Чугунные трубы: особенности материала и области применения

Давайте попытаемся разобраться, где применяются в нынешнее время трубы из чугуна и отличаются ли они чем-то от тех, которые привычны нам по канализационным стоякам в старых домах.Заодно мы узнаем, что такое чугунные трубы ВЧШГ и чем они отличаются от серого чугуна.

Так мы их себе представляем

Материал

Серый чугун

К первой категории относится тот самый материал, о котором мы знаем из школьных уроков физики. Фактически это просто недоваренная сталь. Процесс превращения чугуна в сталь заключается в том, что через расплавленный металл в конверторе продувается большое количество воздуха.

При высокой температуре он вступает в химическое соединение с растворенным в чугуне углеродом, образуя обыкновенный углекислый газ — СО2.

Физические свойства серого чугуна тоже известны всем: это тяжелый, непластичный и довольно хрупкий материал. Достаточно сказать, что наиболее привычный сантехникам способ укоротить канализационную трубу из чугуна — сделать насечку зубилом, а потом просто отломить ее. Со сталью такое, что и говорить, не пройдет.

Совсем недавно труба чугунная 100 мм была основным материалом для канализации в квартирах. Здесь видно, что происходило с соединениями за десяток лет эксплуатации

Высокопрочный чугун

У углерода есть несколько состояний, которые различаются способом размещения атомов друг относительно друга. Сажа на пригоревшей сковородке и алмаз, нанотрубки в суперсовременном аккумуляторе и графитовый электрод на роге троллейбуса — это все углерод.

В сером чугуне углерод содержится в виде графита, представляющего собой маленькие пластинки. Именно этой формой, как бы забавно это не звучало, определяются физические свойства материала.

В присутствии магния, церия и некоторых других элементов графит модифицируется: его частицы приобретают форму миниатюрных шариков.

В результате получается совершенно другой чугун:

• Гораздо более прочный. Расколоть высокопрочный чугун простым ударом уже не получится: он легко переносит сильные удары.
• Долговечный. Срок службы труб из этого материала оценивается в сто и более лет.
• Пластичный. До пластика ему, конечно, далеко, однако трубы из него можно укладывать в виде окружности с большим радиусом, и внутренние напряжения трубопровода не создадут каких-либо проблем.

Внешне высокопрочный чугун мало отличается от серого

Полное и правильное название получившегося материала — высокопрочный чугун с шаровидным графитом, сокращенно ВЧШГ.

Применение

Серый чугун

Поскольку наша тематика — не сковородки или печные задвижки, а трубы, о них и поговорим.

Трубы из серого чугуна традиционно применяются в двух областях:

• Водопроводы холодного водоснабжения, имеющие большой диаметр и снабжающие дома, кварталы и микрорайоны;
• Канализация: стояки, лежневки (горизонтальные ветки, объединяющие несколько стояков), выпуски и коллектора.

Чугунные водопроводы из серого чугуна широко применялись еще при строительстве Петергофа и до сих пор находятся в приемлемом состоянии. Впрочем, там трубы проходят большей частью по тоннелям; уложенные в грунт, они за такой срок могут почувствовать себя хуже.

Вода в Петергофе подается к фонтанам по чугунным трубам

В Советском Союзе чугунные водопроводы применялись вплоть до конца восьмидесятых годов и, к глубокому сожалению, были вытеснены простыми стальными водопроводными трубами без антикоррозионного покрытия из соображений экономии. Экономить предполагалось не столько материал, сколько время на прокладку: стыки труб чеканились вручную.

Вначале они уплотнялись пропитанным маслом органическим волокном (кабалкой), потом окончательно заделывались свинцом или, в крайнем случае, цементом.

Операция стыковки труб была трудоемкой

Основным уязвимым местом таких водопроводов были соединения. При подвижках грунта стыки труб расходились, и на поверхности появлялись живописный фонтан или небольшое озеро.

В качестве канализации трубы из серого чугуна активно применяются по сей день. Чугунная труба 100 мм — неизменное украшение подвала в любом доме, построенном до 90-х годов.

Совет: однако если вы сейчас решаете, на каком материале остановиться для замены канализации — куда лучше выбрать полиэтиленовые трубы.

Они обладают всеми достоинствами чугуна — прочностью и хорошей шумоизоляцией, при этом лишены его недостатков — тяжести и хрупкости при ударах.

Полиэтиленовая канализация внешне отличается от ПВХ лишь несколько более толстыми трубами

Принцип стыковки соединений тот же, что и в водопроводах. Трубы чеканятся вручную, после чего соединение окончательно заделывается цементом или расплавом серы. В последнем случае работы сопровождаются адским запахом.

ВЧШГ

А здесь возможностей куда больше.

Высокопрочный графит не склонен растрескиваться при серьезных механических нагрузках, огромных давлениях и значительных деформациях, поэтому трубы ВЧШГ могут применяться:

• Для самотечной канализации;
• Для напорной канализации, в том числе при необходимости поднять стоки на большую высоту;
• Для водопроводов и теплотрасс;
• Для систем отопления;
• Для создания нефтегазовых магистралей высокого давления;
• Для применения в качестве обсадных труб при бурении глубинных скважин.

Материал по прочности не уступает углеродистым сталям, при этом он имеет на их фоне важное отличие: чугун не подвержен коррозии.

Рассмотрим основные области, где могут применяться трубы ВЧШГ, более детально.

Канализация

Наиболее оправдано применение этого материала там, где канализация проходит по улице, особенно под оживленными автомагистралями. Его прочность и пластичность позволяют без повреждений пережить серьезные деформации грунта, неизбежные, когда по утопленной в грунт трубе проезжает что-то тяжелое.

Полипропилен и серый чугун в таких случаях желательно упаковывать в железобетонные короба.

Современные канализационные трубы все чаще соединяются не традиционной чеканкой, а теми же уплотнительными резиновыми кольцами, что можно видеть на пластиковой канализации. Разумеется, усилие для соединения требуется куда большее. Впрочем, для укладки высокопрочный чугун все равно требует применения тяжелой техники: шестиметровая труба диаметром 300 миллиметров (такие применяют при монтаже канализации между колодцами) весит чуть меньше четырехсот килограммов.

Непривычно выглядят лишь уплотнительные кольца из резины

Водопроводы и теплотрассы

Здесь основное требование к трубе — противостоять давлению. Разумеется, важна прочность не только самой трубы, но и соединений между трубами. Как следствие — если на холодной воде могут применяться для уплотнения соединений привычные раструбы, укомплектованные резиновыми колечками, то применение ВЧШГ труб для монтажа теплотрасс означает соединение без раструбов, с использованием сварки.

Каких-либо проблем это не создает: как и серый чугун, ВЧШГ прекрасно варится электросваркой с использованием специальных электродов.

Напорные трубы чугунные ВЧШГ могут собираться и на фланцах

Системы отопления

Здесь трубы могут быть использованы в первую очередь для изготовления регистров — отопительных приборов из толстых труб, которые применяются преимущественно в производственных и складских помещениях.

Обычная гладкая труба в качестве отопительного прибора имеет существенный недостаток. С точки зрения отношения площади поверхности к внутреннему объему цилиндр является одной из худших форм отопительного прибора, выигрывающей разве что у шара. Больше площадь теплообмена — эффективнее отопление.

Специально для использования в регистрах изготавливаются ребристые чугунные трубы, представляющие собой фактически готовый продолговатый радиатор с большой площадью оребрения.

По краям трубы —  предназначенные для соединения с другими элементами системы отопления фланцы или резьбы. В прайс — листах такая труба фигурирует под названием «труба экономайзерная чугунная».

Труба чугунная экономайзерная — готовый отопительный прибор

Чугунные ребристые трубы могут как собираться в многотрубный регистр, так и просто пускаться в одну нитку, размыкая трубу отопительной системы.

Нефте-и газопроводы

Здесь все то же самое, что и на теплотрассах: стыковка труб без раструбов с использованием сварки или фланцев. Швы провариваются и проверяются особо тщательно, поскольку давление в таких магистралях может достигать десятков атмосфер.

Здесь прочность ВЧШГ пригодится в полной мере

Скважины

Сочетание коррозионной стойкости с упругостью и большой механической прочностью делает трубу из ВЧШГ недосягаемой для конкурентов в этой области.

Диаметры труб здесь, как правило, небольшие; соединяться трубы могут как сваркой, так и обычной резьбой.

Совет: однако при бурении скважины на воду на собственном участке куда лучшим выбором будет полиэтиленовая труба.

Своими руками ее срастить до нужной длины и опустить в скважину вполне реально; чугун же потребует как минимум сварочного аппарата со специальными электродами и лесов, поскольку трубы будут монтироваться одна за одной вертикально.

В этом случае собрать обсадную трубу совсем легко

Типичные вопросы, связанные с чугунной канализацией

Разберем вкратце основные проблемы чугунной канализации, с которыми сталкиваются сантехники и владельцы квартир.

• Подключение унитаза к чугунной трубе лучше всего выполнить, используя специальный резиновый уплотнитель или гофру. В крайнем случае соединение можно просто замазать цементным раствором.
• Ремонт чугунной трубы возможен при помощи электросварки со специальными электродами по чугуну. Обычно он не практикуется, дефектный участок просто меняют.
• Как заделать трещину в чугунной трубе, если замена участка канализации почему-либо невозможна? Накладывается бандаж из резины. Самый простой способ — трещина в чугунной трубе бинтуется внатяжку разрезанной вдоль старой велосипедной камерой, после чего бандаж фиксируется толстой медной проволокой.
• Демонтаж чугунных труб с соединениями, залитыми серой, производится строго в противогазе. Это не шутка: паралич дыхания вполне реален. Испарения ОЧЕНЬ едкие. При нагреве стыков (без него канализацию просто не разобрать) дышать просто невозможно. Монтаж чугунных труб лучше производить по старинке — зачеканив стыки кабалкой и замазав цементом.
• Как отпилить чугунную трубу? Чугун легко пилится обычной ножовкой по металлу. Турбинка тоже режет его без проблем. Наконец, часто просто делается насечка зубилом в нужном месте, после чего труба отламывается.
• Как врезаться в чугунную трубу канализации? Увы, это не водопровод. Придется полностью вырезать участок и поставить тройник и компенсирующий патрубок.

Заключение

Как видите, трубы из чугуна сильно изменились за последние годы, превратившись из рудимента тяжеловесного советского строительства во вполне современный материал, востребованный во многих областях. В частности, ВЧШГ чугунные трубы представляют собой весьма надежный и долговечный материал.