Фитинги для стыковой сварки

Обновлено: 04.05.2024

EN 10253-1 – Приварные встык фитинги для труб. Часть 1: Деформируемые углеродистые стали для общего использования и без специальных требований контроля

Область применения фитингов EN 10253-1

Данный Европейский Стандарт определяет требования, предъявляемые к стальным фитингам трубопроводов бесшовным приварным (отводы и обратные отводы, концентрические и эксцентрические переходы, тройники равные и переходные, выпуклые торцы и крышки) изготовленных из кованой углеродистой стали, и поставки которых выполняются без специальных требований контроля.

Фитинги, описанные в настоящем стандарте, не предназначены для определенных требований проектирования, следовательно, они не могут рассматриваться в качестве изделий, соответствующих основным требованиям Директивы по оборудованию под давлением (Директива 97/23 / EC of29.05.1997).

Сорт сталей и их химический состав;
Механические характеристики;
Размеры и допуски;
Технические условия на проверку и испытания;
Маркировку, упаковку и инспекционную документацию.

Для стали марки S265 относятся сведения п. 4.1.2, нормативного приложения А.

Ограничение использования

Допустимые давления и температуры являются обязанностью заказчика в соответствии с состоянием техники, и использования коэффициентов безопасности, указанных в соответствующих положениях, нормативах или стандартах.

Технические условия поставки

Если иное не указано в данном Европейском стандарте применяются общие условия поставки, указанные в технических положениях стандарта EN 10021.

Химический состав для фитингов EN 10253-1

Марка стали	Химический состав, %
Наименование	C	Si	Mn	S	P
S235	0,16	0,35	1,2	0,025	0,030

Механические свойства для фитингов EN 10253-1

Марка стали	Минимальный предел текучести, ReH, N/mm 2	Предельная прочность Rm, N/mm 2	Минимальное относительное удлинение, A (%)	Твердость по Бринеллю, HB макс.
S235	235	360-500	25	170

EN 10253-2 – Приварные встык фитинги для труб. Часть 2: Деформируемые нелегированные и легированные ферритные стали с определенными требованиями к качеству

Область применения EN 10253-2

Эта часть EN 10253 устанавливает требования технической доставки для бесшовных и сварных стыковых сварочных фитингов (колен, концентрических и эксцентрических редукторов, равных и укороченных) из углеродистых и легированных сталей, предназначенных для работы под давлением при комнатной температуре, низких температурах или при повышенных температурах. А также предназначенных для транспортирования и распределения жидкостей и газов.

тип А - для стыковой сварки арматуры с пониженным коэффициентом давления;

тип Б - для стыковой сварки арматуры для использования при полном рабочем давлении;

марки стали;
механические свойства;
размеры и допуски;
требования к проверкам и испытаниям;
инспекционные документы;
маркировку;
защиту и упаковку.

Химический состав фитингов EN 10253-2

Элементы, не включенные в эту таблицу, не должны быть намеренно добавлены в сталь без согласия покупателя. За исключением элементов, которые могут быть добавлены для литья. В этом случае должны быть предприняты соответствующие меры для предотвращения добавления нежелательных элементов из лома, используемых в процессе производства стали.

b содержание этих элементов сообщать не надо, если они не были добавлены намеренно;

c это требование не применяется при условии, если сталь содержит достаточное количество азота или другого связующего элемента, которое уже указано;

d для толщины стенки более 30 мм содержание углерода для литых продуктов и продуктов анализа может быть увеличено на 0,02%;

e максимальное процентное содержание массы трех элементов: хрома, меди и молибдена.

Механические свойства фитингов EN 10253-2

a для толщины стенки ≤ 10 мм;

b для толщины стенки ≤ 25 мм.

EN 10253-3 – Приварные встык фитинги для труб. Часть 3: Деформируемые аустенитные и аустенитно-ферритные (дуплексные) нержавеющие стали без специальных требований проверки

Область применения EN 10253-3

Эта часть EN 10253 устанавливает требования технической доставки для бесшовных и сварных стыковых сварочных фитингов (колен, концентрических и эксцентрических редукторов, равных и укороченных), изготовленных из аустенитной и аустенитно-ферритной (дуплексной) нержавеющей стали без конкретных требований контроля.

Марки стали;
Механические свойства;
Размеры и допуски;
Требования к проверкам и испытаниям;
Контроль документов;
Маркировку;
Обработку и упаковку.

Допустимые давления и температуры являются обязанностью заказчика в соответствии с состоянием его техники и в применении коэффициентов безопасности в соответствии с правилами, нормами и стандартами.

Коэффициент безопасности используется при расчете толщин компонентов, которые включают один или несколько стыковых швов, кроме окружности:

Для оборудования, подлежащего случайной проверке: 0,85;
Для оборудования, не подлежащего проверке, кроме визуального осмотра: 0,7.

Если иное не указано в этой части EN 10253, используют положения Общих технических требований доставки по EN 100021.

Химический состав для фитингов EN 10253-3

b для сварной арматуры без присадочного материала сумма серы и фосфора не должна превышать 0040%.

Механические свойства для фитингов EN 10253-3

a для толщины стенки ≤ 60 мм механические свойства подлежат согласованию в момент запроса и заказа. Вариант 6: для толщины стенки ≤ 60 мм механические свойства применимы.

b – l-продольные образцы; t-поперечные образцы;

c также 8.2.3.1 см.

d максимальные температуры предназначены только для руководства.

e h = вода; а = воздух; быстрое охлаждение.

f при испытании в соответствии с EN ISO 3651-2 (соответствующий метод А, В или С) до предельных температур, указанных в последнем столбце таблицы.

g в состоянии поставки. (как правило, не выполняется в сенсибилизированном состоянии).

р для условий поставки W 0, W 1 и W 2, которые не включают отжиг раствора, верхний предел R ~ может быть превышен на 70 МПа.

' при этих температурах материал в пределах 100 000 часов не изменялся для того, чтобы показать восприимчивость межкристаллитной коррозии при испытании в соответствии с EN ISO 3651-2.

EN 10253-4 – Приварные встык фитинги для труб. Часть 4: Деформируемые аустенитные и аустенитно-ферритные нержавеющие стали, требующие особой проверки

Область применения EN 10253-4

Настоящий Европейский стандарт устанавливает технические требования поставки для бесшовных и сварных стыковых сварных фитингов (отводы и обратные отводы, концентрические и эксцентрические переходы, тройники равные и переходные, выпуклые торцы и крышки). Эти требования для изделий, изготовленных из аустенитной и аустенитно-ферритной (дуплексной) нержавеющей стали, и предназначенных для работы под давлением при комнатной температуре, при низкой температуре или при повышенных температурах, а также для повышения коррозионной стойкости.

стали марок;
механические свойства;
размеры и допуски;
требования для инспектирования и тестирования;
контроль документов;
маркировку;
обработку и упаковку.

Если иное не указано в настоящем Европейском стандарте, то применимы общие технические требования по доставке положений стандарта EN 10021.

Химический состав марок стали EN 10253-4 и механические свойства EN 10253-4 совпадают со стандартом EN 10253-3 (см.выше).

Фитинги для сварки встык

Трубный фитинг определяется как деталь, используемая в системе трубопроводов, для изменения направления, разветвления или для изменения диаметра трубы, и которая механически присоединяется к системе. Существует много различных типов фитингов, и они одинаковы во всех размерах и шедулах, что и трубы.

Фитинги делятся на три группы:

Фитинги для сварки встык (BW), размеры, допуски на размеры и так далее определены в стандартах ASME B16.9. Легкие коррозионностойкие фитинги изготавливаются по стандарту MSS SP43.
Фитинги для сварки враструб (SW) классов 3000, 6000, 9000 определены в стандартах ASME B16.11.
Резьбовые (THD), фитинги с резьбой классов 2000, 3000, 6000 определены в стандартах ASME B16.11.

Стандартные фитинги для сварки встык

Отвод 90 градусов с большим радиусом (LR)

Отвод 45 градусов с большим радиусом (LR)

Отвод 90 градусов короткого радиуса (SR)

Отвод 180 градусов с большим радиусом (LR)

Отвод 180 градусов короткого радиуса (SR)

Втулка под фланец ASME B16.9

Втулка под фланец MSS SP43

Применение фитингов для сварки встык

Система трубопроводов с использованием фитингов со сваркой встык имеет много преимуществ по сравнению с другими формами.

Приварка фитинга к трубе означает, что он постоянно герметичен
Непрерывная металлическая структура, образованная между трубой и фитингом, добавляет прочности системе
Гладкая внутренняя поверхность и постепенные изменения направления уменьшают потери давления и турбулентность и сводят к минимуму воздействие коррозии и эрозии
Сварная система занимает минимум места

Торец трубы со снятыми фасками

Концы всех фитингов сварки встык скошены, толщина стенки превышает 4 мм для аустенитной нержавеющей стали или 5 мм для ферритной нержавеющей стали. Форма скоса в зависимости от фактической толщины стенки. Эти скошенные концы необходимы для того, чтобы можно было выполнить «сварку встык».

Конец трубы без высадки

Меньше чем x*= отрезаны под прямым углом или слегка скошены, по выбору производителя

Двусторонний скос разделанной кромки

ASME B16.25 охватывает подготовку концов сварных встык компонентов трубопровода для соединения в систему трубопроводов сваркой. Он включает в себя требования к сварочным скосам, внешнему и внутреннему формованию компонентов с толстыми стенками, а также для подготовки внутренних концов (включая размеры и допуски на размеры). Эти требования к подготовке кромок сварного шва также включены в стандарты ASME (например, B16.9, B16.5, B16.34).

Материал и производительность

Наиболее распространенные материалы, используемые в изготовленной арматуре, - это углеродистая сталь, нержавеющая сталь, чугун, алюминий, медь, стекло, резина, различные виды пластмасс и т. д.

Кроме того, фитинги, как и трубы, для специальных целей иногда внутренне снабжаются слоями материалов совершенно другого качества, чем сами фитинги, которые представляют собой «футерованные фитинги».

Материал фитинга в основном устанавливается при выборе трубы, в большинстве случаев фитинг сделан из того же материала, что и труба.

Какие фитинги выбрать для стыковой сварки

В современных трубопроводных системах для водо- и газоснабжения в последние годы все шире применяются полимерные материалы, среди которых лидирующие позиции занимает полиэтилен высокой плотности.

Одним из важнейших элементов трубопровода наряду с полиэтиленовыми трубами являются фитинги, позволяющие веститрубопровод под нужными углами, выполнять разветвление потока, изменять рабочее сечение трубопровода и т.д.

Фитинги можно разделить на следующие группы:

1) компрессионные фитинги для «ручного» монтажа труб;
2) терморезисторные фитинги для терморезисторной сварки;
3) втулки под фланец и переходы с диаметра на диаметр;
4) литые фитинги для сварки в стык;
5) сегментные (сварные) фитинги для сварки в стык.

В этой статье мы остановимся подробнее на двух последних группах – сегментных и литых фитингах для стыковой сварки.

Литые фитинги производятся методом термоформования на специально оборудованных термопластавтоматах. Исходным сырьем для производства литых фитинов является непосредственно композиция полиэтилена для производства труб класса ПЭ 100 или ПЭ 80 в гранулах.

Сегментные фитинги производятся методом стыковой сварки отдельных, предварительно подготовленных фрагментов полиэтиленовых труб – «сегментов». Сварка производится на специальных сварочных аппаратах, позволяющих выставлять отдельные элементы фитинга под разными углами. Необходимым приспособлением для производства сегментных фитингов является ленточная пила, с помощью которой производится разделка кромок фитинга под нужным углом.
Соответственно в качестве сырья для производства сегментных фитингов используются полиэтиленовые трубы.

Если отечественная нормативная база по проектированию и строительству водопроводов и канализационных коллекторов из полиэтиленовых труб предусматривает применение стыковых фитингов, полученных, как методом литья, так и сегментных, то в газоснабжении использование сегментных фитингов не допускается.

Чем вызвана такая дискриминация?

К сожалению, на сегодняшний день полиэтиленовые фитинги для сварки встык (равно как и любые другие полимерные фитинги и полимерные трубы) не подлежат обязательной сертификации.

Качество литых фитингов, производство которых зачастую полностью автоматизировано, минимально зависит от человеческого фактора, имеет высокую повторяемость от детали к детали, а свойства самого фитинга равномерно распределены в его массе. Соответственно производство литых фитингов достаточно капиталоемкое, предприятия, их выпускающие, имеют лаборатории, оборудованные всем необходимым для контроля используемых композиций полиэтилена, а также контроля самих фитингов.

Сегментные фитинги производятся всегда вручную. В зависимости от «обеспеченности» предприятия-изготовителя их могут выпускать на автоматических и полуавтоматических сварочных аппаратах ведущих мировых производителей, а могут использовать примитивные ручные станки. В таких условиях повторяемость качества деталей может обеспечиваться как характеристиками оборудования, так, и это главное, квалификацией работающего на нем персонала. Учитывая тот факт, что для запуска примитивного производства сегментных фитингов не требуется значительных капиталовложений, они выпускаются многими отечественными фирмами, в составе которых нет лабораторного оборудования не только для испытаний производимой продукции, но и даже для входного контроля поступающих на производство полиэтиленовых труб. Кроме того, учитывая наличие на фитинге сварных швов (минимум одного, максимум 4 и более), плоскость которых зачастую не перпендикулярна оси трубы, возникает неравномерность свойств в материале фитинга. Но об этом подробнее мы остановимся ниже.

Основным требованием, определяющим качество фитинга, является определение стойкости к постоянному внутреннему давлению. Для этого фитинг, помещается в специальную ванну, где при определенной температуре нагружается испытательным давлением, которое превышает рабочее от в 1,25 раза – для водопроводных сегментных фитингов, до в 4 раза – для литых фитингов в газоснабжении.

Не смотря на кажущуюся дешевизну недорогих сегментных фитингов отечественного производства, ситуация не так однозначна, как это можно было бы себе представить.

Условно фитинги для стыковой сварки можно подразделить на три группы по величине диаметра.

1. В диапазоне диаметров до 225 мм литые фитинги в последнее время получают все большие преимущества. Это объясняется низкой себестоимостью массового производства литья по сравнению с затратами при ручном труде в производстве сегментных фитингов. На ходовых диаметрах 110, 160 и 225 мм литые фитинги имеют практически одинаковую стоимость с сегментными.

2. В средней группе диаметров (от 250 до 315 мм) более дорогие литые фитинги могут конкурировать с сегментными с учетом затрат на заливку сегментных в армированный бетон. Так на газопроводах и ответственных водопроводах в основном используется литье, на прочих объектах водоснабжения, напорных канализационных коллекторах применяются сегментные фитинги

3. Литые фитинги больших диаметров (от 400 мм) характеризуются сложностью изготовления и обслуживания пресс-форм, а потому разница в цене с сегментными фитингами более существенна. Поэтому для строительства и монтажа полиэтиленовых трубопроводов таких диаметров используются в основном сегментные фитинги. Хотя на очень ответственных объектах целесообразно использовать литые фитинги.

Следует отметить, что после гидравлических испытаний фитинги к повторному использованию не подлежат, их необходимо утилизировать в обязательном порядке.

Сегментные фитинги диаметром свыше 710–1200 мм поступают в Украину из-за рубежа. Это в основном российская продукция, преимущественно Климовского трубного завода (предприятие группы ПОЛИПЛАСТИК). Это обусловлено очень высокой стоимостью производственного оборудования (от 250 тыс. евро).

Теперь подробнее остановимся на особенностях прочностного расчета фитингов и связанных с этим нюансами их применения.

Напряжение в стенке гладкого напорного трубопровода, возникающее от действия внутреннего давления Р определяется по формуле:

В момент подачи первоначального давления в трубопровод (в момент опрессовки) под действием указанного напряжения наблюдается незначительное перемещение стенки трубы – уширение трубопровода. Из-за этого возникает продольная сила, стремящаяся сократить длину трубопровода, которая, складываясь с усилием от температурной деформации, может привести к разрушению трубопровода при отсутствии на нем обустроенных компенсаторов.

В случае наличия на трубопроводе фитингов, изменяющих направление движения потока, суммарное напряжение, возникающее в стенке фитинга, складывается из собственного напряжения в стенке фитинга от действия внутреннего давления и напряжения от восприятия усилия деформации линейной части трубопровода. Если со вторым слагаемым все более-менее понятно, то на первом остановимся поподробнее.

В качестве примеров рассмотрим расчет напряженного состояния от действия внутреннего давления в моделях таких наиболее распространенных фитингов, как:
– тройник, изготовленный из ПЭ 100, SDR17 диаметром 160 мм;
– отвод под 90° с одной промежуточной секцией, изготовленный из ПЭ 100, SDR17 диаметром 160 мм.

Фитинги нагружаются рабочим давлением MOP, МПа, соответствующим аналогичным трубам:

Как мы договорились ранее, принимаем тот факт, что фитинги нагружаются «сами по себе», т.е. не учитываем влияние линейного усилия присоединенного трубопровода, а для упрощения расчета считаем, что концы фитингов жестко заделаны.

На рис. 3 и 4 показаны перемещения стенок фитинга от воздействия внутреннего давления. Отчетливо видно, что максимальное перемещение происходит на боковых стенках фитингов и достигает 2,3 мм для отвода (в плоскостях изменения направления потока) и 7,7 мм – для тройника.

В результате проверочного расчета трубопровода (рис. 5 и 6) видно, что минимальный запас прочности у фитингов наблюдается на внутренних частях в плоскостях изменения направления потока.

Приведенные здесь расчеты свидетельствуют о том, что в критических зонах (плоскость изменения направления потока) стенок фитингов действуют большие напряжения, чем возникающие в стенке гладкой цилиндрической трубы.

Какое же влияние оказывают эти напряжения на фитинги при их эксплуатации?

Литые фитинги

Отличия реальных литых фитингов от моделей, рассчитанных выше, обусловлены особенностями конструкции пресс-формы для производства фитинга:
– фитинг не имеет резко выраженных плоскостей изменения направления потока, что приводит к более равномерному распределению напряжений, действующих в стенке фитинга;
– изначально наиболее нагруженная часть фитинга (область изменения направления потока) выполнена с большей толщиной стенки, что приводит к общему снижению напряжений, возникающих от действия внутреннего давления;
– свойства полиэтилена равномерно распределены во всей массе фитинга.

Все эти факторы приводят к тому, что реально возникающие в стенке литого фитинга напряжения меньше расчетных и не оказывают разрушительного влияния в процессе эксплуатации.

Сегментные фитинги

Отличие реальных сегментных фитингов от моделей, приведенных выше, в том, что свойства полиэтилена неравномерно распределены в массе фитинга. В цилиндрических участках фитинга молекулы ориентированы вдоль образующей трубы.

В плоскости же изменения направления потока – плоскости сварного шва – концы молекул хаотически оборваны, в результате чего деформация одной цилиндрической части фитинга не может быть равномерно передана другой части.

Приведенные выше расчеты наглядно показывают, что плоскость сварного шва сегментного фитинга является потенциально опасной областью с точки зрения разрушения фитинга (рис. 7).

Как же выйти из сложившейся ситуации? В соответствии с каким нормам применять сегментные фитинги для обеспечения долговременной и безопасной эксплуатации?

Согласно техническим условиям ТУ У В.2.7-25.2-32926466-004:2007, по которым фитинги производятся на Рубежанском трубном заводе, при строительстве необходимо размещать и фиксировать их в опорах из армированного бетона (конфигурация и размеры опор подробно описаны в ТУ) для передачи возникающих нагрузок на материал бетонного каркаса (рис. 8).

В случае невозможности обустройства бетонных опор рекомендуем использовать фитинги, изготовленные из трубы с более высокой группой давления. Так, например, для сварки трубы ПЭ 100 SDR17-160x9,5 на максимальное рабочее давление 1,0 МПа следует использовать тройник, изготовленный из трубы ПЭ 100 SDR13,6-160x11,8. А для соединения труб ПЭ 80 SDR13,6-250x18,4 на максимальное рабочее давление 1,0 МПа нужно применить отвод, изготовленный из труб ПЭ 80 SDR11-250x22,7 или ПЭ 100 SDR13,6-250x18,4.

При заказе необходимо предупредить, для чего будет использован приобретаемый фитинг, и тогда, в заводских условиях, будет подобран оптимальный режим сварки (в случае сварки трубы и фитинга из полиэтилена разных классов) или на краях фитинга будут выполнены фаски для соответствия толщин свариваемых стенок (в случае различного SDR фитинга и трубы).

Не стоит экономить при строительстве инженерных коммуникаций (различного назначения) на соединительных деталях и их монтаже. Затраты на фитинги составляют, как правило, от 5 до 20 % общей стоимости трубопровода. Использование же качественных изделий окупается отсутствием аварийных ситуаций при эксплуатации, соответственно снижением затрат на ремонтные работы.

Сварные фитинги

Особенности производства

Технология производства литых фитингов аналогична изготовлению труб из полиэтилена. В обоих случаях при отливе изделия используется полиэтилен низкого давления.

Отлив литой арматуры возможен двумя способами.

При помощи экструдеров, когда разогретая масса сырья шнеками задавливается в форму через калибр. Затем, остывая, получается готовое изделие;
“Литьем под давлением”, когда расплавленный исходный материал под давлением впрыскивается в специальную форму, а затем охлаждается.

Отлитая такими способами арматура получаются монолитной, без участков спайки, с качественной гладким внутренним покрытием. Литые фитинги ПНД отличаются особой прочностью, поэтому активно используются в самых разных областях. От обустройства трубопроводной инфраструктуры частных домов, до строительства городских инженерных сетей.

Преимущества

Монолитная конструкция литых соединительных элементов обеспечивает ей ряд преимуществ перед другими типами этих изделий:

Гибкость материала предотвращает разрыв точек соединения при внешнем механическом воздействии. Удлинение на разрыв составляет 210% согласно ГОСТ 22689.0-89.

Высокая невосприимчивость к гидроударам - до 5 атмосфер.

Без потери качества могут использоваться в диапазоне от 0 до +40°С.

Места соединения не запотевают.

Литую арматуру можно использовать практически при любых внешних условиях, в которых есть наличие органических и химически активных веществ.

Электросварные фитинги

Электросварные фитинги для ПНД труб представляют из себя соединительные элементы со встроенным электрическим нагревателем. Этот тип применяется когда использование сварных или компрессионных соединителей нецелесообразно. Например, при ремонте трубопроводов или когда точка стыка находится в труднодоступном месте.

Типы и особенности

В зависимости от функционального назначения электросварные фитинги подразделяются на следующие типы:

Наклонные уходы, седелки, патрубки-накладки. Нагревательная спираль находится в нижней части седла. Участок фитинга над врезкой надежно приваривается к трубе. Шов способен держать рабочее давление до 10 атм.

Тройники и отводы. Применяются для организации разветвлений и распределения потоков сред в трубопроводах. Соединяемые трубы вставляются в фитинг и по очереди обвариваются подачей напряжения на клеммы.

Муфты, переходы, редукция. Предназначены для качественного соединения пнд труб. Переходы позволяют монтировать трубы из разных материалов, редукционные переходы применяются для соединения труб разного диаметра.

Заглушки. Привариваются к концу трубы и служат перекрытия трубопроводов или их отдельных участков.

Принцип действия

Общая конструкция любого типа фитингов под электросварку включает в себя корпус, зажимы для фиксации в нужном положении, электронагревательный элемент (металлическая нить с высоким сопротивлением) и клеммы для подключения сварочного аппарата.

Подготовленные к соединению участки труб присоединяются к фитингу и фиксируются. К клеммам через электроды подается напряжение аппаратом для сварки. Величина напряжения и продолжительность его подачи указаны в спецификации к каждой модели. Как правило, это 40В.

Спираль, при прохождении тока, нагревается и плавит материал соединяемых частей. Расплавленный пластик перемешивается и, остывая, образует монолитный герметичный шов.

Читайте также: