Что такое тройник?

Тройник — это разновидность трубопроводной арматуры (фитинга), предназначенная для соединения труб. В основном он используется для изменения направления потока рабочей среды, как правило, в местах подключения ответвления к магистральному трубопроводу.

Тройник представляет собой элемент трубопроводной системы с тремя отверстиями: одним входным и двумя выходными либо двумя входными и одним выходным. Они могут иметь Т-образную или Y-образную форму, а также равнопроходное или переходное (редукционное) исполнение; такие фитинги применяются в узлах соединения трех трубопроводов (одинаковых или различных по диаметру).

Классификация тройников

Классификация по диаметру труб:

Равнопроходной тройник: тройник, у которого диаметр ответвления совпадает с диаметром магистральной трубы.

Переходной (редукционный) тройник: тройник, у которого диаметр ответвления меньше диаметра магистральной трубы.

Классификация по способу соединения:

Приварной тройник (под приварку встык): фитинг, соединяемый с трубами методом сварки встык.

Тройник под раструбную сварку: фитинг, в раструбы которого вставляются соединяемые трубы, после чего выполняется сварка или сплавление.

Компрессионный тройник (с обжимным кольцом): фитинг, оснащенный на каждом выходе обжимным механизмом; труба вставляется внутрь и фиксируется путем затягивания гайки.

Резьбовой тройник: фитинг, соединяемый с помощью резьбы.

Классификация по материалу: включает тройники из нержавеющей стали, углеродистой стали, меди, ПВХ и т. д.

Классификация по конфигурации ответвления:

Прямой тройник: фитинг, в котором ответвление расположено перпендикулярно магистральной трубе.

Косой (угловой) тройник: фитинг, в котором ответвление примыкает к магистральной трубе под углом.

Равнопроходной тройник

Равнопроходной тройник — это разновидность тройника, у которой все три отверстия имеют одинаковый диаметр.

Равнопроходные тройники широко применяются при строительстве и техническом обслуживании объектов в таких отраслях, как нефтехимия, нефтегазовая промышленность, производство сжиженного газа и удобрений, энергетика (включая атомную), судостроение, целлюлозно-бумажная и фармацевтическая промышленность, пищевое производство и городская инфраструктура. Промышленное применение требует от таких фитингов способности выдерживать высокое давление (до 600 кг/см²), тогда как бытовые водопроводные системы работают при значительно более низком давлении — обычно около 16 кг/см². Поскольку тройники применяются в самых разных отраслях промышленности, их можно классифицировать по нескольким критериям:

По материалу: углеродистая сталь, литая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь, медь, алюминиевый сплав, пластик, ПВХ (PVC), ППК (PPC) и т. д.

По способу изготовления: экструдированные, штампованные, кованые, литые и т. д.

По стандарту изготовления: национальный стандарт (GB), стандарты для электроэнергетики и водоснабжения, ANSI (США), DIN (Германия), JIS (Япония), ГОСТ (Россия) и т. д.

Равнопроходной тройник (или прямой тройник) имеет одинаковый диаметр всех трех патрубков. Пример обозначения: «T3» указывает на равнопроходной тройник с наружным диаметром 3 дюйма.

Распространенные материалы для равнопроходных тройников: марки сталей 10, 20, A3, Q235A, 20g, 20G, 16Mn, а также ASTM A234, ASTM A105, ASTM A403 и др.

Диапазон наружных диаметров равнопроходных тройников составляет от 2,5 до 60 дюймов; изделия размером от 26 до 60 дюймов обычно являются сварными. Толщина стенки варьируется от 28 до 60 мм.

Классы давления включают: Sch5s, Sch10s, Sch10, Sch20, Sch30, Sch40s, STD, Sch40, Sch60, Sch80s, XS, Sch80, Sch100, Sch120, Sch140, Sch160 и XXS.

Переходной тройник

Тройник, у которого диаметр ответвления отличается от диаметров двух других патрубков, называется переходным; тройник, у которого все патрубки имеют одинаковый диаметр, называется равнопроходным. Переходные тройники широко используются при строительстве и техническом обслуживании объектов в таких отраслях, как нефтехимия, нефтегазовая промышленность, производство сжиженного газа и удобрений, энергетика (включая атомную), судостроение, целлюлозно-бумажная и фармацевтическая промышленность, пищевое производство и городская инфраструктура. В промышленности к таким фитингам предъявляются требования по работе под высоким давлением — до 600 кг/см², тогда как бытовые водопроводные системы обычно работают при более низком давлении, как правило, около 16 кг/см². Пример обозначения переходного тройника: «T4×4×3,5» означает тройник с диаметром проходного отверстия 4 дюйма и диаметром ответвления 3,5 дюйма. Переходные тройники обычно изготавливаются из таких материалов, как 10#, 20#, A3, Q235A, 20g, 20G, 16Mn, ASTM A234, ASTM A105 и ASTM A403.

Диапазон наружных диаметров переходных тройников составляет от 2,5 до 60 дюймов; изделия размером от 26 до 60 дюймов изготавливаются как сварные тройники. Толщина стенки варьируется от 28 до 60 мм.

Ряды толщины стенок ( сортаменты) включают: Sch5s, Sch10s, Sch10, Sch20, Sch30, Sch40s, STD, Sch40, Sch60, Sch80s, XS, Sch80, Sch100, Sch120, Sch140, Sch160 и XXS.

Тройники применяются в различных отраслях промышленности и могут быть классифицированы по следующим критериям:

1. По способу изготовления: формовка на оправке, штамповка, ковка, литье и т. д.

2. По стандарту изготовления: национальный стандарт Китая (GB), стандарты электроэнергетики, стандарты водопроводно-канализационного хозяйства, американский стандарт (ANSI/ASME), немецкий стандарт (DIN), японский стандарт (JIS), российский стандарт (ГОСТ) и т. д.

Процесс производства тройников

1. Гидравлическая формовка (гидроформовка)

Гидравлическая формовка — это процесс, при котором ответвление тройника формируется путем расширения металла при осевой компенсации. В процессе используется специализированный гидравлический пресс для нагнетания жидкости в трубную заготовку, диаметр которой соответствует диаметру тройника. Два горизонтальных боковых цилиндра пресса синхронно перемещаются к центру, сжимая заготовку. При сжатии объем заготовки уменьшается, что приводит к росту давления внутренней жидкости. Когда давление достигает уровня, необходимого для формирования ответвления, металл под совместным воздействием боковых цилиндров и внутреннего давления жидкости заполняет полость пресс-формы, образуя выпуклость ответвления. Процесс гидравлической формовки (гидроформинга) позволяет выполнять формование за одну операцию и отличается высокой производственной эффективностью; при этом толщина стенки как в основной части, так и в зоне отвода тройника увеличивается.

Ввиду того, что для гидравлической формовки бесшовных тройников требуется оборудование с большим усилием прессования, в настоящее время этот метод применяется преимущественно в Китае для производства тройников со стандартной толщиной стенки и условным проходом (DN) менее 400 мм. В качестве материалов для формовки подходят низкоуглеродистые, низколегированные и нержавеющие стали (характеризующиеся относительно низкой склонностью к наклепу), а также цветные металлы, такие как медь, алюминий и титан.

2. Горячая штамповка

Процесс горячей штамповки тройника включает сплющивание трубной заготовки (диаметр которой превышает диаметр готового изделия) до размера, примерно соответствующего диаметру тройника, и вырезку отверстия в месте будущего отвода. Заготовку нагревают и помещают в штамп, после чего внутрь вводят пуансон для вытяжки отвода. Под действием давления заготовка подвергается радиальному сжатию; при этом металл перетекает в зону отвода и формуется в патрубок отвода под воздействием пуансона. Весь процесс основан на радиальном сжатии заготовки и вытяжке участка отвода. В отличие от гидравлической формовки, при горячей штамповке металл для формирования отвода поступает за счет радиального перемещения заготовки; поэтому данный метод также называют процессом радиальной компенсации.

Поскольку формовка тройника осуществляется после нагрева, требуемое усилие прессования снижается. Метод горячей штамповки применим к широкому спектру материалов, включая низкоуглеродистые, легированные и нержавеющие стали; этот способ особенно предпочтителен для производства тройников большого диаметра и изделий с толстыми стенками.

Причины возникновения угловых отклонений при производстве тройников и способы их устранения

(I) В процессе изготовления тройников могут возникать такие дефекты, как угловые отклонения, неровности поверхности, неравенство диагональных размеров на концах труб, а также неплотные или некачественные сварные швы. Основные причины включают:

1) Неточность при разметке и резке прямолинейных листовых заготовок для внутренней и внешней дуг. Неучет толщины материала приводит к тому, что после сборки заготовка внешней дуги оказывается слишком короткой, а заготовки внутренней дуги — слишком длинной, что нарушает требуемый угол.

2) Ошибки разметки двух криволинейных листовых заготовок. 3) Образование небольших отверстий в месте соединения (шве), где выполняется гибка и стыковка внешней дуги.

4) Неодинаковая ширина швов в местах соединения под углом, что приводит к неравномерному распределению напряжений в стыках.

(II) Основные профилактические и корректирующие меры включают:

1) Использование калиброванного угольника для обеспечения точности при выравнивании углов и резке материалов. При разметке боковых стенок тройника следует использовать размеры R1 и R2; к ширине необходимо добавлять припуски на гибку и формирование фальцевого соединения, чтобы обеспечить правильную подгонку при монтаже.

Развернутая длина внешней и внутренней дуг колена составляет 1,57R1 и 1,57R2 соответственно; необходимо обеспечивать точность при вальцовке дуг.

2) После раскроя двух крупных плоских заготовок следует строго выровнять торцы листов под прямым углом. Необходимо совместить два изогнутых листа для проверки соответствия профилей и при необходимости скорректировать их положение в пределах допустимых отклонений.

3) Небольшие отверстия, возникающие в местах сгиба углов внешней дуги тройника, можно устранить методом пайки (лужения) для листов из нержавеющей стали.

4) При ручном формировании швов необходимо контролировать ширину для соблюдения габаритных размеров тройника и равномерно прилагать усилие в процессе соединения (закатки фальца).

Заводской контроль тройников

Химический состав тройников должен проверяться на соответствие спецификациям материала; при наличии особых требований может проводиться повторная проверка в соответствии с действующими стандартами. Методы арбитражных испытаний должны соответствовать стандартам серии GB/T 223.

На поверхностях тройников не должно быть трещин, пористости, подрезов и шлаковых включений. Внутренняя и внешняя поверхности должны быть гладкими, без таких дефектов, как царапины, глубина которых превышает величину отрицательного допуска на толщину стенки, вмятины или следы правки. На обрезанных торцах не должно быть заусенцев. Визуальный осмотр внешнего вида тройника из нержавеющей стали проводится при естественном или искусственном освещении (допускается использование лупы с 5-кратным увеличением).

Контроль размеров осуществляется с помощью измерительных инструментов соответствующей точности.

Заводской контроль: тройники предъявляются к приемке партиями. Каждая партия должна состоять из фитингов одной марки, одного размера и изготовленных по одной технологии. Размер партии ограничен 400 штуками для изделий с номинальным диаметром 25 мм и менее, и 200 штуками — для изделий с номинальным диаметром более 25 мм.