Надежность ПИ-трубопроводов и термоусадочные муфты.

В разгар сезона ремонта тепловых трасс и подготовки к новому отопительному сезону, чрезвычайно актуальны вопросы надежности и долгосрочности безремонтного функционирования систем теплоэнергетики и водоснабжения. С ростом тарифов на коммунальные услуги и электроэнергию) показатели энергоэффективности и энергосбережения были и остаются одними из основных для оценки деятельности, как экономики страны в целом, так и отдельных предприятий. Никого не надо убеждать сегодня в том, что значительный резерв энергосбережения заключается в минимизации потерь тепла при его транспортировке потребителю. Согласно постановлению Совета Министров №1820 от 27.12.2002 г. новое строительство, капитальный ремонт или реконструкция тепловых сетей осуществляется только с использованием предварительно изолированных (ПИ) трубопроводов. Данное направление входит в программу энергосбережения, позволяет сэкономить огромное количество тепла, сэкономить государству валютные ресурсы и создать при этом новые рабочие места. На 2008 год планы по замене трубопроводов в системе ЖКХ и Белэнерго составляют более 916 км Прошло уже более трех десятков лет со времени начала эксплуатации ПИ-трубопроводов в Западной Европе. В странах СНГ (России, Беларуси, Украине) данная технология применяется около 15 лет. К сегодняшнему дню мы уже можем четко систематизировать и проанализировать накопленный опыт проектирования, строительства и эксплуатации ПИ-трубопроводов в нашей стране. В последние годы в специализированных печатных изданиях, на выставках, конференциях и семинарах появились обобщающие материалы, касающиеся, в частности, проблемы надежности ПИ-трубопроводов. То, что сама конструкция ПИ-трубы (стальная труба с термоизоляционным слоем ППУ в защитной ПЭ оболочке для подземной бесканальной прокладки), как элемента ПИ-трубопровода, является весьма надежной и эффективной, естественно при условии применения качественных материалов и качественного изготовления, доказано практикой. В частности , специалистам строительного холдинга «Сармат» в Финляндии был продемонстрирован образец ПИ-трубы, исправно «прослужившей» в теплосети бесканальной прокладки в течение более 30 лет и извлеченной из земли для всестороннего изучения и испытаний. Никаких видимых следов деградации или разрушения элементов конструкции ПИ-трубы не наблюдалось. Испытания в исследовательском центре в г.Ганновере ПИ-трубы, эксплуатировавшейся в течение примерно 30 лет, показали незначительные изменения ее характеристик и по результатам испытаний было выдано заключение о возможности продолжения ее эксплуатации еще минимум на 20 лет. Для примера, в Беларуси срок службы магистральных отопительных сетей не превышает 12 лет (нормативный срок – 25 лет). А трубопроводы горячего водоснабжения исправно функционируют всего лишь от 2 до 5 лет. В нашей стране, к сожалению, отсутствуют четкие статистические данные по анализу причин поломок на трубопроводах. Однако, если обратить внимание на опыт наших соседей, то статистический анализ неисправностей, возникающих на эксплуатируемых ПИ-трубопроводах в России [1], показывает, что около 60% всех неисправностей связано с дефектами на стыковых соединениях, в частности с разгерметизацией ПИ-трубопроводов. В Германии аналогичный показатель составляет около 54%. Смеем предположить, что и для Беларуси эти цифры тоже актуальны. Мы можем констатировать тот факт, что несмотря на достигнутые успехи в технологии монтажа стыковых соединений ПИ-трубопроводов, применение высококачественных радиационно-сшитых термоусаживаемых и электросварных муфт, вместо надвижных муфт с торцевыми манжетами, а также использование автоматизированных сварочных аппаратов, процент брака, приходящийся на стыки, как видим, очень высок. А учитывая, что на один километр трубопровода в среднем приходится около 100 стыков, проблема вырастает до грандиозных масштабов. Приблизительное сходство показателей процента дефектов ПИ-трубопроводов в России и Германии, приходящихся на стыковые соединения, несмотря на значительные различия климатических условий, опыта проектирования, строительства и эксплуатации, а также существенное различие графиков колебания температуры теплоносителя, заставляет сделать вывод, что причины столь большой доли дефектов, приходящихся на стыки, заключены в самих принципах и конструкции применяемых в настоящее время стыковых соединений. История производства в Беларуси термоусаживаемых муфт началась осенью 2005 года, когда в составе строительного холдинга "САРМАТ", занимающегося выпуском предварительно изолированных труб с 1996 года, было создано ООО "СарматТермо-Инжиниринг". Это первое в Беларуси производство термоусаживаемых муфт и наиболее широкого ассортимента комплектующих для эффективной изоляции стыков предварительно-изолированных трубопроводов. Компания изначально была ориентирована на наиболее полное удовлетворение всех потребностей заказчика и повышение гарантии на продукцию, т.к. все детали поставляемого трубопровода проходили одинаково жесткий контроль качества. Предыдущий опыт эксплуатации и монтажа импортируемых муфт различных производителей показал некоторые негативные моменты. Наиболее распространенными являются: недостаточная степень обжатия оболочки ПИ-трубы муфтой, низкая начальная температура усадки, следовательно, и самопроизвольная усадка муфт от солнечного излучения. Кроме того, одним из важных факторов качества муфты является материал, из которого она производится. Так, нередко случается растрескивание муфт в процессе эксплуатации ПИ-трубопроводов из-за применения сырья, не соответствующего нормативным требованиям. Использование простой (не радиационно – сшитой) муфты без применения торцевых манжет может привести к разгерметизации стыка. Как показали лабораторные испытания, такая конструкция стыка выдерживает только 300 – 400 циклов. Встречаются случаи, когда для изоляции стыков трубопроводов бесканальной прокладки применяются маты из минеральной ваты и рубероид, что категорически недопустимо при монтаже труб с ППУ изоляцией. С 2003 года строительный холдинг «Сармат» с привлечением специалистов "Объединенного института энергетических и ядерных исследований - Сосны" Национальной Академии Наук Беларуси разработал технологию модификации полиэтиленовых изделий радиационным излучением, применительно к термоусаживаемым изделиям для предварительно изолированных трубопроводов. Была проведена серия экспериментов с различными марками полиэтилена по оптимизации технологии разогрева, растяжки и охлаждения полиэтиленовых заготовок для изготовления качественных термоусаживаемых муфт. По результатам исследований было изготовлено оборудование и запущена линия по производству радиационно – сшитых термоусаживаемых муфт. На сегодняшний день освоено производство и выпускаются термоусаживаемые муфты для термогидроизоляции стыков ПИ-труб наружным диаметром 90-710мм, наиболее востребованные в отраслях теплоэнергетики и жилищно-коммунального хозяйства. В стадии завершения находятся работы по освоению новых типоразмеров муфт и принципиально новых видов продукции для ПИ-трубопроводов. Производственным предприятием «СарматТермо-Инжиниринг» выпускаются термоусаживаемые муфты совместно со специалистами института, принимающими непосредственное участие в технологических процессах с использованием ускорителя электронов и гамма-установки института, что дает возможность производить в республике нужную энергосберегающую продукцию, соответствующую мировым стандартам качества. Опыт эксплуатации термоусаживаемых муфт показывает, что наилучшие показатели имеют муфты, изготовленные с применением именно радиационной модификации (сшивки). Приобретаемый при этом «эффект памяти» материала позволяет добиться более плотного обжатия наружной оболочки ПИ - трубы, что приводит к увеличению надежности и долговечности соединения. Повышенная облучением термостойкость полиэтилена дает возможность применять при монтаже муфт на стыках более высокие температуры, что улучшает адгезию клея-расплава к полиэтиленовой оболочке и соответственно герметичность стыкового соединения ПИ - трубопровода. При этом также исключается самопроизвольная усадка муфт в летний период на солнце при хранении или транспортировке. Подтверждением высокого качества термоусаживаемых муфт производства ООО” СарматТермо-Инжиниринг” является успешное проведение испытаний по международному стандарту EN-489 на герметичность стыка предварительно-изолированного трубопровода. Данные испытания проводились во ВНИПИЭНЕРГОПРОМ г.Москва. Это один из старейших институтов России, специализирующийся на проектировании и разработке комплексных программ развития систем энергосбережения. ОАО «ВНИПИэнергопром» принимает активное участие в разработке нормативно-правовых актов в сфере теплоснабжения, таких как: Федеральный закон «О теплоснабжении»; Федеральный закон «Об основах регулирования тарифов организаций коммунального комплекса» №210 от 30.12.04); Закон «Об энергосбережении г. Москвы» (№35 от 05.07.06 и других значимых законодательных актов. На испытаниях, муфты ООО “ СарматТермо-Инжиниринг” выдержали 1000 циклов перемещения в грунте термогидроизолированного муфтой стыка, что удовлетворяет всем требованиям самого высокого стандарта. Это единственный производитель в Беларуси прошедший данные испытания. В настоящее время по проблеме усовершенствования технологий выполнения стыковых соединений ПИ-трубопроводов ведутся совместные научные работы специалистов компании «СарматТермо – Инжиниринг» и западноевропейских партнеров. В случае успеха это позволит существенно повысить уровень надежности теплосетей из ПИ-трубопроводов, снизить затраты на эксплуатацию и ликвидацию неисправностей на теплотрассах. [1] Д.т.н. Г.Х.Умеркин, к.т.н. И.Л.Майзель. Пути повышения надежности трубопроводов тепловых сетей в индустриальной тепловой изоляции из пенополиуретана. – Новости теплоснабжения, №4, 2008, с. 40. Зам. директора по инновационным технологиям ООО «СарматТермо-Инжиниринг», к.х.н. Г.К.Левчук (строительный холдинг «САРМАТ») Начальник цеха термоусаживаемых муфт ООО «СарматТермо-Инжиниринг», В.С.Щиглинский (строительный холдинг «САРМАТ»)