СРАВНЕНИЕ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ С ТРУБАМИ ИЗ ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ

Стальные трубы, используемые для передачи питьевой воды, внутри покрыты эпоксидными смолами, нанесенными последовательными слоями. В такой ситуации единственным возможным соединением между отдельными секциями труб является фланцевое соединение. В данном случае во избежание повреждений внутреннего покрытия или самого фланца необходимо принимать специальные меры при транспортировке и перемещении. С технической точки зрения сварные соединения с восстановлением покрытия на месте (возможно для труб большого диаметра) являются неприемлемым решением.

Внутренние эпоксидные покрытия имеют ограниченный срок службы, составляющий около 5 лет, по истечении которого проявляется питтинговая коррозия. Возникает необходимость в дорогостоящем техническом обслуживании или замене секций трубопровода.

Внутреннее покрытие хрупкое и неупругое. К тому же осевое и кольцевое напряжение, вызванные внутренним давлением в трубопроводе или укладкой грунта, приводят к отслаиванию или отделению небольших участков покрытия, что, в свою очередь, приводит к появлению коррозии.

Коррозия на внутренней поверхности без очистки приводит к значительному увеличению шероховатости и способствует образованию частиц, уменьшающих поток. Если средняя шероховатость новых труб составляет 0,03-0,05 мм, то шероховатость отработанных труб увеличивается до 0,2-0,4 мм или более.

Защита: коррозия стальных труб вызвана появлением электрохимических свойств, благодаря которым во влажной среде между трубой и внешней средой образуется электрический ток. Таким образом, осуществляется переход в металлический раствор в ионной форме.

Подобная потеря частиц с незащищенных труб вызывает постепенное утончение стенки трубы, а потеря частиц в защищенных трубах приводит к образованию отверстий в облицовке в дефектных точках, даже микроскопического размера.

Двумя основными условиями, приводящими к возникновению коррозии в подземном трубопроводе, являются:

• агрессивные свойства почвы: коррозия появляется при образовании гальванических ячеек, вызванных различиями в потенциале, порожденном на поверхности труб;
• паразитный ток: трубы играют роль проводников на участке, где ток протекает от трубы к земле (анод), происходит миграция ионов и, следовательно, коррозия.

Защита стальных труб от коррозии бывает двух типов: активного и пассивного.

Пассивная защита: цель такой защиты заключается в предотвращении передачи электрических токов между трубами и землей. Это обеспечивается изолирующими и водозащитными покрытиями (битумными или полиэтиленовыми), а также установкой изолирующих соединений в подходящих местах для разрыва электрической целостности трубопровода.

Пассивный тип защиты не дает полной защиты, т.к. незначительных дефектов или повреждений в покрытии достаточно, чтобы подобный тип защиты оказался бесполезным. Повреждения могут возникнуть при транспортировке или укладке и прогрессирующая коррозия очень быстро сделает трубы непригодными для эксплуатации.

Активная защита: достигается посредством подачи тока через подходящую вспомогательную электрическую цепь от земли к трубам в направлении, противоположном направлению паразитных токов. Таким образом, ток не проходит от трубы к земле и коррозия нейтрализуется.

Также данный тип защиты реализуется с помощью подсоединения трубопровода к элементам заглубленным в земле и имеющим более низкий потенциал, чем потенциал трубопровода. Таким образом, электрические токи покидают трубопровод через данные элементы, которые подвергаются коррозии вместо трубы. Данные элементы называются «жертвенными анодами» (анодное заземление).

В обоих случаях необходимо постоянное техническое обслуживание силовой установки, передающей встречный ток, а также техническое обслуживание используемых протекторных анодов.

Активный тип защиты всегда используется вместе с пассивным типом.

Внутренняя защита пассивного типа необходима для труб, которые используются в канализационных системах и большую часть времени являются пустыми. Защита обеспечивается с помощью битумного и эпоксидного покрытий и имеет аналогичные отрицательные качества, усиливающиеся невозможностью нанесения покрытия в области сварных швов в трубах малого диаметра.
Прокладка подземных стальных трубопроводов не вызывает особых сложностей при использовании современного оборудования. Следует быть крайне осторожным во избежание царапин и иных повреждений на внешних защитных антикоррозионных покрытиях. Поэтому трубы должны располагаться на основании и между боковыми опорными закладками, состоящими из просеянного материала или песка (что более предпочтительно), особенно если дно канавы неровное или каменистое.

В трубопроводах из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с быстросъемными соединениями, соединения скрепляются с помощью болтов или колец для соответствия рабочим условиям. Материал, используемый для таких соединений, должен быть коррозиестойким и не должен повреждать защитное покрытие гнезда.

Что касается внешних покрытий труб в тяжелом суглинке и геологических отвалах грунта, кроме защиты с помощью электроизолирующей пленки необходимы дополнительные средства защиты, подходящие для защиты от механического воздействия земли, в особенности по отношению к вздутию и усадке глины относительно защитной пленки.

По этим причинам во избежание разлома и раскрытия чугунных трубопроводов эксперты рекомендуют внешнее полиэтиленовое защитное покрытие.

Внутренняя защита состоит из слоя, на котором могут появиться трещины от напряжения, особенно в подземных трубопроводах большого диаметра, установленных в неустойчивых почвах с большими внешними нагрузками.

Принимая во внимание наличие каучуковых прокладок в соединениях, отсутствует необходимость в катодной защитной системе.

В случае использовании эпоксидной смолы для внутреннего покрытия, появляющиеся дефекты аналогичны дефектам стальных трубопроводов, описанных выше.

Вследствие большого веса и относительно небольшой длины секций чугунного трубопровода, укладка выполняется сравнительно медленно, а работа на площадке довольно трудоемкая. К тому же, очень часто чугунные трубопроводы импортируются. Их производство ограничивается средним диаметром. Большие диаметры отсутствуют на рынке.

Использование чугунных трубопроводов имеет следующие недостатки:

На участках с низкой стабильностью установка бетонных якорных блоков делает внешнюю защиту прерывной, а отсутствие непрерывности может привести к появлению коррозии, которая активирует разрушения конструкций труб и якорей.
Также как и в случае использования стальных трубопроводов, описанном выше, следует учитывать, что трубопроводы, пересекающие поверхность земли, состоящую из размытого известняка, могут быть подвержены коррозии вследствие просачиваний сквозь внешний защитный слой.

Гидравлические свойства чугунных трубопроводов зависят от качества и состояния внутреннего цементного слоя, который используется не только для защиты, но также и для улучшения гидравлических свойств.

Рекомендуемые абсолютные коэффициенты жесткости для использования в качестве магистрального трубопровода:

0,05мм - Внутренние трубопроводные трубы питающей магистрали
0,10мм - Внутренние вторичные трубы меньшей длины и диаметра
1,00мм - Внутренние распределительные трубопроводы приведенной длины без прокладки или с изношенной прокладкой.

Коэффициент 0,45 рекомендован для использования с формулой Куттера для канализации.

Технология производства труб из полиэтилена высокой плотности требует сложных и достаточно дорогостоящих установок и усовершенствованных систем контроля всех труб большого диаметра. Кроме надежных производителей, состоящих в европейской группе, существует ряд мелких производителей, не обеспечивающих необходимую надежность продукции.

Большинство образцов труб из ПНД представленных на рынке соответствуют установленным международным и отечественным стандартам. Но при производстве труб из термопластичных материалов существует риск того, что трубы могут быть изготовлены из некачественного сырья (например, если будет превышен допустимый процент сырья вторичной переработки), что может привести к неудовлетворительной работе трубопровода в долгосрочной перспективе.

Следует отметить, что его механические свойства определяют краткосрочно при температуре окружающей среды (20°С).

Значения модуля упругости и предела прочности значительно уменьшаются с течением времени и при повышении температуры. Таким образом, проявляются заметные вязко-упругие свойства. При постоянной нагрузке во время длительного использования увеличивается деформация. Такой эффект называется внутренней ползучестью.

Стеклопластиковые трубы представляют собой композиционный материал, поэтому их физические и механические свойства заметно меняются в зависимости от технологии производства, типа связующей смолы, вида и количества применяемого армирующего материала.

Свойства стеклопластика позволяют использовать его в широком диапазоне температур. Механические характеристики термореактивных смол существенно не изменяются до достижения температур, близких к точке стекловидного перехода смолы, т.е. точке, в которой смола переходит из стекловидного состояния в резинообразное состояние. Стеклопластик, так же как и термопластичные материалы (ПНД), характеризуется вязко-упругими свойствами, но стеклопластик мало подвержено влиянию температур в довольно широком диапазоне (до 70 – 80°C).

Более того, кривые регрессии, полученные при выполнении долгосрочных испытаний на растрескивание, например, в соответствии со стандартом ASTM D2992, отражают линейное развитие с би-логарифмическим представлением без типичного перегиба кривой, как у термопластичных материалов и, таким образом, без изменения поведения материала в долгосрочной перспективе. Как следствие, можно предположить очень долгий срок службы данного композитного материала.