    3,6    4,4   5,4 
        40         -     -       -    2,0*   2,3   2,4     3,0     3,7    4,5    5,5   6,7 
        50         -     -     2,0     2,4   2,9   3,0     3,7     4,6    5,6    6,9   8,3 
        63         -     2,0   2,5     3,0   3,6   3,8     4,7     5,8    7,1    8,6   10,5
        75         2,0*  2,3   2,9     3,6   4,3   4,5     5,6     6,8    8,4  10,3    12,5
        90         2,2   2,8   3,5     4,3   5,1   5,4     6,7     8,2   10,1  12,3    15,0
       110         2,7   3,4   4,2     5,3   6,3   6,6     8,1    10,0   12,3  15,1    18,3
       125         3,1   3,9   4,8     6,0   7,1   7,4     9,2   11,4    14,0  17,1    20,8
       140         3,5   4,3   5,4     6,7   8,0   8,3    10,3    12,7   15,7  19,2    23,3
       160         4,0   4,9   6,2     7,7   9,1   9,5    11,8    14,6   17,9  21,9    26,6
       180         4,4   5,5   6,9     8,6  10,2  10,7    13,3    16,4   20,1  24,6    29,9
       200         4,9   6,2   7,7     9,6  11,4  11,9    14,7    18,2   22,4  27,4    33,2
       225         5,5    6,9  8,6    10,8  12,8  13,4    16,6   20,5    25,2  30,8    37,4
       250         6,2   7,7   9,6    11,9  14,2  14,8    18,4    22,7   27,9  34,2    41,5
       280         6,9   8,6   10,7   13,4  15,9  16,6    20,6    25,4   31,3  38,3    46,5
       315         7,7   9,7   12,1   15,0  17,9  18,7    23,2    28,6   35,2  43,1    52,3
       355         8,7   10,9  13,6   16,9  20,1  21,1    26,1    32,2   39,7  48,5    59,0
       400         9,8   12,3  15,3   19,1  22,7  23,7    29,4    36,3   44,7  54,7    66,4
       450         11,0  13,8  17,2   21,5  25,5  26,7    33,1   40,9    50,3  61,5     -  
       500         12,3  15,3  19,1   23,9  28,3  29,7    36,8    45,4   55,8  68,3     -  
       560         13,7  17,2  21,4   26,7  31,7  33,2    41,2    50,8   62,5  76,5     -  
       630         15,4  19,3  24,1   30,0  35,7  37,4    46,3    57,2   70,3  86,1     -  
       710         17,4  21,8  27,2   33,9  40,2  42,1    52,2    64,5   79,3  97,0     -  
       800         19,6  24,5  30,6   38,1  45,3  47,4    58,8    72,6   89,3   109,3   -  
       900         22,0  27,6  34,4   42,9  51,0  53,3    66,1    81,7   100,5    -     -  
       1000        24,5  30,6  38,2   47,7  56,6  59,3    73,5    90,8   111,6    -     -  
       1200        29,4  36,7  45,9   57,2  68,0  71,1    88,2    108,9                    
       1400        34,3  42,9  53,5   66,7    -   83,0   102,9      -                      
       1600        39,2  49,0  61,2   76,2    -   94,8   117,5      -                      
       1800        44,0  55,1  68,8   85,8    -   106,6     -       -                      
       2000        48,9  61,2  76,4   95,3    -   118,5     -       -                      

11