Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Все дело в трубах Современные аспекты строительства и эксплуатации трубопроводных систем Значение трубопроводного транспорта трудно переоценить. Трубопроводы охватывают до 40% территории России, на которых проживает около 60% населения. В ближайшие 10 лет планируется реализовать ряд новых чрезвычайно амбициозных проектов. Это, прежде всего, расширение проложенного по дну Черного моря газопровода «Голубой поток», строительство балканского нефтепровода Бургас–Александруполис, призванного снизить зависимость российских нефтяных поставок от Турции. И, конечно же, это прокладка Восточного и Северо-Европейского нефтепроводов, от которых в долгосрочной перспективе будет зависеть не только экономическая, но и политическая стабильность нашей страны. Однако сколь бы разветвленной ни была система трубопроводов — велика и Россия. В непосредственной близости от Москвы можно встретить населенные пункты, где никогда не было водопровода и централизованного газоснабжения. Серьезную обеспокоенность вызывает и состояние существующих коммунальных сетей, износ которых в некоторых регионах достигает 90%. Учитывая весь комплекс накопившихся проблем, вполне уместным кажется проведение выставки «Трубопроводные системы» и сопутствующих конгрессных мероприятий, посвященных диагностике, строительству, эксплуатации и ремонту трубопроводного транспорта. Какую трубу выбрать? В России средний срок службы коммунальных трубопроводов, выполненных в основном из чернометаллических труб, составляет 20–25 лет, в странах ЕС — в 2 раза больше. Поэтому сегодня, в связи с серьезным реформированием системы ЖКХ и появлением новых отношений собственности весьма актуальным становится вопрос долговечности и надежности существующих и вновь прокладываемых сетей. Собственнику жилья проще и выгоднее один раз вложиться в эффективное оборудование, чем постоянно тратить средства на бесконечные ремонты. И тут перед ним встает непростой вопрос: какой материал выбрать для прокладки трубопровода? Многие специалисты считают, что достойной замены металлическим трубам нет. Они обладают необходимой прочностью и жесткостью, способны выдерживать высокое давление и температуру транспортируемой среды. Срок же их эксплуатации можно значительно повысить за счет нанесения внутри и снаружи полимерного изолирующего покрытия. С металлическими трубами, защищенными внутри и снаружи силикатно-эмалевым покрытием, можно было познакомиться на стенде компании «Негас» (г. Москва). Покрытие представляет собой полимерную композицию на основе силикатов, обладающих высокой химической и абразивной стойкостью, с диапазоном рабочих температур от -50 до +350 °С. Наносится покрытие на трубы методом индукционного эмалирования. Применение полимерной защиты позволяет значительно снизить абразивный износ и отложения на внутренних стенках труб. В результате удается обеспечить высокую чистоту транспортируемого продукта и повысить пропускную способность трубопроводов в 1,5 раза. Трубопроводы с внутренним силикатно-эмалевым покрытием могут находиться в эксплуатации до 50 лет. Однако стоят эмалированные трубы в 2 раза больше обычных металлических. Для предотвращения наружной почвенной коррозии можно также использовать двух- и трехслойное полиэтиленовое покрытие нормального, усиленного, весьма усиленного или специального типа, наносимое в заводских условиях путем экструзии. Оно обеспечивает надежную защиту трубопроводов при температуре от -40 до +60 °С, а в случае применения специальных полиэтиленовых композиций — от -60 до +80 °С. При прокладке коммунальных водо- и газопроводов, а также канализационных систем достойной альтернативой стальным изделиям могут стать напорные и безнапорные трубы из полиэтилена низкого давления. Производством такого рода продукции занимаются ОАО «Новатэк-Полимер» (Самарская обл.), ООО «Иммид» (г. Вологда) и «Газэнергосервис» (г. Великий Новгород). К числу неоспоримых достоинств полимерных труб относится то, что они не боятся контакта с водой и агрессивными средами, не подвержены воздействию блуждающих токов. Полимерные изделия в 2–4 легче металлических, и, следовательно, на их транспортировку и монтаж тратится гораздо меньше сил и времени. Выпускаются они, как правило, в бухтах длиной 125–800 м, и для прокладки 800-метровой трассы часто требуется всего один сварной стык. Трубопроводы для водоснабжения способны выдерживать давление 0,6–1,6 МПа, для газа — 1,2–1,6 МПа. Высокий коэффициент упругости позволяет полимерным трубам растягиваться на величину до 7% без потери свойств, им не страшна просадка фундамента или замерзшая внутри вода. Однако их мягкие полиэтиленовые стенки не могут устоять перед механическими повреждениями и острыми зубами грызунов, поэтому главным врагом полимерных трубопроводов являются крысы. Гораздо ближе к металлу по своим прочностным характеристикам трубы из стекло- и базальтопластика (СБПТ). Они способны выдерживать давление от 1 до 20 МПа, а их гидродинамическое сопротивление в 1,3 раза ниже, чем у стальных труб. Как следствие, при одинаковом диаметре они могут прокачивать на 30% больше жидкости. В отличие от металлических изделий, СБПТ имеют только упругие деформации и значительно больший радиус изгиба, поэтому для них не страшны подвижки грунта, в т. ч. при оттаивании. Как и полимерные трубы, СБПТ не подвержены коррозии и не нуждаются в катодной защите. Весят они в 4–10 раз меньше металлических, обладают повышенной химической стойкостью и пригодны для транспортировки практически любых жидкостей с температурой до 115 °С. При этом в отличие от полимерных изделий СБПТ не боятся УФ-излучения и не нуждаются в изоляции при бесканальной прокладке. Монтаж СБПТ не требует сварки. В настоящий момент разработаны несколько типов разъемных и неразъемных соединений и способов стыковки таких труб со стальными трубопроводами. Для жестких стыков, которые используются при канальной прокладке теплосетей, рекомендуется применять клеевые соединения. В случае бесканальной прокладки трубопроводов холодной воды больше всего подойдут ниппельные соединения. Для обсадных и насосно-компрессорных труб, применяемых в нефтедобыче, используют резьбовые соединения. В настоящий момент в России существует 15 предприятий, занимающихся производством СБПТ, в т. ч. и присутствовавший на выставке Завод базальтовых труб (г. Москва). Здесь изготавливают трубы, полностью состоящие из стекло- или базальтопластика, либо смешанный вариант с первоначальной намоткой стекловолокна и затем базальтовых нитей. Традиционно технология производства включает намотку пропитанного смолой волокна на оправку, добавление отвердителя, полимеризацию заготовки под воздействием высокой температуры, отверждение и обрезку. На предприятии в нее были внесены некоторые изменения. Например, оправку снабдили горизонтальным механизмом перемещения, так что в процессе намотки она слегка сдвигается, проталкивая заготовку вперед. Этот нехитрый прием позволяет изготавливать СБПТ практически неограниченной длины. Диаметр серийно производимых труб составляет 20–500 мм, а по спецзаказу — и до 1000 мм. Теплоизоляция трубопроводов По уровню централизации теплоснабжения наша страна занимает одно из лидирующих мест в мире. Но при этом около 30% передаваемого по трубам тепла не доходит до потребителя. Потери связаны с тем, что из-за холодного климата у нас преобладает подземная прокладка тепловых сетей в непроходных каналах с минераловатной изоляцией. Минеральная вата является гидрофильный материалом: увлажняясь, она в 4 раза снижает свои теплозащитные свойства и оказывает корродирующее влияние на внешнюю поверхность труб, особенно в зоне сварного шва. По мнению специалистов, при прокладке новых и ремонте существующих сетей гораздо выгоднее сооружать теплотрассы бесканальной прокладки из предварительно изолированных труб. Такие трубы представляют собой сборную систему, изготавливаемую индустриальным способом на заводе. В ней основная труба и оболочка становятся единым целым, связанным изолирующим материалом. В качестве последнего чаще всего используют пенополиуретан либо пенополимерминеральную изоляцию, называемую еще полимербетоном. На выставке присутствовало достаточно много предприятий, предлагающих трубы в пенополиуретановой изоляции (ППУ). Это Завод по изоляции труб (Краснодарский край), ОАО «Мостеплосетьэнергокомплект» (г. Москва), ЗАО «Негас», ООО «Полимерстрой» (г. Оренбург), «Иммид» (г. Вологда) и «Смит-Ярцево» (Смоленская обл.). Труба, заключенная в пенополиуретан, представляет собой жесткую конструкцию «труба в трубе». Состоит она из стальной трубы, жесткого пенополиуретанового утеплителя и внешней защитной трубы-оболочки из полиэтилена низкого давления или оцинкованной спирально-замковой стали. Благодаря использованию ППУ-оболочки трубы можно эксплуатировать при температуре от -200 до +130 °С, что позволяет применять их как для наземной, так и для бесканальной подземной прокладки. Тепловые потери на теплотрассах сокращаются в 2–3 раза по сравнению с использованием минераловатной изоляции, срок службы продлевается до 30–40 лет. Кроме того, тепловые сети можно оборудовать системами дистанционного контроля теплоизоляции, помогающими оперативно выявлять и ликвидировать прорыв трубы либо повреждение изоляции. Но существует ряд проблем, огранивающих применение ППУ-изоляции. Прежде всего, температура транспортируемой среды не должна длительное время превышать пороговое значение 130 °С. В противном случае соприкасающаяся с трубой оболочка «подгорает» и теряет свои защитные свойства. Другой важный момент — качество российского пенополиуретана, который под воздействием влаги начинает разрушаться раньше времени, что приводит к неоправданным потерям тепла, особенно на стыках. Пенополимерминеральную изоляцию (ППМИ) на выставке демонстрировало НПП «Пенополимер» (г. Коломна, Московская обл.). Ее главными составными частями являются полиуретановое связующее и минеральный наполнитель в виде кварцевого песка. ППМИ получают методом формования: последовательным смешиванием всех компонентов, заливкой полученной композиции в форму и вспениванием с последующим отверждением. При нанесении на трубу ППМИ превращается в монолитную конструкцию с переменной плотностью по сечению. За один цикл формования образуются три изолирующих слоя: – плотно прилегающий к трубе внутренний слой антикоррозионной защиты толщиной 3–5 мм и плотностью 400–500 кг/м3; – средний теплоизоляционный слой, имеющий плотность 180–200 кг/м3 и расчетную толщину в зависимости от требований заказчика и условий эксплуатации; – наружный гидрозащитный слой (3–8 мм; 400–500 кг/м3), одновременно предохраняющий конструкцию от механических повреждений. Главным достоинством ППМИ является ее паропроницаемость, т. е. способность вытеснять наружу влагу и конденсат, образующийся внутри изоляционной системы вследствие перепада температур. Как показывает практика, даже при прорыве трубы ППМИ-изоляция не разрушается и не теряет теплозащитных свойств. В случае аварии ее можно легко вскрыть, заделать повреждение и вновь нанести, используя специальную опалубку. ППМИ выдерживает температуру до 150 °С, не боится УФ-излучения и надежно защищает теплотрассы от наружной коррозии. Защита стыков и резьбовых соединений Наиболее уязвимым местом трубопроводных систем является изоляция стыков. Разрушение этой зоны под воздействием агрессивных сред способно свести к нулю всю антикоррозионную защиту трубопроводов. Новые трубы и типы изоляции требуют внесения изменений и в технологии защиты стыковых соединений. Опираясь на американский опыт, ООО «Целер» (г. Самара) разработало металлическую втулку для защиты сварного шва стальных трубопроводов с внутренним полимерным покрытием. Так же, как и защищаемые трубы, втулки покрыты изнутри эпоксидной краской. На наружной стороне изделий имеются радиальные выступы (упоры) для центрирования и эластичные резиновые манжеты. В процессе монтажа втулка вставляется внутрь трубопровода в зоне сварного шва и прихватывается сваркой по упорам. Резиновые манжеты, расположенные по ее краям, формируют защитный валик, который и обеспечивает герметизацию стыка. Далее трубы свариваются, и в результате получается сварной шов, полностью защищенный от контакта с транспортируемой средой. Важно отметить, что втулка лишь незначительно увеличивает гидравлическое сопротивление труб, не препятствует прохождению средств очистки и диагностики, хорошо работает на сдвиг и прогиб трубопровода. За 8 лет использования таких изделий не было выявлено ни одного прорыва сварного стыка. Даже при одностороннем повреждении защитного валика коррозия на сварном шве не развивается. ООО «Целер» выпускает втулки диаметром 89–820 мм со стенкой толщиной до 12 мм, рассчитанные на рабочее давление до 10 МПа и температуру транспортируемой среды до 80 °С (кратковременно — до 100 °С). Одним из наиболее эффективных способов защиты стыков теплотрасс в ППУ-изоляции является использование термоусаживаемых муфт «Тирс». На выставке их демонстрировала фирма «Сфера-Владимир» (г. Владимир). Муфта представляет собой неразъемную полиэтиленовую конструкцию несколько большего размера, чем диаметр предизолированной трубы. Ее соединение с оболочкой осуществляется посредством специального термоклея, гарантирующего герметичную заделку соединяемых элементов. Затем с помощью газовой горелки производится усадка муфты до размера трубы. Для создания теплоизолирующего слоя в оставленное в полости стыка небольшое отверстие заливают тщательно перемешанные ППУ-компоненты из монтажного пенопакета. Последний представляет собой разделенный съемной перемычкой на две герметичные камеры пленочный пакет, содержащий исходное сырье для пенополиуретановой изоляции. Пакет имеет горловину для выливания компонентов в полость стыка трубопровода. Менее чем за 1 минуту можно качественно смешать содержимое, вскрыть горловину, вставить ее в отверстие муфты и вылить реакционную массу в полость стыка до начала вспенивания. После заливки ППУ отверстия заваривают полиэтиленовыми пробками. В результате на месте стыка удается получить монолитную конструкцию, которая обладает теми же физико-механическими характеристиками, что и основной изоляционный слой. Фирма «Регион Спецтехно» (г. Новосибирск) показала линейку продуктов для уплотнения и герметизации резьбовых соединений. Это, прежде всего, уплотнительная нить «Рекорд», которая представляет собой некрученый капроновый шнур, состоящий из 280 ультратонких полиамидных волокон, пропитанных кремнийорганической пастой. Такого рода материалы обычно используют для герметизации фитингов водопроводов холодной и горячей воды, теплосетей с температурой до 130 °С. Применяют их и для уплотнения трубных соединений систем подачи природного газа (не содержащего газовый конденсат) и сжатого воздуха. Нить «Рекорд» можно наносить на мокрую резьбу при минусовой температуре. К особым качествам подмотки «Рекорд» относится ее способность противодействовать возникновению коррозии на поверхности резьбы, что гарантирует возможность разборки соединения даже после длительной эксплуатации. Для удобства работы подмотку поставляют в небольших футлярах, оборудованных отрезным ножичком. При намотке нить предпочтительно накручивать по ходу резьбы, но хаотично, без последовательной укладки в резьбовые канавки. Такой способ обеспечивает полное заполнение зазоров при сборке фитингов. Для быстрой герметизации металлических резьбовых соединений «Регион Спецтехно» выпускает также анаэробные гели «Сантехмастергель». Анаэробные гели — это жидкие композиции различной вязкости, способные длительное время оставаться на воздухе в стабильном состоянии без изменения свойств. Но когда эти составы попадают в узкие зазоры между металлическими поверхностями, то там, в отсутствие кислорода и под влиянием металла, происходит их быстрая полимеризация. В результате образуется прочная, твердая термореактивная пластмасса, надежно герметизирующая стык независимо от рабочего давления и усилия свинчивания. Большинство анаэробных герметиков способно выдерживать рабочую температуру от -55 до +150 °С. При использовании анаэробных гелей необходимо учитывать, что они непригодны для уплотнений, работающих в среде чистого кислорода и других сильных окислителей. Кроме того, не рекомендуется применять их на фитингах диаметром более 80 мм, т. к. у этих соединений разный зазор в резьбе, и поэтому требуются продукты различной вязкости. Перед нанесением гелей необходимо очистить поверхность резьбы от масла, грязи и влаги. Хотя отвердевший в зазоре пластик обладает стопорящим свойством, демонтаж фитингов осуществляют с помощью обычных инструментов. Остатки затвердевшего состава удаляют стальной щеткой или специальным раствором. Для высокопрочных составов при демонтаже может потребоваться местный подогрев соединения до 150–250 °С. Строительство и восстановление трубопроводов При сооружении трубопроводов необходимо большое количество гнутых отводов и фасонных частей, для производства которых используют трубогибочные станки. Одним из немногих российских производителей такого рода оборудования является Кропоткинский машиностроительный завод (Краснодарский край). Предприятие выпускает станки ГТ532, ГТ1022, ГТ1424*, предназначенные для холодной гибки прямошовных и бесшовных труб длиной 8–24 м в полевых условиях. Гибка производится по формующему лекалу (башмаку) с помощью гибочного ложемента и системы гидроцилиндров. Короткий гибочный ложемент позволяет получать отводы с меньшими радиусами изгиба, особенно при использовании дорнов. В процессе изгиба за счет своей конструкции дорн находится в постоянно поджатом к трубе состоянии, что приводит к перераспределению усилий, возникающих при гибе. Параллельно это позволяет значительно снизить гофрообразование и остаточную овальность получаемого отвода. Рабочие элементы дорнов, соприкасающиеся с трубой, покрыты полиуретаном. В комплект вспомогательного оборудования входят рольганг для укладки и поддержки подаваемых труб, штанга в комплекте с проставкой для гибки двухтрубных секций длиной до 24 м и якорь, служащий опорой при перемещении штанги с дорном. Станки комплектуют штатными угломерами, по дополнительной заявке возможна поставка цифровых угломерных устройств. Трубогиб ГТГ211 предназначен для холодной гибки труб диаметром 57–219 мм в полевых или стационарных условиях. При его применении возможно получение Z-образных отводов и отводов с изгибом в различных плоскостях. Максимальный угол гиба составляет 180°, минимальный радиус изгиба — семь наружных диаметров изгибаемой трубы. В станке используется принцип гиба «прямым нажатием» в горизонтальной плоскости. Гибку производят с помощью системы гидравлики путем выдвижения изгибающего лекала по центру между двумя свободно вращающимися упорами. Станок имеет электрогидравлический привод. Перемещение отвода выполняют вручную или с помощью дополнительных грузоподъемных механизмов. Завод по изоляции труб (Краснодарский край) включен в число предприятий, уполномоченных ОАО «Газпром» осуществлять полный цикл работ по переизоляции и подготовке б/у и лежалых труб к дальнейшему использованию. На предприятии установлена стационарная система для снятия старой изоляции SCRS, разработанная американской компанией Incal. Система SCRS состоит из камеры гидроочистки, насосного блока, вакуумной системы сбора отходов, энергетического блока и системы управления. Трубы подаются к камере гидроочистки и транспортируются от нее посредством роликовых конвейеров. Конвейерная система может быть поставлена как часть системы гидроочистки либо подобрана в соответствии со спецификацией Incal. Во время очистного цикла старое пленочное или битумное покрытие удаляют с поверхности трубы посредством набора адапторных пластин. Оборудование можно подстраивать под разный диаметр изделий в диапазоне от 300 до 1420 мм. Старая изоляция, продукты коррозии и растворимые соли удаляются внутри закрытого блока гидроочистки за один проход. В системе используют водяные струи, которые под давлением до 2400 атм снимают старую изоляцию с труб, очищая их поверхность до голого металла. Блоки гидроочистки сверхвысокого давления могут также удалять современную двух- и трехслойную полимерную изоляцию. Подачу воды обеспечивает насосная система производства фирмы Hammelmann (Германия). Насос с электрическим приводом поставляет воду требуемого объема и давления. В зависимости от типа удаляемой изоляции выбирают агрегат с соответствующим расходом и давлением. В нижней части камеры гидроочистки располагается шнек, который транспортирует удаленную изоляцию и отработанную воду к передней части камеры. Здесь вакуумным способом отходы передаются на поддон для обработки и затем сбрасываются в контейнер. При этом отстоявшаяся вода может быть откачана, а оставшийся изоляционный материал выведен на утилизацию. Управление системой осуществляется одним оператором с блока управления, размещенного на приподнятой площадке. Такое расположение позволяет оператору беспрепятственно наблюдать за всем процессом. Система управления включает в себя современную контактную панель и плавные стартеры всех моторов. Хотя разработана она как полностью автоматическая, оператор имеет возможность использовать ручной режим для ремонта или диагностики оборудования. Производительность системы варьируется в зависимости от диаметра трубы, изоляционного покрытия, его толщины и состояния. Например, для труб диаметром 500 мм с 12-миллиметровым битумным покрытием она составляет более 2 м/мин. Марина Народовая, фото Александра Ануфриенко