Большая часть таких работ на самотечных канализационных сетях (с 1992 г.) произведена московской фирмой ООО «Прогресс» с использованием трубных модулей из полиэтилена ПЭТМ-Р (рис. 1) с резьбовыми соединениями (рис. 2). За все время с момента начала восстановления этих трубопроводов никаких нареканий по поводу надежности работы канализационных трубопроводов от служб их эксплуатации не поступало. При конструировании трубных модулей из полиэтилена с резьбовыми соединениями для бестраншейной замены ветхих канализационных трубопроводов исходили из того, что изготовление и сборка должны быть простыми, быстрыми и экономичными [1]. При этом руководствовались следующими правилами. Во-первых, для изготовления ПЭТМ-Р должны использоваться полиэтиленовые трубы, с показателями кольцевой жесткости (значениями SDR — отношением наружного диаметра Dн к толщине стенки ε), отвечающими конкретным условиям применения по грунтовым и транспортным нагрузкам. Во-вторых, для изготовления ПЭТМ-Р должны использоваться полиэтиленовые трубы, отвечающие требованиям по наружным диаметрам, толщине стенок и предельным отклонениям размеров соответствующих нормативов, например, российских ГОСТ 18599–2001 с Изм. №1. В-третьих, при изготовлении резьбовых трубных модулей должно учитываться временное τ и температурное t поведение полиэтилена, зависящее от его класса (рис. 3), т.к. монтаж ПЭТМ-Р при восстановлении конкретных трубопро-водов может производиться при различных температурах tм (в сетевых колодцах канализации, в которых производится сборка ПЭТМ-Р, и в восстанавливаемых канализационных трубопроводах температура всегда положительная), в течение τм, как показала практика, от одного до нескольких часов в зависимости от местных условий. В-четвертых, ПЭТМ-Р должны быть технологичными при монтаже, т.е. усилия сборки модулей между собой G должны легко обеспечиваться вручную либо с использованием подручных средств малой механизации в виде цепных ключей и т.п. В-пятых, резьбовые соединения должны выдерживать осевую растягивающую нагрузку N, которая будет прикладываться при протягивании нового трубопровода в полость старого трубопровода, не разрушенного либо разрушенного тем или иным способом. В-шестых, смежные ПЭТМ-Р не должны входить друг в друга больше, чем это предусмотрено их соединениями (см. рис. 2), при действии на них осевой нагрузки Q в период сборки при вращении одного модуля относительно другого либо при проталкивании нового трубопровода в полость старого трубопровода, не разрушенного либо разрушенного. В-седьмых, резьбовые соединения ПЭТМ-Р должны обеспечивать герметичность реконструированного трубопровода не только при проведении гидравлических испытаний, но и на весь срок эксплуатации восстановленной водоотводящей сети. В-восьмых, ПЭТМ-Р с резьбами должны быть взаимозаменяемыми, т.е. при монтаже не надо будет производить специального подбора пар полиэтиленовых трубных модулей для достижения их быстрого и качественного соединения между собой. Для получения удовлетворяющих перечисленные требования соединения ПЭТМ-Р между собой изготовлялись модули с высокоточными размерами внутренних (рис. 4а) и наружных (рис. 4б) резьб, что оказалось совсем не простым делом. Качество резьбовых соединений трубных модулей из полиэтилена и, в частности, их несущая и герметизирующая способность, а также технологичность во многом зависят от прочностных и деформационных свойств, коэффициента трения пары полиэтиленполиэтилен, геометрии резьб, толщины стенок, определяющих величину натяга. При сборке резьбового соединения подвергаются суммарной деформации части модулей, на которых имеются резьбы. Охватывающая часть растягивается, а охватываемая — сжимается, причем на разные величины, т.к. при равенстве механических показателей их геометрические показатели, в частности, диаметры, будут различными по величине. Чтобы уравнять их деформацию, пришлось соответствующим образом подбирать диаметры для указанных частей модулей. При деформации частей возникает их натяг. В качестве допустимого натяга в литературе рекомендуется принимать деформацию, равную половине деформации, соответствующей пределу текучести полимера. Относительный натяг может составлять до 4% от наружного диаметра элемента при нормальной температуре сборки соединения. При других температурах его величина будет иной. Существенное значение имеет правильный выбор величины натяга [3]. С одной стороны, если не будет натяга, то также не будет и герметичности у резьбы. С другой же стороны, чрезмерный натяг часто приводит к срыву резьбы при сборке соединения, что неоднократно наблюдалось нами на практике. Какова величина натяга для конкретных вариантов используемой резьбы, пока можно установить только опытным путем. Качество резьбовых соединений оценивают по удерживающей силе (несущей способности). Максимальная осевая нагрузка, которую может воспринимать резьбовое соединение, связана с допустимым разрушающим напряжением при срезе и площадью резьбы, по которой может произойти сдвиг (см. рис. 2, сечение I–I). Разрушающее напряжение при срезе полиэтилена допускается принимать равным половине кратковременного напряжения полиэтилена при растяжении, т.к. резьба работает с полной нагрузкой кратковременно (только в период протягивания нового трубопровода). В основу конструирования резьбовых соединений на трубных модулях из полиэтилена была положена упорная специальная резьба Е.М. Ершова и А.П. Мордвинова [4]. Такая резьба с шагом от 4 до 20 мм разработана для стеклопластиковых деталей диаметром 60–600 мм. Для изделий из термопластов данная схема не применялась. Поэтому полностью воспользоваться этой резьбой посчитали не вполне целесообразным. Геометрию резьбовых соединений подбирали, исходя из условия равной прочности для резьб и частей модуля, где они расположены. (Предполагалось, что разрушения резьбовых соединений по сечениям I–I, II–II и III–III равновероятны). Что касается длин Lвр и Lнр частей модулей, на которых нарезались резьбы (см. рис. 3), то их принимали с учетом количества ниток, которые оказывают [5] существенное влияние (см. рис. 5) на восприятие растягивающих усилий N (см. рис. 2). Как уже отмечалось выше, герметичность соединений ПЭТМ-Р достигается, как правило, за счет обеспечения соответствующего натяга между сопряжен-ными частями соединенных модулей. Отдельные неплотности в соединениях могут затягиваться при эксплуатации канализационного трубопровода за счет кольматации грунта или ила, присутствующего в стоках. Имеющийся опыт убеждает в том, что качество полиэтиленовых труб отечественного производства позволяет изготовлять трубные модули с резьбовыми соединениями, которые будут работоспособны в сетях канализации при глубине их заложения до 8 м (возможное внутреннее давление при этом будет составлять 0,08 МПа). Для замены ветхих трубопроводов, которые могут находиться под действием внутренних давлений (около 0,2 МПа), резьбовые соединения надо дооснащать резиновыми уплотнителями (рис. 6). Как видно из рис. 6а, соединение является простым для изготовления. Очевиден также и его основной недостаток. Кольцо ничем не защищено от выдавливания при сборке, а это может произойти при малейшем отклонении в размерах резьб или самого кольца, что в дальнейшем приведет к его повреждению, а затем и к разгерметизации соединения. К тому же, к расчету резьбовых соединений для полиэтиленовых модулей удовлетворительных методик расчета резиновых уплотнителей с объемным сжатием до сих пор не предложено. Очевидно, здесь следует полагаться только на экспериментальную подборку размеров уплотнителей совместно с другими элементами резьбовых соединений. Другое дело, если речь идет о полиэтиленовых трубных модулях с резьбовыми соединениями, в которых резиновое уплотнительное кольцо сжимается между двумя параллельными плоскостями (рис. 6б). Здесь кольцо полностью закрыто, что создает определенные гарантии исключения его выдавливания при сборке соединения. Этому же способствуют контактные давления кольца σк на поверхности частей модуля при его сжатии (рис. 7а) на определенную степень ε. Эти контактные давления, помимо обеспечения условий для герметичности при испытаниях и эксплуатации, за счет сил трения, будут удерживать кольцо на месте при сборке соединения. Кроме того, имеется возможность создать для кольца условия, которые будут увеличивать контактные давления σк при тех же степенях сжатия [6]. Для этого, как показывают исследования НИИ Мосстроя, кольца необходимо размещать в прямоугольных желобках (рис. 7б), в желобках кругового очертания (рис. 7в) или в желобках какого-либо другого профиля, которые следует протачивать взамен последних витков наружной резьбы. Что касается длины тела модуля, то она должна приниматься с учетом габаритов смотровых колодцев, в которых будут производиться монтажные работы, а также тех средств малой механизации, которые предполагается использовать для сборки резьбовых соединений. При этом следует иметь ввиду, что длина трубного модуля влияет на производительность работ по восстановлению участка трубопровода. Чем больше длина ПЭТМ-Р, тем меньшее количество трубных модулей надо использовать для восстановления участка конкретной протяженности. Это сокращает время проведения восстановительных работ τ, что, в свою очередь, позволяет рассчитывать на большую величину прочности полиэтилена σ (см. рис. 3) для изготовляемого модуля. В заключении следует заметить, что весьма важным для экономичности и надежности применения на этапах от начала конструирования и пуска в дело трубных модулей из полиэтилена с резьбовыми соединениями является технология их изготовления. Однако об этом речь может пойти в следующих выпусках журнала. ❏ 1. Харькин В.А. К расчету и применению полимерных трубных модулей с неразъемными механическими соединениями для бестраншейной замены ветхих самотечных трубопроводов // Журнал «Сантехника», №6/2003. 2. ГОСТ Р 52134-2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления». 3. Комаров Г.В. Способы соединения деталей из пластических масс. — М.: Химия, 1979. 4. Штучный В.П. Обработка пластмасс резанием. — М.: Машиностроение, 1974. 5. Мирзоев Р.Г., Кугушев И.Д., Брагинский В.А. и др. Основы конструирования и расчета деталей из пластмасс и технологической оснастки для их изготовления. — Л.: Машиностроение, 1972. 6. Отставнов А.А. Исследование работоспособности и технологической взаимозаменяемости элементов раструбных соединений подземных трубопроводов из термопластов. Сборник научных трудов НИИ Мосстроя: «Исследование строительных материалов и конструкций». — М., 1984.