Корзина
12-13 декабря 2017 года в г. Екатеринбурге состоялась ХVII международная конференция «ТЕПЛО РОССИИ».
С 2-мя докладами на конференции выступил Председатель Совета директоров ЗАО «НПО Стройполимер» Устюгов Владимир Аркадьевич, к.т.н.
Тексты докладов публикуются в сокращении
ДОКЛАД 1. (доклад сопровождается 27 слайдами)
«Если болезнь не определена, невозможно и лечить ее».
Ас-Самарканди (12в.)
В настоящее время трудно представить существование сетей централизованного теплоснабжения без трубопроводов в ППУ изоляции. Конструкция «труба в трубе» получила широкое распространение во всех регионах России.
Основные ее достоинства для эксплуатирующих организаций заключаются в таких показателях, как снижение тепловых потерь в окружающую среду за счет низкого коэффициента теплопроводности ППУ при надежной гидроизоляции, исключение наружной коррозии стальных труб и, как следствие, повышение долговечности трубопровода, для строителей - сокращение сроков строительства за счет использования разнообразных фасонных элементов высокой заводской готовности.
Необходимо отметить, что применение данной технологии, предоставляя существенные преимущества, требует особого внимания и опыта. Практика применения показывает, что для получения желаемого результата необходимо строго соблюдать требования нормативных и рекомендательных документов, крайне важным является соблюдение качества на всех этапах создания тепловой сети – разработка проектной документации, изготовление элементов трубопровода, транспортировка, хранение, производство строительно-монтажных работ, технический надзор за проектированием и строительством и эксплуатация.
Безусловно, обязательным элементом данной системы является наличие системы оперативного дистанционного контроля (СОДК), с помощью которой можно своевременно выявлять участки тепловой изоляции с повышенной влажностью изоляции, которое произошло в результате разгерметизации полиэтиленовой оболочки, разрушения муфты или за счет утечки теплоносителя из стального трубопровода вследствие коррозии или дефектов сварных соединений.
Специалистам ОАО «МТК» в период с 1995 по 2007 годы удалось классифицировать причины намокания ППУ-теплоизоляции , выявленные при эксплуатации трубопроводов, и установить их количественные значения:
- в 41,2% случаев намокание произошло по причине механического повреждения гидроизоляции - полиэтиленовой оболочки при проведении земляных работ сторонними организациями в зоне нахождения теплопровода;
- намокание ППУ теплоизоляции по причине разрушения муфт составляет - 45%;
- намокание по причине коррозии стальной трубы – 7,6%;
- намокание по причине дефектов сварных швов стальной трубы – 6,2%.
ИТАК, вода попала в теплоизоляционный слой – «Пришла беда, открывай ворота».
Дальше ситуация развивается по 3-м негативным сценариям:
- Увеличивается теплопроводность ППУ – увеличиваются тепловые потери;
- Начинается ускоренная коррозия стальной трубы;
- Начинается деструкция ППУ.
Какое из трех зол самое злое?
Основная проблема, возникающая от намокания ППУ – резкое снижение прочности ППУ при сжатии. Причем этот эффект может проявиться в течение ½ года.
Для определения места увлажнения теплоизоляции используется импульсный рефлектометр, который может определить только место сильного намокания со значительным пониженным сопротивлением изоляции. Если данное условие невыполнимо, это приводит к:
- невозможности определения точного места повреждения, как следствие – увеличению сроков предотвращения аварийной ситуации;
- необходимости производства больших объемов ремонтно-восстановительных работ, как следствие – значительному увеличению финансовых затрат.
Что делать? Извечный Русский вопрос:
- Улучшить качество муфт и их заделку
- Осуществлять мероприятия, препятствующие производству строительных работ в зоне нахождения теплопровода
- Улучшить адгезию ППУ к ПЭ оболочке и стальной трубе
- 2 раза в месяц контролировать состояние СОДК или создавать систему постоянного мониторинга с постоянным контролем
- Осуществлять входной контроль качества поставленной продукции, строго контролировать физико-механические свойства ПЭ и ППУ
- Соблюдать правила транспортировки и хранения труб в ППУ изоляции
- Осуществлять технический надзор за проектированием и строительством теплопроводов в ППУ теплоизоляции
- Необходимо в максимально короткие сроки проводить ремонтные работы на выявленных участках тепловой изоляции с обнаруженной повышенной влажностью
- При невозможности проведения ремонтных работ в короткий период времени, необходимо предотвратить дальнейшее намокание ППУ и остановить коррозию стальной трубы.
МЫ предлагаем новый путь решения этого вопроса.
Новая конструкция трубопроводов тепловых сетей «ВОДА-СТОП».
В 2017 году ЗАО «НПО Стройполимер» разработало и приступило к испытанию новой конструкции трубопроводов тепловых сетей, изготовленных по ГОСТ30732-2006. Мы назвали ее «ВОДА-СТОП».
Основа новой конструкции – водонабухающие центрирующие кольца, которые, как и в ранее выпускаемой конструкции, находятся внутри теплоизолированной конструкции на расстоянии до 1 метра друг от друга, имеют аналогичную форму и изготавливаются на ТПА.
Материал, из которых они изготовлены – водонабухающая термопластичная композиция, разработана нашей компанией, аналога данному материалу в мире нет. Данная конструкция защищена патентом РФ.
Водонабухающие центрирующие кольца обладают следующими свойствами – при соприкосновении с водой объем колец за 24 часа увеличивается на 300-400%.
Как это работает?
Вода проникла внутрь конструкции в результате повреждения внешней полиэтиленовой оболочки или разрушения муфты. Так как ППУ имеет низкое водопоглощение, вода преимущественно перемещается в теплоизоляции через микропоры, трещины и другие полости в пенопласте, большое количество воды может перемещаться по теплопроводу по полостям, образованным между ПЭ трубой-оболочкой или стальной трубой и ППУ, вследствие плохой адгезии или нарушения правил транспортировки и хранения труб в ППУ изоляции.
СОДК срабатывает со значительным опозданием, т.к. вода должна пройти значительное расстояние до проводов СОДК. При этом вода продолжает свой «легкий» путь вдоль оси трубопровода под внешним давлением, т.к. не встречает значительных препятствий. Как только вода дошла до водонабухающего центрирующего кольца, оно начинает набухать, создавая избыточное давление до 10 атм. в пространстве между стальной трубой и ПЭ трубой оболочкой.
Воздействие водонабухающего центрирующего кольца на ППУ можно разделить на два этапа:
- Водонабухающее кольцо сжимает пустоты, трещины, полости и поры, по которым возможно перемещение воды в ППУ и между ПЭ трубой-оболочкой и стальной трубой.
- После этого водонабухающее кольцо начинает сжимать ППУ.
Вода, попавшая в ППУ между двумя водонабухающими центрирующими кольцами, сама локализует пространство своего дальнейшего распространения.
Намокание ППУ в локализованном объеме происходит значительно быстрее и, как следствие, СОДК срабатывает раньше.
С целью предотвращения коррозии стальной трубы в локализованном пространстве из водонабухающих центрирующих колец в течение двух суток выделяется мигрирующий ингибитор коррозии - одна из последних запатентованных разработок специалистов Института физической химии и электрохимии РАН им. А.Н. Фрумкина.
Ингибитор мигрирует в ППУ и притягивается к металлу, препятствуя электрохимической реакции между хлоридами и стальной трубой.
ДОКЛАД 2. (доклад сопровождается 39 слайдами)
«Электросварные муфты НПО «Стройполимер» для трубопроводов в ППУ теплоизоляции».
В проекте нового ГОСТ 30732 указано:
« Для теплогидроизоляции стыковых соединений с диаметром полиэтиленовой оболочки до 400 мм включительно, допускается применение термоусаживаемых муфт с гидроизоляцией мастичными (клеевыми) материалами, а с диаметра оболочки 450 мм и более - применяются сварные термоусаживаемые муфты».
Увеличение диаметра трубопровода, как следствие его массы, увеличение длины перемещения муфт при их удалении от неподвижной опоры, приводят к увеличению нагрузок на муфты - вероятность разрушения стыкового соединения повышается.
Прочность электросварного соединения значительно выше прочности клеевого.
Специалисты отмечают следующие преимущества электромуфтовой сварки:
- надежное соединение за счет большой площади свариваемой поверхности;
- возможность сварки труб с толщиной стенки менее 5 мм;
- автоматизированный процесс сварки;
- большой температурный диапазон возможности производства работ от -15ºС до +50ºС;
ПРОЦЕСС СВАРКИ
Процесс сварки термопластов с использованием закладного нагревательного элемента состоит в образовании неразъемного соединения за счет контакта активированных соединяемых поверхностей.
Активация состоит в нагреве соединяемых полимерных поверхностей от закладного нагревательного элемента. Активация проявляется в повышении энергии теплового движения макромолекул полимера.
Cущность процесса сварки состоит в сближении макромолекул, соединяемых поверхностей на расстоянии 3-4А, при таком расстоянии проявляются силы межмолекулярного взаимодействия.
Механизм образования сварных соединений при сварке термопластов включает два этапа.
На первом этапе происходит одновременный разогрев свариваемых поверхностей, переход полимера в вязкотекучее состояние с последующим течением расплава, которое возникает за счет температурного расширения полимера. Температура перехода в текучее состояние у полимера начинает проявляться при температуре ориентировочно на 100ºС выше температуры плавления.
Расширяясь, расплав течет из горячей зоны в холодную зону. При этом из зоны контакта вытесняются дефектные и окисленные слои, газовая прослойка, препятствующие взаимодействию макромолекул, происходит перемешивание расплава. Остывая в холодной зоне, расплав «тормозится», создавая препятствие для дальнейшего вытекания расплава, за счет чего в горячей зоне образуется равномерное сварочное давление.
Недостаточное удержание сварочного давления может привести к выходу расплава из зоны сварки и, как следствие, к низкой прочности сварного шва.
На втором этапе между сблизившимися макромолекулами возникают силы их взаимодействия.
Для создания и удержания сварочного давления при электросварке муфт трубопроводов в ППУ теплоизоляции необходимо использовать дополнительный съемный бандаж, создающий равномерное усилие обжатия в процессе всего периода сварки.
Подбирая условия и режимы сварки, можно добиться существенного увеличения прочности сварного шва.
Наша компания начала заниматься созданием собственной технологии электросварной муфты для изоляции стыков трубопроводов в ППУ теплоизоляции в 2000 году.
Были проведены следующие исследования:
- выбрана методика оценки прочности сварного шва;
- подобрана оптимальная геометрия нагревательного элемента (ширина, расстояние между витками, материал и толщина проволоки);
- подобрана оптимальная сила давления обжатия сварного шва для создания сварочного давления;
- подобраны режимы сварки;
- подобраны коэффициенты температурной компенсации;
- выработаны требования к подготовке поверхности перед сваркой;
- исследованы конструкции и материалы обжимного ремня;
- изучены возникающие усилия в ПЭ муфте при ее термоусадке;
- изучены возможности активации материала нагревательного элемента для повышения прочности сварного шва.
Технология нами создавалась с нуля, поэтому нам пришлось все оборудование и приспособления проектировать и изготавливать самим:
- разработана линия по производству и упаковке нагревательного элемента;
- разрабатывались различные приспособления для обжима сварного шва с контролируемой силой обжима;
- разработан электроинструмент для растяжения нагревательного элемента для формования электрических выводов;
- разработаны зажимы, позволяющие надежно фиксировать нагревательный элемент на трубе-оболочке;
- разработана конструкция обжимного ремня с низким коэффициентом трения;
- разработана методика инструментального контроля процесса сварки, при необходимости с выдачей контрольного протокола;
В разработанной технологии нами были учтены недостатки, присутствующие в существующих технологиях.
Полный текст докладов и слайды вы можете получить, обратившись на info@stroipolymer.ru