Защита трубопроводов: эффективное решение вытекающих проблем

Трубные коммуникации относятся к разряду системы жизнеобеспечения государства – трубы, как капилляры в организме страны. Капилляр забился – организм заболел. В Украине он давно и серьезно болен.

Многочисленные аварии, связанные с состоянием инженерных коммуникаций прямо (аварии в Алчевске, Павлограде, Днепропетровске, Харькове, Одессе) и косвенно (проблема грунтовых вод, подмывание дорог и фундаментов, качество водопроводной воды, пригодной только для технических нужд, и многое другое), свидетельствуют о том, что сложившаяся ситуация требует кардинального изменения структурной и инвестиционной политики в сфере трубных коммуникаций.

За последнее десятилетие эксперты отмечают значительное увеличение уровня аварийности труб практически во всех сферах их применения. Сегодня он составляет 10 аварий на 1 км сообщения. Среди причин такого положения называются следующие:

• повышение агрессивности внешней среды и транспортируемых по трубам веществ;
• рост мегаполисов и увеличение нагрузок на существующие трубопроводные системы;
• увеличение количества блуждающих токов – основной причины электрохимической коррозии;
• низкое качество металла;
• нерациональное использование стальных труб в различных отраслях экономики и многое другое.

Особенно остро проблема повышения долговечности труб диаметром от 50 до 1000 мм стоит в коммунальном хозяйстве, нефтяной промышленности и теплоэнергетике. В зависимости от способа прокладывания, условий эксплуатации, вида изоляции и других факторов, срок службы труб в 3-5 раз меньше срока, установленного нормами.

Трубопроводы жилищно-коммунального хозяйства являются наиболее продолжительными и разветвленными, а их содержание наиболее затратным. В данное время в эксплуатации жилищно-коммунального хозяйства Украины находятся около 300 тыс. км трубопроводов и около 700 тыс. км внутридомовых разводок. Сегодняшнее состояние инженерных коммуникаций ЖКХ приводит к тому, что потери теплоэнергии превышают 40%, воды – 60%. По оценке специалистов разных отраслей экономики около 60% существующих трубопроводных систем находится в аварийном состоянии, но ремонтируется из них фактически только 1%.

Беда еще и в том, что и производимого локального ремонта не хватает надолго. Через два-три года опять придется латать, ведь трубы новыми не заменяют, а на старых порой уже живого места не осталось.

ЕСТЬ ЛИ ВЫХОД?

За рубежом в коммунальном хозяйстве давно используются пластиковые трубы. При стабильном давлении, температуре воды не выше 70 градусов и качественной водоподготовке, отвечающей мировым стандартам, пластиковые трубы гарантированно прослужат 30 лет, а то и все 50.

Но в непростых украинских условиях, пластиковые трубы вряд ли выдержат и пять лет, считают специалисты ГП «Научно-исследовательского конструкторско-технологического института трубной промышленности им. Я. Е. Осады». Во-первых, по причине отсутствия качественной водоподготовки. Вода, поставляемая украинскими водоканалами, не соответствует даже отечественным ГОСТам, не говоря уже о мировых стандартах.

Во-вторых, из-за наличия свободного кислорода (в соответствии с нормами, для стабильной работы пластиковых труб, его количество не должно превышать 0,012%). Украинские показатели превышают это число в 100-200 раз, а для пластика свободный кислород – как кислота для стали. Особенно в таких «проблемных» участках, как места соединения труб.

Третья причина – температурные характеристики. Пластиковые трубы целесообразно использовать там, где нет значительных колебаний температуры.

Учитывая характер транспортируемых сред, условия прокладки трубопроводов, санитарно-гигиенические нормы, накопленный ГП «НИТИ» опыт позволяет с уверенностью утверждать, что выход из кризиса трубопроводного хозяйства Украины – в использовании стальных труб с покрытием. По итогам изучения поведения разных покрытий в различных условиях эксплуатации, специалистами института выделены наиболее перспективные из них:

• для закрытых тепловых сетей и горячего водоснабжения – внутреннее эмалевое, внешнее – теплогидроизоляционное (ТГИ-покрытие);
• для холодного водоснабжения – внутреннее цинковое и эмалевое;
• для нефтепроводов и труб нефтяного сортамента – внутреннее эмалевое, цинковое или эпоксидное, внешнее – полиэтиленовое;
• для газопроводов и водоводов – внутреннее эпоксидное, внешнее – полиэтиленовое;
• для канализации – внутренее цементно-песчаное, внешнее – полиэтиленовое.

В других областях могут использоваться отдельные покрытия или такие же, только в разных комбинациях.

Металлические трубы надежные, прочные и давно испытанные. И опыт изготовления качественных труб у отечественных специалистов огромен. Что касается свойств труб с внутренним и внешним покрытием, то они способны решить основные проблемы трубопроводов, такие как, коррозия, утечки воды и теплопотери, зарастание внутреннего сечения труб, экологические проблемы.

КОРРОЗИЯ

Трубы относятся к категории металлопродукции, подвергающейся наиболее интенсивной коррозии. Из-за транспортировки агрессивных продуктов, они должны противостоять почвенной, атмосферной коррозии, воздействию высоких и низких температур, коррозии от действия электрического тока. Низкая коррозионная стойкость труб ведет не только к прямым потерям металла, но и к большим потерям энергоресурсов, а иногда к экологическим катастрофам и человеческим жертвам (Алчевск, Днепропетровск и др.)

Решить эту проблему может использование труб с двусторонним покрытием, считает заведующий лабораторией защитных покрытий ГП «НИТИ» Владимир Агапов. Использование труб с односторонним покрытием является пустой тратой средств, так как коррозионные процессы протекают как на внешней, так и на внутренней стороне. Защита трубы снаружи не гарантирует отсутствие повреждений внутри, и наоборот. Так, например, во Львове известен случай, когда через два года эксплуатации пришлось полностью заменить трубы, теплоизолированные только снаружи.

Иногда трубы снаружи обертывают просмоленной бумагой – но это только лишние затраты. В обертывании нет никакого смысла, ведь воздействия грунтовых вод и морозов такая изоляция не выдержит. Опыт использования труб с односторонним покрытием в инженерных коммуникациях показал, что срок их эксплуатации незначительно отличается от срока эксплуатации труб без покрытия. Существенно повысить срок службы может только двухсторонняя защита.

УТЕЧКИ ВОДЫ И ТЕПЛОПОТЕРИ

Около 50% воды, поставляемой водоканалами для нужд населения, из-за аварийного состояния труб и их низкого качества не доходит до потребителя – это факт. Изношенность коммуникаций водоснабжения и многочисленные аварии на трубопроводах приводят к тому, что вода уходит в грунт. А затраты несет потребитель, оплачивающий заложенные в тариф потери воды.

В бытность СССР ежегодной плановой замене подвергалось 15 % всех трубопроводов. Вырезались, латались, заменялись «черными» трубами без покрытий, но все держалось под контролем. Поэтому и количество воды, не дошедшей до потребителя, было значительно меньше сегодняшнего.

Если рассчитать потери воды хотя бы на уровне 40 % (хотя фактическая она может достигать и 70 %), то эта цифра «выливается» в 3 млрд грн – только за счет утечек воды.

Если взять потери теплоносителя на уровне 40% – то плата «за обогрев атмосферы» по коммунальному хозяйству Украины составит около 12 млрд грн ежегодно. Использование изолированных труб с внутренним покрытием позволит свести к минимуму эти показатели (до 1%). И, кроме того, одновременно решается еще одна очень важная проблема – проседание грунта, которое приводит к авариям на дорогах и в зданиях. Причиной этого является повышение уровня грунтовых вод, а 57 % роста уровня грунтовых вод в городах происходит «благодаря» утечкам холодной и горячей воды, канализации.

«Например, – говорит Владимир Агапов, – Донецкий водоканал поставляет 300 литров в сутки, из которых доходит до потребителя только 30. Другой пример, Днепропетровск полностью обеспечен подгрунтовыми водами и подземными потоками, и каждый год их уровень поднимается на 10-12 см.

В Черкассах была создана опытная котельная, где все коммуникации были снабжены трубами с внешней изоляцией. За отопительный сезон за счет использования таких труб получили ощутимую экономию – 300 000 куб. м газа на 10 км трассы».

ВНУТРЕННЕЕ ЗАРАСТАНИЕ ТРУБ

Опыт эксплуатации показал, что зарастание сечения в незащищенных углеродистых трубах приводит к снижению их пропускной способности, и как следствие к увеличению затрат на транспортировку веществ. Например, при транспортировании высокоминерализованных вод, особенно содержащих хлориды, такие трубы приходят в негодность через 3-5 месяцев.

Установка труб с внутренним эмалевым покрытием позволяет предотвратить проблему зарастания внутреннего пространства труб – ведь на стекловидном покрытии не образуется отложений. Используя такие покрытия можно на 20% уменьшить металлоемкость, а также затраты на транспортировку, монтаж и ремонт трубопроводов.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

Не секрет, что население Украины старается не использовать воду из городских водопроводов как питьевую. Воду, протекающую в «черных» трубах необходимо очищать перед употреблением или, как делает большинство украинцев, покупать воду из источников.

Также необходимо учитывать, что чаще всего, канализация и водопровод проложены рядом. Что одно в плачевном состоянии, что другое. А с таким положением массовое отравление не такое уж невозможное явление. Правда, сейчас начали выносить трубы на поверхность, что тоже не выход, потому что они занимают большие пространства.

Эмалирование труб получило широкое распространение в Америке, Японии, Германии и других странах, а в связи со значительной дороговизной оцинкованных и нержавеющих труб, эмалевое покрытие внутренней поверхности труб на сегодняшний день является наиболее дешевым способом увеличения службы трубопроводов до 50 лет.

Монтаж эмалированных трубопроводов осуществляется любым методом сварки. В местах стыковых соединений наносится специальная паста, защищающая сварочный шов от коррозии.

С целью комплексного решения защиты трубопроводов от наружной и внутренней коррозии, освоена технология наружной теплогидроизоляции (ТГИ) трубопроводов. В основу технологии положен метод заливки (впрыска) в межтрубное пространство (между трубой и оболочкой) компонентов, позволяющих получить жесткий пенополиуритан (ППУ), являющийся прекрасным теплоизоляционным материалом.

В зависимости от места прокладки трубопроводов (над землей или под землей), оболочка, представляющая гидроизоляционный слой, может быть полиэтиленовой или металлической (оцинкованной). Диаметр выпускаемых теплогидроизолированных труб 15 - 1020 мм.

Помимо увеличения срока службы в 7-10 раз трубы с защитными покрытиями обеспечивают:

• с ТГИ – на 90% снижение теплопотерь, на 80% сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу, уменьшение тепловой нагрузки на окружающую среду, на 40% снижение затрат на прокладку трубопроводов, экономию 30 тыс. м3 газа на 1 км трубопровода;
• с эмалевым покрытием – увеличение на 20% пропускной способности трубопроводов, химическую стойкость практически во всех кислотах и щелочах, пригодность для питьевого водоснабжения и отопления, не требуют анодной и катодной защиты;
• с внутренним гладкостным эпоксидным покрытием – увеличение на 10-15% пропускной способности трубопроводов и снижение эксплуатационных затрат на 60% за счет исключения эффекта зарастания сечения;
• интегральный экономический эффект от использования труб с внутренним антикоррозионным и наружным теплоизоляционным покрытием составляет 200 грн/год на 1 м коммуникаций, что в государственном масштабе составит 44,1 млрд грн;
• гарантированный срок службы труб с предлагаемыми защитными покрытиями составляет 30-50 лет.

Применение труб с защитными покрытиями является одной из важнейших составляющих ресурсосбережения экономики Украины.

METALIKA.UA