Проблема обеспечения населения питьевой водой нормального качества и в достаточном количестве , а также теплом стала одной из главных экологических и социально-экономических проблем большинства регионов страны: изношенность сетей водоснабжения, канализации и тепловых сетей составляет более 50% и приближается к критическому 60%-ому уровню , потери воды в них доходят до 30%, межремонтный срок службы трубопроводов не превышает 10 - 15-и, а то и менее лет.
Ежегодно в Российской Федерации меняется менее 1% сетей от их общей протяженности, в то время как для предотвращения дальнейшего износа сетей необходимо увеличить объем работ по реконструкции и замене сетей не менее, чем до 5% от их общей протяженности.
Аварийность трубопроводов возрастает из года в год и уже достигла значений, когда хозяйственные службы все выделяемые средства вынуждены в основном тратить на аварийный ремонт, а не на строительство новых трубопроводов или планомерную замену старых.
| Изучаемый объект |
Число аварий в шт. /на км в год с 1992 по 1996 г. по г.Липецку |
| 1992 |
1993 |
1994 |
1995 |
1996 |
| Водопровод |
0,61 |
0,64 |
0,67 |
0,74 |
0,84 |
| Тепловые сети |
0,9 |
0,92 |
0,95 |
1,15 |
1,30 |
В городах с численностью 500-600 тыс. жителей аварии на трубопроводах водоснабжения приводят к потере 50-80 тыс. кубометров воды ежесуточно. Нетрудно представить размеры потерь в масштабах страны.
Есть ли выход из создавшегося положения? Есть!
Это переход на применение в водоснабжении, канализации и теплоснабжении труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ).
Рассмотрим данные аварийности водопроводов в зависимости от материала труб, представленные шведской фирмой <УПО-ВАЛИМО> на конференции, проходившей в 1986г. в г. Москва:
| Материалы труб |
Кол-во аварий |
Длина, км. |
Число аварий, шт/км |
| Трубы из ПВХ |
104 |
302 |
0,344 |
| Стальные трубы |
55 |
488 |
0,113 |
| Трубы из серого чугуна |
357 |
3585 |
0,100 |
| Трубы из ВЧШГ |
5 |
333 |
0,015 |
Как следует из данных таблицы, на первом месте по аварийности - трубопроводы из ПВХ, на втором - стальные, на третьем трубопроводы из серого чугуна. Аварийность на водопроводах из труб ВЧШГ минимальна.
Статистические данные по аварийности трубопроводов из полимерных материалов Московского водопровода показывают, что интенсивность их отказов составила в 1999 году величину W= 0,366 аварий/год км (трубы из ПВХ) и 0,5 аварий/год км (трубы из полиэтилена), что сопоставимо с аварийностью стальных трубопроводов (данные из письма МГП <Мосводоканал> № 6 от 12.05.2000 г.).
Трубы из высокопрочного чугуна сочетают в себе коррозионную стойкость чугуна и высокие механические свойства, равные свойствам стали Ст 45 после нормализации (прочность), или близкие к таковым (пластичность, ударная вязкость). Эти уникальные свойства получены в результате модификации жидкого чугуна магнием.
Внутренняя поверхность труб из ВЧШГ покрыта слоем цементно-песчаного покрытия (ЦПП), исключающего явления коррозии и зашлаковывания внутритрубной поверхности и позволяющего сохранять качество транспортируемой питьевой воды, предусмотренное СанПиН 2.1.4.559-96.
Уникальное свойство покрытия цементным раствором состоит в наличии как пассивного, так и активного защитного эффекта. Пассивный защитный эффект достигается за счет чисто механической изоляции стенки трубы слоем цементного раствора. Активный защитный эффект заключается в том, что при гидратации цемента в порах возникает насыщенный раствор гидроокиси кальция, рH которого составляет около 12,6. При этих условиях низколегированное железо пассивируется за счет образования субмикроскопического покровного слоя из оксидов железа. Этот чрезвычайно тонкий пассивный слой механически изолирован цементным покрытием от протекающей по трубе воды, удерживается на месте и предотвращает дальнейшую коррозию металла.
Цементно-песчаное покрытие улучшает так же гидравлические свойства трубопровода благодаря возникновению на поверхности ЦПП гидрофильного гелиевого слоя, образованного мельчайшими частицами глины и железо-марганцевыми соединениями.
По стойкости к аварийным разрушениям трубопроводы из ВЧШГ превосходят стальные минимум в 8 раз, из серого чугуна почти в 7 раз, из ПВХ больше чем в 20 раз.
Коррозионная стойкость труб из ВЧШГ в 4-5 раз превышает стойкость стальных труб, локальная коррозия у этих труб полностью отсутствует. Они не подвержены электрической коррозии, поскольку их электрическое сопротивление в 3,6 - 4,8 раза больше чем у стальных труб, а стыки уплотнены резиновыми манжетами (согласно Э.В.Захарченко <Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом>, г. Киев, <Наукова Думка>, 1986 г., стр.194). Нормативный срок службы городских ВЧШГ-водопроводов в условиях почвенной коррозии, воздействия блуждающих токов и отсутствия катодной защиты составляет до 80-100 лет, канализационных сточных вод с сероводородом - до 50-60 лет (согласно Е.Пивоваров <Высокопрочный чугун>, т 2, перевод с немецкого, М., 1965 г., стр. 820).
Трубы из ВЧШГ могут укладываться непосредственно в грунт на глубину до 8-10 м. Раструбные соединения с резиновыми манжетами допускают осевые смещения труб до +5 градусов относительно горизонтальной оси трубопровода без потери герметичности соединения при рабочем давлении 16 кгс/см2.
В настоящее время заводом <Свободный сокол> осваивается новый тип раструбного соединения типа ВР с двухслойной резиновой манжетой. Это соединение полностью соответствует современным зарубежным стандартам. Заводом уже освоено производство труб Ду 300 мм с раструбным соединением типа ВР, а во 2-ом квартале 2002 г. планируется освоение остальных диаметров труб (Ду 100-250 мм) с этим видом соединения.
Трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом надежно выдерживают ударные нагрузки при резком изменении гидравлического давления в трубопроводах, а так же нагрузки вызванные перемещением грунта в результате оседания, землетрясений и морозов.
Особенно хотелось бы отметить раструбное соединение труб типа ВРС. Это соединение является фиксированным раструбно-стопорным, в котором герметичность также обеспечивается применением двухслойных резиновых уплотнительных манжет. Соединение ВРС обеспечивает невозможность рассоединения труб при прокладке трубопроводов в сложных рельефах местности, в т.ч. и гористой, в местах опасной осадки грунта , при ударных нагрузках, а также в вертикальном положении труб.
Трубопроводы с соединением ВРС могут испытывать большие диаметральные прогибы при эксплуатации, сохраняя при этом все функциональные характеристики, что позволяет им успешно выдерживать еще большую толщину почвенного покрытия и более высокие дорожные нагрузки, чем при стандартном соединении труб.
В перспективных планах развития труболитейного производства ЛМЗ <Свободный сокол> предусматривается выпуск труб с этим видом соединения в 3-ем-4-ом кварталах 2002 г.
| Возможные варианты соединений труб из ВЧШГ при строительстве трубопроводов |
| 1 тип. Раструбные под универсальное уплотнительное резиновое кольцо, предназначенные для водопроводов с давлением до 1,6 МПа. Трубы выпускаются согласно ТУ 1461-037-50254094-2000, длина 5,6; 5,8 и 6,0 м. |
| 2 тип. Усиленные раструбные под двухслойное уплотнительное резиновое кольцо, предназначенные для водопроводов с рабочим давлением до 1,6 МПа. Трубы выпускаются согласно ТУ 1461-037-50254094-2000, длина 5,6; 5,8 и 6,0 м. |
| 3 тип. Фиксированные раструбно - стопорные, типа ВРС - Тирофлекс, под двухслойное уплотнительное резиновое кольцо, предназначенные для:-водопроводов с давлением до 1,6 МПа согласно ТУ 1461-037-50254094-2000, трубы выпускаются длиной 5,6; 5,8 и 6,0 м.- горячего водоснабжения и теплотрасс с давлением до 1,6 МПа согласно ТУ 1461-036-50254094-2000, трубы выпускаются длиной 5,6; 5,8 и 6,0 м. |
| 4 тип. Безраструбные с литым фланцем на одном конце трубы и приварным фланцем на другом конце трубы, предназначенные для транспортировки различных жидких продуктов с рабочим давлением до 1,6 МПа. Трубы выпускаются согласно ТУ 1461-037-50254094-2000, длина 5,6;5,8 и 6,0 м. |
| 5 тип. Безраструбные с гладкими концами под сварку, предназначенные для транспортировки различных жидких и газообразных продуктов с давлением до 2,4 МПа. Трубы выпускаются согласно ТУ 1461-037-50254094-2000, длина 5,6; 5,8 и 6,0 м. |
| 6 тип. Металлические оболочки из высокопрочного чугуна с бетонным наполнителем для устройства свай. Применяются для устройства анодов катодной защиты трубопроводов, фундаментов и опорных конструкций при строительстве портовых сооружений (терминалов) и усиления слабых агрессивных грунтов. |
Трубы из ВЧШГ обладают так же уникальной высокой хладостойкостью. Ударная вязкость этих труб остается неизменной при температуре до - 600С. Трубы ВЧШГ целесообразно применять в северных районах и Сибири, укладывать на перекрестках улиц и в местах с интенсивным движением транспорта.
Трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом обладают низкой чувствительностью к надрезам и поверхностным дефектам, практически не снижающим конструктивную прочность труб при статическом нагружении. В частности, для чугунов не характерна почвенная коррозия при статическом нагружении, очевидна также низкая склонность ВЧШГ (по сравнению со стальными) к деформационному старению (согласно справочника под редакцией Шрайера <Коррозия>, М., Металлургия, 1981 г., стр. 59).
У труб ВЧШГ повышенная стойкость к старению в условиях как пластических, так и циклических нагрузок с высокой по сравнению со сталью циклической вязкостью (способность гасить вибрационные колебания). При этом в отличие от сталей, где при циклических нагрузках резко ускоряется старение и повышается порог хладноломкости, эти показатели труб ВЧШГ остаются постоянными, а долговечность возрастает на 40%, что объясняется уникальной склонностью высокопрочного чугуна увеличивать предел выносливости с увеличением числа циклов нагрузки (согласно справочника по машиностроительным материалам, Т.3, М., 1959 г., стр. 133).
Последнее качество делает высокопрочный чугун с шаровидным графитом особенно перспективным в условиях северного строительства.
В связи с вышеизложенным применение труб ВЧШГ оправдано на водопроводах, в канализационных сетях, особенно напорных, в трубопроводах горячего водоснабжения и теплотрасс, а также в трубопроводах для транспортирования многих других жидких продуктов (в химической, нефтяной, газовой и другой промышленностях).
Государственный комитет по строительству и жилищно-коммунальному комплексу Российской Федерации (Госстрой РФ) своим постановлением от 12.10.01 г. № 116 разрешил применение труб из высокопрочного чугуна при строительстве тепловых сетей и внес соответствующие изменения в СНиП 2.04.07-86 <Тепловые сети>.
С 1990 года Липецким металлургическим заводом "Свободный сокол" освоен выпуск труб из ВЧШГ диаметрами 100, 150, 200, 250 и 300 мм с раструбным соединением под резиновое уплотнительное кольцо и цементно-песчаным покрытием (ЦПП). Трубы выпускаются по французской технологии из отечественного сырья. Налажен выпуск отводов, переходов, патрубков, крестовин и других фасонных частей для этих труб, а также ремонтных комплектов для трубопроводов из ВЧШГ (патрубков ПФРК, хомутов и т.п.); разработана и серийно освоена технология сварки, в т.ч. сегментов труб из ВЧШГ при производстве фасонных изделий трубопроводов.
Стоимость коммуникаций из труб ВЧШГ окупается за счет резкого сокращения ремонтно-эксплутационных затрат, в результате чего достигается более, чем 2-х кратная экономия денежных средств при долгосрочной эксплуатации трубопроводов в течение 50-ти и более лет.
В системах водоснабжения более тысячи городов мира (в том числе в 80 столицах) применяются трубопроводы из высокопрочного чугуна. Ежегодно во всем мире укладывается более 10 тысяч километров таких труб. В России, с ее суровым климатом и огромной территорией, переход на применение в системах водоснабжения, канализации, горячего водоснабжения и теплоснабжения труб ВЧШГ тем более оправдан.
Завод постоянно расширяет "географию" поставки труб ВЧШГ в регионы России. Из труб ВЧШГ реконструировались и строились:
-
Водоводы (2000-2001 г.г.) в городах: Москва, Тула, Брянск, Курск, Тамбов, Екатеринбург, Вологда, Волгоград, Воронеж, Санкт-Петербург, Тольятти, Нижний Новгород, Мурманск, Ставрополь, Краснодар, Иваново, Калининград, Ростов-на-Дону, Липецк и многих других;
-
Теплотрассы в городах: Липецк (1992-1997 г.г.), Мытищи (1994 г.), Псков (1994 г.),, Курск (1995 г.), Нефтеюганск (2000 г.), Санкт-Петербург (2001 г.);
-
Межпоселковый газопровод в г. Липецке (1992 г.);
-
Трубопровод нефтесодержащих стоков в г. Уфа (1993 г.).
Трубы ВЧШГ в 2000-2001 годах поставлялись также для строительства водопроводов на объектах Каспийского трубопроводного консорциума на территории России и Казахстана.
Трубы ВЧШГ производства завода <Свободный сокол> сертифицированы по международному стандарту ISO 2531 , а также по системе ГОСТ Р и <Мосстройсертификации> и имеют гигиенические сертификаты на собственно трубы и на цементно-песчаное покрытие, а система управления качеством ОАО ЛМЗ <Свободный сокол> сертифицирована на соответствие международному стандарту ISO 9002.
По мнению специалистов завода для исправления положения в области долговечности, эксплутационной надежности и экологической безопасности сетей водоснабжения, канализации, горячего водоснабжения и теплоснабжения Российской Федерации трубы из высокопрочного чугуна являются самыми перспективными на сегодняшний день.
|
