§ 1. Гибка труб
Прокладка трубопроводов санитарно-технических систем на строительном объекте требует изменения направления трубопроводов, обхода конструкций и других трубопроводов. В этих случаях на монтаже используют гнутые детали (рис. 1). Главное свойство этих деталей по сравнению с литыми (фасонными) частями заключается в плавности перехода, создании меньших сопротивлений при движении жидкости, пара и газа, в отсутствии дополнительных соединений.
Рис. 1 . Гнугые детали:
а — отступ (утка); б — отводы; в — скоба; г — калач
Виды гнутых деталей: отводы, отступы (утки), скобы, калачи и компенсаторы.
Отступ — деталь с двумя изогнутыми частями, обычно под углом 135° (рис. 1а). Ее применяют в тех случаях, когда присоединяемая деталь лежит не на одной оси с трубопроводом, а также при обходе препятствия. Расстояние между осями отогнутых концов трубы называют вылетом.
Отвод — изогнутая под определенным углом деталь, которая используется при изменении направления трубопровода (рис. 1б). Отводы бывают крутоизогнутые, с минимальным радиусом поворота, складчатые также с малым радиусом поворота, и обычные.
Скоба — деталь с тремя изогнутыми частями (рис. 1в). Ее используют при обходе другого трубопровода.
Калан — деталь с поворотом в форме полуокружности (рис. 1г). Калач заменяет два отвода, и его используют чаще всего для соединения двух отопительных приборов, расположенных один над другим. Расстолние между осями концов калача равно двум радиусам.
Компенсатор — это деталь П-образной формы. Он служит для уравновешивания температурных удлинений трубопровода.
При гибке металл подвергается растяжению по наружной части, а по вогнутой — сжатию. В результате этого толщина стенки выпуклой части уменьшается, а вогнутой — увеличивается. В процессе гибки в месте изгиба образуется овальность трубы (труба сплющивается). Овальность не должна превышать 10°. На вогнутой части трубы может появиться волнистость, ее величина не должна быть выше 3°
Гнутые детали изготовляют в определенной последовательности: сначала трубы размечают, потом отрезают и затем гнут.
При разметке используют измерительный и разметочный инструмент: метр, мел или чертилку. На специализированных заготовительных предприятиях применяют разметочно-отрезные устройства, которые сделаны в виде разметочного стола с трубоотрезным станком. Длину заготовки для гнутой детали определяют по таблицам.
Отрезку труб выполняют вручную ножовкой, труборезом или механизированным способом с помощью трубореза. На специализированных предприятиях применяют трубоотрезные станки, на которых труба перерезается диском.
Гибка труб производится в холодном или горячем состоянии на ручных и приводных станках. Трубы больших диаметров нагревают, что позволяет снизить усилие, необходимое для изгиба, и предотвратить разрывы стенок трубы, так как металл при нагреве становится более пластичным.
При гибке труб диаметром до 32 мм тщательно подбирают размеры гибочных роликов и оправок; трубы большего диаметра гнут, набивая их сухим кварцевым песком. Радиусы гиба должны быть больше минимально допустимых (2—3,5 наружного диаметра трубы).
Шовные трубы гнут так, чтобы исключить повреждение шва, — шов располагают в месте наименьших деформаций материала трубы, т. е. по средней линии изгиба или несколько внутрь него.
Гибку труб в холодном состоянии осуществляют на ручном станке СТВ, предназначенном для труб диаметром до 20 мм при радиусе гиба не менее 50 мм. Трубу вставляют между роликами. Поворачивая рукоятку с подвижным роликом, трубу изгибают вокруг неподвижного ролика на заданный угол. После этого рукоятку возвращают в первоначальное положение и вынимают трубу (рис. 2).
Рис. 2. Ручной трубогиб СТВ:
1 — поворотный ролик; 2- доска верстака; 3 — серьга для изгибаемой трубы
Применяют также комбинированные станки Вольнова с тройными роликами для гибки на одном станке труб диаметром 15, 20 и 25 мм. Станки оборудуются кругом с делениями по 5° в каждом.
Трубогибочные станки с винтовым и гидравлическим приводами позволяют снизить мускульное усилие, необходимое для гибки. Для гибки труб различных диаметров станки снабжаются сменными секторами (рис. 3).
Рис. З. Ручные гидравлические трубогибы типа ТГР-З/4 (а) и ТГР-2 (6)
На специализированных предприятиях процесс гибки механизирован.
Гибку труб в горячем состоянии производят путем нагрева места изгиба и последующего поворота конца трубы вокруг оправки. При этом изгибаемую трубу набивают песком и один ее конец закрепляют в прижиме или тисках. Радиус изгиба применяют не менее диаметра трубы, а длину нагреваемой части при угле поворота 90° — не менее 6 диаметров, 60° — 4 диаметра, 45° — 3 диаметра (рис. 4).
Рис. 4. Гибка трубы в горячем состоянии на прижиме:
1 — горелка; 2 — болт крепления прижима; З — колонна; 4 — изгибаемая труба; 5 — песок; 6 — пробка; 7 — рычаг; 8 — прижимной винт; 9 — призма; 10 — корпус
При гибке трубопроводов диаметром более 50 мм в некоторых случаях применяют складчатые отводы, на внутренней поверхности которых металл деформируется в складки. Их делают так: на трубе намечают места нагрева и образования складок. Затем оба конца трубы закрывают деревянными пробками, укладывают на стенд, нагревают место первой складки, после чего изгибают трубу до образования первой складки. Ее охлаждают и приступают к образованию следующей и т. д. до получения отвода требуемого угла.
Отдельные детали трубопроводов изготовляют методом штамповки. Ее применяют в целях повышения качества и сокращения трудовых затрат при заготовке стандартных деталей санитарно-технических систем. Подготовленные трубы укладывают на матрицу гидравлического пресса и путем обжатия пуансоном трубам придают требуемую форму. Штампованные детали имеют одинаковые размеры отдельных частей и лучший вид по сравнению с деталями, которые обрабатывались на трубогибочных станках.
Так, из стальных бесшовных труб изготовляют крутоизогнутые отводы с радиусом изгиба, равным 1,5—2 диаметрам трубы, тройники, переходы. Концы деталей обрабатывают под сварку.
Гибку пластмассовых труб выполняют в нагретом состоянии на трубогибочных станках или шаблонах, закрепляемых в специальных приспособлениях (рис. 5). Трубы нагревают воздухом в электропечах или ваннах, заполненных глицерином. Режим нагрева зависит от материала труб и толщины стенок.
Рис. 5. Гибка пластмассовых труб:
а — на штырях ( 1 — труба; 2 — штырь; З — плита); б — на шаблоне ( 1 — верстак; 2 — уголок; 3- скоба; 4 — шаблон; 5 — труба)
Стенки пластмассовых труб могут смяться. Чтобы этого не произошло, в трубу до нагрева помещают наполнители: резиновый жгут, гибкий металлический или резиновый шланг, набитый песком. Наружный диаметр жгута или шланга должен быть на 1—2 мм меньше внутреннего диаметра изгибаемой трубы. Резиновый шланг с песком рекомендуется применять при гнутье труб диаметром более 50 мм. Наполнять трубы песком не следует, так как в дальнейшем требуется очистка внутренней поверхности труб от прилипшего песка.
Можно гнуть трубы без наполнителя, если отношение толщины стенки к ее наружному диаметру составляет не менее 0,06, а также если радиус гнутья более 3,5—4 наружных диаметров трубы.
При изготовлении отводов угол изгиба увеличивают на 9—10° больше, так как труба несколько разгибается после снятия ее с шаблона или приспособления. Пластмассовые трубы после гибки охлаждают до температуры 28°С сжатым воздухом или водой в фиксированном положении.
Меры безопасности при гибке труб. Верстак должен быть свободен от посторонних предметов в радиусе не менее 2 м. Трубу необходимо закреплять в гибочном устройстве прочно. Рычаг следует двигать от себя, менять и регулировать положение рабочих роликов можно только после полной остановки станка и при отключенном двигателе. Гнуть трубы надо только теми роликами, которые предназначены для данного диаметра труб. При гибке длинных труб надо следить, чтобы их концы не задели работающих рядом.
При гибке труб горячим способом поверхность трубы и песок должны быть сухими. Рабочий должен выполнять гибку труб в рукавицах. При нагреве и гибке нельзя находиться в конце трубы напротив пробок.
Технология и способы гибки труб
При производстве жестких металлоконструкций из цельной заготовки в качестве альтернативы сварке и резьбовому соединению все чаще применяется гибка труб.
Человечество начало применять трубу очень давно — ее прототипом были тростник и бамбук, из которых сооружались первые водоводы. Еще в древнем Риме научились изготавливать трубы из бронзы. Первые методы промышленного производства таких металлических изделий возникли в начале 19 века. В настоящее время выпускаются миллионы и миллионы тонн продукта, без которого не могут обойтись огромное количество отраслей хозяйственной деятельности человека.
При производстве жестких металлоконструкций из цельной заготовки в качестве альтернативы сварке и резьбовому соединению все чаще применяется гибка труб. Это объясняется целым рядом причин:
- снижение материалоемкости, так как нет ввариваемых патрубков;
- уменьшение трудоемкости при создании конструкций по сравнению со сварными и резьбовыми соединениями;
- лучшие гидроаэродинамические показатели прохода;
- отсутствие неблагоприятного воздействия на структуру металла по сравнению со сваркой;
- преимущество в герметизации относительно резьбовых соединений;
- лучший внешний вид конечного изделия.
Гнутье труб осуществляется различными методами. Применение той или иной технологии определяется следующими основными факторами:
- материал изготовления;
- толщина стенок;
- профиль;
- размер сечения (диаметр или высота профиля);
- радиус сгиба;
- необходимая точность гнутья;
- допустимые пределы деформации гнутой конструкции;
- качественные показатели прочности и долговечности в месте изгиба.
Горячая гибка труб
Гнутье труб с предварительным разогревом применяют в случаях, 
когда нет возможности применить трубогибочные устройства и приспособления для гиба холодным способом. Процесс гибки труб с предварительным разогревом весьма трудоемок и производится с наполнителем. В этом качестве используют сеяный речной песок без органических включений и слишком мелких фракций, которые при термическом воздействии могут спекаться и пригорать к стенкам. Песок не должен быть влажным, чтобы исключить возникновение высокого давления пара в трубе при ее нагреве.
Гибка стальных труб производится при температуре порядка 900 о С без пережога и с одним нагревом — иначе ухудшается качество продукции. Размер разогреваемого участка определяется сечением и радиусом гибки. По окончании процесса удаляют заглушки, извлекают песок, очищают и промывают полость трубы.
Холодная гибка труб
Строго говоря, гибка труб отрицательно влияет на характеристики их качества. Возникают заметные дефекты, основными из которых являются:
- уменьшение толщины стенки на внешней стороне изгиба;
- появление гофровых складок на внутренней стороне изгиба;
- искажение формы прохода трубы — из круглой она превращается в овальную.
Особенно подвержены деформациям трубы из мягких металлов и с тонкими стенками. Поэтому гибка тонкостенных труб требует применения механического стабилизатора — им служит дорн.
Дорном называют специальный элемент оснастки, который в процессе гибки располагается в полости трубы по месту ее изгиба. Он предназначен для предотвращения деформаций стенок трубы в гибочном процессе. Дорн может быть жесткой или гибкой конструкции.
Жесткий дорн — это направляющий элемент, выполненный из твердого металла, с закругленным торцом с рабочей стороны. Его заправляют непосредственно в точку изгиба. Гибкий дорн также состоит из твердого стержня. На одном его краю находятся один или несколько изгибающихся сегментов, выполненных в виде шаров или полусфер особой формы.
Эти конструкции, находясь в месте изгиба, обеспечивают неизменность формы прохода. По завершении процесса дорн выталкивается из гибочной зоны, а шарики дополнительно калибруют внутреннюю поверхность. Использование гибкого дорна достаточно сложно. Для его применения в трубогибе должно быть устройство автоматического управления дорном.
Трубогибы с использованием дорна, в силу своей специфики, бывают только стационарными. Они производятся для работы как в полуавтоматическом, так и в полностью автоматическом режиме. Работа высокопроизводительных дорогостоящих трубогибов контролируется системой ЧПУ, которая отслеживает все текущие параметры технологического процесса.
Переносные трубогибы
- Трубогибы рычажные. За счет большого плеча возможно совершать необходимые действия исключительно мышечным усилием человека. В изделиях из пластичного металла, включая нержавеющую сталь сечением до 3/4 дюйма, они позволяют делать загиб до 180 о .
вращающихся вокруг собственных осей. Гибочный башмак, соединенный с перемещающимся штоком, прилагает усилие к той части трубы, которая расположена между опорами. Такие легко переносимые трубогибы способны согнуть трубу из нержавейки диаметром до 100 мм на угол до 90 о . Шток, создающий давление, может быть выполнен как:
- механический винтовой;
- гидравлический с ручным приводом;
- гидравлический с электроприводом.
- Электрические трубогибы. В них гибка труб производится на сменных гибочных сегментах различного радиуса. Здесь с помощью поворотной оправки заготовку загибают под определенным углом.
Положительные свойства этого инструмента:
- универсальность, которую обеспечивает сменный набор сегментов и поворотных оправок для разных сечений труб;
- угол изгиба до 180 о ;
- автоматическая работа без дополнительных действий;
- плавное изменение скорости, присутствие обратного хода;
- фактическое отсутствие деформации изгиба, благодаря безукоризненному согласованию всех элементов оснастки и необходимой динамики подачи;
- простота использования, легкая замена насадок;
- высокая производительность;
- компактность и малый вес, благодаря большой приведенной мощности привода.
При отсутствии электросети такие трубогибы обеспечиваются приводом, работающим от встроенного аккумулятора.
Станочная гибка труб
Гибка профиля из металла не представляет для такого станка никакой проблемы, так же как и гибка профильной трубы. Универсальность оборудования данного типа обусловлена тем, что вальцовка по сути — это деформация материала по некоторому направлению. Этот метод можно отнести к самому общему виду гибки металла. Изгиб профильной трубы обеспечивается установкой необходимой формы (калибра) роликов или валков.
К достоинствам такого станка следует отнести возможность получения гнутого профиля большой длины — более 5 метров, что бывает часто необходимо в строительстве. Кроме того, заготовку можно гнуть на угол до 360 градусов — на полный круг. Гибку труб большого диаметра производят на электрических станках со следующим принципом изгиба: сначала один конец заготовки устанавливается в специальный захват, а затем наматывается на колодку нужного радиуса.
Такие станки позволяют реализовать точный угол загиба (до одного градуса). Это обеспечивается либо простым механическим путем, либо заданием параметров в цифре с контролем всего процесса на мониторе на высокоавтоматизированных комплексах. Станки используются только в заводских условиях.