- метали,
- пластмаси,
- кераміка,
- азбестоцемент,
- бетон і композиції з декількох матеріалів.
Кожен матеріал і системи трубопроводів з них мають свої переваги і недоліки.
Щоб зорієнтуватися в цьому різноманітті і вибрати потрібний тип труби, необхідно знати мету використання трубопроводу, параметри його роботи і необхідну довговічність. Довговічність часто є каменем спотикання, тому що виникає дилема: якщо труба дешева, то вона недовговічна, і навпаки. Ремонт трубопроводів - серйозна проблема, сполучена з великими витратами. Тому може виявитися, що великі одноразові витрати під час будівництва допоможуть заощадити ваші гроші на ремонті. Ще одна не менш важлива проблема - складність монтажу системи трубопроводу та пов'язані з нею витрати.
Розглядати властивості труб доцільно по виду матеріалу, з якого вони виготовлені, т.к. вид матеріалу визначає експлуатаційні характеристики труби, її довговічність, методи монтажу і, природно, вартість. Кожна з вищезгаданих систем трубопроводів повинна застосовуватися інженерами-проектувальниками залежно від конкретних умов експлуатації та техніко-економічних розрахунків.
У системах водопостачання у всьому світі, в тому числі і в Росії, найбільш широко вживаними матеріалами для виготовлення труб є високоміцний чавун і полімерні матеріали, такі як поліетилен і полівінілхлорид.
Для раціонального вибору матеріалу труб для мереж водопостачання та каналізації постараємося коротко порівняти як короткострокові, так і довгострокові структурні та експлуатаційні якості труб з ВЧШГ та полімерних труб з ПВХ та поліетилену високої щільності.
Полімерні труби мають жорсткі обмеження по робочому тиску, безпосередньо залежному від середньої температури всього терміну експлуатації і від максимального діаметра труби. І з цими обмеженнями доводиться рахуватися. Розрахунок експлуатаційних характеристик проводиться відповідно до вимог стандарту ISO 13760 "Пластмасові напірні труби для транспортування рідин. Правило Майнер. Метод розрахунку накопичених ушкоджень". Тому, фактори надійності та міцності полімерних труб в значній мірі залежать від температури, умов укладання, навантажень і цілого ряду інших факторів. Полімерні труби під впливом циклічних навантажень мають менший фактор надійності, ніж під впливом статичних навантажень. Для стабільної і надійної роботи полімерних труб в мережах водопостачання необхідна установка регуляторів тиску і температури, а також неухильне виконання вимог по влаштуванню траншей, ущільненню подушки і зворотної засипки труб.
Гнучкі труби, до яких відноситься більшість пластикових труб, включаючи склопластикові і поліетиленові, найбільш чутливі до умов укладання - тільки порядку 20% навантажень витримується безпосередньо трубою, інше розподіляється на навколишній грунт (у випадку труб ВЧШГ - навпаки).
Внаслідок вищеназваного, функціонування всієї системи з пластмасових труб знаходиться в дуже великій залежності від кваліфікації підрядника й правильності виконання ним процедур укладання; вже побудована і введена в експлуатацію полімерна система вимагає збереження споконвічних умов укладання.
Наявність грунтових вод або роботи, що проводяться поблизу, старіння характеристик матеріалу - все це може порушити первісний баланс взаємодії «труба - навколишній грунт».
Труби з високоміцного чавуну відносяться до класу напівжорстких труб, а значить, найбільш підходять для підземного закладення, внаслідок рівномірного розподілу навантажень навколо труби, і прекрасних механічних властивостей.
Механічні властивості труб з високоміцного чавуну майже такі ж, як у сталевих труб, і набагато вище, ніж у будь-яких пластикових труб. Дуже важливо відзначити, що ці властивості не схильні до погіршення з часом, що є проблемою для полімерних труб.
Труби ВЧШГ не бояться також крапкових навантажень (проблеми для пластмасових трубопроводів), ударів, вакууму (проблеми тонкостінних труб та пластикових труб невідповідної твердості), гідравлічних ударів і т.д.
Труби ВЧШГ мають стикові розтрубні з'єднання зі спеціальною формою прокладки і розтруба. Переваги даних з'єднань укладаються в здатності стику залишатися герметичним при будь-якому тиску, витримується самої трубою, і можливості кутового повороту (3-5 °), що надає гнучкість секції зібраного трубопроводу і дозволяє виконувати повороти великого радіуса без використання фасонних частин, що ми вже бачили в середині даного повідомлення.
У зв'язку з вищевикладеним варто відзначити наступні фактори відносно полімерних труб:
1) рівень аварійності поліетиленових труб у два рази вище в порівнянні з трубами ВЧШГ. Пластмасові труби не володіють жорсткістю - високою опірністю роздавлювання - і мають великий коефіцієнт лінійного розширення. Підвищені зовнішні навантаження на гнучку трубу приводять до її деформації і збільшенню овальності поперечного перерізу труби;
2) можливості виконання будівельно-монтажних робіт на пластмасових трубопроводах обмежені. Монтаж водопроводів з ПВХ і ПЕ труб слід проводити (відповідно до інструкцій виробників) при температурі повітря не нижче -5 ° С. Зі зниженням температури пластичні властивості пластмасових труб різко погіршуються, тому повинні дотримуватися підвищені вимоги з їх транспортування, розвантаження, зберігання, монтажу та зварюванню. Так, наприклад, при використанні пластмасових труб технічними умовами встановлюється необхідність їх теплоізоляції дорогим листовим комірчастим стиролом, установка наметів для утеплення і т. п.;
3) технічна база та умови прокладки пластмасових труб за кордоном різко відрізняються від російських. Для Росії характерна необхідність виконання будівельно-монтажних робіт по прокладці та перекладання труб в зимовий час;
4) на російських водопроводах встановлена вітчизняна запірна арматура (засувки, поворотні затвори), яка не завжди забезпечує повне перекриття води. Це ставить під сумнів можливість проведення якісних зварювальних робіт, особливо при мінусовій температурі повітря;
5) прокладка поліетиленових труб відкритим способом вимагає виконання великого, тривалого і дорогого обсягу підготовчих робіт, що не завжди можливо в умовах щільної міської забудови, а в умовах великого насичення підземного простору інженерними комунікаціями - дуже ускладнена і призводить до значного подорожчання будівельно-монтажних робіт. Наприклад, європейські технічні умови по прокладці пластмасових труб регламентують використання для обсипання труб не вийнятий грунт, а спеціально підготовлений пісок або грунт з розміром фракцій менш 22 мм (забороняється також використання для обсипання труб замерзлого грунту);
6) і, нарешті, для труб, що використовуються в системах питного водопостачання, надзвичайно важливо гарантоване збереження протягом тривалого часу їх міцності, довговічності та забезпечення необхідної якості транспортується води, що не можна сказати про полімерних трубах.
Досвід практичного застосування показав, що труби з ВЧШГ мають високі міцнісні і деформаційні показники, близькі до показників сталевих труб, але за своєю корозійної стійкості значно переважаючі сталеві.
Багато країн світу ввели технічні регламенти, які рекомендують застосування труб ВЧШГ в забруднених територіях, до яких відносяться урбанізовані місцевості, індустріальні області, ділянки колишніх і діючих бензозаправних станцій, пункти по хімічному очищенню, хімзаводи, лакофарбові та інші підприємства з шкідливими умовами впливу на навколишнє середовище, побутові та промислові звалища, місця видобутку і транспортування нафти, бензину, дизельного палива, термінали для їх переробки й навантаження та інші промислові виробництва.
Цими документами передбачено цілий комплекс заходів з оцінки ступеня забрудненості ділянок для укладання труб, концентрації забруднюючих речовин, а також дані рекомендації по видам матеріалів труб для водопостачання на небезпечних ділянках.
Більший внутрішній прохідний діаметр труб ВЧШГ в порівнянні з поліетиленовими трубами (при однаковому зовнішньому діаметрі) в поєднанні з низьким коефіцієнтом шорсткості дозволяють значно знизити витрати на перекачування рідини, що транспортується внаслідок економії електроенергії і забезпечують можливість прокачування по трубах ВЧШГ великих об'ємів рідини.
При рівних зовнішніх діаметрах порівнюваних труб площа внутрішнього прохідного перетину труб ВЧШГ з цементним покриттям перевищує площа прохідного перетину поліетиленових труб з ПЕ 100 на 7 - 15% в діапазоні діаметрів від 150 до 300 мм відповідно. Трубопровід з ВЧШГ щорічно економить значні суми протягом усього терміну служби завдяки більшому номінальному внутрішньому діаметру, і меншим витратам на перекачування. Завдяки меншій втрати напору в трубах з ВЧШГ, що заміщають їх трубопроводи з інших матеріалів з аналогічними характеристиками зажадають, відповідно, застосування більш дорогих труб більшого діаметру. І навпаки, трубопровід з ВЧШГ можна спроектувати так, щоб він викликав таку ж втрату напору, як і заміщає його трубопровід з іншого матеріалу. У цьому випадку буде потрібно застосування труб ВЧШГ меншого діаметру і, отже, меншою вартості на одному і тому ж ділянці трубопроводу.
Корозійна стійкість труб з високоміцного чавуну в 5 разів перевищує стійкість труб з нелегованих вуглецевих сталей. Випробування труб з високоміцного чавуну, які проводилися в США, Англії, Франції та Німеччини, показали, що корозійна стійкість труб ВЧШГ дорівнює або в ряді випадків вище, ніж у труб із сірого чавуну. Випробування труб проводилися за атмосферної та грунтової корозії, а також у різних агресивних середовищах.
Електричний опір високоміцного чавуну в 4,8 рази вище, ніж у сталі, а стики труб розділені непровідними гумовими манжетами, тому труби ВЧШГ у звичайних умовах експлуатації, як правило, не піддаються електричної корозії.
Як показує 50-річний досвід експлуатації трубопровідних систем з високоміцного чавуну, труби ВЧШГ працюють надійно і довгостроково практично у всіх умовах, однак, в особливо корозійних грунтах і в місцях електричних блукаючих струмів високої щільності їм може знадобитися додатковий захист у вигляді поліетиленової оболонки (поліетиленового « панчохи », що надівається на трубу в процесі укладання), зовнішнього покриття металевим цинком або катодного захисту.
Стандартні розтрубні з'єднання труб ВЧШГ, використовувані в трубопроводах водопостачання та каналізації комплектуються манжетами з еластомерів EPDM, виготовлених з етилен-пропіленова каучуку. Зміна механічних властивостей подібних еластомерів з плином часу відбувається під впливом двох явищ:
- плинності у часі - повзучості (збільшується деформації при постійному навантаженні);
- релаксації (релаксації стиснення при постійній деформації).
У разі розтрубних з'єднань, ущільнення в них досягається контактним тиском між тілом труби (розтруба труби) і манжетою. Деформація манжети, отримана в процесі з'єднання, залишається практично постійною.
Отже, явище релаксації - єдине, що впливає на манжету.
Доказом цьому є практичний досвід використання ущільнень і кілець з еластомерів в США, починаючи з 1920-х років і по теперішній час, вітчизняний досвід застосування гумових ущільнень і офіційно опубліковані дані аварійності систем трубопроводів з високоміцного чавуну.
Як ми бачимо, за підсумками сумарної оцінки з усіх вищеназваних чинників труби ВЧШГ входять до числа самих перспективних. У висновку хотілося б ще раз нагадати всім фахівцям, які беруть участь у процесах проектування, будівництва та експлуатації мереж водопостачання, що світовий досвід пристрою інженерних комунікацій показує обопільну затребуваність як полімерних, так і різного виду металевих труб і не заперечує їх плідного і взаємодоповнюючого співробітництва.
Немає коментарів:
Дописати коментар