Zemstroyplan.com

Бесперебойное обеспечение населения питьевой водой нормального качества и в достаточном количестве, а также теплом — сегодня одна из главных экологических и социально-экономических проблем большинства регионов страны. Изношенность сетей водоснабжения, канализации и тепловых сетей составляет более 50 % и приближается к критическому 60 %-му уровню, потери воды в них доходят до 30 %, межремонтный срок службы трубопроводов не превышает 10-15 лет, а зачастую и того меньше.

Аварийность трубопроводов возрастает из года в год и уже достигла значений, когда хозяйственные службы все выделяемые средства вынуждены в основном тратить на ремонт, а не на строительство новых трубопроводов или планомерную замену старых (см. табл. 1).

Изменение числа аварий по годам (на примере Липецка)

Изучаемый объект	Число аварий в год, шт./км
	1992	1993	1994	1995	1996
Водопровод	0,61	0,64	0,67	0,74	0,84
Тепловые сети	0,90	0,92	0,95	1,15	1,30

Ежегодно в Российской Федерации меняется менее 1 % сетей от их общей протяженности, в то время как для предотвращения дальнейшего износа сетей необходимо увеличить объем работ по реконструкции и замене сетей не менее чем до 5 % от их общей протяженности.

В городах с численностью 500-600 тыс. жителей аварии на трубопроводах водоснабжения приводят к потере 50-80 тыс. кубометров воды ежесуточно. Нетрудно представить размеры потерь в масштабах страны.

Есть ли выход из создавшегося положения?

Есть! Это переход на применение в водоснабжении, канализации и теплоснабжении труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ).

Эффективность применения труб ВЧШГ подтверждена исследованиями зарубежных и российских ученых, а также практикой.

Шведской фирмой «УПО-ВАЛИМО» на конференции, проходившей в 1986 г. в Москве, были представлены данные по авариям на водопроводах в зависимости от материала труб (табл.2).

Сравнительные данные по авариям водопроводов в зависимости от материала труб

Материал труб	Kоличество аварий	Длина, км	Число аварий, шт./км
Трубы из ПВХ	104	302	0,344
Стальные трубы	55	488	0,113
Трубы из серого чугуна	357	3585	0,100
Трубы из ВЧШГ	5	333	0,015

Как следует из данных таблицы, на первом месте по аварийности — трубопроводы из ПВХ, на втором — стальные, на третьем — трубопроводы из серого чугуна. Аварийность на водопроводах из труб ВЧШГ минимальна.

По стойкости к аварийным разрушениям трубопроводы из ВЧШГ превосходят стальные минимум в 8 раз, из серого чугуна — почти в 7 раз, из ПВХ — больше чем в 20 раз.

Аналогичная картина получена при анализе аварий в Москве. Статистические данные по аварийности трубопроводов из полимерных материалов московского водопровода показывают, что интенсивность их отказов составила в 1999 году для труб из ПВХ — 0,366 аварий/год км, для труб из полиэтилена — 0,5 аварий/год км, что сопоставимо с аварийностью стальных трубопроводов (данные из письма МГП «Мосводоканал» N 6 от 12.05.2000).

Трубы из высокопрочного чугуна сочетают в себе коррозионную стойкость чугуна и высокие механические свойства, равные свойствам стали Ст. 45. Эти уникальные свойства получены в результате модификации жидкого чугуна магнием.

Коррозионная стойкость труб из ВЧШГ в 4-5 раз превышает стойкость стальных труб, локальная коррозия у этих труб полностью отсутствует. Они не подвержены электрической коррозии, обладая электрическим сопротивлением в 3,6-4,8 раза больше, чем у стальных труб (Э.В.Захарченко. «Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом» — Киев, «Наукова Думка», 1986 — стр. 194). Нормативный срок службы городских ВЧШГ водопроводов в условиях почвенной коррозии, воздействия блуждающих токов и отсутствия катодной защиты составляет до 80-100 лет, канализационных сточных вод с сероводородом — до 50-60 лет (Е.Пивоваров. «Высокопрочный чугун», т. 2, перевод с немецкого — М., 1965 — стр. 820).

Внутренняя поверхность труб из ВЧШГ покрыта слоем цементно-песчаного покрытия (ЦПП), исключающего явления коррозии и зашлаковывания внутритрубной поверхности, что позволяет сохранять качество транспортируемой питьевой воды, предусмотренное СанПиН 2.1.4.559-96.

Уникальное свойство цементно-песчаного покрытия обусловлено проявлением как пассивного, так и активного защитного эффекта. Пассивный защитный эффект достигается за счет чисто механической изоляции стенки трубы слоем цементного раствора. Активный защитный эффект заключается в том, что при гидратации цемента в порах возникает насыщенный раствор гидроокиси кальция, рH которого составляет около 12,6. При этих условиях низколегированное железо пассивируется за счет образования субмикроскопического покровного слоя из оксидов железа. Этот чрезвычайно тонкий пассивный слой механически изолирован цементным покрытием от протекающей по трубе воды, удерживается на месте и предотвращает дальнейшую коррозию металла.

Цементно-песчаное покрытие улучшает также гидравлические свойства трубопровода благодаря возникновению на поверхности ЦПП гидрофильного гелиевого слоя, образованного мельчайшими частицами глины и железо-марганцевыми соединениями.

Трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом надежно выдерживают ударные нагрузки при резком изменении гидравлического давления в трубопроводах, а также нагрузки, вызванные перемещением грунта в результате оседания, землетрясений и морозов. Они могут укладываться непосредственно в грунт на глубину до 8-10 м. Раструбные соединения с резиновыми манжетами допускают осевые смещения труб (до 5 градусов) относительно горизонтальной оси трубопровода без потери герметичности соединения при рабочем давлении 16 кгс/см2. Возможно несколько вариантов соединений труб (табл. 3).

1 тип. Раструбные под универсальное уплотнительное резиновое кольцо, предназначенные для водопроводов с давлением до 1,6 МПа. Трубы выпускаются согласно ТУ 1461-037-50254094-2000, длина 5,6; 5,8 и 6,0 м
2 тип. Усиленные раструбные под двухслойное уплотнительное резиновое кольцо, предназначенные для водопроводов с рабочим давлением до 1,6 МПа. Трубы выпускаются согласно ТУ 1461-037-50254094-2000, длина 5,6; 5 ,8 и 6,0 м
3 тип. Фиксированные раструбно-стопорные, типа ВРС — «Тирофлекс», под двухслойное уплотнительное резиновое кольцо, предназначенные для:- водопроводов с давлением до 1,6 МПа согласно ТУ 1461-037-50254094-2000, трубы выпускаются длиной 5,6; 5,8 и 6,0 м;- горячего водоснабжения и теплотрасс с давлением до 1,6 МПа согласно ТУ 1461-036-50254094-2000, трубы выпускаются длиной 5,6; 5,8 и 6,0 м
4 тип. Безраструбные с литым фланцем на одном конце трубы и приварным фланцем на другом конце трубы, предназначенные для транспортировки различных жидких продуктов с рабочим давлением до 1,6 МПа. Трубы выпу скаются согласно ТУ 1461-037-50254094-2000, длина 5,6; 5,8 и 6,0 м
5 тип. Безраструбные с гладкими концами под сварку, предназначенные для транспортировки различных жидких и газообразных продуктов с давлением до 1,6 МПа. Трубы выпускаются согласно ТУ 1461-037-50254094-2000, длина 5,5 м
6 тип. Металлические оболочки из высокопрочного чугуна с бетонным наполнителем для устройства свай. Применяются для устройства анодов катодной защиты трубопроводов, фундаментов и опорных конструкций при строи тельстве портовых сооружений (терминалов) и усиления слабых агрессивных грунтов

В настоящее время заводом «Свободный сокол» осваивается новый тип раструбного соединения — типа ВР с двухслойной резиновой манжетой. Это соединение полностью соответствует современным зарубежным стандартам. Заводом уже освоено производство труб Ду 300 мм с раструбным соединением типа ВР, а во II квартале 2002 г. планируется освоение остальных диаметров труб (Ду 100-250 мм) с этим видом соединения.

Особенно хотелось бы отметить раструбное соединение труб типа ВРС. Это соединение является фиксированным раструбно-стопорным, в котором качество соединений обеспечивается применением двухслойных резиновых уплотнительных манжет. Соединение ВРС полностью предотвращает нарушение герметичности стыков труб при ударных нагрузках, в вертикальном положении труб, а также при прокладке трубопроводов в сложных рельефах местности, в т.ч. гористой, и местах опасной осадки грунта. Трубопроводы с соединением ВРС рассчитаны на большие диаметральные прогибы при эксплуатации, сохраняя при этом все функциональные характеристики, что позволяет им успешно выдерживать еще большую толщину почвенного покрытия и более высокие дорожные нагрузки, чем при стандартном соединении труб. Выпуск труб с соединением типа ВРС намечен на 3-4 кварталы 2002 г.

Необходимо отметить еще одно важное преимущество труб из ВЧШГ — высокую хладостойкость. Ударная вязкость этих труб остается неизменной при температуре до -60 ОС, что расширяет географию применения труб и позволяет использовать их в северных районах и Сибири.

Трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом обладают низкой чувствительностью к надрезам и поверхностным дефектам, практически не снижающим конструктивную прочность труб при статическом нагружении. В частности, для чугунов не характерна почвенная коррозия при статическом нагружении, они обладают низкой склонностью (по сравнению со стальными) к деформационному старению (см. справочник под редакцией Шрайера «Коррозия» — М., Металлургия, 1981 — стр. 59). Трубы ВЧШГ характеризуются повышенной стойкостью к старению в условиях как пластических, так и циклических нагрузок, высокой по сравнению со сталью циклической вязкостью (способность гасить вибрационные колебания). При этом, в отличие от сталей, где при циклических нагрузках резко ускоряется старение и повышается порог хладноломкости, эти показатели труб ВЧШГ остаются постоянными, долговечность возрастает на 40 %, что объясняется уникальной склонностью высокопрочного чугуна увеличивать предел выносливости с ростом числа циклов нагрузки (см. Справочник по машиностроительным материалам, т. 3 — М., 1959 — стр. 133). Последнее качество делает высокопрочный чугун с шаровидным графитом особенно перспективным в условиях северного строительства.

Применение труб ВЧШГ оправдано на водопроводах, в канализационных сетях, особенно напорных, в трубопроводах горячего водоснабжения и теплотрасс, а также в трубопроводах для транспортирования многих других жидких продуктов (в химической, нефтяной, газовой и другой промышленности).

Именно учитывая уникальные свойства труб из высокопрочного чугуна, Государственный комитет по строительству и жилищно-коммунальному комплексу Российской Федерации (Госстрой РФ) своим постановлением от 12.10.01 N 116 разрешил применение труб ВЧШГ при строительстве тепловых сетей и внес соответствующие изменения в СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети».

Липецкий металлургический завод «Свободный сокол» более 10 лет выпускает трубы из высокопрочного чугуна. Трубы выпускаются по французской технологии из отечественного сырья диаметрами 100, 150, 200, 250 и 300 мм с раструбным соединением под резиновое уплотнительное кольцо и цементно-песчаным покрытием (ЦПП). Налажен выпуск отводов, переходов, патрубков, крестовин и других фасонных частей для этих труб, а также ремонтных комплектов для трубопроводов из ВЧШГ (патрубков ПФРК, хомутов и т.п.); разработана и серийно освоена технология сварки, в т.ч. сегментов труб из ВЧШГ при производстве фасонных изделий трубопроводов.

Стоимость коммуникаций из труб ВЧШГ окупается за счет резкого сокращения ремонтно-эксплуатационных затрат, в результате чего достигается более чем 2-кратная экономия денежных средств, особенно при долгосрочной эксплуатации трубопроводов (в течение 50 и более лет).

В системах водоснабжения более тысячи городов мира (в том числе в 80 столицах) применяются трубопроводы из высокопрочного чугуна. Ежегодно во всем мире укладывается более 10 тысяч километров таких труб. В России с ее суровым климатом и огромной территорией переход на применение в системах водоснабжения, канализации, горячего водоснабжения и теплоснабжения труб ВЧШГ производства липецкого металлургического завода «Свободный сокол» тем более оправдан.

Завод постоянно расширяет географию поставки труб ВЧШГ в регионы России. Из труб ВЧШГ реконструировались и строились:

водоводы (2000-2001 гг.) в Москве, Туле, Брянске, Курске, Тамбове, Екатеринбурге, Вологде, Волгограде, Воронеже, Санкт-Петербурге, Тольятти, Нижнем Новгороде, Мурманске, Ставрополе, Краснодаре, Иванове, Калининграде, Ростове-на-Дону, Липецке и многих других городах;

теплотрассы в Липецке (1992-1997 гг.), Мытищах (1994 г.), Пскове (1994 г.), Курске (1995 г.), Нефтеюганске (2000 г.), Санкт-Петербурге (2001 г.);

межпоселковый газопровод в Липецке (1992 г.);

трубопровод нефтесодержащих стоков в Уфе (1993 г.).

Трубы ВЧШГ в 2000-2001 годах поставлялись также для строительства водопроводов на объектах Каспийского трубопроводного консорциума на территории России и Казахстана.

Завод «Свободный сокол» производит большие поставки труб не только в страны СНГ, но и на экспорт.

Трубы ВЧШГ сертифицированы по международному стандарту ISO 2531, а также по системам ГОСТ Р и «Мосстройсертификации», имеют гигиенические сертификаты на собственно трубы и на цементно-песчаное покрытие, а система управления качеством ОАО «ЛМЗ «Свободный сокол» сертифицирована на соответствие международному стандарту ISO 9002.

По мнению специалистов завода, трубы из высокопрочного чугуна позволят решить проблему в области долговечности, эксплуатационной надежности и экологической безопасности сетей водоснабжения, канализации, горячего водоснабжения и теплоснабжения Российской Федерации и являются самыми перспективными на сегодняшний день.

Автор: Е. Кузенков, начальник отдела маркетинга ОАО «Липецкий металлургический завод «Свободный сокол»