Применение стеклопластиковых труб и новых композиционных материалов для инженерных сетей водоснабжения и водоотведения

Журнал "С.О.К." №6/2004 В.В. Мясоедова, проф., д.т.н.,

Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

Общеизвестно, что внутренняя коррозия увеличивает потери топлива и мощности котлов, а также ухудшает качество питьевой воды, в которой появляются вредные для здоровья вещества, изменяющие ее вкус и цветность, а также бактерии, активно размножающиеся в местах внутритрубных зарастании.

Модернизация инженерной структуры ЖКХ, проводимая в рамках программы «Реформирование и модернизация ЖКХ Российской Федерации», диктует необходимость применения новых материалов и технологий. Это позволит отнести трубопроводы к категории капитальных систем со сроком службы не менее 50 лет.

Наряду со стальными, на рынке строительства трубопроводов широкое применение находят трубы из модифицированного чугуна, пластмасс, композиционных материалов, в т.ч. стеклопластиков.

Стеклопластики - конструкционный материал, включающий, как минимум, два основных компонента: полимерную матрицу и армирующий наполнитель. Триада эксплуатационных параметров «температура-давление-долговечность» стеклопластиковых труб или емкостей, стенки которых находятся в прямом контакте с жидкостью, зависит от химической природы использованной смолы и состава рабочей среды.

Стеклопластиковые трубы производятся по технологии намотки стекловолокна, в соответствии с международными стандартами. Основным сырьем являются стекловолокна и смолы, которые частично производятся в России, частично импортируются из зарубежных стран. С учетом рыночных, технологических и финансовых аспектов производство стеклопластиковых труб жизнеспособно и может быть рекомендовано к осуществлению в связи с возрастающей потребностью в трубах номенклатуры, которая не охватывается производимыми пластмассовыми трубами и фасонными изделиями, для наружной прокладки, а именно труб с внутренними диаметрами выше 300 мм.

Существующий опыт строительно-монтажных работ по устройству участков трубопроводов горячего водоснабжения на ЦТП, РТС, в котельных и системах химподготовки солевых емкостей с применением стеклопластиковых труб отечественного и зарубежного производства, типа GRP (ЗАО «Прогресс», НПКТ «ТСТ», г. Пермь, по технологии и на оборудовании Gruppo Sarplast, Италия, ПО «Авангард», г. Сафонове Смоленской обл., ПО «Пластик», г. Дзержинск Нижегородской обл., ОАО «Ступинский завод стеклопластиков», ОАО СП «Дагнефтьиндустрия», Hobas, Flowtite и др.) и типа GRE (например, CENETRON «Бонстренд», Аmеron International, Нидерланды, «Эпогард», Kusimex GmbH, Германия, ОАО «ЦНИИСМ», г. Хотьково) и гидравлические испытания подтверждают высокие прочностные характеристики и устойчивость стеклопластиковых труб в системах холодного и горячего водоснабжения в области рабочих давлений 10 атм и более.

Эффективность применения пластмассовых и стеклопластиковых труб в каждом конкретном случае зависит от правильного расчета трубопроводной системы в целом. Поэтому большое внимание уделяется разработке методик расчетов и оригинальных программных продуктов для трубопроводов из пластмасс и стеклопластиков с различными физико-механическими параметрами, диаметрами и схемами прокладки, работающими в режимах температур и давлений систем холодного и горячего водоснабжения и отопления.

Активную работу в этом направлении - совместно с проектными организациями «ВНИИВодГео», «Союзводоканалпроект», а также Институтом ВНИИСТ и др. - ведет консорциум «ГидроСтройИнвест». На основе цикла экспериментальных работ, производственных испытаний и расчетов консорциум осуществил подбор материалов труб, которые обеспечивают длительные сроки эксплуатации, не засоряют транспортируемую воду продуктами коррозии и позволяют решать проблемы бесперебойного и безопасного водоснабжения.

Проведен сравнительный анализ и рассмотрены преимущества трубопроводных систем, изготавливаемых из стеклопластиков на основе намотанного стекловолокна и связующих смол различной химической природы (эпоксидных - GRE, полиэфирных - GRP, кремнийорганических, фенолформальдегидных), а также различных видов полимеров (полиэтилен, сшитый полиэтилен, полипропилен, полибутен, поливинилхлорид хлорированный поливинилхлорид и полипропилен). Определены и отработаны различные виды стыковых соединений, включая склейку, фланцевые, муфтовые соединения участков, а также сварку и соединительные детали для пластмассовых полипропиленовых и полиэтиленовых труб.

Определены следующие преимущества стеклопластиковых труб по сравнению с изготовленными из традиционного металла:

1. легкий вес - легкая укладка (труба из стеклопластика, весящая в 4-8 раз меньше такой же стальной трубы, может быть легко установлена с помощью небольшого подъемного оборудования и бригады из трех-шести человек);

2. снижение затрат на техническое обслуживание, поскольку труба абсолютно не подвержена коррозии и зарастаниям, не требуется проведение защитных мероприятий, в т.ч. нанесение антикоррозионных покрытий и мероприятий по электрохимической защите от коррозии;

3. снижение расхода теплоизоляционного материала в связи с низкой теплопроводностью стеклопластика;

4. отсутствие влагопоглощения позволяет отказаться от применения гидроизолирующих материалов;

5. атмосферостойкость обеспечивает продолжительную эксплуатацию в любых климатических условиях;

6. теплостойкость определяется достаточно высоким значением удельной теплоемкости;

7. краткие сроки монтажа и сокращенные затраты на восстановительные работы вследствие конструкционных особенностей труб и соединительных деталей, при этом ремонтно-восстановительные работы не требуют специального оборудования;

8. длительный ресурс эксплуатации - не менее 50 лет.

Стеклопластиковые трубы пригодны для ремонта. Мы можем предложить осуществлять ремонт стеклопластиковых трубопроводов, а также из любых других материалов - стали, полиэтилена - при помощи нового ремонтного материала «Синсоглас». Ремонт можно проводить, не сбрасывая остаточное и Монтажные соединения часто защищаются от коррозии с помощью термоусаживающихся манжет.

Условия их установки и устойчивость к коррозии не всегда являются оптимальными, т.к. необходима тщательная подготовка поверхности трубы, включая пескоструйную очистку, грунтовку и предварительное нагревание. Манжета «Стопак Файберслив» устраняет недостатки, свойственным обычным термоусаживающимся манжетам. Она состоит из двух независимых и последовательно устанавливающихся манжет, обладающих повышенной механической прочностью.

Превосходная защита от коррозии происходит благодаря неполярному вязко-текучему полимеру, на основе которого выпускается манжета. Этот полимер проникает в поры материала трубы на физическом молекулярном уровне и обеспечивает способность к самозалечиванию и превосходную устойчивость к катодному отслаиванию. Манжеты позволяют обеспечить долговечность инженерных сетей даже в агрессивных средах и почвах.

В настоящее время отечественной промышленностью производятся стеклопластики различных марок в соответствии с техническими условиями, а также специального назначения. Для нагревостойких электроизоляционных стеклопластиков, внедренных в производство в России, характерны технологии изготовления на основе кремнийорганических связующих (метилфенила полисилоксанового типа, модифицированного эпоксидной смолой, а также метилфенилполисилоксановой жидкой смолы, модифицированной глифталево-масляным полиэфиром). Армирующим компонентом для этих стеклопластиков является стеклоткань марки 7, изготовляемая на основе боросиликатного стекла.

По технологии и на оборудовании фирмы Gruppo Sarplast в России производятся стеклопластиковые трубы GRP (glass-reinforced plastic). Они предназначены для перекачки различных жидкостей в коммунальном хозяйстве, промышленности, сельском хозяйстве - в системах канализации, ирригации, подачи воды для систем охлаждения, сетях пожаротушения, колодцах, напорных трубопроводах. Стеклопластиковые трубы GRP сочетают высокие механические характеристики с отличной устойчивостью к коррозионному действию жидкостей и почвы, в которую уложен трубопровод.

В качестве смолы применяется винилэфирная смола Derakan торговой марки The Dow Chemical Company. Технологический процесс заключается в нанесении на оправку стекломатериалов, пропитанных полиэфирной смолой, которые после отверждения смолы образуют монолитную, инертную, прочную структуру, имеющую характеристики и свойства, отвечающие требованиям расчета, и состоящую из нескольких слоев:
- лайнер (внутренняя стенка трубы), изготовленный из двух слоев стекло-материалов типа С и Е, пропитанного на 90 и 70% смолой, соответственно;
- слой механического сопротивления, который производится путем механической намотки непрерывных волокон стеклоровинга, пропитанных смолой поверх отвержденного лайнера;
- процесс намотки полностью автоматизирован, общая толщина слоя и угол намотки точно соответствует расчету, проведенному для условий эксплуатации трубы в соответствии со стандартом AWWA C950-88;
- внешний слой, или желкоут, образуется нанесением смолы, в которую добавлен парафин и абсорбер ультрафиолетовых лучей, поверх слоя механического сопротивления, защищает трубу от воздействия атмосферных явлений, солнечной радиации и химических веществ, имеющихся в почве.

Выпускаемые в России по данной технологии трубы полностью соответствуют международным стандартам для трубопроводов и российским техническим условиям. Аналогичные инженерные трубопроводные системы типа GRP выпускаются также в Европе (например, в Норвегии, Румынии), Саудовской Аравии. О них пойдет речь в следующем номере.

Официальным дистрибьютором нового поколения герметиков - «Синсоглас» и «Стопак» в России и странах бывшего СНГ является Консорциум «ГидроСтрой-Инвест». Предлагаемые системы сертифицированы и уже начали применяться на строительных объектах.

Литература