Перспектива строительства трубопроводов горячего водоснабжения и отопительных сетей из чугунных труб с шаровидным графитом (ЧШГ)

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

ПЕРСПЕКТИВА СТРОИТЕЛЬСТВА ТРУБОПРОВОДОВ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ОТОПИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ИЗ ЧУГУННЫХ ТРУБ С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ (ЧШГ)

Вступление

Тяжелое положение сложилось в сфере эксплуатации трубопроводов водо- и теплоснабжения. Из-за низкой коррозионной стойкости труб средний срок их службы составляет 12-15 лет, а в местах с высоким расположением грунтовых вод зачастую трубопроводы выходят из строя через 3-4 года. Число аварийных разрушений трубопроводов (с учетом летних гидроиспытаний) уже начинает превышать 1 случай на км в год, в то время как в развитых зарубежных странах эта цифра обычно не превышает 0,2 случая на км в год. В чем здесь дело? Ведь и они, и мы теплопроводы строим, как правило, из стальных труб. Следовательно, коррозионная стойкость должна быть одинаковой. Дело в том, что в развитых зарубежных странах уже при строительстве планируется срок их службы - 20 лет, в связи с чем ежегодно планируется и реально меняется около 5% трубопроводов, в то время как в России последние годы меняется от 0,25 до 1,0% существующих сетей водо-теплоснабжения. На большее нет денег. В результате аварийность растет, местные МУП теплосетей вынуждены содержать огромные штаты только для постоянного латания никуда негодных трубопроводов.

Чтобы снизить вероятность внешних коррозионных повреждений трубопроводов, в последние годы все больше получает распространение трубопровод типа «труба в трубе», т.е. на стальную трубу в заводских условиях наносится теплозащитный слой (полиуретан), а сверху для защиты от влаги еще одевается полиэтиленовая труба.

При всех достоинствах такого трубопровода следует отметить и его недостатки:

- положение с внутренней коррозией не улучшается, а ведь до 25% теплосетей выходят из строя именно по этой причине;

- такой трубопровод в 2-3 раза дороже, чем традиционный;

- в случае попадания влаги в межтрубное пространство создается «эффект субтропиков» и стальная труба может выйти из строя из-за коррозии в течение нескольких месяцев;

- необходим постоянный контроль за влажностью в межтрубном пространстве.

Перечисленные и некоторые другие недостатки не позволяют однозначно говорить о решении проблемы надежности в эксплуатации трубопроводов и увеличении срока службы до 40-60 лет. Об этом свидетельствуют и статистические данные аварийности после нескольких лет эксплуатации трубопроводов с ППУ изоляцией в г. Москве. (Доложено 14 ноября 2000 года на семинаре в г. Москве на тему «Опыт строительства, монтажа и эксплуатации трубопроводов тепловых сетей бесканальной прокладки с пенополиуретановой изоляцией в полиэтиленовой оболочке»). В сообщении представителя тепловых сетей Мосэнерго приведена статистика по дефектности новых тепловых сетей с ППУ изоляцией:

37% дефектов относятся к повреждению сторонними лицами элементов системы операционно-дистанционного контроля (ОДК);

30% дефектов связано с механическими повреждениями оболочек и самих труб строителями;

13% - дефекты стыковых соединений, связанные с нарушением технологического регламента монтажа;

6% - за счет внутренней коррозии;

2% - за счет некачественной сварки трубопровода на монтаже.

Кстати, высокая дефектность на трубопроводах с ППУ изоляцией отмечается и в зарубежной печати 1.

Коррозия

Между тем хорошо известно, что одним из самых коррозионностойких материалов является чугун 2. Чугунный водопровод в парке Версальского дворца действует более 300 лет. В США в настоящее время действует более 275 сооружений, в которых чугунные трубы служат более 100 лет 3. Беда в том, что обычный серый чугун, где графит имеет форму пластинок (рис. 1 а), не пластичен и не сваривается, а поэтому во второй половине XX столетия на трубопроводах его заменила сталь. Замена, прямо скажем, оказалась неудачной. Но как вернуться назад при указанных его недостатках, тем более в теплосетях?

Однако выход есть. В 1990 г. на ОАО ЛМЗ «Свободный Сокол» (г. Липецк) по технологии фирмы «Понт-а-Муссон» был построен цех серийного производства труб Ду 100-300 из высокопрочного чугуна с шаровидным (рис. 1 б) графитом (ЧШГ) с объемом производства 70 тыс. т в год (1 очередь). трубопровод чугунный шаровидный графит

Эти трубы уже вполне приемлемы для строительства трубопроводов не только водоснабжения, но и для теплоснабжения, т.к. их можно сваривать и они обладают хорошими механическими характеристиками, близкими к стали:

временное сопротивление разрыву 400-420 МПа

предел текучести при растяжении 290-300 МПа

удлинение (относительное) 10-13%

угол загиба при статическом изгибе более 50 град

твердость по Бринелю 160-190 НВ

ударная вязкость (КС) 3-4 кгс/см².

В начале 90-х годов ряд российских научно-исследовательских институтов (ВТИ г. Москва; ВНИПИэнергопром г. Москва; ЦКТИ г. С.-Петербург; ЛГТУ и НПП «Валок-Чугун» г. Липецк и ряд других институтов и организаций) провели полный комплекс исследований на пригодность сварных трубопроводов из ЧШГ для строительства теплосетей IV категории.

Разработана технология сварки трубопроводов и фасонных частей из ЧШГ; руководящие материалы, в т.ч. на силовые расчеты по прокладке трубопроводов в лотковом и безлотковом вариантах. Во ВНИПИэнергопром проведены сравнительные стендовые испытания сварных участков стального и чугунного (из ЧШГ) трубопроводов на внешнюю и внутреннюю коррозию в условиях, имитирующих работу тепловых сетей.

Экспресс-испытания на коррозию труб проводились в течение 6000 часов (что соответствует 30 годам эксплуатации тепловых сетей) с учетом стационарного и нестационарного режимов работы теплопроводов. Испытания проводились с наложением и без наложения блуждающих токов, грунт увлажнялся растворами электролита из расчета 500 мг/л SO₄^-2 и 500 мг/л Cl^-. Оценка общей коррозии проводилась по потере массы, а зона непосредственно вблизи сварного шва - по наличию локальной коррозии. Оценивалась также склонность к питтинговой коррозии. Результаты испытаний показали, что на ЧШГ общая коррозия не превышает 0,011 мм/год, отсутствует питтинговая коррозия, не обнаружено локальной коррозии в шве и рядом со сварным швом (рис. 2 б). На стальном трубопроводе общая коррозия составила 0,048 мм/год, а также имеют место каверны глубиной до 1 мм, что соответствует скорости коррозии до 1,3 мм/год (рис. 2 а).



Аналогичные результаты были получены и по внутренней коррозии после 6,5 лет эксплуатации реального трубопровода горячей воды на ОАО ЛМЗ «Свободный Сокол», построенного в комбинации из стальных и чугунных труб, находившегося в эксплуатации (до вырезки образцов) с 10.92 г. по 04.98 г. На рис. 3 показан внешний вид внутренней поверхности стальной и чугунной труб. Исследования показали:

На чугунной трубе только 15-20% поверхности (низ) были покрыты легко отслаивающейся пленкой толщиной 0,1-0,15 мм из продуктов коррозии. После очистки внутренней поверхности жесткой металлической щеткой язв и питтингов на поверхности трубы не обнаружено.

На стальной трубе все 100% внутренней поверхности были покрыты слоем окислов и осадков из протекающей воды. Толщина слоя колебалась в пределах 0,5-1,5 мм. После удаления этого слоя обнаружены многочисленные локальные коррозионные повреждения (язвы) глубиной до 0,5 мм (вверху) и до 1 мм (внизу).

На шве и в зоне сплавления следов локальной коррозии не обнаружено, что вероятно связано с высоким содержанием никеля в сварном шве, внесенным туда из сварочной проволоки.



В ВТИ (г. Москва) было изучено влияние термодеформационного старения на ресурс (50 лет) работоспособности сварных соединений труб и фасонных частей из ЧШГ 4. Установлено, что при рабочей температуре до 150 С и внутреннем давлении до 1,6 МПа ресурс (50 лет) сварных соединений трубопроводов из ЧШГ, при использовании разработанной технологи сварки, удовлетворяется.

Свариваемость

Предлагая данный материал (трубы) для строительства трубопроводов, необходимо помнить, что как бы не была хороша данная труба по коррозионным и механическим характеристикам, должен быть решен и ряд других вопросов:

а) свариваемость;

б) наличие производства фасонных частей и их качество;

в) ремонтопригодность.

НПП «Валок-Чугун» при содействии ряда организаций разработал и аттестовал (ЦКТИ г. С.-Петербург) промышленную технологию изготовления сварных трубопроводов из ЧШГ. Решены вопросы сварки, контроля, укладки в траншею и ремонта, в том числе и в полевых условиях. Основные моменты технологии:

сварка дуговая;

подогрев под сварку;

проволока сварочная на никелевой основе;

ток постоянный;

оборудование сварочное стандартное;

после сварки термообработка специальной кольцевой газовой горелкой ( 10-15 мин. на 1 стык);

возможна сварка при температурах до -20 С;

возможна сварка и поворотных и неповоротных стыков в полевых условиях;

возможна приварка чугунной трубы к стальной;

гарантируется сквозной провар и формирование обратного валика, в т.ч. при сварке неповоротных стыков;

обеспечивается прочность сварного соединения на уровне 0,85-0,98 от прочности самой трубы;

чистое время сварки 1-го стыка трубопровода Ду 100 мм в полевых условиях 10-12 мин.

Разработанная технология сварки обеспечивает хорошую работоспособность сварных соединений (рис. 4) при различных условиях нагружения. При этом на образцах обеспечиваются следующие механические характеристики:

временное сопротивление разрыву 360-420 МПа;

предел текучести 290-300 МПа;

ударная вязкость (КС) 2,4-3,6 кгс/см²;

угол загиба при статическом изгибе 23-30 град.



Фасонные части

Фасонные части трубопровода (тройники, отводы и т.д.) серийно производятся и поставляются заказчику вместе с трубами 5. Причем отводы могут быть поставлены как в сварном, так и гнутом состоянии, рис. 5.



В ГИПРОНИИГАЗ (г. Саратов) сварные фасонные части (тройники, отводы, патрубки) для трубопровода Ду 100 были тщательно исследованы на предмет их работоспособности в условиях подземной прокладки путем:

гидравлических испытаний на внутреннее давление;

испытаний на изгиб, скручивание, разгиб (рис. 6);

испытаний на малоцикловую усталость.

При гидравлических испытаниях разрушение фасонных частей происходило при внутреннем давлении 42-47 МПа, что при рабочем давлении 1,6 МПа обеспечивает 26-29-кратный запас прочности.

При испытаниях на изгиб в вертикальной плоскости (рис. 6 а) тройников разрушение происходило как по сварному шву, так и рядом при усилиях (Р) 122-125 кН, при этом в месте разрушения напряжения от изгиба достигали значений 623-641 МПа (расчет тепловых сетей из ЧШГ ведется из условия, что рабочие напряжения не должны превышать _доп = 50 МПа, т.е. и в этом случае обеспечивается более, чем 12-кратный запас прочности).

При испытаниях тройников на изгиб-кручение в горизонтальной плоскости (рис. 6 б) разрушение происходило при усилиях (Р) 96-116 кН, при этом в месте разрушения напряжения от изгиба достигали значений 533-644 МПа.

При растяжении отводов (рис. 6 в) разрушение также происходило в области шва или околошовной зоны при напряжениях 269-284 МПа.

Испытания на малоцикловую усталость производились путем циклического нагружения и разгружения изделия, находящегося под внутренним гидравлическим давлением в 1,6 МПа внешней силой на изгиб из условия обеспечения в шве и стенках сосуда напряжений равных 35,3 МПа, а с учетом внутреннего давления - 50,9. После 300 циклов испытания были прекращены. Каких либо признаков усталости или нарушений герметичности не обнаружено.

Ремонтопригодность

Важным моментом при выборе материала трубы для строительства трубопроводов является его ремонтопригодность, особенно в аварийных ситуациях. Чугунные трубопроводы ремонтируются с помощью сварки так же, как и стальные, в т.ч. через вырезанное окно, если дефект возник в нижней части трубы, куда доступ невозможен, например, из-за наличия лотка.

Однако, возможны случаи, когда быстрый ремонт трубопровода с помощью сварки невозможен (температура ниже -20 С, задвижки в неисправном состоянии и в трубопроводе содержится вода и т.д.), в этом случае возможен быстрый ремонт трубопровода с помощью ремкомплекта, рис. 7.



В этом случае вырезается дефектный участок трубы и на это место на термостойких резиновых манжетах одеваются два раструба и затем на болтах монтируется средняя часть ремкомплекта - вставка. Ремонт в этом случае может быть сделан за 3-5 часов. На горячей воде срок службы резиновых манжет находится в пределах 2-5 лет. (В 1993 г. смонтирована для Липецкэнерго обратка трубопровода горячей воды длиной 87 м полностью на резиновых манжетах, которая успешно эксплуатируется до настоящего времени). В последующем в летний период ремкомплект удаляется и делается полноценный ремонт вышедшего из строя участка трубопровода с помощью вварки соответствующего участка трубы. В табл. 1 приведены основные размеры и цена ремкомплекта.

Таблица 1. Цена ремкомплекта

Ду, мм	Длина ремонтируемого участка трубопровода, мм	Цена ремкомплекта с НДС (руб.), (в ценах на май 2001 г.)
	В1	В2	?1 = 1000 мм	?1 = 2000 мм
100	1 216	2 216	4 080	4 658
150	1 216	2 216	6 708	7 578
200	1 216	2 216	9 220	10 300
250	1 316	2 316	-	-
300	1 316	2 316	13 748	15 524

Техдокументация. Разрешения

На основании проведенных исследований многих институтов России, а также положительных промышленных испытаний реальных сварных трубопроводов теплоснабжения из ЧШГ, Госгортехнадзор Росси (исх. 12-23/682 от 16.07.98) разрешил монтаж сварных трубопроводов пара и горячей воды с давлением до 1,6 МПа и температурой до 150 С из чугунных труб ВЧ-40 и согласовал необходимую техдокументацию:

ТУ 1468-004-39535214-96 «Трубы центробежные из чугуна с шаровидным графитом под сварку для теплотрасс»;

ТУ 1468-002-39535214-96 «Части фасонные сварные из чугуна с шаровидным графитом для трубопроводов теплофикации»;

РТМ-1 «Инструкция на сварку, термообработку, контроль и ремонт соединений трубопроводов теплофикации и чугуна с шаровидным графитом»;

РТМ-2 (часть 1) «Руководящие материалы по определению основных размеров типовых узлов теплотрасс IV категории (Р 1,6 МПа, t = 150 С), изготовленных из ЧШГ».

Госстрой РФ (исх. СК-1167/9 от 24.03.00) также согласовал применение центробежнолитых труб и сварных фасонных частей из ЧШГ для изготовления сварных трубопроводов тепловых сетей и намерен соответствующие дополнения в Строительные нормы и правила внести при очередном пересмотре СНиП (утвержденные изменения см. после данной статьи - прим. ред.).

Промышленное строительство

В табл. 2 приведен перечень трубопроводов различного назначения, которые с помощью сварки были смонтированы из чугунных труб с шаровидным графитом научно-производственным предприятием «Валок-Чугун», а также результаты их эксплуатации. Обращает на себя внимание тот факт, что за 8 лет эксплуатации по вине труб или сварных соединений не было ни одного случая выхода трубопроводов из строя. Более того, промежуточные обследования путем вырезки отдельных участков трубопроводов показали существенное преимущество трубопроводов из ЧШГ в сравнении со стальными (см. примечания к табл. 2).

Необходимо также отметить, все трубопроводы горячего водоснабжения и отопления прокладывались в лотках с минераловатным теплозащитным покрытием, кроме трубопроводов в г. Ростове-на-Дону и г. Нефтеюганске, где осуществлена безлотковая прокладка, причем в последнем случае (г. Нефтеюганск) в качестве теплозащиты использовалось полимерминеральное покрытие, разработанное ВНИПИэнергопром.

По информации фирмы «Понт-а-Муссон» (Франция) 5, крупнейшей в мире зарубежной фирмы по производству труб из ЧШГ, при ее участии в мире ежегодно строятся сотни километров питьевого водоснабжения, а последние 20 лет и трубопроводы горячего водоснабжения. На 1.01.96 г. фирмой построено более 450 км тепловых сетей из ЧШГ во Франции, Норвегии, Австрии, Германии, Швейцарии, Италии, США. По данным, опубликованным этой фирмой, аварий и повреждений за все время эксплуатации на построенных трассах не отмечалось 6.

Следует отметить, что при строительстве теплопроводов за рубежом для стыковки труб применялись раструбные либо конусные соединения с герметизацией стыка термостойкими манжетами. Такой вид монтажа был вызван 2 причинами:

а) отсутствием серийной технологии сварки стыковых соединений, в т.ч. неповоротных стыков;

б) стремлением ускорить процесс монтажа.

Возможно, для трубопроводов горячего водоснабжения разумно сочетание при монтаже сварки (прямая ветка) и сборки на термостойких манжетах (обратная ветка).

Таблица 2. Перечень трубопроводов из чугунных труб с шаровидным графитом и результаты их эксплуатации.

№	Тип Трубопро-вода	Условный диаметр, мм	Год сдачи в эксплуа-тацию	Город	Длина (в однотру-бном исполне-нии), м	Условия эксплуа-тации	Состояние на 2001 год	Авари-йность и другие неполадки в процессе эксплуа-тации
1	Горячее водосна-бжение и отопление	100	1992	Липецк	20,0	Р 1 МПа t 150С	Находится в эксплуа-тации1	нет
2	Межпосе-лковый газопровод (байпасный вариант)	100	1992	Липецк	170	Р 1 МПа	В 2000 г. разрезан на части с целью изучения его состояния2	нет
3	Горячее водосна-бжение и отопление	100	1993	Липецк	87	Р 1 МПа t 140С	Находится в эксплуатации3	нет
4	Выкидной трубопровод по сбору нефтесо-держащей жидкости	100	1993	Уфа	200	Р 3 МПа	Демонти-рован в 1999 г. в виду выхода из строя основной части трубопро-вода, состоя-щего из стальных труб 4	нет
5	Горячее водосна-бжение и отопление	100, 150	1994	Псков	272	Р 1 МПа t 140С	Находится в эксплуа-тации	нет
6	Горячее водосна-бжение и отопление	100, 150	1994	Мытищи Моско-вской области	162	Р 1 МПа t 140С	Находится в эксплуа-тации прямая ветка	Обратка в 1995 г. Разморо-жена, и была заменена
7	Горячее водосна-бжение и отопление (два трубопро-вода)	100	1995	Курск	120, 260	Р 1 МПа t 140С	Находятся в эксплуа-тации	нет
8	Горячее водосна-бжение и отопление	100	1996	Ростов-на-Дону	170	Р 0,8 МПа t 140С	Находится в эксплуа-тации	нет
9	Горячее водосна-бжение и отопление	200	1997	Липецк	302	Р 1 МПа t 140С	Находится в эксплуа-тации	нет
10	Водопровод питьевой воды	150	1997	Липецк	385	Р 1,6 МПа	Находится в эксплуа-тации5	нет
11	Трубопро-вод транспор-тировки технической воды с большим количеством песка	300	1999	Липецк	3000	Р 1,0 МПа	Находится в эксплуа-тации6	нет
12	Трубопро-вод пара и горячей воды	200	1999	Липецк	90	Р 1 МПа T 250С	Находится в эксплуа-тации	нет
13	Горячее водосна-бжение и отопление	100, 150	2000	Нефте-юганск	600	Р 1 МПа T 250С	Находится в эксплуа-тации	нет

Примечания к таблице 2:

*) Исследование состояния трубопровода после 6,5 лет эксплуатации проводилось ВТИ (г. Москва) и ЦКТИ (г. С.-Петербург). Исследования показали, что механические свойства основного металла труб (ЧШГ) и сварных соединений за время эксплуатации остались на первоначальном уровне, а по коррозионной стойкости трубы из ЧШГ намного превосходят стальные.

**) Состояние труб после 7 лет эксплуатации (подземная прокладка в грунте с высокой коррозионной агрессивностью R = 18,5 омм) изучалось комплексной исследовательской группой, состоящей из специалистов ОАО «ГипроНИИгаз»; ТЭСЧМ; ГУП «Мосгаз», ОАО «Липецкоблгаз». Установлено, что на трубах из ЧШГ и сварных соединениях газопровода общая коррозия за 7 лет не превысила 0,07 мм, питтингов и язв не обнаружено. На деталях из стали обнаружена общая коррозия на глубину 0,2 мм и питтинги, язвы глубиной до 1 мм.

***) Монтаж прямой ветки трубопровода осуществлен с помощью сварки, обратная ветвь собрана на резиновых манжетах.

****) Выкидной трубопровод по сбору нефтесодержащей жидкости демонтирован после выхода из строя из-за сильного коррозионного повреждения основной части трубопровода (?3 км), сваренной из стальных труб. Обследование чугунных труб производилось независимыми организациями «НИПРОМ» и ООО «Тестдиагцентр» г. Москва при участии АНК «Башнефть». Исследования показали, что чугунный трубопровод (? = 200 м) после 6 лет эксплуатации находится в отличном состоянии и способен еще прослужить не менее 20 лет. Стальная часть трубопровода, как отмечено выше, за 6 лет вышла из строя из-за коррозии.

*****) Обычно питьевые водопроводы из ЧШГ монтируют через раструб с уплотнением места стыка резиновыми манжетами, в данном случае трубопровод монтировался с помощью сварных швов.

******) 80% трубопровода собиралось на резиновых манжетах в наиболее опасных участках трубопровода (на поворотах, под дорогами), монтаж осуществлялся с помощью сварки труб между собой.

Экономика. Цены

Ориентировочная сравнительная стоимость (с НДС) 1 п. м сварного теплопровода из стали и ЧШГ в однотрубном исполнении приведена в табл. 3 (в ценах на 1.01.2001 г.).

Таблица 3. Ориентировочная сравнительная стоимость 1 п. м сварного теплопровода из стали и ЧШГ

Условный трубопровода, мм	Цена 1 п. м. трубы, руб.	Цена 1 п. м теплозащитного покрытия, руб.	Стоимость монтажа 1 п. м трубопровода, руб.	Земляные и строительные работы, благоустройство, руб.	Итого (без 5 колонки), руб.
1	2	3	4	5	6
1. Трубопровод из чугунных труб с шаровидным графитом
100	369	300-360	300-350	Как и для стального трубопровода	969-1079
200	691	450-550	400-550	--	1641-1791
300	1135	660-800	600-900	--	2685-2885
2. Трубопровод из стальных труб
100	235	300-360	70-85	Как и для чугунного трубопровода	605-680
200	420	450-550	170-190	--	1040-1160
300	710	660-800	300-320	--	1670-1830

Примечания к таблице 3:

Способ прокладки: бесканальный, полуканальный, канальный.

Тип теплозащитного покрытия - полиминеральное (полимербетон) трех-пятикомпонентное, разработано ВНИПИЭнергопром. По желанию заказчика возможно нанесение любого другого теплозащитного покрытия.

Разброс по цене теплозащитного покрытия связан с конкретным производителем, а также с толщиной наносимого покрытия.

Разброс цен по монтажу связан с особенностями прокладки данного трубопровода (время года, место прокладки, район страны, условия взаимодействия заказчика и исполнителя, длина труб (5,5 или 11 м) и т.д.

Фитинги (колена, тройники и т.п.) изготавливаются в заводских условиях и приобретаются заказчиком в зависимости от потребности.

Затраты на земляные и строительные работы с учетом благоустройства составляют 50% от общей стоимости трубопровода.

Стоимость стальной трубы взята по цене 11 тыс. рублей за тонну.

Затраты на монтаж стального трубопровода колеблются в широких пределах по регионам страны. Здесь взяты значения, близкие к нижней границе.

Сегодня стальные теплосети могут иметь старое минераловатное покрытие по стоимости на 20-30% дешевле полимербетонного, или теплозащита осуществляется за счет пенополиуретана с наружной полиэтиленовой трубой - стоимость на 20-30% дороже полимербетонного.

Монтаж трубопроводов можно вести из труб длиной 5,5 м или 11 м (в последнем случае трубы попарно свариваются в заводских условиях, где стоимость монтажных работ существенно ниже, чем в поле).

Итак, без учета затрат на земляные и строительные работы стоимость чугунного трубопровода в сравнении со стальным ориентировочно повышается на 50% (за счет более высокой цены трубы и стоимости монтажных работ), однако с учетом полной стоимости прокладки трубопровода повышение стоимости чугунного трубопровода составит 20-25%.

Заказчик в процессе эксплуатации тепловых сетей за счет увеличения ресурса работы чугунного трубопровода (в сравнении со стальным трубопроводом) в 4 раза экономит на 1 м трассы трубопровода Ду 300

где Ц_ст - средняя цена 1 п. м стального трубопровода; Ц_чуг - средняя цена 1 п. м чугунного трубопровода.

В расчете на эксплуатацию 1 км трубопровода экономия составит более 1 млн руб.

Если учесть полную стоимость трубопровода, то экономия на 1 км трассы составит более 2 млн рублей.

Пластически деформированные трубы из ЧШГ

В России серийно производятся из ЧШГ центробежнолитые трубы 100300 мм (Липецкий завод «Свободный Сокол») и методом полунепрерывного литья трубы 100900 мм (Синарский трубный завод). Трубы из ЧШГ диаметром менее 100 мм в России не производятся.

В настоящее время проведены опытные работы и изготовлена промышленная партия труб с наружным диаметром 57 мм (естественно, может быть изготовлен весь набор труб диаметром менее 100 мм), а также трубы диаметром от 45 до 245 мм.

Следует отметить, что эти трубы в сравнении с литыми отличаются целым рядом достоинств:

а) меньшей разнотолщинностью (в литых трубах фактическая разнотолщинность часто достигает 35%, в пластически деформированных менее 10%);

б) возможностью широкого регулирования толщины стенок трубы в пределах от 2,5 до 34 мм (при центробежной отливке труб 100300 мм толщина стенки строго увязана с диаметром трубы и находится в пределах 6,1-7,2 мм);

в) существенно меньшей эллипсностью;

г) отсутствием внутренней литейной корки с большим количеством дефектов и обогащенной по сере более, чем в 4 раза в сравнении со средним ее значением в трубе, что отрицательно сказывается на свариваемости;

д) повышенными механическими характеристиками (_в 500 МПа, = 1520%).

Данные трубы могут использоваться при подводе тепла к домам, а также для внутренней разводки. Соединение труб между собой может осуществляться как с помощью сварки, так и механическим путем.

Выводы

1. Число аварийных ситуаций на стальных подземных теплосетях в России превышает 1 случай на км трассы в год. За рубежом этот показатель не превышает 0,2 случая на км трассы в год. Связано это в первую очередь с тем, что в России в год перекладывается 0,25-1,0% сетей, в то время как в развитых зарубежных странах заменяется 5% трубопроводов теплоснабжения.

2. Коррозионная стойкость как к внутренней, так и наружной коррозии (особенно питтинговой, очаговой) может быть резко повышена (в 3-4 раза) при переходе на строительство трубопроводов из чугуна с шаровидным графитом. При этом тип изоляции может быть как из ППУ, так и другие виды, например, пенополимербетон.

3. Фирма «Понт-а-Муссон» в различных странах построила из ЧШГ более 450 км трубопроводов теплоснабжения и за более чем 15 лет эксплуатации случаев аварийных ситуаций на них не отмечено.

4. В России разработана достаточно надежная промышленная технология сварки фитингов и труб из ЧШГ между собой, в т.ч. в полевых условиях и неповоротных стыков применительно к трубопроводам горячего и холодного водоснабжения, а также для строительства газо- и нефтепроводов.

5. Разработана вся необходимая техдокументация и получено разрешение Госгортехнадзора и Госстроя РФ на строительство теплосетей из ЧШГ.

6. В России построено 13 сварных трубопроводов различного назначения из ЧШГ (в т.ч. 9 трубопроводов горячего водоснабжения в городах Липецк, Псков, Ростов-на-Дону, Курск, Нефтеюганск и т.д.), на которых за время их эксплуатации (от 2 до 8 лет) не было ни одного случая возникновения аварийной ситуации.

7. Налажен серийный выпуск сварных фасонных частей из ЧШГ, а также ремкомплектов для быстрого аварийного ремонта в особо тяжелых условиях (температура ниже -20 С, неисправные задвижки и т.д.).

8. Сварной трубопровод из ЧШГ при прочих равных условиях (с учетом земляных и строительных работ) на 20-25% дороже, чем стальной с минераловатным теплозащитным покрытием, однако учитывая более высокую коррозионную стойкость трубопровода из ЧШГ (срок его службы не менее 50 лет), заказчик экономит более 1000 рублей на 1 п. м трубопровода в однотрубном исполнении.

9. Разработана технология и изготовлена промышленная партия горячедеформированных труб из ЧШГ с наружным диаметром 54 мм со следующими механическими характеристиками: _в 500 МПа, = 1520%. Труба пригодна для изготовления сварных трубопроводов различного назначения.

Литература

1. Д-р Зоммерфельд. «О применении полиуретана для трубопроводов теплоснабжения» / Материалы симпозиума, состоявшегося в г. Владимире с 27 по 31 октября 1986 г.

2. В.В. Ветер, М.И. Самойлов, Н.А. Припадчева, В.А. Носов. // Использование труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом для строительства трубопроводов. Ж. «Сталь», 1999, № 6, с. 52-56.

3. Strond T/F/ Corrosion control measures for ductile iron pipe. Corrosion 89. New Orleans, La, Apr. 17-21, 1989, Pap. 585 p. 585/1-585/38.

4. Ф.А. Хромченко, В.А. Лаппа, В.В. Ветер, М.И. Самойлов, Н.А. Припадчева. Расчетно-экспериментальная оценка ресурса сварных соединений трубопроводов из ЧШГ для условий механического нагружения.

5. Часть 1. Методика и материалы исследования. // Ж. «Сварочное производство», 2000, № 4.

6. Часть 2. Свойства и ресурс сварных соединений. // Ж. «Сварочное производство», 2000, № 7.

7. В.В. Ветер, М.И. Самойлов, В.А. Носов, А.А. Бабанов. Сварные фитинги из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом для напорных трубопроводов. // Ж. «Сталь», 2000, № 12, с. 44-47.

8. Трубопроводы из ковкого чугуна с морозостойкой заводской теплоизоляцией, предназначенные для транспортировки горячей и охлажденной воды. // Материалы фирмы «Понт-а-Муссон». 1987, с. 47.

Размещено на Allbest.ru

...