Про екологічної безпеки надійності мереж водопостачання

Про екологічної безпеки надійності мереж водопостачання

У поточний час для виробництва труб вживаються самі різні матеріали:

метали,

пластмаси

кераміка,

азбестоцемент,

бетон і композиції з декількох матеріалів.

Кожен матеріал і системи трубопроводів з їх мають свої переваги і недоліки.

Щоб зорієнтуватися в цьому різноманітті і обрати відповідний тип труби, слід знати мету використання трубопроводу, характеристики його роботи і потрібну довговічність. Довговічність нерідко є каменем спотикання, тому що з'являється проблема: якщо труба доступна, то вона недовговічна, і навпаки. Ремонт трубопроводів – серйозна проблема, сполучена з великими витратами. Тому можливо виявиться, що величезні одноразові витрати під час будівництва посприяють зберегти ваші кошти на ремонті. Ще одна більш важлива проблема – складність монтажу системи трубопроводу та пов'язані з нею витрати.

Розглядати характеристики труб доцільно по виду матеріалу, з якого вони зроблені, тому вид матеріалу визначає експлуатаційні властивості труби, її довговічність, способи монтажу і, природно, ціна. Будь-яка з вищеназваних систем трубопроводів повинна застосовуватися інженерами-проектувальниками залежно від певних критерій експлуатації та техніко-економічних розрахунків.

У системах водопостачання в світі, в тому числі і в Росії, найширше використовуваними матеріалами для виробництва труб є міцний чавун і полімерні матеріали, такі як целофан і полівінілхлорид.

Для оптимального вибору матеріалу труб для мереж водопостачання та каналізації спробуємо коротко зіставити як короткострокові, так і тривалі структурні та експлуатаційні властивості труб з ВЧШГ і полімерних труб з ПВХ і поліетилену високої щільності.

Полімерні труби мають жорсткі обмеження по робочому тиску, який прямо залежить від середньої температури всього терміну експлуатації і від найбільшого поперечника труби. І з цими обмеженнями доводиться рахуватися. Розрахунок експлуатаційних характеристик виробляється у відповідність до вимог еталона ISO 13760 "Пластмасові напірні труби для транспортування рідин. Правило Майнер. Спосіб розрахунку накопичених ушкоджень".

Тому, причини надійності і міцності полімерних труб в значній мірі залежать від температури, критерій укладання, навантажень і цілого ряду інших причин. Полімерні труби під впливом повторюваних навантажень мають найменший фактор надійності, ніж під впливом статичних навантажень.

Для розміреним і надійної роботи полімерних труб в мережах водопостачання потрібна установка регуляторів тиску і температури, також обов'язкове виконання вимог по влаштуванню траншей, ущільненню подушки і оборотної засипки труб.

Гнучкі труби, до яких належить більшість пластмасових труб, включаючи склопластикові і поліетиленові, більш чутливі до умов укладання – тільки близько 20% навантаження витримується конкретно трубою, інше розподіляється на навколишній грунт (у випадку труб ВЧШГ – навпаки).

Внаслідок вищеназваного, функціонування всієї системи з пластмасових труб знаходиться в дуже великій залежності від кваліфікації підрядника і коректності виконання ним процедур укладання; вже побудована і введена в експлуатацію полімерна система вимагає збереження споконвічних критерій укладання.

Наявність грунтових вод або роботи, що проводяться поблизу, старіння чорт матеріалу – все це може порушити початковий баланс взаємодії «труба – навколишній грунт».

Труби з міцного чавуну відносяться до класу напівжорстких труб, а значить, більш підходять для підземного закладення, внаслідок рівномірного розподілу навантажень навколо труби, і красивих механічних параметрів.

Механічні характеристики труб з міцного чавуну практично такі ж, як у залізних труб, і набагато вище, ніж у всіх пластмасових труб. Дуже важливо відзначити, що ці характеристики не схильні погіршення з плином часу, що є проблемою для полімерних труб.

Труби ВЧШГ не бояться також точкових навантажень (препядствия для пластмасових трубопроводів), ударів, вакууму (препядствия тонкостінних труб і пластмасових труб невідповідному жорсткості), гідравлічних ударів і т.д.

Труби ВЧШГ мають стикові розтрубні з'єднання зі спеціальною формою прокладки і розтруба. Переваги даних сполук полягають у можливості стику залишатися герметичним при будь-якому тиску, витримується самої трубою, і здатності кутового повороту (3-5 °), що привласнює пружність секції зібраного трубопроводу і дозволяє робити повороти великого радіусу без використання фасонних частин, що ми вже бачили посеред даного повідомлення.

У зв'язку з вищевикладеним необхідно підкреслити наступні причини щодо полімерних труб:

1) рівень аварійності поліетиленових труб удвічі вище в порівнянні з трубами ВЧШГ. Пластмасові труби не володіють жорсткістю – найвищої опірністю роздавлюванню – і мають великий коефіцієнт лінійного розширення. Завищені зовнішні навантаження на гнучку трубу приводять до її деформації і підвищенню овальності поперечного перерізу труби;

2) можливості виробництва будівельно-монтажних робіт на пластмасових трубопроводах обмежені. Установка водопроводів з ПВХ і ПЕ труб слід проводити (згідно інструкцій виробників) при температурі повітря не нижче -5 ° С. З зниженням температури пластичні характеристики пластмасових труб різко погіршуються, тому повинні дотримуватися завищені вимоги з їх транспортування, розвантаження, зберігання, монтажу та зварюванню . Так, наприклад, при використанні пластмасових труб технічними критеріями встановлюється необхідність їх термоізоляції дорогим листовим комірчастим стиролом, встановлення наметів для утеплення і т. п.;

3) технічна база і умови прокладки пластмасових труб за кордоном різко відрізняються від росіян. Для Росії властива необхідність виконання будівельно-монтажних робіт з прокладання та перекладання труб в зимовий час;

4) на російських водопроводах встановлена російська запірна арматура (засувки, поворотні затвори), не завжди забезпечує повне перекриття води. Це ставить під сумнів можливість проведення високоякісних зварювальних робіт, особливо при негативній температурі повітря;

5) прокладка поліетиленових труб відкритим методом просить виконання величезного, довгого і дорогого обсягу попередніх робіт, що не завжди може бути в критеріях щільної міської забудови, а в критеріях величезного насичення підземного місця інженерними комунікаціями – дуже ускладнена і призводить до значного подорожчання будівельно-монтажних робіт . Наприклад, європейські технічні умови з прокладання пластмасових труб регламентують впровадження для обсипання труб не вийнятий грунт, а спеціально приготовлений пісок або грунт з розміром фракцій найменш 22 мм (проживання заборонено також впровадження для обсипання труб замерзлого грунту);

6) і, зрештою, для труб, застосовуваних у системах питного водопостачання, дуже принципово гарантоване збереження протягом довгого часу їх міцнісних рис, довговічності та забезпечення необхідного якості води, що транспортується, що не можна сказати про полімерних трубах.

Досвід практичного впровадження показав, що труби з ВЧШГ мають найвищі міцності і деформаційні характеристики, близькі до показників залізних труб, але з власної корозійної стійкості істотно перевершують залізні.

Багато країн світу ввели технічні регламенти, які рекомендують застосування труб ВЧШГ в брудних територіях, до яких відносяться урбаністичні місцевості, промислові області, ділянки колишніх і діючих бензозаправних станцій, пункти по хім чищенні, хімзаводу, лакофарбові та інші підприємства із шкідливими критеріями впливу на навколишнє середовище, побутові та промислові звалища, місця видобутку і транспортування нафти, бензину, дизельного пального, термінали для їх переробки та навантаження і інші промислові виробництва.

Цими документами передбачено цілий комплекс заходів з оцінки ступеня забрудненості ділянок для укладання труб, концентрації забруднюючих речовин, також дано поради по видах матеріалів труб для водопостачання на небезпечних ділянках.

Більший внутрішній прохідний діаметр труб ВЧШГ в порівнянні з поліетиленовими трубами (при схожому зовнішньому поперечнику) в купе з низьким коефіцієнтом шорсткості дозволяють істотно знизити витрати на перекачування води, що транспортується внаслідок економії електроенергії і забезпечують можливість прокачування по трубах ВЧШГ величезних обсягів води.

При рівних зовнішніх поперечниках порівнюваних труб площа внутрішнього прохідного перетину труб ВЧШГ з цементним покриттям перевершує площу прохідного перетину поліетиленових труб з ПЕ 100 на 7 – 15% в спектрі поперечників від 150 до 300 мм відповідно. Трубопровід з ВЧШГ раз на рік зберігає значні суми в протягом усього терміну служби завдяки більшому номінального зовнішнього діаметра, і найменших витрат на перекачування. Завдяки найменшою втрати напору в трубах з ВЧШГ, які заміщають їх трубопроводи з інших матеріалів з подібними рисами зажадають, відповідно, впровадження більш дорогих труб більшого діаметра. І навпаки, трубопровід з ВЧШГ можна спроектувати так, щоб він викликав таку ж втрату напору, як і заміщає його трубопровід з іншого матеріалу. У даному випадку буде потрібно застосування труб ВЧШГ меншого діаметру і, як слід, найменшої ціни на одному і тому ж ділянці трубопроводу.

Корозійна стійкість труб з міцного чавуну в 5 разів перевершує стійкість труб з нелегованих вуглецевих сталей. Тести труб з міцного чавуну, які проводилися в США, Великобританії, Франції та Німеччини, показали, що корозійна стійкість труб ВЧШГ дорівнює або в ряді випадків вище, ніж у труб з сіруватого чавуну. Тести труб проводилися за атмосферної та грунтової корозії, також у різних брутальних середовищах.

Електронне опір міцного чавуну в 4,8 рази вище, ніж у сталі, а з'єднання труб розбиті непроводящими гумовими манжетами, тому труби ВЧШГ у звичайних обставинах експлуатації, зазвичай, не піддаються електронної корозії.

Як вказує 50-річний досвід експлуатації трубопровідних систем з міцного чавуну, труби ВЧШГ працюють надійно і тривало фактично у всіх критеріях, але, в особливо корозійних грунтах і в місцях електронних блукаючих струмів високої щільності їм може знадобитися додатковий захист у вигляді поліетиленової оболонки (поліетиленового « панчохи », що надівається на трубу в процесі укладання), зовнішнього покриття залізним цинком або катодного захисту.

Стандартні розтрубні з'єднання труб ВЧШГ, застосовувані в трубопроводах водопостачання та каналізації оснащуються манжетами з еластомерів EPDM, зроблених з етилен-пропіленова каучуку. Зміна механічних параметрів схожих еластомерів з часом відбувається під впливом двох явищ:

плинності у часі – повзучості (зростає деформації при незмінному навантаженні);

релаксації (релаксації стиснення при незмінній деформації).

У разі розтрубних з'єднань, ущільнення в їх досягається контактним тиском між тілом труби (розтруба труби) і манжетою. Деформація манжети, придбана в процесі з'єднання, залишається фактично незмінною.

Отже, явище релаксації – єдине, що робить вплив на манжету.

Підтвердженням цьому є практичний досвід використання ущільнень і кілець з еластомерів в США, починаючи з 1920-х років і по справжнє час, російський досвід впровадження гумових ущільнень і офіційно розміщені дані аварійності систем трубопроводів з міцного чавуну.

Як ми бачимо, за підсумками сумарної оцінки з усіх вищеназваних чинників труби ВЧШГ входять до числа більш багатообіцяючих.

У висновку хотілося б знову нагадати всім спецам, які беруть участь у процесах проектування, будівництва та експлуатації мереж водопостачання, світовий досвід влаштування інженерних комунікацій вказує взаємну затребуваність як полімерних, так і різного виду залізних труб і не спростовує їх плідного і взаємодоповнюючого співробітництва.

Джерело: gradostroitel.com.ua