Cast Iron SoilPipeFit Handbook

[Pages:218]CAST IRON SOIL PIPE AND FITTINGS

HANDBOOK

Revised and Edited

under the direction of the TECHNICAL ADVISORY GROUP

of the CAST IRON SOIL PIPE INSTITUTE

CAST IRON SOIL PIPE INSTITUTE 5959 Shallowford Road, Suite 419

Chattanooga, Tennessee 37421 (423) 892-0137

CAST IRON SOIL PIPE AND FITTINGS HANDBOOK

Copyright? 1967, 1972, 1976, 1989, 1990, 1992, 1994, 1998, 2002, 2006 by the Cast Iron Soil Pipe Institute. Printed in the United States of America. All rights reserved. This book or parts thereof may not be reproduced in any form without permission of the publisher.

Twelfth Printing 2006

LIBRARY OF CONGRESS CATALOG CARD NUMBER 86-071884

PRICE: $50.00

PREFACE

Publication of this edition has been sponsored by the Cast Iron Soil Pipe Institute to provide a reference handbook that fully meets the needs of those requiring information on the industry's products. It was compiled and edited by the Technical Advisory Group of the Cast Iron Soil Pipe Institute, and the content has benefited from the collaborative effort of its members and their experience in the manufacture and application of cast iron soil pipe and fittings. This publication is subject to periodic revision, and the latest edition may be obtained from the Cast Iron Soil Pipe Institute.

50TH YEAR ANNIVERSARY 1949-1999

The year is 1949 . . . . . The minimum wage is increased from 40 to 70 cents per hour, the New York Yankees win the World Series, Billy Joel, Bruce Springsteen, Tom Watson, and Meryl Streep are born. Babe Ruth dies at age 53, Harvard Law School admits their first women, gold is $35 an ounce and a new house is $7,450 . . . . and the Cast Iron Soil Pipe Institute is born. A group of 24 manufacturers of cast iron soil pipe and fittings meet at the Roosevelt Hotel in New Orleans, Louisiana. These pioneers identify the need to standardize product design to aid interchangeability of different manufacturers' pipe and fittings, the need for distribution of product information to aid specifiers and designers, and the continuing education of specifiers, installers, and inspectors of the benefits of using cast iron soil pipe and fittings. These goals have been the focus of the Institute for over 50 years.

Roosevelt Hotel New Orleans, Louisiana

March 21, 1949

Alabama Pipe Co. Anniston, Alabama Charles A. Hamilton

Buffalo Pipe & Foundry Co. Buffalo, New York Cameron Baird Phillip J. Faherty

American Brass & Iron Foundry Oakland, California Arnold Boscacci

Anniston Foundry Co. Anniston, Alabama William H. Deyo William T. Deyo

Anniston Soil Pipe Co., Inc. Anniston, Alabama R.M. Blakely

Attalla Pipe & Foundry Co. Attalla, Alabama Joseph M. Franklin William B. Neal

Central Foundry Co. New York, New York

J.J. Nolan, Jr. Paul Singleton Harry Maasen

Charlotte Pipe & Foundry Co. Charlotte, North Carolina Frank Dowd

Clay Bailey Mfg. Co. Kansas City, Missouri

George Clay

50TH YEAR ANNIVERSARY 1949-1999

Combustion EngineeringSuperheater, Inc.

Chattanooga, Tennessee E.J. McFadden S.C. Northington A.J. Moses

Eastern Foundry Co. Boyetown, Pennsylvania

George L. Harberger Earl H. Walt

East Penn Foundry Co. Macungie, Pennsylvania Howard M. Singmaster

Emory Pipe & Foundry Co. Anniston, Alabama G.F. Shackelford

Hajoca Corp. Lansdale, Pennsylvania

Deems W. Hallman

T.C. King Pipe & Foundry Co., Inc. Anniston, Alabama T.C. King Joseph King A. Quinn

Reading Foundry Co. Reading, Pennsylvania

William M. Davies

Rich Mfg. Co. of California Los Angeles, California J.W. Struve Ed Alt

Rudisill Foundry Co. Anniston, Alabama Frank T. Hamilton Dean Helle Lindsay Builder

Russell Pipe & Foundry Co. Alexander City, Alabama J.F. Weathers

Sanitary Co. of America Linfield, Pennsylvania Harvey D. Ritter William Davis

Somerville Iron Works Somerville, New Jersey

David B. Shannon R.N. Hickey

Tyler Pipe & Foundry Co. Tyler, Texas Mike Harvey

Walker Foundry & Machine Co. Roanake, Virginia William Hayes

Williamstown Foundry Corp. Williamstown, New Jersey Walter Schaufler

TABLE OF CONTENTS

Page TABLE OF CONTENTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i

INTRODUCTION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii The Cast Iron Soil Pipe Institute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii

CHAPTER I -- CAST IRON SOIL PIPE HISTORY, USES AND PERFORMANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

HISTORY OF CAST IRON SOIL PIPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Early Production and Use in the United States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Growth and Dispersion of Foundries, 1880-1890 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Emergence of the Cast Iron Soil Pipe Industry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

USES OF CAST IRON SOIL PIPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

REQUIREMENTS FOR A SAFE AND DURABLE DRAIN, WASTE AND VENT SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Corrosion Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Expansive Soils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Resistance to Abrasion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

CAST IRON SOIL PIPE JOINTS AND THEIR CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Types of Cast Iron Soil Pipe and Fittings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Shielded Hubless Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 The Compression Joint. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 The Lead and Oakum Joint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Soundproofing Qualities of Cast Iron with Rubber Gasket Joints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

ECONOMIC ADVANTAGES OF CAST IRON SOIL PIPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Versatility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Low-Cost Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Product Availability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

CHAPTER II -- THE MANUFACTURE OF CAST IRON SOIL PIPE AND FITTINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

THE CAST IRON SOIL PIPE INDUSTRY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Manufacturers of Cast Iron Soil Pipe and Fittings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

PRODUCTION OF CAST IRON SOIL PIPE AND FITTINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

i

TABLE OF CONTENTS

Page DISTRIBUTION OF CAST IRON SOIL PIPE AND FITTINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

NUMBER OF OPERATING UNITS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

THE MANUFACTURING OF CAST IRON SOIL PIPE AND FITTINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Types of Iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 The Modern Cast Iron Soil Pipe and Fittings Foundry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Raw Materials and Melting Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 The Cupola Furnace for Melting Iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 The Start of the Operation of the Cupola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

CASTING OF SOIL PIPE AND FITTINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Centrifugal Pipe Casting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Sand-Lined Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Metal Molds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Casting Process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

STATIC CASTING OF FITTINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Sand Casting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Permanent Mold Casting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Cleaning and Finishing Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

NEW TECHNOLOGY AND IMPROVEMENTS IN MANUFACTURING METHODS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

The Melting Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 The Casting Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

PATTERNS FOR CAST IRON SOIL PIPE AND FITTINGS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Materials Handling Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

POLLUTION EQUIPMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Results of Technological Improvements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

CHAPTER III -- TYPICAL CAST IRON SOIL PIPE LAYOUTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

STORM DRAINAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Building Sub-drains and Sub-soil Drains. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Roof Drains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

THE USE OF TRAPS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

VENTING AND DRAINAGE SYSTEMS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

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TABLE OF CONTENTS

Page CHAPTER IV -- INSTALLATION OF CAST IRON SOIL PIPE AND FITTINGS . . . . . . . . . . . . . 44

HANDLING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

METHODS OF CUTTING CAST IRON SOIL PIPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

JOINING METHODS FOR CAST IRON SOIL PIPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Compression Gaskets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Hubless Joints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Caulked Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

UNDERGROUND INSTALLATION PROCEDURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

ABOVE GROUND INSTALLATION PROCEDURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

GENERAL INSTALLATION INSTRUCTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Vertical Piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Horizontal Piping, Suspended . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Horizontal Piping, Underground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Installation Inside the Building . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Horizontal Installation of Large Diameter Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Suggested Installation of Horizontal Fittings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Vertical Piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Seismic Restraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

TESTING AND INSPECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Air Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Water Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Smoke Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Peppermint Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Thrust Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

PAINTING CAST IRON SOIL PIPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

THE SIZING OF SOIL, WASTE AND VENT LINES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

INSTALLATION OUTSIDE THE BUILDING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Excavation and Preparation of the Trench . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Line, Grade and Alignment of the House Sewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Testing and Inspection of the House or Building Sewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Placing the Backfill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Maintenance of the House Sewer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

PROTECTING CAST IRON PIPE FROM CORROSIVE SOILS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Polyethylene Installation Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Protection of Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Protection of Fittings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

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