В дореволюционной, а потом и в советской России фасонными деталями в трубопроводах называли нынешние фитинги (англ. to fit – подходить или подгонять). Со второй половины XIX века их функции остаются неизменными. Три века фасонные детали исправно служат в газо-, парои водопроводной системах: в переходах, поворотах, разветвлениях, креплениях и других местах.
Именно фасонные элементы позволяют собрать трубопровод из отдельных частей, как конструктор, обеспечить его полную герметичность и работоспособность. Как изменилось техника производства водопроводных труб и фасонных частей за три столетия? Как производители боролись с коррозией 100 лет назад и сейчас? По каким параметрам проверяли качество готовой продукции и выбраковывали ее? (Рис.1).
По приказу Министерства путей сообщения (МСП) Российской империи от 16 апреля 1914 года за № 53 «водопроводные трубы и их фасонная часть» должны быть изготовлены из мягкого сварочного или литого железа путем сварки «в закрой» или должны быть «цельнотянутые» (без шва). Эти сведения приводятся в справочной книге HÜTTE от 1916 года, том I, 5-й отдел. «Материалы». «II Металлы». «Железо». «IV Железные трубы». С. 756 (рис. 2).
В начале ХХ века немецкие инженеры уже хорошо знали, как работать с железом и производить из него качественные водопроводные трубы: «Цельнотянутые трубы должны быть отожжены при 650-750 °С для устранения вредных внутренних натяжений».
Главным врагом железа была и остается ржавчина, борьба с ней не прекращается до сих пор. Немецкие инженеры разработали несколько способов предохранения железных труб от ржавчины и поделились ими в справочной книге: «Покрытие концов труб маслом, лаком и т. п. до предъявления их инженеру отдела не допускается. Если же трубы с нарезкой, то смазка маслом разрешается для предохранения их от ржавчины».
В справочнике приведен интересный способ борьбы с ржавчиной, который активно применяли не только в царской, но и в советской России и республиках бывшего СССР. Он был весьма экономичным и эффективным. На странице 756 отмечено: «Каждая водопроводная труба и фасонная часть во избежание оборжавливания после пробы гидравлическим давлением должна асфальтироваться в горячем состоянии».
СПРАВКА: Асфальт (от древнегреч.) – горная или минеральная смола. У нее есть и другое название – «иудейская смола». Разновидность природного битума плавится при температуре 100 °C, растворяется в терпентинном масле, нефти и бензине. Асфальт до сих пор применяют в качестве покрытия на тротуарах и автомобильных дорогах как кровельный, гидро- и электроизоляционный материал, а также для приготовления замазок, клеев, лаков и других строительных компонентов.
На той же странице справочника следует продолжение: «Асфальтировка труб и фасонных частей должна производить вполне тщательно и прочно. После асфальтировки трубы и фасонные части обертываются на всю их длину, включая и раструбы, кроме гладких концов, на длину, входящую в раструбы, джутовой лентой, пропитанной смесью гудрона с асфальтом. Свежеасфальтированные трубы по охлаждению их до температуры окружающего воздуха должны иметь гладкий блестящий вид и не должны быть липкими при температуре свыше 20 °С». (Рис. 3).
Интересно, что джутовая лента до сих пор применяется для хозяйственных и строительных нужд. Причем на сайтах некоторых производителей, монтажников и строительных компаний отмечено, что джутовая лента является современным и экологически чистым уплотнителем. Видимо, о давней истории этого материала и его длительном применении мало кто знает.
СПРАВКА: Джутовая лента – это натуральное текстильное волокно, изготавливаемое из растений одноименного рода. Из этих волокон производят объемные мешки, прочные канаты, межвенцовый утеплитель, который используется в строительстве деревянных домов. Их сборщики знают, что благодаря джутовой ленте можно исправить последствия усадки деревянной конструкции и увеличить плотность межвенцового шва, убрать трещины, сколы и прочие нюансы (рис. 4).
В царские времена на водопроводные трубы и их фасонные части не ставили, как сейчас, клейма с размерами. После асфальтировки и охлаждения на трубу наносили краской диаметр и полезную длину. В справочнике HÜTTE отмечено, что производителям труб предписывалось использовать для маркировки только два цвета краски – белую или красную. Подписывали трубы на выходе с завода после того, как они проходили проверку на соответствие требованиям заказчика (рис. 5).
За качеством изделий в царской России строго следили. По всей видимости, немецкое влияние и жесткие требования к качеству товара сыграли важную роль. В справочнике HÜTTE за 1916 год (том I, с. 756) приводится подробное описание того, как должны выглядеть водопроводные трубы на выходе с завода:
«Трубы должны быть прямые, и на поверхности их не должно быть пороков, вредных для их службы, а именно: трещин, следов непроварки, пережога, язвин и рисок глубиной более ½ мм, пузырей и т. п.».
Составители справочника HÜTTE очевидно приняли во внимание русскую смекалку и способность «быстро решить проблему на месте» подручным способом, поэтому сделали в книге предупреждение:
«Исправление пороков на поверхности окончательно готовых (по прокатке) труб путем зачеканки или наклепки не допускается, и все трубы, на поверхностях которых будут обнаружены такие места, обязательно бракуются».
Не браковались лишь трубы с заусеницами: «опиливание же и очистка на наждачных кругах пороков, не вредящих прочности, как удаление заусенков, разрешается».
Сейчас технические процессы на предприятиях контролирует современное автоматическое и компьютерное оборудование. В компьютерную программу вводятся необходимые технические параметры, например, по выпуску муфты из латуни марки CW617N (DIN EN 12165) с никелированной поверхностью размером ½ (артикул PF TF 52), и роботизированные станки формируют товар по заданному шаблону. Все просто! Участие человека в производстве и ручной труд сводятся к минимуму, что по идее должно свести возможность брака к нулю. Но никакое предприятие все-таки не застраховано от брака на 100 % (рис. 6).
Случается, что даже при вскрытии упаковки потребитель не всегда замечает брак, так как изделие с внешней стороны может выглядеть вполне качественно. В частности, бракованная сантехника чаще всего выдает себя уже во время эксплуатации: она либо сразу выходит из строя, либо через короткое время и порой приводит к аварийным последствиям. Подобные ситуации происходят, естественно, не только с сантехникой, но и с любой другой продукцией – автомобилями, бытовой техникой, электроникой и т. д.
Когда производители максимально автоматизируют производство и, соответственно, снижают риск выпуска брака из-за человеческого фактора, они попадаются в другую ловушку. Сбой может случиться с любой компьютерной программой и автоматическим оборудованием. Если такое случается на заводе или фабрике, техникам приходится сразу останавливать работу конвейеров и станков, чтобы разобраться в проблеме. В большинстве случаев проблема устраняется, но бракованные товары все равно выходят на рынок, а горе-производители судятся, извиняются, оправдываются и отзывают огромные партии своей продукции, возвращают деньги покупателям и выплачивают штрафы.
Качество готовой продукции на предприятиях поштучно начали проверять в Германии и других странах Европы, включая Россию, как только товар ставился на поток и выпускался уже не вручную, а посредством производственного оборудования. На заводах и фабриках на дежурство встала команда контролеров, они тщательно обмеривали и взвешивали не менее 5 % объема выпущенного товара, сопоставляя его с требованиями заказчика или фирменными характеристиками. Эта практика до сих пор существует на многих современных предприятиях во всех странах мира, но в каждой компании контролеры готовой продукции работают по своим правилам, которые порой весьма условны и позволяют не замечать и пропускать брак на рынок.
В справочнике HÜTTE от 1916 года (том I, с. 757) изложены инструкции, которыми руководствовались контролеры качества водопроводных труб: «Толщина стенок труб проверяется поштучно взвешиванием 10 % (готовой партии) и непосредственным обмером предъявленных к приемке труб и сравнением полученного веса с весом, указанным на чертежах на заказ».
Причем в инструкции приемщиков допускались незначительные погрешности в выполнении заказа по выпуску водопроводных труб. Все допустимые неточности были четко прописаны, а их несоблюдение приводило к браку всей партии товара (рис. 7).
Толщины стенок водопроводных труб должны проверяться ранее их асфальтировки и должны быть во всем согласны с утвержденным чертежом. Уклонение в толщине стенок таких труб против заданной толщины не должны быть более:
• ± 0,5 мм для труб диаметром до 150 мм (включительно);
• ± 1,0 мм для труб диаметром от 150 мм до 300 мм (включительно);
• ± 1,5 мм для труб диаметром от 300 мм до 1600 мм.
Отступление от размеров внутренних диаметров труб против нормальных (утвержденных в чертежах) допускается:
• ± 1,0 % для труб с диаметром до 300 мм (включительно);
• ± 1,5 % для труб с диаметром от 300 мм до 500 мм (включительно);
• ± 2,0 % для труб с диаметром от 500 мм до 1600 мм;
Вместе с тем в справочнике отмечено: «Действительный вес труб может быть до 10 % более или до 5 % менее нормального (заданного в чертежах). Если при взвешивании 5 или более процентов взвешенных труб окажется слишком легковесными или тяжеловесными, то освидетельствование труб совсем прекращается впредь до пересортировки заводом всех труб по весу и предъявления их вновь. Равным образом бракуются прямые трубы, в коих толщина стенок будет в каком-либо месте на 15 % более или на 10 % менее заданной». (Рис. 8).
Столь жесткие требования и нормативы к готовой продукции до сих пор сохранились и работают на всех производственных предприятиях в Германии. Контролирует этот процесс Немецкий институт по стандартизации (Deutsches Institut für Normung e.V.), который был основан в 1917 году. Членами DIN являются различные немецкие предприятия, союзы, государственные организации, торговые фирмы и научные институты, которые накопили значительный опыт в разработках нормативных документов.
В XXI веке металлические водопроводные трубы постепенно уступают место трубам из сшитого полиэтилена, за которыми закрепилось название «Труба-PEX». Они более надежны и эффективны, удобны и легки в монтаже, поэтому быстро завоевали популярность на мировом рынке. Трубы-PEX все чаще применяются в системах питьевого водоснабжения и отопления во многих странах мира, включая Россию (рис. 9).
Если раньше железные трубы асфальтировались для предотвращения ржавчины и увеличения срока службы, то современные пластиковые трубы не подвержены коррозии, но их стойкость порой также усиливают, например, антидиффузионным слоем EVOH, который препятствует проникновению в изделие кислорода и блокирует процесс окисления.
EVOH (Ethylene vinyl alcohol) или полимер на основе этиленвинилового спирта многие считают материалом нового поколения. Однако его изобрели полвека назад!
СПРАВКА: EVOH был создан учеными в Японии в 1970-е годы. Разработкой и внедрением нового материала занялись две японские компании – Kuraray (ее основали в 1926 году) и Nippon Gohsei (ее основали в 1927 году). В 1983 году Kuraray открывает производство марки EVAL в США, а в 1999 году в Европе. В свою очередь Nippon Gohsei начала массовое производство EVOH под маркой SoarnoL™ в 1984 году, в 1996 году выпуск полимера был запущен в США, а с 2001 года в Великобритании. В частности, компания Nippon Gohsei Europe GmbH из Дюссельдорфа (Германия) предлагает широкий ассортимент сополимеров этилена с виниловым спиртом EVOH (SoarnoL™) для производства барьерных структур в разных типах упаковки.
Японский полимер сразу продемонстрировал высокие барьерные свойства по отношению к газам, многократно снижая скорость их диффузии.
Первоначально EVOH стали применять в качестве внутреннего слоя в многослойных пластиковых структурах, например, в пищевых пленках, бутылках, лотках и контейнерах для пищевых продуктов. Это новшество позволило значительно продлить сроки хранения продуктов питания и напитков без изменения их свежести и вкуса.
Позже EVOH внедрили в производство топливных баков, строительных материалов и полимерных труб. Компания Profactor Armaturen GmbH подхватила эту инициативу и начала применять EVOH-слой для повышения защитных свойств инженерной сантехники. Так, в ассортименте ТМ PROFACTOR появились трубы из сшитого полиэтилена PEX-A с EVOH-слоем. Они предназначены для монтажа систем холодного и горячего водоснабжения, холодоснабжения и отопления жилых и общественных комплексов. Эти трубы применяются в системах питьевого и хозяйственно-бытового назначения, а также в напольном отоплении (теплый пол).
СПРАВКА: Физические и химические свойства слоя EVOH позволяют снизить кислородопроницаемость стенок трубы в тысячи раз по сравнению с обычным полиэтиленом. Параметры кислородопроницаемости EVOH сопоставимы, в частности, с параметрами алюминия.
Полимерная труба ТМ PROFACTOR состоит из двух слоев: основного внутреннего слоя из высокомолекулярного сшитого полиэтилена PEX-A и кислородозащитной оболочки EVOH, связанных между собой слоем специального клея. Эта технология позволяет использовать трубу при высоких значениях давления и температуры рабочей среды. Она обладает высокой прочность и гибкость, малым весом, стойкостью к коррозии и удобна в монтаже (рис. 10 и рис. 11).
Барьерный слой EVOH дает возможность сохранить структуру полимерного изделия и предотвращает преждевременный распад трубопровода, например, из-за неблагоприятных условий окружающей среды или внешних воздействий. Рабочие характеристики трубопровода благодаря защитному слою остаются неизменными, а сроки его службы значительно увеличиваются.
Аналитики и инженеры PROFACTOR часто обращаются к дореволюционному трехтомному справочнику и находят в нем уникальные сведения об истории и процессе развития системы отопления, газо-, паро- и водопроводной арматуры. Избранные находки адаптируются, и на их основе готовятся обзорные материалы с уникальными иллюстрациями из самого справочника HÜTTE 1916-1917 годов. Третий обзор из этой серии, как видите, завершен, но путешествия в прошлое на «машине времени» HÜTTE вскоре продолжатся.
Размещено в номере: Вестник арматуростроителя, №1 (70)
