Бестраншейные методы ремонта трубопроводов. Восстановление трубопроводов методом нанесения цементно-песчаного и цементно-полимерного покрытия

БЕСТРАНШЕЙНЫЕ МЕТОДЫ РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ МЕТОДОМ НАНЕСЕНИЯ ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНОГО И ЦЕМЕНТНО-ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ

Ю.Ф.Петров,
генеральный директор ООО "Ингмар-ХХI"

Состояние окружающей среды обитания и проживания людей определяют одну из наиболее острых проблем социального характера, затрагивающих интересы каждого человека. Острота данной проблемы в значительной степени зависит от состояния инженерной инфраструктуры населенных пунктов, промышленных предприятий и, в первую очередь, от состояния сетей водоснабжения и водоотведения, играющих важнейшую роль в жизнеобеспечении городов и промышленных предприятий.

Двадцатый век был веком бурного развития индустриализации всех стран, в результате чего выросли гигантские предприятия и города-мегаполисы, развивалась их инженерная инфраструктура, появились трубопроводные сети крупных масштабов. Большая часть трубопроводных систем строилась из стальных и чугунных труб. Как мы знаем, сейчас многие водопроводные сети и сети водоотведения строились без должной коррозионной защиты, что не могло не привести к проблемам сегодняшнего дня. Серьезные аварии на инженерных сетях, связанные с выходом из строя устаревших трубопроводов по нанесенному ущербу лишь немногим уступают взрывам и пожарам. Примерно 70% водопроводных трубопроводов России находятся в неудовлетворительном (предаварийном) состоянии, треть всех трубопроводов требует полной замены. Ежегодно на водопроводных сетях России происходит около 75 тыс. аварий, на водоотводящих - 90 тыс., и их число неуклонно растет год от года. В ряде случаев техногенные аварии и нарушение санитарного режима приводят к вспышкам инфекционных заболеваний.

Поэтому на сегодняшний день в условиях современных городов предупреждение старения и выхода из строя подземных инженерных сетей, устранения, локализация и минимизация последствий аварий являются главными задачами коммунальных эксплуатационных служб. Сейчас недостаточно быстро устранять аварии на инженерных сетях, необходимо иметь разработанный новый научно-обоснованный подход к прогнозированию и предотвращению самих аварий. Только реализация данной политики будет способствовать выполнению социальных и экологических задач современного города.

В последнее время в сфере эксплуатации и ремонта городских коммунальных систем имеет место направление, получившее название бестраншейных технологий строительства и санации (восстановления) трубопроводных систем, являющиеся альтернативой открытому способу строительства и ремонта. Под санацией трубопровода принято понимать приведение его в такое состояние, в котором он по прочностным и гидравлическим характеристикам не уступает параметрам вновь построенного того же диаметра. И, разумеется, надежность данного санированного трубопровода обеспечивает требуемую его функциональность, отдаляющей нормативный износ трубопровода, вызванным коррозией или разрушением.

Выход машинки

В развитых странах, где требования к качеству воды очень строгие, коррозионными повреждениями считаются не только сквозные отверстия (свищи), но и изменение диаметра трубы из-за отложений на ее внутренних стенках, а также и ухудшения качества воды за счет поглощения ее продуктов коррозии.

Прочистка - выход грязи

Грязная труба

И так, как уже было сказано выше, в основном водопроводные сети построены из металлических труб, стальных и чугунных. Металлические трубы обладают благоприятными механическими свойствами, но они очень сильно подвержены коррозии и при неудовлетворительной антикоррозионной защите срок службы их недолговечен. Трубы из серого чугуна очень устойчивы ко всем видам коррозии, однако из-за его хрупкости область применения его ограничена. Трубы из ковкого чугуна, где имеются включения шаровидного графита, обладают достаточными прочностными характеристиками и упругостью стали, однако, как и стальные трубы, неустойчивы к различного вида коррозионным процессам и требуют антикоррозионную защиту как наружной, так и внутренней поверхности.

Особое внимание уделяется коммунальными службами к уже работающим трубам из металла. Бестраншейных технологий санации ветхих трубопроводов, находящихся в эксплуатации, имеется большой выбор. По современной классификации можно выделить два основных направления санации труб:

применение для защиты набрызговых технологий;

ввод в старую трубу сплошных покрытий.

Сплошные покрытия подразумевают протаскивание в поврежденную трубу нового трубопровода из полимерного материала или гибкого комбинированного рукава (чулка), формирующего новую трубу внутри старой. Эти методы между собой отличаются специфическими особенностями, сложностью выполнения и ценой. Выбор той или иной технологии санации определяется после тщательной диагностики состояния трубы и факторов влияющих на качество санации. Подобное заключение должна давать квалифицированная техническая экспертиза.

Облицованная труба

В качестве защитных материалов при набрызговых технологиях в разное время применялись лакокрасочные материалы, эпоксидные смолы, битумные покрытия, однако по санитарным нормам, по причине высокой стоимости, из-за недостаточной надежности от этих материалов со временем отказались.

Очень широкое распространение во всем мире получила технология защиты внутренней поверхности трубы цементно-песчаным раствором. Высокое антикоррозионное качество защиты стальных конструкций бетоном было известно давно, а в США с конца XIX в. начали защищать от коррозии и стальные, чугунные трубы. Подобная практика защиты труб приняла большие масштабы и в Европе уже с начала XX столетия. И по сей день выпускаемые стальные и чугунные трубы имеют внутреннюю цементно-песчаную защиту. В Европе при строительстве трубопроводов из ковкого чугуна в особо агрессивных грунтах (болотах) наносят защиту и наружной поверхности трубы цементным раствором. Метод защиты внутренней поверхности трубы цементно-песчаным раствором является одним из самых привлекательных по соображениям гигиены и экономическим показателям. Он прост в исполнении, по окончании санации не требует сложных мероприятий по запуску трубопровода в эксплуатацию. Прочность цементного камня достигает 600 кг/см, что обеспечивает достаточную герметичность, качественно выполненное покрытие улучшает гидравлические свойства трубопровода. При исследовании гидравлических характеристик потока воды в трубе до санации и после из-за уменьшения коэффициента трения гидравлические показатели на порядок выше, но они выше даже по сравнению с новым трубопроводом, где внутренние стенки еще не успели покрыться отложениями. Это возможно даже при уменьшении по сравнению с новым трубопроводом диаметра трубы из-за образования на поверхности цементного покрытия гидрофильного слоя.

Облицованная труба

Главное защитное свойство цементного слоя состоит в способности предотвращать коррозию металла. Цементно-песчаный слой представляет собой пористую массу, чем выгодно отличается от других покрытий, где требования герметичности совсем другие. При постоянном контакте с водой в поры покрытия проникает вода, идет реакция гидратации цемента, образуется раствор гидроокиси кальция, рН 12,6, среда щелочная, сталь пассивируется за счет образования защитного слоя из окислов железа, в таких условиях низколегированная сталь не корродирует. Как видим, к цементному камню требования абсолютного отсутствия пористости можно не применять, пористость даже оказывает положительный эффект по защите от коррозии. Известно, что некоторые виды железобактерий, например моллюск дрейсена, не живут в щелочной среде и подобные обрастания на цементном покрытии не встречаются. Лабораторные опыты показывают, что если при нанесении слоя из цементного раствора были трещины, то они затягиваются со временем образующимся при взаимодействии воды и цементного камня карбонатом кальция, и прочностные характеристики такого образования достаточно впечатляющие. Технология защиты труб цементно-песчаным раствором позволяет экономить на значительном снижении остаточной концентрации хлора в питьевой воде из-за сокращения потерь на сорбцию окислителя пористыми коррозионными обрастаниями по причине их полного отсутствия.

Технология санирования изношенных трубопроводов методом нанесения ЦП покрытия, особенно в местах жилых застроек с развитой сетью инженерных коммуникаций, обеспечивает значительную экономию времени и средств на выполнение работ. Стоимость работ по санации изношенных труб составляют порядка 40-50% от строительства нового трубопровода. После санации старых трубопроводов наблюдается значительная экономия электроэнергии, расходуемой на подачу воды к потребителям.