Для сооружения тепловых сетей используются предизолированные трубы и детали
согласно каталогам фирм-изготовителей.
Материал стальной трубы должен соответствовать требованиям Правил устройства и
безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды, утвержденных
Министерством по чрезвычайным ситуациям и Министерством труда Республики Беларусь
(3.1.1 и 3.1.2).
Изменение направления трассы трубопровода тепловой сети выполняется при помощи
предизолированных отводов с углом 15, 30, 45, 60, 75, 90° заводского изготовления.
Повороты трассы на угол 15° и менее осуществляются методом подрезки отдельных
участков трубопровода на угол не более 5°.
Арматура- предизолированные шаровые краны (клапаны).
Компенсация температурных удлинений трубопроводов осуществляется за счет
применения L, Z, U-систем, одноразовых компенсаторов, предварительного нагрева
трубопровода при монтаже.
Соединение стальных трубопроводов разных диаметров выполняется сваркой с
использованием типовых переходов.
Соединение стыков наружных полиэтиленовых труб выполняется при помощи
специальной оболочки, надеваемой на трубопровод, выполненной из полиэтилена низкого
давления марок 273-79, 273-80, 273-81 по ГОСТ 16338 или полиэтилена высокого давления
Герметизация стыковых соединений выполняется при помощи термоусадочной тесьмы
или термоусадочного бандажа.
Для теплоизоляции стыковых соединений применяется пенополиуретан ППУ-317М (ТУ
6355-55-221-1472), состоящий из компонента А 317М/1 по ТУ 6.55.221.14.71 и компонентаБ
(полиизоцианат) по ТУ 113.03.38-106.
5.10
Для выполнения тепловой и гидравлической изоляции на концах трубопровода
применяется специальная концевая насадка, компоненты пенополиуретана, а также
термоусадочная тесьма или рукав.
Транспортировка и складирование предизолированных элементов
При транспортировке, погрузке и разгрузке предизолированных труб и их элементов
необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы не повредить наружную
полиэтиленовую трубу-оболочку.
Погрузочно-разгрузочные операции необходимо производить с использованием мягких
широких строп и строп с концевыми захватами. Нельзя применять в качестве строп стальные
тросы, шнуры и т.п., вызывающие деформацию поверхности полиэтиленовых труб. Бросать
трубы запрещается.
Транспортировка труб автотранспортом и погрузочно-разгрузочные работы
допускаются при температуре наружного воздуха до минус 20 °С. Трубы следует хранить в
штабелях на ровной площадке, оборудованной лежнями, расположенными с шагом 2 м.
Высота штабеля не должна превышать 1 м. Штабели должны располагаться под навесом,
защищающим трубы от воздействия солнечных лучей и атмосферных осадков.
Длительность хранения предизолированных изделий должна оговариваться их
изготовителем.
5.15
Жидкие компоненты пенополиуретана следует хранить в отапливаемых помещениях
при температуре от 15 до 30 °С.
Земляные и вспомогательные работы
Земляные, вспомогательные и подготовительные работы следует выполнять согласно
требованиям СНБ 5.01.01 и СНиП 3.05.03.
Глубина траншеи определяется проектом согласно продольному профилю на основании
допустимых глубин заложения трубопроводов с учетом выравнивающей песчаной подсыпки
толщиной не менее 100 мм. Плотность засыпанного грунта после трамбовки должна
находиться в пределах от 1700 до 1800 кг/м"
Минимальная ширина подошвы траншеи зависит от величины соответствующих
диаметров труб и регламентированных расстояний по горизонтали между трубами и стенкой
траншеи. Расстояние от трубы до стенки траншеи должно быть не менее 100 мм. Расстояние
между трубами, мм, принимается для труб диаметром:
от 250 до 780 мм - 250;
более 900 мм - 350.
В местах выполнения соединений предизолированных элементов траншею необходимо
расширить и углубить, исходя из удобства выполнения работ.
Дно должно быть ровным и выполнено с уклоном в соответствии с проектом.
Допуск на неровность дна не должен превышать 3 см на длине 1 м.
6.1
Тепловые сети из предизолированных труб монтируются с соблюдением требований
надзора со стороны представителей проектной организации и заказчика.Работы должны выполняться при благоприятных погодных условиях. Сварку трубследует выполнять при температуре не ниже О °С, а изоляцию и герметизацию соединений- не ниже 10 °С. При атмосферных осадках герметизацию соединений необходимо выполнять под укрытием (шатром из пленки, брезента и т.д.).
Укладка трубопровода
6.2 Предизолированный трубопровод следует укладывать на выравнивающий слой пескатолщиной не менее 10 см.
Опускание в траншею предизолированных труб наружным диаметром до 160 мм допускается выполнять вручную или при помощи лебедки (крана). При этом необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы не повредить трубу-оболочку.
Предизолированные трубы, содержащие устройства сигнализации обнаружения
неисправностей изоляции трубопровода, должны укладываться так, чтобы контрольные
провода находились вверху трубы.
Трубопровод следует укладывать с уклоном не менее 2 % 0 .
6.5 Сварка стыков и отводов предизолированных трубопроводов выполняется
непосредственно в траншее. В некоторых случаях допускается сварка трубопровода над
траншеей, что оговаривается проектом.
В этом случае предизолированные трубы необходимо уложить на деревянные подкладки сечением 100x100 мм, которые располагают с шагом от 2 до 3 м.
Перед укладкой предизолированных труб и элементов в траншею необходимо на концы
труб надеть временные заглушки.
Все соединения стальных труб и их элементов следует выполнять электросваркой.
Допускается газовая сварка для труб диаметром до 50 мм.
Сварные работы при соединении предизолированных труб следует выполнять согласно
требованиям действующих нормативных документов.
Во время газовой сварки необходимо применять защитные экраны для предохраненияизоляции и трубы-оболочки от действия пламени горелки.
Перед началом сварки концы стальных труб должны быть тщательно очищены от
антикоррозийного масла при помощи активных обезжиривателей, без растворителей, а также
от пенополиуретана, т.к. при его горении выделяются токсичные газы.
После выполнения сварных соединений и испытания трубопроводов на герметичность
приступают к выполнению устройства системы аварийной сигнализации.
Если требуется укоротить предизолированную трубу, необходимо выполнить
следующие операции:
отмерить заданный отрезок и отметить место разреза;
отмерить от места разреза на оставшейся трубе 200 мм и отметить круговой линией;
чтобы не повредить провода сигнализации;
Удалить отрезанный участок полиэтиленовой трубы-оболочки;
удалить пенополиуретановую изоляцию в зоне снятия трубы-оболочки при помощи
ножа или других режущих средств осторожно, чтобы не повредить провода
сигнализации;
тщательно очистить поверхность стальной трубы, чтобы во время сварки не допустить
сжигания остатков пенополиуретана, выделяющего токсичные газы;
Монтаж стыковых соединений
6.13
На песчаном основании укладываются деревянные подкладки, расстояние между
которыми должно быть не более 3,0 м. Обеспечивается соосность свариваемых труб.
Перед началом соединения на один из концов трубы надевается соединительная муфта. Если
используются термоусаживающие кольца, то необходимо надеть и их.
После контроля соосности выполняется сварка труб.
Если монтируются трубы с сигнальными проводами, необходимо, чтобы провода были вверху в положении "без 10 минут 14 часов".
При монтаже перехода требуются две муфты различного диаметра, которые предварительно надеваются на концы свариваемых труб. При монтаже термоусаживающего уплотнения необходимо провести следующие мероприятия:
закончить при необходимости монтаж аварийной сигнализации;
протянуть сигнальные провода через термоусаживающее уплотнение, а если есть
необходимость - соединить сигнальные провода между собой;
очистить стальную трубу при помощи металлической щетки от ржавчины;
очистить наружную полиэтиленовую трубу от посторонних предметов и зачистить;
подогреть стальную и полиэтиленовую трубы до 60 °С;
После проверки муфты на герметичность в отверстие муфты заливаются компоненты
пенополиуретана. После затвердения пены отверстие герметизируется пробкой.
Система аварийной сигнализации
6.14
Для контроля за состоянием (увлажнением) теплоизоляционного слоя трубопровода
монтируется система аварийной сигнализации.
Система состоит из двух медных проводов (далее - провода) площадью сечения 1,5 мм 2 , вмонтированных в пенополиуретановую изоляцию на расстоянии от 15 до 20 мм от стальной трубы в положении "без 10 минут 14 часов".
Монтаж стыковых соединений
Заделка конца трубопровода
6.26 Перед заделкой конца трубопровода необходимо закрыть отверстие стальной трубы.
После положительных результатов испытаний на герметичность на конец трубопровода
надеть конечную муфту таким образом, чтобы между дном муфты и концом стальной трубы
толщина термоизоляции была 5 см для труб диаметром до 200 мм и 7,5 см для труб
диаметром более 250 мм.
Для гидравлической изоляции конца предизолированного трубопровода применяют термоусадочные рукава.
Засыпка трубопроводов грунтом
6.27 Засыпка начинается с песчаной обсыпки.
Песчаную обсыпку следует выполнять двумя слоями. Первый слой - засыпать пространство между трубопроводами, а также между трубопроводом и стеной траншеи, и затем слой уплотнить. Второй слой уложить горизонтально, не менее чем на 10 см выше трубопровода и уплотнить.
После выполнения песчаной обсыпки оставшуюся часть траншеи засыпать грунтом, прежде выбранным из траншеи (удалив из него крупные камни и твердые глыбы) и уплотнить его механическим способом.
Особые требования
В случае прокладки предизолированных трубопроводов в местах, подвергающихся
динамическим нагрузкам (превышающим 5,0 т/ось), а также при прикрывающем слое менее
50 см, в местах, предусмотренных проектом, на высоте не менее 30 см над поверхностью
трубопровода необходимо уложить железобетонную плиту, или трубопровод проложить в
защитных трубах или железобетонных каналах.
Тепловую сеть обозначить предупреждающей лентой, уложенной на расстоянии 30 см
над трубопроводом.
7.1 Испытания и промывка теплопроводов производится в соответствии с требованиями
СНиП 3.05.03 и "Правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и
горячей воды", изд. 1994 г.
Теплопроводы должны подвергаться предварительному и окончательному испытаниям на прочность и герметичность.
Предварительное испытание трубопроводов следует производить отдельными участками по мере окончания монтажно-сварочных работ до установки оборудования пусковых, сильфонных компенсаторов, запорной арматуры, но после того, как сваренный участок теплопровода уложен и концы испытываемого участка заварены заглушками. Использование запорной арматуры для отключения испытываемого участка не допускается.
О результатах проведения испытаний и проведения промывки составляются акты.
Приемку трубопроводов в эксплуатацию необходимо производить в соответствии с
требованиями СНБ 1.03.04, учитывая указания СНиП 3.05.03.
Заказчик и генеральный подрядчик представляют приемочной комиссии, кроме
оговоренных СНиП 3.05.03 документов, дополнительно:
паспорта заводов-изготовителей на оборудование и сертификаты на трубопроводы;
акты о проведении растяжки компенсаторов и предварительного нагрева участков
теплопроводов;
7.5 В эксплуатирующей организации должны обязательно храниться сведения об участках теплосети, проложенных с предварительным нагревом теплопроводов.
8 Требования безопасности при производстве работ
При производстве работ необходимо соблюдать требования СНиП Ш-4-80*.
К работам по устройству тепловых сетей из труб с теплоизоляцией из
пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке допускаются лица, достигшие 18 лет,
прошедшие медицинское освидетельствование, специальное обучение, вводный инструктаж
и инструктаж на рабочем месте по технике безопасности.
8.3 При загорании теплоизоляции труб, фасонных изделий, деталей и элементов следует
использовать обычные средства пожаротушения; при пожаре в закрытом помещении следует
пользоваться противогазами марки БКФ.
При сушке или сварке концов стальных труб, свободных от теплоизоляции, торцы теплоизоляции следует защищать жестяными разъемными экранами толщиной от 0,8 до 1 мм для предупреждения возгорания от пламени пропановой горелки, искр электродуговой сварки.
При термоусадке полиэтиленовых муфт и манжет пламенем пропановой горелки
необходимо следить за нагревом муфт, манжет и полиэтиленовых оболочек труб, не
допуская пережогов полиэтилена или его возгорания.
Отходы пенополиуретана и полиэтилена при резке изолированных труб и
освобождении стальных труб от изоляции должны быть сразу после окончания рабочей
операции собраны и складированы в специально отведенном на стройплощадке месте на
расстоянии не менее 2-х метров от теплоизолированных труб и деталей.
Теплоизоляция труб и деталей (вспененный пенополиуретан и полиэтилен) не
взрывоопасна, при обычных условиях не выделяет в окружающую среду токсичных веществ
и не оказывает при непосредственном контакте вредного влияния на организм человека. Обращение с ней не требует особых мер предосторожности (класс опасности 4 по ГОСТ 12.1.007).
(приготовление смеси пенополиуретана, заливка смеси в стык) должны производиться с применением специальных средств защиты (костюм хлопчатобумажный, спецобувь,
перчатки резиновые, рукавицы хлопчатобумажные, очки защитные).
При заливке пенополиуретаном стыков трубопроводов, прокладываемых в проходных каналах (тоннелях), необходимо пользоваться респиратором типа РУ-60М.
8.8 На месте заливки стыков пенополиуретаном должны находиться средства для дегазации применяемых веществ (10 % раствор аммиака, 5 % раствор соляной кислоты), а также аптечка с медикаментами (1,3 % раствор поваренной соли, 5 % раствор борной кислоты, 2 % раствор питьевой соды, раствор йода, бинт, вата, жгут). Необходимо помнить, что компонент "Б" смеси пенополиуретана (полиизоцианат) относится к ядовитым веществам.
9 Охрана окружающей среды
При прокладке тепловых сетей должны соблюдаться требования СНиП 3.05.03 по
охране окружающей среды.
Не допускается без получения в установленном порядке разрешения производить
работы по строительству теплосети.
Промывку трубопроводов следует выполнять с повторным использованием воды.
Слив воды из трубопроводов после промывки (дезинфекции) производить в места,
предусмотренные ППР.
Территория после окончания работ по устройству тепловой сети должна быть
очищена от отходов строительно-монтажных работ и восстановлена в соответствии с
требованиями проекта.
Отходы теплоизоляции из пенополиуретана и полиэтилена следует собрать для
последующего их вывоза на завод для утилизации либо захоронения в разрешенных местах.
Применение трубопроводов предварительно изолированных с устройством системы контроля изоляции позволяет остановить процесс повреждения трубопроводов от наружной коррозии.Более того,несомненные преимущества предизолированных трубопроводов-в обеспечении меньших потерь тепла за счет пенополиуретановой изоляции,в сравнении с обычной канальной прокладкой потери тепла уменьшаются примерно в 3-3,8 раза.
Прокладка предизолированных трубопроводов,кроме того,обладает значительными преимуществами по сравнению с традиционной,она не требует применения железобетонных изделий и конструкций,имеет значительно меньшую глубину заложения трубопроводов и сокращает сроки строительства в 3-4 раза.
Готовые предизолированные трубопроводы и фасонные изделия изготавливаются СКТБ «Сармат» согласно ТУ РБ 14739482.130-97.
Предизолированные трубы и детали выполняются из трубы стальной с теплоизоляционным покрытием из индустриального пенополиуретана (бесфреонового и озононеразрушаемого) с гидрозащитным покрытием из полиэтилена или оцинкованной жести.
Изоляция выполнена из жесткого пенополиуретана.Коэффициент теплопроводности-не более 0.033 Вт\мК.
Общая плотность-80 кг\м 3 .
Сопротивление на сжатие-не менее 0.3Мпа.
Сопротивление на срез-(0.15-0.4)Мпа.
Труба-оболочка выполнена из полиэтилена.Коэффициент теплопроводности-не более 0.43Вт\мК.
Плотность-950кг\м.
Срок службы-50 лет.
Трубы полиэтиленовые выполненные без шва,устойчивы к удару,коррозии,а также к действию ультрафиолетовых лучей.Для воздушной прокладки имеется оболочка из оцинкованной жести в виде спиральносвернутой трубы ТУ РБ 00012262-166-9.
В России самый высокий уровень централизованного теплоснабжения (около 80 %). Общая протяженность тепловых сетей в двухтрубном исчислении с диаметрами труб от 57 до 1400 мм составляет около 260 тыс. км. Преобладающий способ прокладки тепловых сетей — в непроходных каналах с минераловатной теплоизоляцией.
Бесканальная прокладка, выполняемая из конструкций заводского изготовления с использованием изоляции из армопенобетона и битумосодержащих масс (битумоперлит, битумовермикулит, битумокерамзит), составляет 10 % от общей протяженности тепловых сетей. Около 90 % экономии топлива, полученной за счет комбинированных методов выработки тепла, теряется в тепловых сетях.
Срок службы тепловых сетей в полтора-два раза ниже, чем за рубежом, и не превышает 12-15 лет. Наиболее эффективным решением проблем является широкое внедрение в практику строительства тепловых сетей трубопроводов с пенополиуретановой теплоизоляцией типа «труба в трубе». Идея не нова. Еще в 1960х годах в СССР осуществлялись опытные работы по использованию полиэтиленовых труб и вспененных полимерных материалов для изоляции подземных тепловых сетей. Но тогда это направление не получило широкого распространения из-за ограниченного производства и дороговизны используемых полимерных материалов.
Технические требования к тепловой изоляции
Применяемые материалы должны обладать высокими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности материала не должен превышать 0,06 Вт/(м⋅°С), долговечностью (стойкостью к действию воды, химической и биологической агрессии), морозостойкостью и механической прочностью, пожарной и экологической безопасностью. Наиболее полно отвечает этим требованиям пенополиуретан.
Пенополиуретановая теплоизоляция обычно наносится на трубы в заводских условиях, а места стыков теплоизолируются на месте строительства после сварки и испытания трубопровода. В Западной Европе такие конструкции применяются с середины 1960х годов и отвечают европейским стандартам EN 253:1994, а также EN 448, EN 488 и EN 489.
Они обеспечивают следующие преимущества перед существующими конструкциями: повышение долговечности (ресурса) трубопроводов в два-три раза; снижение тепловых потерь в два-три раза; снижение эксплуатационных расходов в два раза (удельная повреждаемость снижается в 10 раз); снижение капитальных затрат в строительстве в два-три раза; наличие системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением теплоизоляции.
Предварительно изолированные трубы изготавливаются из различных материалов в зависимости от условий эксплуатации. Для строительства теплотрасс наиболее широко используются стальные трубы.
Соответствие предварительно изолированных труб государственным стандартам
Для изготовления изолированных труб используют стальные трубы наружными диаметрами 57-1020 мм, длиной до 12 м, соответствующие ГОСТ 550, 8731, 8733, 10705, 20295, требованиям действующих нормативных документов на тепловые сети и Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. Стальные отводы, тройники, переходы и другие детали должны соответствовать требованиям ГОСТ 17375, 17376 и 17378.
Главная причина широкого применения стальных труб объясняется их сравнительно низкой стоимостью, легкостью обработки в сочетании с высокой прочностью и возможностью использования традиционной сварки в качестве метода соединения труб. Чтобы избежать коррозии труб, необходимо использовать обработанную воду. Обработка воды зависит от местных условий, но обычно рекомендуется соблюдать следующие требования:
- рН = 9,5-10;
- отсутствие свободного кислорода;
- общее содержание солей 3000 мг/л.
Стандартная длина труб 6-12 м, но технология позволяет наносить теплоизоляцию на трубы любой длины и изготовленные из других материалов. Технические требования к изолированным трубам и деталям трубопровода зафиксированы в ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке», введенном в действие 01.07.01.
Стандарт распространяется на стальные трубы и фасонные изделия с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке, предназначенные для подземной бесканальной прокладки тепловых сетей со следующими расчетными параметрами теплоносителя: рабочим давлением до 1,6 МПа и температурой до 130 °C (допускается кратковременное повышение температуры до 150 °C). ГОСТ 30732-2001 составлен с учетом европейских стандартов:
- EN 253-1994 «Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения. Система трубопроводов, состоящая из стального магистрального трубопровода с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочки из полиэтилена»;
- EN 448-1994 «Трубопроводы сварные, предварительно изолированные, для подземных систем горячего водоснабжения. Сборная арматура из стальных разводящих труб с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочкой из полиэтилена».
Тип и размерность
Для обеспечения максимальной эффективности (стоимость изоляции/тепловые потери) устанавливаются определенные диаметры наружной изоляции трубопроводов из пенополиуретана для различных климатических поясов. Трубы и фасонные изделия могут быть с толщиной изоляции двух типов: тип 1 — стандартный, тип 2 — усиленный. Защитные кожухи изготавливаются в виде тонкостенных труб из полиэтилена высокой плотности.
Они предназначены для трубопроводов, расположенных непосредственно в земле, обеспечивая их водонепроницаемость и механическую защиту (табл. 2). Для трубопроводов, расположенных над поверхностью земли, применяют защитную оболочку из оцинкованной стали с толщиной цинкового покрытия не менее 70 мкм. Размеры фасонных изделий (кроме диаметров стальной трубы и полиэтиленовой трубыоболочки) являются рекомендуемыми и определяются проектным решением.
Проектные решения обычно базируются на рекомендациях заводов-изготовителей. Например, некоторые компании сопровождают свою продукцию руководством по проектированию и строительству «Стальные трубопроводы с заводской теплоизоляцией». Толщину стенки трубы и фасонных деталей определяют расчетом и округляют ее до рекомендуемых толщин, которые приведены в приложении к стандарту.
Для изготовления гидроизолирующих трубоболочек используется полиэтилен высокой плотности марок 273-79, 273-80и 273-81, классифицируемый как ПЭ63. Европейские фирмы также используют полиэтилен ПЭ80, имеющий более высокие показатели по минимальной длительной прочности и стойкости к распространению трещин. Применяемый для тепловой изоляции жесткий полиуретановый пенопласт изготавливается из высокомолекулярных спиртов — полиола и изоцианата.
Пенопласт представляет собой однородную массу, имеющую среднюю величину пор 0,5 мм. Срок службы тепловой изоляции труб и фасонных изделий должен составлять не менее 25 лет. Пенополиуретан не оказывает вредного влияния на окружающую среду и обеспечивает высококачественную изоляцию при температурах до 130 °С.
Практика монтажа
Изолирование участков труб со сварными стыками или ремонт изоляции может производиться по одной из указанных схем:
- Установка изолирующих накладок из жесткого пенополиуретана с дальнейшим нанесением гидроизолирующего материала.
- Установка полиэтиленовых муфт с заливкой в полость муфты пенополиуретана.
Для гидроизоляции стыков широкое применение получили термоусаживающиеся полиэтиленовые оболочки, отличающиеся низкой стоимостью и простотой монтажа. Для изоляции стыков теплоизолированных труб с защитной оболочкой из оцинкованной стали применяются специальные стальные муфты. Они используются на прямых участках трубопровода, на отводах и ответвлениях для труб с диаметрами внешней оболочки 63-450 мм, а также при горячей врезке, когда ответвление устанавливается без отключения подачи.
Технология установки муфт проста и при этом используется минимум инструментов. Стык состоит из двух частей, скрепляемых с помощью специальных конусов или винтов. Герметик, расположенный между внешней оболочкой трубы и муфтой, делает стык влагонепроницаемым. Теплоизоляция производится с помощью пенопакетов, они просты в обращении и дают при заливке точную дозировку и однородность пенополиуретана.
Для изоляции и ремонта стыков труб диаметрами 90-1300 мм используются бандажные муфты из полиэтилена с закладной электроспиралью. Бандажные муфты выпускаются трех типов и отличаются способом фиксации на внешней оболочке в процессе сварки. Маленькие бандажные муфты применяются для труб с диаметрами внешней оболочки 90-200 мм. Бандажные муфты средних размеров применяются для диаметров 225-800 мм.
Для внешней оболочки диаметрами 800-1200 мм используются бандажные муфты, состоящие из двух частей. Все муфты поставляются со всеми необходимыми компонентами. Во время сварки муфты малых размеров прижимаются к полиэтиленовой оболочке трубы с помощью механических зажимов, а муфты средних и больших размеров — с помощью пневматических. Во всех случаях процесс сварки производится автоматически и контролируется с помощью специального сварочного компьютера.
Для обеспечения оптимальной адгезии между стальной трубой и пеноизоляцией все стальные трубы предварительно подвергаются пескоструйной обработке. Внешняя оболочка изготовлена из полиэтилена высокой плотности, а ее внутренняя поверхность обрабатывается коронным разрядом для получения оптимальной адгезии между полиэтиленом и пеноизоляцией.
Срок службы предварительно изолированных труб в системах ЦТ зависит от процесса старения самой трубы, включая возможную коррозию стальной трубы, температурное сопротивление пенополиуретанового изоляционного материала, а также полиэтиленовой оболочки. Другие критические факторы включают изменения прочностных характеристик вышеназванных материалов на протяжении длительного периода, влияние температур и давления, а также условия деформации в системе трубопроводов. Коррозия стальной трубы зависит от того, насколько система герметично закрыта от проникновения воды извне, поскольку внутренняя коррозия рабочей стальной трубы едва ли может наблюдаться в системах, эксплуатируемых на подготовленной воде.
Следовательно, непременным условием является соблюдение герметичности стыков трубы-оболочки. Напряжения и деформации зависят от условий эксплуатации, температурных режимов и давления, а также от технологии укладки труб и состояния окружающего грунта. В связи с тем что именно свойства материала (пенополиуретановая изоляция и полиэтиленовая оболочка) оказывают решающее влияние на срок службы предварительно изолированных труб в системах ЦТ, рассматривались характеристики двух свойств пенополиуретана, а именно: температурное сопротивление и прочность на сжатие.
Температурное сопротивление
В соответствии с требованиями европейского стандарта EN 253 срок службы предварительно изолированных труб должен составлять минимум 30 лет при условии постоянной эксплуатации системы с теплоносителем температурой 120 °C. В системе, где температура менее 95 °C, срок службы практически может быть неограниченным. На протяжении испытаний температура подаваемой воды варьировалась в диапазоне 100-115 °C, а температура 115 °C поддерживалась на протяжении трех самых холодных зимних месяцев.
Если предположить, что максимальная температура подаваемой воды будет 110 °C на оставшийся срок до конца года, то система будет иметь общий срок службы 75 лет, а это соответствует стандарту EN 253. Срок службы 75 лет не означает, что трубы не нуждаются в ремонте вообще. Это значит, что пенополиуретановый изоляционный материал, как предполагается, сохранит свои прочностные характеристики на протяжении указанного периода.
При проектировании системы ЦТ просчитывается определенное число циклов нагружений — температурные колебания от рабочих температур до температур грунта и обратно до рабочих температур на протяжении 30 лет, что используется при расчете усталостных характеристик. В России срок службы тепловой изоляции из пенополиуретана определяют по ГОСТ Р 30732, приложение Д — методика интегральной оценки срока службы пенополиуретановой изоляции тепловых сетей при переменном температурном графике теплоносителя.
Число циклов нагружений остается, хотя пенополиуретановый изоляционный материал сохраняет свои свойства и далее.
Прочность на сжатие
Предел прочности на сжатие для пенополиуретанового изоляционного материала ограничен и определяет условия максимального заглубления укладываемых труб и технологию укладки труб для систем ЦТ. Установлено, что при воздействии температуры 140 °C на протяжении длительного периода предел прочности на сжатие пенополиуретана с плотностью 75 кг/м3 падает до нуля на протяжении 15 месяцев.
При температуре, превышающей 125 °C, предел прочности на сжатие останется таким же, как и у нового пенополиуретана, приблизительно после двух лет эксплуатации. Ограниченный предел прочности на сжатие изоляционного материала диктует ограничения по максимальному заглублению укладываемых труб в системах ЦТ, особенно в случаях, когда требуется изменение направления трассы трубопровода. Для снижения давления грунта при горизонтальном перемещении труб в качестве альтернативы должны использоваться другие меры предосторожности.
Экономические обоснования
Данные в табл. 5 и 6 дают представление об экономической эффективности применения различных видов теплоизоляции. Видны преимущества ППУ-изоляции, которые подтверждены многолетним опытом эксплуатации тепловых сетей в России и зарубежных странах. Проектирование тепловых сетей осуществляется на основании действующих норм с использованием «Типовых решений прокладки трубопроводов в ППУ-изоляции», «Технологических карт для строителей», разработанных во ВНИПИ-энергопроме, и методических рекомендаций заводов-изготовителей.
Методики проектирования и расчета не отличаются от традиционной бесканальной прокладки. Максимально использованы существующие типовые строительные конструкции. Существует возможность отказаться от дренажа или перейти к его облегченным типам.
Журнал "Новости теплоснабжения", № 3, (19), март, 2002, С.25 - 31, www.ntsn.ru
к.т.н. В.Е. Бухин, старший научный сотрудник, НПО «Стройполимер»
Россия является страной с высоким уровнем централизованного теплоснабжения (до 80%). Страну пронизывают около 280 тыс. км тепловых сетей (в двухтрубном исчислении) с диаметрами труб от 57 до 1400 мм, десятую часть которых составляют магистральные, остальные – распределительные теплосети.
Преобладающим способом прокладки тепловых сетей в Российской Федерации является прокладка в непроходных каналах с минераловатной теплоизоляцией (80%). Бесканальная прокладка, выполняемая из конструкций заводского изготовления с использованием изоляции из армопенобетона и битумосодержащих масс (битумоперлит, битумовермикулит, битумокерамзит), составляет 10% общей протяженности тепловых сетей.
Из-за увлажнения применяемых материалов в процессе эксплуатации теплозащитные свойства теплоизоляционных конструкций резко снижаются, что приводит к потерям тепла, в 2-3 раза превышающим нормативные.
Общие потери тепла в системах централизованного теплоснабжения составляют около 20% от отпускаемого тепла (78 млн т условного топлива в год), что в 2 раза превышает аналогичный показатель передовых стран Западной Европы.
Системы централизованного теплоснабжения в Российской Федерации обеспечивают в настоящее время теплопотребление в объеме 2171 млн Гкал в год, что примерно соответствует годовому теплопотреблению всех стран Западной Европы и почти в 10 раз превышает теплопотребление, обеспечиваемое системами централизованного теплоснабжения в этих странах. Являясь пионером в области централизованного теплоснабжения и обладая самой крупной в мире системой тепловых сетей, Россия существенно отстала от передовых зарубежных стран в техническом уровне - в использовании современных материалов и технологий при прокладке теплопроводов.
Около 90% экономии топлива, полученной за счет комбинированных методов выработки тепла, «теряется» в тепловых сетях. Долговечность тепловых сетей в 1,5-2 раза ниже, чем за рубежом, и не превышает 12-15 лет. Не лучше обстоят дела в системе горячего водоснабжения.
Объемы планового ремонта и реконструкции тепловых сетей по Российской Федерации составляют в настоящее время 10-15% от общей потребности, но из-за экономических проблем фактически выполняется не более 4-6%.
Наиболее эффективным решением поставленных выше проблем является широкое внедрение в практику строительства тепловых сетей трубопроводов с пенополиуретановой теплоизоляцией типа «труба в трубе».
Эта идея не нова. В газете «Вечерняя Москва» от 10 декабря 1963 г. сообщалось, что институтом «Мосинжпроект» были проведены опытные работы по использованию полиэтиленовых труб и вспененных полимерных материалов для изоляции подземных тепловых сетей. Однако в те годы это направление не получило широкого распространения.
Учитывая расширяющееся применение в России предварительно изолированных труб в системах централизованного теплоснабжения и большой интерес, проявляемый к этой проблеме специалистами проектных, строительных и эксплуатационных организаций, в настоящей статье рассмотрены основные положения новой технологии.
Применяемые теплоизоляционные материалы должны обладать высокими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности материала не должен превышать 0,06 Вт/(м. °С)) долговечностью (стойкостью к действию воды, химической и биологической агрессии), морозостойкостью, механической прочностью и экологической безопасностью, т.е. быть безопасными для жизни и здоровья людей и окружающей природной среды. Пенополиуретан наиболее полно отвечает этим требованиям.
Пенополиуретановая теплоизоляция обычно наносится на трубы в заводских условиях, а места стыков теплоизолируются на месте строительства, после сварки и испытания трубопровода. Схема трубы с теплоизоляцией из пенополиуретана и защитной оболочкой из полиэтиленовой трубы приведена на рис. 1.
Например, в Западной Европе такие конструкции успешно применяются с середины 60-х годов и нормализованы Европейским стандартом EN 253:1994, а также EN 448, EN 488 и EN 489. Они обеспечивают следующие преимущества перед существующими конструкциями:
· повышение долговечности (ресурс трубопроводов) в 2-3 раза;
· снижение тепловых потерь в 2-3 раза;
· снижение эксплуатационных расходов в 9 раза (удельная повреждаемость снижается в 10 раз);
· снижение капитальных затрат в строительстве в 1,3 раза;
· наличие системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением теплоизоляции.
Предварительно изолированные трубы успешно используются для строительства:
· сетей теплоснабжения;
· систем горячего водоснабжения;
· технологических трубопроводов;
· нефтепроводов.
Сами трубы изготавливаются из различных материалов в зависимости от условий эксплуатации. В настоящее время для строительства теплотрасс наиболее широко используются стальные трубы, основные физико-химические показатели которых приведены в табл.1.
Таблица 1. Основные физико-механические показатели стали трубопроводов
Для изготовления изолированных труб используют стальные трубы наружными диаметрами 57 – 1020 мм, длиной до 12 м, соответствующие ГОСТ 550, ГОСТ 8731, ГОСТ 8733, ГОСТ 10705, ГОСТ 20295, требованиям действующих нормативных документов на тепловые сети и «Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды».
Стальные отводы, тройники, переходы и другие детали должны соответствовать требованиям ГОСТ 17375, ГОСТ 17376 и ГОСТ 17378.
Чтобы избежать коррозии труб, необходимо использовать обработанную воду. Обработка воды зависит от местных условий, но рекомендуется соблюдать следующие требования:
· отсутствие свободного кислорода;
Стандартная длина труб 6,0-12,0 м, но технология позволяет наносить теплоизоляцию на трубы любой длины и изготовленные из других материалов (см., например, журнал «Трубопроводы и экология» 1997, №1, с. 5 о трубах из полипропилена PPR с теплоизоляцией для горячего водоснабжения).
В России предварительно изолированные стальные трубы с теплоизоляцией из пенополиуретана и полиэтиленовой гидроизолирующей оболочкой применяются с 1993 г. Выпуск их организован на нескольких предприятиях (ЗАО «МосФлоулайн», Москва; АОЗТ «Корпорация ТВЭЛ»,. Санкт-Петербург; ОАО НПО «Стройполимер», Москва; ЗАО «Теплоизолстрой», Мытищи; 000 Завод теплоизолированных труб «Александра», Нижний Новгород; ЗАО «Сибпромкомплект», Тюмень и др.), объединенных в Ассоциацию производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией.
Технические требования к изолированным трубам и деталям трубопровода нормализованы в ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке», введенном в действие с 1 июля 2001 г. постановлением Госстроя России от 12.03.2001 №19.
Стандарт на трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке составлен с учетом следующих европейских стандартов, разработанных Европейским Комитетом по Стандартизации (CEN):
EN 253-1994. Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения – Система трубопроводов, состоящая из стального магистрального трубопровода с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочки из полиэтилена;
EN 448-1994. Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения – Сборная арматура из стальных разводящих труб с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочкой из полиэтилена.
В новом стандарте, объединившем технические условия российских производителей, значения показателей, касающиеся кажущейся плотности, прочности при сжатии при 10% деформации, теплопроводности, водопоглощения, объемной доли закрытых пор соответствуют указанным в европейских нормах. Кроме того, требования к пенополиуретану с точки зрения требований безопасности и охраны окружающей среды также соответствуют требованиям европейских норм: класс опасности, категория взрывоопасное™ производства, группа горючести пенополиуретана, требования по утилизации отходов, образующихся при производстве труб, их вывозу и захоронению.
Стандарт распространяется на стальные трубы и фасонные изделия с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке (далее – изолированные трубы и изделия), предназначенные для подземной бесканальной прокладки тепловых сетей с расчетными параметрами теплоносителя: рабочим давлением до 1,6 МПа и температурой до 130 °С (допускается кратковременное повышение температуры до 150 °С).
Журнал «Новости теплоснабжения» № 5, 2005 г., www.ntsn.ru
В.И. Манюк, президент; к. т.н. И.Л. Майзель, исполнительный директор, Ассоциация производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией, г. Москва
28 февраля 2005 г. в Москве прошла конференция, посвященная опыту производства, проектирования, строительства и эксплуатации трубопроводов тепловых сетей с пенополиуретановой изоляцией, организованная Ассоциацией производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией. В конференции приняли участие более 60 организаций из различных регионов России. Это, прежде всего, производители предизолированных труб, строительные организации, активно применяющие их при прокладке тепловых сетей, производители сырья, оборудования, а также крупнейшие научно-исследовательские и проектные институты, в т.ч. и зарубежные партнеры. На конференции состоялся заинтересованный обмен мнениями по проблемам, существующим в данной области последнее десятилетие, когда массово развивалось это направление в теплоснабжении.
Общим мнением участников конференции было следующее - для обеспечения надежности, долговечности и энергоэффективности конструкций тепловых сетей следует максимально широко применять трубопроводы с пенополиуретановой изоляцией как для подземной бесканальной прокладки, так и для надземной прокладки. Альтернативы этому направлению в теплоснабжении на сегодняшний день практически нет.
В своем докладе «Опыт массового производства и применения трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией в России» исполнительный директор Ассоциации, к.т.н. И.Л. Майзель, подвел итоги более чем десятилетнего опыта производства и применения таких трубопроводов в строительстве. Если в 1994 г. в России было всего несколько предприятий, производящих предизолированные пенополиуретаном трубы, то к началу 2005 г. их насчитывалось около 70. Так, в Центральном федеральном округе существует около 30 таких предприятий (в т.ч. в г. Москве и Московской области - 21 предприятие), в Северо-Западном - 8, в Поволжском - 9, в Уральском - 9, в Сибирском - 9, в Южном - 4. Общая мощность предприятий составляет около 10 тыс. км в год как магистральных, так и разводящих трубопроводов (от 57 мм и ниже, до 1200 мм). Однако, из-за недостатка в финансировании, мощности предприятий используются в среднем на 30-60%.
Было подчеркнуто, что для успешного применения трубопроводов с ППУ-изоляцией Ассоциацией и ее членами разработана нормативная документация. Основные документы следующие:
Межгосударственный стандарт ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке»;
СТ 4937-001-18929664-04 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана со стальным защитным покрытием»;
СП 41-105-2002 «Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке»;
РД 10-400-01 «Нормы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей»;
Компьютерные программы «СТАРТ»;
СНиП 41 -02-2003 «Тепловые сети»;
СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»;
СП 41-107-2004 «Проектирование и монтаж подземных трубопроводов горячего водоснабжения из труб ПЭ с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке» и др.
Для того, чтобы применение новой продукции проходило успешно, необходимо уделять самое пристальное внимание качеству выпускаемых изделий, повышению уровня проектирования и монтажа с обязательным использованием систем оперативного дистанционного контроля (ОДК) в процессе эксплуатации.
И.Л. Майзель подчеркнул, что для повышения уровня проектирования и строительства теплотрасс в Ассоциации созданы учебные центры, через которые прошли сотни специалистов проектировщиков и строителей (каждый год в учебных центрах НПО «Стройполимер» и ЗАО «МосФлоулайн» обучается около 700-800 человек).
О новых подходах при разработке СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» сообщил в своем докладе начальник отдела ОАО «Объединение ВНИПИЭнергопром», д.т.н. Г.Х. Умеркин. Особое внимание уделялось таким понятиям как вероятность безотказной работы системы, коэффициенту готовности (качества) системы, живучести системы и т.д.
Повышению надежности работы тепловых сетей был посвящен доклад директора тепловых сетей ОАО «Ленэнерго» Е.Г. Хачатурова. Он отметил, что в тепловых сетях ОАО «Ленэнерго» применение труб в ППУ-изоляции началось в 1993 г. и уже проложено 123 км.
Ранее использовались трубы без систем оперативного дистанционного контроля (ОДК). И только с 2003 г. на предприятии приняли однозначное решение - ни одного метра трубопровода в ППУ-изоляции не должно быть проложено без системы контроля. Появился реальный инструмент, позволяющий контролировать качество продукции на всех этапах, начиная от входного контроля поставляемой продукции. Монтажники теперь знают, что сдать объект смогут, только если сопротивление изоляции отвечает нормативному.
В процессе хранения и укладки трубопроводов изоляция может быть повреждена, поэтому после монтажа трубы в траншее, перед тем как изолировать стык, обязательно вновь измеряется ее сопротивление. Если оно в норме, то металл стыка обрабатывается антикоррозийным покрытием, стык изолируется пеной и опять измеряется сопротивление. С 2004 г. все стыки обязательно обрабатываются антикоррозийным покрытием. Для этого используется мастика производства ЗАО НПК «Вектор». Мастикой этой же фирмы покрываются и торцы теплоизоляции для защиты от увлажнения при неблагоприятных погодных условиях и даже при затоплении шурфов.
Начальник службы эксплуатации предприятия «Теплосетьсервис» В.И. Кашинский остановился на опыте эксплуатации стальных трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией в тепловых сетях ОАО «Мосэнерго» за период с мая 1996 г. по март 2004 г. За этот период были отмечены следующие неисправности, выявленные при эксплуатации 218,4 км трубопроводов с ППУ-изоляцией:
Повреждение стальных труб от внутренней коррозии - 4%;
Дефекты сварных швов - 5%;
Дефекты заделки стыковых муфтовых соединений - 23%;
Ошибки при монтаже систем оперативного дистанционного контроля (СОДК) - 5%;
Разрушение элементов для подключения СОДК (терминалы, контактные коробки, соединительные кабели и т.д.) - 26%;
Механические повреждения при проведении земляных работ - 3%;
Выход из строя приборов СОДК - 1 %.
Таким образом, повреждения от наружной коррозии отсутствуют (для старых традиционных конструкций тепловых сетей в непроходных каналах с тепловой изоляцией из минераловатных материалов повреждения от этого вида коррозии составляли около 75%), от внутренней коррозии - не более 4%. Основной вид повреждений - это вандализм и отсутствие координации между различными организациями, производящими земляные работы.
После обучения и накопления опыта специалистами монтажных организаций дефекты при заделке муфтовых соединений постепенно снижаются. Удельная повреждаемость стальных трубопроводов (число повреждений в год, отнесенных к одному км) за период с 1999 по 2003 гг. для бесканальных прокладок в ППУ-изоляции составила 0,0107, а для остальных типов прокладки - 1,244, т.е. отличается на два порядка. (Докладчик согласился с замечанием, что сравнение не совсем корректное, т.к. оценивалась повреждаемость относительно новых бесканально проложенных трубопроводов в ППУ-изоляции и «старых» теплотрасс традиционных типов, имеющих к тому же значительно большую протяженность - прим. ред.).
Директор ОАО «Объединение ВНИПИЭнергопром» и президент НП «Российское теплоснабжение» В.Г. Семенов подчеркнул необходимость повышения качества выпускаемой продукции. Остановившись на безусловных преимуществах прокладки тепловых сетей трубами с ППУ-изоляцией, особенно в существенной экономии тепла, докладчик рекомендовал усилить контроль на всех стадиях проектирования, производства и строительства тепловых сетей.
С докладом об опыте проектирования тепловых сетей выступил главный специалист ОАО «Моспроект» А.В.Фишер. Он отметил, что в Москве широко используются гибкие трубы из сшитого полиэтилена с пенополиуретановой изоляцией при реконструкции и новом строительстве тепловых сетей после ЦТП в системах горячего водоснабжения и отопления, что в значительной степени (до 50 лет и более) увеличивает срок службы и надежность тепловых сетей и всей системы теплоснабжения в целом. Для возможности более широкого использования таких труб необходимо разработать «Свод правил по проектированию тепловых сетей с использованием труб из полимерных материалов», в котором узаконить отмену использования отключающей и спускной арматуры на ответвлениях к отдельным зданиям и ряд других вопросов, существенно облегчающих и удешевляющих монтаж и дальнейшую эксплуатацию тепловых сетей на основе сшитого полиэтилена.
Вопросы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей с ППУ-изоляцией были затронуты в докладе заместителя директора НТП «Трубопровод» В.Я. Магалифа. Он коснулся использования компьютерных программ «СТАРТ» в этих расчетах. Острую дискуссию вызвала скорректированная методика расчета толщины стенок тройниковых ответвлений, приводящая к их существенному увеличению. По заявлению В.Я. Магалифа в методику заложены нормы расчета на прочность, изложенных в РД 10-400-01, утвержденных Госгортехнадзором. Однако эти толщины не корреспондируются с ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке».
О достижениях в производстве и применении стальных труб с ППУ-изоляцией сообщалось в докладах главного инженера ЗАО «Мос-Флоулайн» В.Г. Кухтина и директора ЗАО «Сибпромкомплект» (г. Тюмень) Г.А. Размазина. Отмечалась необходимость полной комплектации тепловых сетей (производства фасонных элементов, запорной арматуры, материалов для изоляции стыков, СОДК и т.д.). Так, например, ЗАО «МосФлоулайн», кроме труб и фасонных изделий, производит и поставляет на монтаж шаровую запорную арматуру и с 2005 г. компенсаторы (стартовые и сильфоновые).
Ряд докладчиков представили выпускаемую их организациями продукцию для производства и монтажа тепловых сетей трубами с ППУ-изоляцией.
Директор ПК «Полимер-Комплекс» В.И.Тимохин и руководитель представительства «Каннон» (Италия) А.Ю. Бобков рассказали о заливочных машинах, генеральный директор ООО «НПП «Изолан» (г. Владимир) М.Я. Царфин и представитель ООО «ВИКОРД» А.В.Шаповалов (г. Тольятти) о сырьевых системах для ППУ, президент фирмы «ЭНЭКОС» (г. Санкт-Петербург) - о шаровой запорной арматуре Д у 300-800 мм, представитель ООО «Ольмакс» - о ручных экструдерах для сварки полиэтиленовых оболочек.
В.А.Поляков (ЗАО «МосФлоулайн») подчеркнул в своем сообщении необходимость установки систем оперативного дистанционного контроля за состоянием увлажнения пенополиуретана и рассказал о новых многоуровневых детекторах для фиксации увлажнения.
В заключение президент Ассоциации В.И.Манюк рекомендовал участникам конференции шире использовать опыт, накопленный членами Ассоциации в производстве и применении труб с ППУ-изоляцией в тепловых сетях.
Экономическая целесообразность централизованного теплоснабжения крупных российских городов в значительной мере определяется долговечностью трубопроводов и качеством их теплоизоляции. Мировой и отечественный опыт последних десятилетий показывает, что решение проблем тепловых сетей возможно только при использовании предварительно изолированных (в заводских условиях) труб. В России выпускаемые предизолированные трубы можно разделить на два класса - металлические и полимерные. Теплоизолятором служит пенополиуретан (ППУ), обладающий мелкоячеистой структурой с замкнутыми порами. Преимущества - низкая теплопроводность и малое влагопоглощение. Недостатки - ограниченная температурная стойкость (максимум - до 1500С), горючесть. Ниже рассмотрены основные виды предизолированных труб, используемых для внешних тепловых сетей.
Гофрированные трубы из нержавеющей стали в ППУ изоляции типа «Касафлекс» выпускаются согласно ТУ 4937-023-40270293-2005, максимальный диаметр (по внешнему размеру гофра) - 143 мм. Защитная оболочка - полиэтиленовая гофрированная труба. Эксплуатационные характеристики (максимальные давление, температура теплоносителя и срок эксплуатации) аналогичны обычной стальной трубе в ППУ изоляции. Преимущества - гибкость трубы (поэтому выпускается в длинномерных отрезках - бухтах), высокая скорость монтажа, не требует температурных компенсаторов. Недостатки - высокая стоимость (на порядок дороже обычной стальной) и высокая чувствительность к качеству водоподготовки. Обязательна СОДК, т.к. намокание изоляции (при нарушении гидрозащитной оболочки) может привести к быстрой коррозии тонкостенной напорной трубы.
Полимерные трубы в ППУ изоляции для внешних тепловых сетей могут производиться из всех видов пластмасс, удовлетворяющих пятому классу эксплуатации (высокотемпературное отопление отопительными приборами) согласно ГОСТ Р 52-134 - 2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия» и санитарно-эпидемиологическим нормативам. К таким полимерным материалам относятся полипропилен, сшитый полиэтилен (РЕХ), полибутен, хлорированный поливинилхлорид, теплостойкий полиэтилен (PERT), композиционные полимерные материалы. Но фактически в России производятся предизолированные трубы с напорной трубой только из сшитого полиэтилена и стекло-базальтопластика.
Трубы из сшитого полиэтилена (РЕХ) в ППУ изоляции обладают хорошей гибкостью (радиус поворота - порядка 1 м) и достаточной теплостойкостью (до 950С). Максимальное рабочее давление - до 1 МПа. Длинномерные отрезки в виде бухт позволяют производить быстрый монтаж теплотрассы. В Российской Федерации производят длинномерные трубы (из зарубежного сырья) под следующими торговыми марками: «Изопекс» - диаметром до 110 мм (Технические условия «Трубы «ИЗОПЭКС» из сшитого полиэтилена с тепловой изоляцией из пенополиуретана и гидрозащитным покрытием» ТУ 5768-007-27519262-02»), «Изопрофлекс» - диаметром до 160 мм (Технические условия «Трубы «Изопрофлекс» и «Изопрофлекс-А» из сшитого полиэтилена с теплоизоляцией из пенополиуретана в гофрированной полиэтиленовой оболочке» ТУ 2248-021-40270293-2005) и «Армафлекс» (соответствует ГОСТ Р 52-134-2003) - диаметром до 110 мм. Трубы из РЕХ подробно рассмотрены авторами в предыдущей публикации. При большом количестве положительных свойств данного класса труб (главные из которых - гибкость и высокая химическая стойкость, что позволяет исключить СОДК) есть и существенные недостатки - резкое падение прочности с повышением температуры, значительная толщина стенки трубы и, соответственно, высокая стоимость. При расчете эксплуатации трубопровода из РЕХ по ГОСТ Р 52-134-2003 для класса эксплуатации 5 необходимо строго придерживаться следующего температурно-временного графика эксплуатации: рабочие температуры: 200С - 14 лет, 600С - 25 лет, 800С - 10 лет, максимальная температура 900С - 1 год, аварийная температура 1000С - 100 часов, для суммарного срока эксплуатации трубопровода равному 50 лет. При ином температурно-временном режиме срок службы трубопровода необходимо рассчитывать согласно температурного графика теплоснабжающей организации и правилу Майнера (Международный стандарт ИСО 13760 «Правило Майнера. Метод накопленных повреждений»).
Трубы из стекло-базальтопластика (СБП) в ППУ изоляции . Стеклопластиковые трубы были впервые использованы в конце 50-х годов 20 века в США. В 70-х годах в США и странах Западной Европы они стали обычным решением проблемы коррозии трубопроводов. В настоящее время стеклопластиковые трубы широко используются в нефтяной и нефтехимической отрасли, в теплоэнергетике, коммунальном хозяйстве.
Области использования предизолированных труб.
Стальные и пластиковые трубы имеют свои области применения. Конечно, только стальные трубы могут быть использованы для прокладки магистральных сетей большого диаметра с температурой теплоносителя до 150ºС. При максимальной температуре теплоносителя 95ºС выгоднее строить и эксплуатировать полимерные трубопроводы в связи с их высокой коррозионной стойкостью. Ниже приведена диаграмма стоимости труб (усредненная по различным производителям) из различных материалов в ППУ изоляции в зависимости от диаметра напорной трубы.
Следует отметить, что высокая стоимость гибких длинномерных труб существенно компенсируется дороговизной фасонных изделий для мерных труб (стальных или из БСП) и временем проведения монтажных работ. По этой причине итоговая сметная стоимость СМР по строительству трубопроводов небольших диаметров с многочисленными поворотами может оказаться минимальной при использовании именно длинномерных труб из РЕХ /3/. Авторы настоящей статьи курировали реализацию проекта прокладки трубопровода из РЕХ диаметром напорной трубы 75 мм и длиной 1400 м. Минимизация сметных расходов была достигнута за счет использования длинномерных отрезков (средняя длина - около 100 метров) и исключения температурных компенсаторов и фасонных изделий при прохождении всех поворотов трассы. Чистое время монтажа трубопровода составило не более двух рабочих дней.
Стекло-базальтопластиковые трубы имеют лучшую теплостойкость относительно РЕХ. При 95ºС труба из СБП может держать давление 1,6 МПа не менее 50 лет. Монтаж трубопровода из СБП осуществляется практически из аналогичных элементов (труб и фасонных изделий) для стального в ППУ изоляции за исключением СОДК и температурных компенсаторов. Меньшая стоимость СМР стекло-базальтопластиковых труб достигается за счет исключения сварочных работ и применения грузоподъемной техники, простоты, надежности и высокой скорости монтажа.
Эксплуатация пластиковых трубопроводов на порядок дешевле стальных, т.к. отсутствуют ремонтные работы, вызванные коррозионной деструкцией последних, и исключаются затраты на обслуживание систем оперативного дистанционного контроля и электрохимической защиты.
