Трубы в ППМ изоляции - современный способ строительства тепловых сетей

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Трубы в ППМ изоляции - современный способ строительства тепловых сетей

М.Е. Мишин, директор, ООО НПП «Пенополимер», г. Коломна Московской обл.

Предпосылки для создания ППМ изоляции

В журнале «Техника молодежи» за 1983 г. [1] рассказывается об уникальном изобретении ученых из научно-исследовательского института «ВНИПИэнергопром» Минэнерго СССР - полимербетоне (ППБ), новом, эффективном виде теплогидроизоляции. В данной статье говорилось, что трубы в ППБ изоляции можно использовать для прокладки подземных (бесканальных и канальных) и надземных тепловых сетей с температурой теплоносителя до 150 ОС. Внедрение ППБ изоляции значительно повышает надежность и долговечность сетей.

Центральная лаборатория тепловых сетей «ВНИПИэнергопрома» создала и запатентовала принципиально новые материалы для теплоизоляции трубопроводов еще в начале 70-х годов прошлого столетия. Уникальность изобретения состояла как в высоких эксплуатационных характеристиках защитного слоя, так и в том, что он изготавливался из отходов химического производства и материалов, которые практически лежат под ногами: песка, керамзитового гравия, золы, андезитовой муки и пр., что делало его очень дешевым. Слой защитного материала отличался низкой теплопроводностью, высокой степенью адгезии к металлу трубы (что не давало развиваться коррозионным процессам на ее поверхности), способностью выдержать большие нагрузки при прокладке трубопровода под землей. Технология нанесения теплогидроизоляционного покрытия оказалась максимально простой.

Более чем за 20 лет ППБ изоляция доказала заявленные свойства и параметры, зарекомендовав себя как один из лучших материалов для сохранения тепловой энергии при ее транспортировке в сложных гидрогеологических условиях и для защиты внешней поверхности труб от коррозии.

В начале 1990-х гг. пенополимербетон отпраздновал 25-летний юбилей. В Санкт-Петербурге проводилось диагностическое вскрытие участка тепловой сети в ППБ изоляции, прослужившего четверть века [2]. Грунты Санкт-Петербурга классифицируются как одни из наиболее влагонасыщенных - увлажнение в осенний период составляет свыше 30%. После того, как трубы в ППБ изоляции извлекли на поверхность и очистили их от изоляции, то не обнаружили на них даже следов коррозии. А слой тепловой изоляции остался настолько прочным, что его пришлось скалывать ломом.

В 1995 г. участок теплосети в ППБ изоляции диаметром труб 219 мм был проложен в г. Коломна Московской обл. В апреле 2002 г. данный участок был вскрыт для проверки. Изоляция оказалась целой, без трещин. Следов коррозии на поверхности трубы не обнаружено.

Результаты указанных проверок не оказались случайными. По данным «ВНИПИэнергопром», ни в одном случае вскрытия тепловых сетей в ППБ изоляции, независимо от влажности грунта, не было обнаружено коррозии труб.

Несмотря на хорошие эксплуатационные характеристики, к середине 1990-х гг пенополимербетон, как теплоизоляция, уже уступал современным материалам по следующим показателям: высокая плотность (более 500 кг/м3), а, следовательно, и вес изоляции; большой коэффициент теплопроводности (более 0,05 Вт/м°С); использование при изготовлении запрещенных и вредных веществ; отсутствие отработанной и апробированной технологии заделки стыковых соединений и изготовления фасонных изделий (системы трубопроводов).

Благодаря выдающемуся человеку и ученому д.т.н. Г.Х. Умеркину, руководителю отдела ОНИПТС «ВНИПИэнергопром», работа над совершенствованием материала тепловой изоляции не прекратилась. Удалось получить материал с более низкой плотностью и низким значением водопоглощения, улучшить теплоизоляционные свойства и при этом не снижать прочность материала и адгезию к стальной трубе.

По инициативе ГХ. Умеркина на базе «ВНИПИэнергопром» совместно с другими организациями были проведены дополнительные научно-исследовательские работы и в 1995 г. появился усовершенствованный материал, который получил название «пенополимерминерал» (ППМ). Он имел улучшенные свойства, а технология его изготовления (нанесения на стальные трубы) была усовершенствована и отработана.

Технология производства труб в ППМ изоляции и их преимущества

Как уже говорилось выше, технология изготовления труб в ППМ изоляции относительно проста. Компоненты изоляции смешиваются, полученная масса заливается в форму, в которую уложена труба.

Перед укладкой в формы поверхность стальных труб и фасонных изделий высушивается и очищается от масла, жира, ржавчины, окалины и пыли. Поверхность трубы и формы перед заливкой изоляционной смеси должна иметь оптимальную температуру для протекания реакции вспенивания и образования необходимой структуры ППМ изоляции.

На внутреннюю поверхность форм наносится смазка, которая препятствует прилипанию ППМ изоляции в процессе изготовления.

После заливки изоляционной смеси в форму, она закрывается на замок. В течение 20-40 мин масса вспенивается и застывает, равномерно распределившись по поверхности трубы, не образовывая раковин и пустот. Таким образом, мы получаем предизолированную трубу в ППМ изоляции.

При получении интегральной структуры ППМ изоляции за один технологический цикл в пределах объема одного изделия формируются пористая середина и уплотненная структура в краевых зонах изделия. То есть, за одну заливку изолирующей массы в форму на трубе образовываются три слоя. И каждый из них выполняет свою функцию (рис. 1) [3]:

наружный корковый слой 1 (плотностью 400600 кг/м3, толщиной 10-15 мм) защищает изоляцию от механических повреждений и проникновения капиллярной влаги;

теплоизоляционный слой 2 (плотностью до 200 кг/м3) обладает низким коэффициентом теплопроводности (до 0,041 Вт/м.ОС);

внутренний антикоррозионный корковый слой 3 (плотностью 300-400 кг/м3, толщиной 510 мм) защищает наружную поверхность трубы от коррозии.

Именно благодаря интегральной структуре ППМ изоляция сочетает в себе такие свойства, как: высокая механическая прочность и хорошие теплоизоляционные свойства, паропроницаемость и низкое водопоглощение.

Трубы в ППМ изоляции легко монтируются и не требуют высокого класса специалистов, выполняющих строительно-монтажные работы. Данное обстоятельство иногда является определяющим. Строительной или эксплуатирующей организации достаточно один раз обучить своих работников непосредственно на объекте технологии заделки стыковых соединений, после чего они могут самостоятельно выполнять эти несложные работы, не требующие наличия специальной техники и специалистов.

Трубопроводы в ППМ изоляции обладают высокой ремонтопригодностью. В случае необходимости вскрыть изоляцию на трубопроводе или в случае, если она оказалась повреждена при проведении земляных работ, то восстановить ее с сохранением всех присущих ППМ изоляции качеств можно в полевых условиях. Заделка стыковых соединений изоляции производится достаточно просто и дешево при использовании соответствующих комплектов оснастки для труб разного диаметра. При этом, залитый в полевых условиях стык не уступает по свойствам и качеству теплоизоляции, нанесенной в заводских условиях, образовывая на теле трубопровода монолитную конструкцию [4].

Например, при строительстве тепловой сети в одном из городов Московской области, которое, как часто бывает, затянулось на довольно длительное время, были применены трубы в ППМ изоляции. При этом изоляция достойно выдержала все «издевательства» над собой (рис. 2): затопление водой; заделка стыков дополнительных врезок; попытки поджога изоляции и др.

Существенным недостатком пенополимерминерала, как и любого другого полимерного материала, является старение под воздействием ультрафиолетовых лучей. Поэтому трубу при надземной прокладке защищают от их вредного воздействия красками, содержащими УФ- абсорберы, кремнийорганическими эмалями, акриловыми красками для полимерных покрытий и т.д.

Об эксплуатации труб в ППМ изоляции

Трубопроводы в ППБ изоляции эксплуатируются уже более 25 лет, а ППМ изоляции (усовершенствованной конструкции) - 10 лет. За это время накоплен значительный опыт их применения, который показал, что данный вид изоляции практически не подвержен разрушению и сохраняет свои свойства через 20 и более лет.

Начиная с 1983 г. всего по стране было проложено около 500 км трубопроводов в ППБ изоляции. В начале 90-х гг. прошлого столетия наблюдается некоторый спад, связанный со сложной ситуацией в стране. И начиная с 1995 г. количество трубопроводов, проложенных уже в ППМ изоляции, постепенно увеличивается, и на сегодняшний день протяженность трубопроводов в ППМ изоляции в России составляет более 2500 км.

Длительный срок работы трубопроводов в ППМ изоляции в различных регионах страны (от засушливых, жарких степей Южного Урала до районов Крайнего Севера, где в зимнее время температура опускается до -50 ОС) свидетельствует об отсутствии разрушения конструкции, трещин, деформаций в зависимости от климатических условий, температуры теплоносителя, давления грунта.

пенополиуретановый трубопровод тепловой

Но наиболее широкое распространение ППМ изоляция пока имеет в центральном регионе России, где показывает хорошие результаты. Так, в 2008 г. на тепловой сети в г. Рязани было проведено обследование трубопровода в ППМ изоляции. Параметры обследованного участка тепловой сети (рис. 3):

диаметр трубопровода 89 мм;

диаметр изоляции 180 мм;

бесканальная прокладка;

срок эксплуатации на момент вскрытия - 6 лет;

следов наружной коррозии не обнаружено;

состояние изоляции - удовлетворительное, без повреждений, трещин, сколов, целостность изоляции не нарушена;

влажность взятых образцов изоляции - 3,1% по массе;

тепловые потери участка трубопровода по данным рязанской эксплуатирующей организации не превышают установленной нормы.

Стоит также отметить, что ППМ изоляция широко применяется не только при бесканаль- ной прокладке, но и при прокладке в непроходных каналах. В больших городах в стесненных условиях и при опасности бесканальной прокладки хорошей заменой трубопроводам с другими видами тепловой изоляции служит ППМ изоляция.

Результаты постоянных наблюдений за трубопроводами в ППМ изоляции позволяют рассматривать данную конструкцию как одну из современных и перспективных для трубопроводов тепловых сетей, прошедшую натурные испытания временем.

Литература

Журнал «Техника Молодежи», вып. 10, 1983 г., с. 22.

«Акты осмотра опытного участка трубопровода с пенополимербетонной изоляцией, разработанной институтом ВНИПИ- энергопром» № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Теплосеть «Ленэнерго», 1998 г.

Силаев Д.А. ППУ и ППМ изоляции. Взгляд с другой стороны // Новости теплоснабжения. 2009. № 7. С. 32-36.

Умеркин Г.Х., Романов С.В., Мишина А.М. Устранение повреждений на трубопроводах в пенополимерминеральной изоляции в полевых условиях// Новости теплоснабжения. 2008. № 9. С. 34-36.

«Научно-технические рекомендации создания и внедрения новых эффективных теплоизоляционных материалов и конструкций при бесканальной прокладке теплопроводов», ПО «Роскоммунэнерго» ГТП «Орелоблтеплоэнерго», г. Орел, 1988 г.

СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети».

Размещено на Allbest.ru