CC BY
101
4/2009 ВЕСТНИК
АНАЛИЗ ВНУТРЕННИХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ТРУБОПРОВОДОВ КАК СРЕДСТВ УСТРАНЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ТРУБОПРОВОДНЫХ
СЕТЕЙ
Е.В. Орлов
МГСУ
Согласно современной международной классификации типов внутренних защитных покрытий трубопроводов они могут выполняться в виде: набрызговых оболочек (облицовок, рубашек, обделок); сплошных покрытий; спиралевидных (ленточных) оболочек; точечных (местных) покрытий [1]. Нанесение набрызговых покрытий, например, цементно-песчаных на внутреннюю поверхность восстанавливаемого стального (реже чугунного) трубопроводов следует рассматривать прежде всего, как антикоррозионную изоляцию их поверхности, контактирующей с жидкостной средой, а не восстановление несущей способности трубопровода. Кроме того, необходимо отметить, что, оставаясь на сегодняшний день востребованными, цементно-песчаные покрытия, тем не менее постепенно уступают место новым материалам, выполняемым в виде полимерных оболочек, рулонных навивок и другим типам облицовок [2]. В частности, конкурентом це-ментно-песчаным покрытиям в качестве набрызговых составляют, например такие, как быстротверждаемое покрытие 8соШсо1 на основе двухкомпонентного полимера Сороп Иусо1, применяемое для случаев нарушения и ненарушения несущей способности трубопроводов при высокой стойкости к абразивному износу.
На восстанавливаемые трубопроводы систем водоснабжения и водоотведения могут наноситься сплошные внутренние защитные покрытия из различных материалов, которые наряду с полной герметичностью стенок обеспечивают их высокую сопротивляемость динамическим нагрузкам, т.е. восстанавливают несущую способность трубопровода [3].
Введение в трубопровод и закрепление в нём отверждаемых на месте оболочек может достигаться либо путём протаскивания бесшовного гибкого полимерного материала на всю длину ремонтного участка между двумя колодцами с последующим разжатием его жидкостью или подачей под давлением горячего воздуха или водяного пара, либо постепенным введением на ремонтный участок скрученной в рулон оболочки в виде чулка (лайнера) с прижатием её к стенке давлением жидкости. Кроме того, может использоваться протяжка в восстанавливаемый трубопровод цельной плотно или неплотно прилегающей к стенкам трубы, играющей роль оболочки. К таким покрытиям относится, например, покрытие Феникс, выполняемое из полиэфирных и нейлоновых нитей, пропитанных полиэтиленом. Область применения подобных покрытий: стальные и чугунные трубы диаметром 150 - 900 мм. Метод эффективен при следующих видах повреждений: трещины, абразивный износ и свищи.
Другим видом отверждаемых на месте покрытий являются двухслойные бесшовные рукава, отверждаемые ультрафиолетовыми лучами. Полимерное покрытие выполняется из стойкого к механическим и термическим нагрузкам бесшовного рукава толщиной от 3,5 до 10 мм, который вводится в восстанавливаемый трубопровод не последовательными слоями, а единовременно в виде предварительно сжатой (деформирован-
ной) конструкции, внутри которой между прижатыми друг к другу слоями имеется клеевой состав. С помощью бесшовного рукава может производиться оперативный бестраншейный ремонт трубопровода при сохранении профиля ремонтного участка трубопровода, каким бы сложным он ни был. После прижатия рукава давлением к стенке старого трубопровода происходит операция отверждения (полимеризации) клеевого состава под воздействием интенсивного ультрафиолетового облучения с длиной волны 365420 мм. Основное преимущество метода протаскивания рукава состоит в том, что он эффективен для достаточно изношенных трубопроводов независимо от материала изготовления в широком диапазоне их диаметров и длин.
На Московском водопроводе нашли широкое распространение отечественные комплексные (трех или четырехкомпонентные) полимерные рукава, которые могут восстанавливать трубопроводы диаметром от 150 до 1400 мм при толщине рукава от 5 до 50 мм.
Для ремонта напорных трубопроводов диаметром 100-600 мм используется технология нанесения сплошных металлических покрытий в виде рукавов из нержавеющей стали в виде двухслойной фольги толщиной 0,2-0,4 мм. Преимуществом технологии протяжки рукава из нержавеющей стали является возможность проведения восстановительных работ при практически полном износе трубопровода, что существенно отличает технологию от других.
Широкое распространение находят технологии нанесения сплошных покрытий в виде полиэтиленовых труб. По конструктивным отличиям сплошные полимерные покрытия условно делятся на четыре вида: обычная круглая длинномерная труба; профилированная труба, поперечное сечение которой временно уменьшено и которая восстанавливает свою первоначальную форму, обеспечивая при плотном прилегании к внутренней поверхности изношенного трубопровода несущественное уменьшение его диаметра; предварительно деформированный (уменьшенный в диаметре) полимерный трубопровод, имеющий «термическую память» принятия первоначальной формы с течением времени; трубные модули в виде коротких труб со штекерными разъемами или резьбовыми соединениями. Методы восстановления сетей сплошными полимерными покрытиями наиболее эффективны при следующих видах повреждений: трещины, абразивный износ, свищи, раскрытые стыки, смещение труб в стыках и т.д.
Спиралевидные (ленточные) защитные покрытия позволяют производить облицовку внутренней поверхности подлежащих восстановлению трубопроводов без отключения их из работы, что отличает технологию от других. В процессе ремонта используется рулонная навивка (бесконечная профильная поливинилхлоридная лента шириной от 10 до 30 см со специальным штекерным разъемом по краям. После намотки ленты по внутренней стенке трубопровода образуется новая бесшовная трубная конструкция, обеспечивающая герметичность и повышающая прочностные свойства старого трубопровода.
Технология местного (точечного) ремонта трубопроводов с помощью бестраншейных технологий изобилует множеством интересных и по-своему оригинальных решений. Среди материалов для реализации таких технологий наибольшее распространение получили: жидкие растворы, твердеющие после операций нанесения на повреждённые поверхности; растворы полужидкой консистенции; волокнистые материалы с пропиткой смолами (полиэфирными, эпоксидными и полиуретановыми); профильные резиновые уплотнители; гильзы из нержавеющей стали; эластичные рукав-
4/2009 ВЕСТНИК
ные заготовки; трубчатые вкладыши и т.д. Перечисленные материалы позволяют локализовать ряд дефектов, в частности, единичные свищи, короткие трещины, расхождения в стыках труб и т.д.
Особую роль играют внутренние покрытия для поддержания санитарной надежности системы подачи и распределения воды
В процессе транспортировки питьевой воды по трубопроводной системе от станций водоподготовки до потребителя качество ее может измениться по ряду причин, например, в результате старения материала труб, реакции материала стенок трубы с водой, проникновения загрязнений из внешних источников вследствие разрыва трубопроводов при авариях, недостаточно высокого уровня эксплуатации сетей и т.д. Более того, любое нарушение физической целостности трубопроводов и как следствие его ухудшение качественных показателей воды может вызвать вспышки эпидемий.
Современные подходы к проблеме обеспечения и поддержания качества воды на требуемом уровне уже не представляются возможными без активного вмешательства человека в управление системами подачи и распределения воды. Как известно, основной задачей в управлении распределительными системами является защита здоровья потребителя, что требует сведения к минимуму изменений качественных показателей воды в период ее транспортировки. Этому в полной мере должны содействовать ремонтные защитные покрытия, которые наносятся на внутреннюю поверхность трубопроводов. Используемые в качестве защитных покрытий строительные материалы должны иметь гигиенический сертификат соответствия.
Внутренняя и внешняя изоляция (облицовка) трубопроводов являются важнейшими элементами защиты водопроводных сетей от процессов коррозии и проникновения загрязнений в транспортируемую питьевую воду. При нанесении защитных покрытий не должны ухудшаться качественные показатели воды. Для этого необходимо исключить использование непригодных ремонтных материалов и некачественное проведение ремонтных работ на водопроводных сетях, а также предотвратить поступление загрязнений в воду через вантузы и трубопроводную арматуру; обеспечить требуемую эффективность дезинфекции новых или отремонтированных участков сети.
Ремонтный материал для трубопроводов является важнейшими показателем, который может потенциально влиять на качество транспортируемых вод. Материал труб должен быть таким, чтобы не нарушалась физическая целостность водопроводной сети на всем ее протяжении. В свою очередь нарушение защитного слоя изоляции может привести к утечкам, которые рассматриваются как эксфильтрация питьевой воды через ранее образованные структурные дефекты (свищи, трещины или разрывы на участках сети). Практике известно, что некоторые микроорганизмы могут проникнуть в поврежденный трубопровод даже при противотоке (явление просачивания), поэтому игнорирование утечек как фактора нарушения санитарного состояния водопроводных сетей недопустимо.
Защитный материал трубопровода должен быть стойким к периодической чистке трубопроводов потоками воды или скребковых устройств от осевших ранее на стенках восстановленных трубопроводов взвесей, образовавшихся биопленок и бугорков коррозии и твердого осадка. Определенная стойкость должна проявляться к повышенным дозам дезинфектанта.
Как указывалось ранее, для Московского водопровода в течение многих лет основным материалом трубопроводов являлась сталь, причем в большинстве своем низколе-
тированная и без каких либо защитных покрытий, что усугубляло задачу поддержания санитарно-гигиенической надежности. Для обеспечения высокого качества транспортируемой воды в обозримой перспективе в Москве необходимо переложить все стальные трубы, нормативный срок эксплуатации которых исчерпан, что на настоящий момент составляет более 4 тыс. км [1].
Трубопроводная арматура, различные типы защитных покрытий и прочие материалы, которые применяют для герметизации стыков отдельных труб могут выделять воду различные вещества во время коррозии, растворения, диффузии или отслоения. Большинство известных веществ, выделяемых в воду из материалов водопроводной сети, предположительно не представляют опасности для общественного здоровья, поскольку в большинстве случаев они не токсичны и присутствуют только на уровне следов или в такой форме, которая не дает оснований для предположения о вреде здоровью. В то же время они негативно влияют на органолептические показатели (привкус, запах, цветность и т.д.).
Независимо от материала изготовления труб водопроводные сети подвержены старению. Вопросы со старением материалов не только ранее проложенных, но и новых, в том числе, подвергшихся реновации водопроводных сетей, могут быть решены посредством мониторинга загрязняющих веществ, выделяемых в транспортируемую воду. Для потенциальных загрязнителей в различных странах мира устанавливаются допустимые уровни загрязнений по различным ингредиентам (химическим веществам и примесям), некоторые из которых способны быть источником питательных веществ для микроорганизмов в водной среде и на стенках труб.
Опираясь на представленный выше материал, одной из частных задач диссертации является научное обоснование объекта реновации на водопроводной сети, который по комплексу дестабилизирующих факторов претендует на роль наиболее ущербного по санитарно-гигиеническим показателям.
Литература
1. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А./Бестраншейные методы восстановления трубопроводов // Прима-Пресс-М. - 2002. - 185 с.
2. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А. Опыт бестраншейного восстановления водопроводных и водоотводящих сетей г. Москвы, РОБТ, Изд. ТИМР, 2001, 5, с. 22-28 0,5
3. Отставнов А.А. / Современные материалы и технологии для реализации задач реформы ЖКХ // Сантехника.- 2004. -№ 4. -с. 2-4
Статья представлена Редакционным советом «Вестника МГСУ»
