Опыт прокладки и эксплуатации коррозионно-стойких трубопроводов теплоснабжения из высокопрочного чугуна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Опыт прокладки и эксплуатации коррозионно-стойких трубопроводов теплоснабжения из высокопрочного чугуна

И.Б. Лужанский, ОАО ЛМЗ «Свободный Сокол»,

А.А. Бабанов, ООО НПП «Валок-Чугун»,

В.А. Носов, ООО «Чугунспецстрой»,

В.П. Кожинов, ООО «Весна-К»

На сегодняшний день проблема повышения срока службы трубопроводов теплоснабжения весьма актуальна для жилищно-коммунального хозяйства России. В настоящее время срок службы стальных теплотрасс составляет 8-12 лет, а основной причиной их выхода из строя является локальная (питтинговая) коррозия. Одним из направлений решения этой проблемы может быть строительство теплотрасс с применением труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ). Данные трубы имеют высокую коррозионную стойкость в различных коррозионно-активных средах, и как показали комплексные исследования, проведенные в головном институте ВНИПИЭНЕРГОПРОМ, срок службы теплотрасс из ВЧШГ составляет не менее 70 лет. Производство труб из высокопрочного чугуна для строительства теплотрасс диаметром от 100 до 300 мм, с использованием самых современных технологий и оборудования ведущих западных фирм, налажено на ОАО ЛМЗ «Свободный Сокол» (г. Липецк).

Строительство первых опытных участков теплотрасс из высокопрочного чугуна было начато с 1994 года. В 1994 году было построено два участка теплотрасс Ду 100 мм в Мытищах и Пскове, в 1996 году - в Ростове-на-Дону, в 2000 г. - в г. Нефтеюганске (бесканальная прокладка), в 2001 г. - в г. Санкт-Петербурге (бесканальная прокладка).

Данные теплотрассы успешно эксплуатируются и по настоящее время. При строительстве этих теплотрасс использовались безраструбные чугунные трубы, имеющие на концах фаску 30° с притуплением 0,5-1 мм. Сварка труб на монтаже осуществлялась ручной аргонодуговой сваркой с присадкой проволоки на никелевой основе ПАНЧ-11. Сварка стыковых швов велась в 2 прохода с предварительным подогревом стыка кольцевой газовой горелкой до температуры 250ч320 °С с последующим отжигом и замедленным охлаждением под слоем теплозащитного материала. Данная технология позволяла сформировать качественный сварной шов с обеспечением стабильного провара и формированием обратного валика, в том числе при сварке неповоротных швов. Прочность сварных соединений составляла 1400 МПа, что соответствует прочности основного металла.

Однако технология ручной аргонодуговой сварки труб из ВЧШГ широкого распространения не получила из-за её относительной сложности и непривычности для монтажных организаций, ведущих строительство теплосетей. Для упрощения сборки чугунных труб на монтаже и для перехода от аргонодуговой сварки к сварке покрытыми электродами ОАО ЛМЗ «Свободный Сокол» в 2004 году начал производство раструбно-конусных труб под сварку теплотрасс.

Данный тип соединения труб позволяет легко их собирать на монтаже и осуществлять сварку углового шва покрытыми электродами, не опасаясь прожога металла. Подогрев труб под сварку и последующий отжиг при данной технологии практически не нужен (за исключением случаев сварки при отрицательных температурах и сварки швов в сложно напряженном состоянии). Для сварки данного типа соединений рекомендуется использовать электроды на никелевой или железоникелевой основе для «холодной» сварки чугуна. На сегодняшний день, исходя из соотношения «цена-качество» и опыта сварки, наиболее целесообразно, на наш взгляд, использовать электроды ZNI99NC (фирмы ZIKA, Израиль) и железоникелевые электроды словенской фирмы «Elektrode Jesenice» марки CAST NiFeB. Данные электроды обладают отличными сварочно-технологическими свойствами и позволяют осуществлять сварку швов в неповоротном положении. Цена данных электродов составляет 1600 рублей, расход на сварку одного стыка Ду 100 - 0, 26 кг; Ду 150 - 0,38 кг; Ду 200 - 0,41 кг; Ду 250 - 0,5 кг; Ду300 - 0,62 кг.

К сожалению, серийные электроды для холодной сварки чугуна, выпускаемые отечественными производителями (МНЧ-2, ОЗЖН-1, ОЗЧ-3) имеют весьма невысокие сварочно-технологические свойства (крупнокапельный перенос металла, плохая управляемость переносом металла, плохо видно зеркало сварочной ванны) и в связи с этим ими практически невозможно сварить качественный шов, особенно в неповоротном положении.

Однако специалистами ОАО «Свободный Сокол» совместно с «Сычевским электродным заводом» и ОАО «Спецэлектрод» ведутся работы по созданию отечественных электродов для сварки труб из ВЧШГ на уровне мировых стандартов.

На сегодняшний день технология ручной дуговой сварки теплотрасс из высокопрочного чугуна с применением нового типа труб прошла аттестацию в ЦКТИ им. Ползунова (г. Санкт-Петербург). На базе исследований, проведенных этим институтом, были разработаны и утверждены технические условия на трубы и фасонные части, инструкция на сварку.

На основании отчета о проведенных исследованиях было получено разрешение Госгортехнадзора РФ на сварку теплотрасс из высокопрочного чугуна с применением раструбно-нахлесточного соединения.

В результате проведенных расчетов и прочностных испытаний внутренним давлением были установлены величины катетов угловых швов, при которых сварное соединение равнопрочно основному металлу трубы.

Результаты испытаний приведены в таблице.

С учетом того, что теплотрассы работают при давлении до 16 атм, в инструкции рекомендовано осуществлять сварку углового шва в 2 прохода с катетом i 8 мм для всех диаметров труб (от 100 до 300 мм).

Кроме прочностных испытаний внутренним давлением были проведены испытания сварной плети из 4-х труб (длина трубы 6 м) на прогиб. Испытания проводились путем изгиба сварной плети с помощью мостового крана. Испытания показали высокие пластические свойства сварной плети труб, позволяющей безболезненно укладывать их в траншею на монтаже. трубопровод чугун графит сварка

В качестве теплозащитных покрытий для изоляции чугунных теплотрасс могут использоваться все существующие типы изоляции, применяемые при строительстве стальных теплотрасс. При лотковой прокладке теплотрасс используют теплоизоляционные материалы на основе шлаковаты, при бесканальной прокладке в 2001 г. в г. Санкт-Петербурге на чугунные трубы наносили пенополиуретановую изоляцию с полиэтиленовой оболочкой (ППУ). Нанесение ППУ изоляции на трубы из высокопрочного чугуна было осуществлено совместно с фирмой АО ТВЭЛ-Теплотрасс (г. Санкт-Петербург). При бесканальной прокладке теплотрассы в г. Нефтеюганске (2000 г.) была использована пенополиминеральная изоляция (без внешней пластиковой трубы), разработанная ОАО «ВНИПИЭНЕРГОПРОМ» (г. Москва).

На сегодняшний день заключен договор на прокладку теплотрассы из высокопрочного чугуна Ду 100...200 мм длиной около 2 км с тепловыми сетями ОАО «Ленэнерго». Перед прокладкой на трубы из ВЧШГ будет наноситься слой ППУ изоляции и полиэтиленовая оболочка.

Таким образом, применение коррозионностойких труб из высокопрочного чугуна в сочетании с современными технологиями по нанесению теплозащитных покрытий позволяет получить высоконадежный трубопровод со сроком эксплуатации не менее 70 лет и существенно уменьшить потери тепла при его транспортировке.

Размещено на Allbest.ru