Раструбно-замковое соединение «RJS» для труб ВЧШГ

Когда трубопровод диаметром 600 мм и выше нужно не уложить в открытую траншею, а протянуть под дорогой, рекой или в слабом грунте — обычное раструбное соединение Tyton не справится. Оно держит герметичность, но не держит осевую нагрузку: при протяжке плети труба просто выйдет из раструба. Для таких задач и создано соединение RJS — раструбно-замковой стык, который удерживает трубу за счёт кольцевого замка по всей окружности.

Соединение RJS — «старший брат» раструбно-замкового соединения RJ для диаметров 80–500 мм. У обоих один принцип: гладкий конец трубы заходит в раструб и фиксируется стопорами. Но на диаметрах 600–1000 мм конструкция RJ упёрлась в потолок.

Причина в геометрии. С увеличением диаметра растёт масса трубы и усилие, которое нужно передать через замок при протяжке. У RJ замок точечный: два стопора фиксируются проволокой в локальной выемке раструба. На большом диаметре нагрузка в такой схеме концентрируется в одной точке — металл начинает работать на пределе. RJS решает задачу иначе: стопоры распределяются по всей окружности раструба, и усилие воспринимается равномерно, по всей поверхности замка. Отсюда и название принципа — кольцевой замок.

Конструкция повторяет классическую раструбную схему, но с двумя принципиальными отличиями от RJ.

Уплотнение. В RJS всегда используется резиновое кольцо типа Tyton. В отличие от RJ, где на малых диаметрах ставят кольца ВРС, у RJS альтернатив нет — уплотнение герметизирует стык, а не держит осевую нагрузку, поэтому его задача одна: не пропустить воду.

Замок. На гладком конце трубы наплавлен буртик, в раструбе выполнена внутренняя камера с нишами. После стыковки через ниши в камеру закладывают комплект стопоров из высокопрочного чугуна и поочерёдно распределяют их вправо и влево по окружности. Стопоры упираются в буртик и в стенку камеры — труба не может выйти обратно. Затем стопоры фиксируют металлической лентой.

Именно металлическая лента — ключевое отличие от RJ. У RJ стопоры держит стопорная проволока, у RJS — лента, которая охватывает весь комплект стопоров и равномерно прижимает их к буртику. При протяжке плети лента работает как бандаж: нагрузка не ложится на один стопор, а распределяется на все сразу.

Стопора отливаются из высокопрочного чугуна — того же ВЧШГ, из которого сделана труба. Это не просто «защёлки»: каждый элемент выполнен по радиусу, совпадающему с раструбом, поэтому прижимается к буртику всей поверхностью, а не краем.

Количество стопорных элементов на соединение растёт вместе с диаметром:

Здесь виден главный принцип RJS: чем больше диаметр и нагрузка на замок, тем больше стопорных элементов — от 10 на DN 600 до 16 на DN 1200. Именно поэтому замок называют кольцевым: стопоры распределяются по всей окружности раструба, и тяговое усилие делится между ними, а не концентрируется в одной точке, как в замке RJ.

Уплотнение — манжета Tyton, по одной на стык. Справочные размеры: d1 — внешний диаметр манжеты, d2 — посадочный, d3 — толщина сечения.

Манжета герметизирует стык за счёт упругой деформации: при заведении гладкого конца в раструб кольцо сжимается и создаёт контактное давление по всей окружности. Осевую нагрузку оно не держит — эту работу выполняет кольцевой замок из стопоров.

Разница в давлении — не слабость RJS, а следствие назначения. Трубы большого диаметра с RJS работают в магистральных водоводах и напорной канализации при умеренных давлениях, но именно они должны выдерживать гигантские осевые усилия при протяжке. 1650 кН против 670 кН у RJ — решающий аргумент, когда проектировщик выбирает тип соединения под бестраншейную прокладку.

Трубы с соединением RJS выпускаются диаметрами DN 600–1200 мм. Рабочее давление для класса К9 — от 1,6 до 3,0 МПа в зависимости от диаметра: DN 600 — 3,0 МПа, DN 700–800 — 2,0 МПа, DN 900–1200 — 1,6 МПа. При изготовлении труб большего класса (К10–К12) допустимое рабочее давление может быть увеличено. Точные значения по каждому типоразмеру — в таблице размеров и масс ниже.

Допустимый угол отклонения трубы на стыке для класса К9: DN 600 — 3°, DN 700–800 — 2°, DN 900–1200 — 1,5°.

Соединение шарнирное. По СП 66.13330.2011 раструбные замковые соединения типов RJ и RJS имеют три степени свободы: труба может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также изгибаться в продольном направлении. Это свойство критично при бестраншейной прокладке — плеть повторяет траекторию скважины, а не ломается на стыках.

Главная сфера — бестраншейная прокладка. Под дорогами, железнодорожными путями, водными преградами и в плотной городской застройке открытая траншея невозможна или стоит слишком дорого. Трубу тянут через готовую скважину, и весь тяговый импульс проходит через стыки. Обычный Tyton такой режим не выдерживает.

RJS работает в двух схемах:

• ГНБ (горизонтально-направленное бурение). Плеть собирают на поверхности и протягивают через скважину одним проходом. Рекомендуемая длина плети — до 300 м: дальше нарастает сопротивление и риск повредить замок.
• Картриджный метод. Трубы подают в готовый канал по одной и соединяют по мере протяжки. Так прокладывают самые длинные участки, где собрать плеть целиком негде.

Кроме бестраншейной прокладки RJS применяют в неустойчивых и болотистых грунтах, гористой местности и сейсмоопасных зонах — везде, где подвижка грунта может выдернуть трубу из обычного раструба. Кольцевой замок гасит осевые смещения и не даёт стыку разойтись.

Показательный пример — реконструкция водовода Ду 600 мм на проспекте Стачек в Санкт-Петербурге в 2022 году. 1386 метров труб ВЧШГ с соединением RJS протянули бестраншейным способом в условиях действующей городской магистрали, не останавливая движение и не вскрывая дорожное полотно на всём протяжении.

Процесс близок к монтажу обычного раструба, но финал другой — вместо одного стопора ставится полный комплект по окружности.

1. Очистите гладкий конец трубы и внутреннюю поверхность раструба от грязи, льда и посторонних включений.
2. Установите резиновое кольцо Tyton в паз раструба, убедитесь, что оно село ровно, без перекосов.
3. Нанесите смазку на гладкий конец и кольцо.
4. Заведите гладкий конец в раструб до метки. Стыковку контролируйте по заводской риске — недотяг или перекос на большом диаметре недопустим.
5. Через ниши раструба заложите стопоры во внутреннюю камеру.
6. Распределите стопоры по окружности вправо и влево, пока не будет выставлен полный комплект.
7. Зафиксируйте стопоры металлической лентой. При бестраншейной прокладке лента обязательна — она удерживает стопоры от смещения при протяжке плети.

Подробный порядок работ с инструментом и допусками описан в разделе монтаж труб ВЧШГ.

Выбор сводится к трём вопросам: диаметр, способ прокладки, условия грунта.

Tyton — базовое раструбное соединение. Подходит для открытой прокладки в стабильных грунтах, где нет осевых нагрузок. Самый дешёвый и быстрый в монтаже вариант.

RJ — замок для диаметров до 500 мм, когда нужна защита от рассоединения: бестраншейная прокладка малых и средних диаметров, сложный рельеф, осадочные грунты.

RJS — обязателен на диаметрах 600 мм и выше в любом из случаев: бестраншейная прокладка, неустойчивые и болотистые грунты, сейсмоопасные зоны, переходы под дорогами и реками. Если труба большого диаметра идёт в протяжку — альтернатив RJS по совокупности «кольцевой замок + тяговое усилие до 1650 кН» нет.

Ограничение RJS одно, и оно естественное: это специализированное соединение, и переплачивать за него на простой открытой прокладке в стабильном грунте не нужно. Но там, где плеть тянут, а не кладут, экономия на замке оборачивается аварией на трассе.

Подобрать трубы ВЧШГ с соединением RJS нужного диаметра и получить расчёт под конкретный объект можно по телефону +7 (495) 636-29-88. О самом материале — его прочности, защитных покрытиях и сроке службы — читайте в разделе о высокопрочном чугуне ВЧШГ.