Трубы ППУ и ППМИ. В чем разница?

   Сегодня тепловые сети переживают сложные времена. 80% трубопроводов превысили срок безаварийной службы, а более 30% находятся в аварийном состоянии и требуют срочного ремонта. Статистика показывает, что число аварий и повреждений на тепловых сетях, связанных, прежде всего с коррозией стальных труб, нередко по разным оценкам достигает 60 и более показателей на 100 км трассы. Положение с каждым годом усугубляется в связи с недостатком средств на ремонт и, что самое главное, продолжающимся применением некачественных теплогидроизоляционных материалов и труб при сооружении тепловых сетей. Теплопотери по разным оценкам составляют порядка 30%, и эти затраты ложатся на плечи потребителей.

   Согласно №261 -ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», товары, предлагаемые на строительном рынке, должны иметь определенный показатель и относиться к установленному классу энергоэффективности. Несомненно, этот закон очень важен для отечественной индустрии, поскольку, в конечном итоге, должен привести к окончательной модернизации российских производств и выводу на рынок готовых технологических решений в области энергосбережения, как например, трубы в пенополиуретановой изоляции, начало производства и внедрение которых в России способствовало увеличению сроков эксплуатации теплосетей, значительному сокращению расходов на техническое обслуживание и, главное, уменьшению потерь тепла при передаче от производителя к потребителю.

ППУ - будущее инженерных сетей

Продукция в пенополиуретановой изоляции (сокращенно ППУ) выпускается согласно требованиям ГОСТ 30732-2006. Трехслойная конструкция таких труб для подземной бесканальной прокладки состоит непосредственно из стальной трубы, теплоизоляционного слоя из пенополиуретана и защитной оболочки из полиэтилена низкого давления (ПЭ). Для надземной прокладки стальная труба и слой пенополиуретана защищаются оболочкой из спиральновальцованной оцинкованной стали. В данной системе пенополиуретановый слой исключает потери тепла (коэффициент теплопроводности 0,027 Вт/мК) при его транспортировке потребителю, поскольку представляет собой жесткую, наполненную газом, неплавящуюся термоактивную пластмассу, имеющую мелкоячеистую структуру, в которой 3% объема - это твердый материал, а остальные 97% - полости, заполненные газом. За счет такой структуры и крайне низкой теплопроводности газа пенополиуретан на сегодняшний день является одним из лучших теплоизоляторов в мире. Пенополиуретановая изоляция в холодных зимних условиях уменьшит тепловые потери горячей воды, предотвратит замерзание холодной воды, проходящей по трубопроводам. Полиэтилен, в свою очередь, предохраняет ППУ и трубу от грунтовых вод и, соответственно, коррозии. Специалисты отмечают десятикратное снижение интенсивности коррозии металла, что приводит к такому же показателю по уменьшению замены теплосетей.

   В заводских условиях с точным соблюдением пропорции жидкие компоненты пенополиуретана - полиол и полиизоцианат - впрыскиваются под давлением в пространство между стальной трубой и полиэтиленовой наружной оболочкой. Застывая в межтрубном пространстве, компоненты принимают форму защитной ППУ теплоизоляции. Адгезия, или, иными словами, сцепление разнородных тел в местах контакта поверхностей, обеспечивается благодаря предварительной обработке трубы дробеструйной установкой, что позволяет снять с ее стальной поверхности окалину и ржавчину, а в последующем нанести специальное покрытие. Адгезию с ПЭ-оболочкой обеспечивает коронарный электрический разряд материала. Плотность тепловой изоляции - от 30 до 200 кг/м3. Они имеют достаточно низкое водопоглощение - 0,04% в сутки. Сегодня производятся два типа труб: первый тип - для умеренных широт, второй - для суровыхзим северной части России. Сегодня отечественные производители изготавливают магистральные и разводящие трубопроводы диаметром от 57 до 1 400 мм.

 Трубы в ППУ изоляции могут эксплуатироваться при температуре окружающей среды от -80°С до + 130°С. Минимальная глубина при бесканальном способе прокладки принимается в пределах 0,5 - 0,7 м от поверхности грунта. Максимальное залегание тепломагистрали рассчитывается исходя из условия соблюдения прочности конструкции. Обычно оно не превышает 3 м.
Параметры теплоносителя:
давление (рабочее) - до 1,6 МПа;
температура (рабочая) - до 130°С;
температура (пиковая) - до 150°С.
   При правильном монтаже, изоляции стыков и эксплуатации трубы в ППУ-изоляции прослужат не менее 35 лет. В то же время система оперативного дистанционного контроля состояния тепловой изоляции (ОДК) позволит в процессе эксплуатации осуществлять мониторинг всей тепловой системы и обнаружения влаги в изоляции без проведения земляных работ. Согласно СП 41-105-2002 6.59 для оперативного выявления неисправностей систем ОДК необходимо обеспечить регулярный контроль состояния системы (не реже 2 раз в месяц). При наличии стационарного детектора - непрерывно.

   Трубы в ППМИ (ранее пенополимербетон) по технологии ОАО «ВНИПИэнергопром» впервые были использованы в 1978 г. на тепловых сетях Ленэнерго. Сегодня производители ППМИ в рекламных презентациях заверяют заказчиков, что труба, в которой отсутствует сплошная герметизация полиэтиленовой оболочкой, а слои обладают гидрофобностью, перспективнее, надежнее и долговечнее сплошной герметизации полиэтиленовой оболочкой и имеют существенные преимущества перед другими видами изоляции.
    ППМИ изготавливают из органоминеральных композиций, включающих различные вариации химических веществ и минеральных наполнителей с учетом местных сырьевых возможностей. Стальная труба в ППМИ выпускается согласно ТУ 5768-005-13300749-2005 изолированным диаметром от 25 до 820 мм. Пригодна только для сетей горячего водоснабжения. Состоит из трех основных слоев: плотного антикоррозийного с высокой адгезией к стальной трубе, объемной массой 400-600 кг/м3, толщиной 3-8 мм, с функцией защиты трубы от внешней коррозии; пористого теплоизоляционного с объемной массой 80-100 кг/м3 (толщина слоя зависит от расчета теплопотерь, индивидуальна для каждого региона) и плотного механо-гидрозащитного с объемной массой 400-600 кг/м3, толщиной 5-10 мм (выступает как оболочка), придающего конструкции достаточную прочность (для восприятия внешних нагрузок) и защищающего теплоизоляционный слой от чрезмерного увлажнения. Специалисты отмечают, что данная технология не требует системы ОДК, упрощает решение проблемы изоляции стыков, теряет не более 3% тепла при доставке теплоносителя, является диэлектриком, защищая теплопровод от наружного влияния блуждающих токов, а также гарантирует безаварийную работу в течение не менее 30 лет. При надземной прокладке поверхность ППМИ достаточно защитить только краской. Данная изоляция не боится увлажнения, обладает паропроницаемостью. Низкая стоимость фасонных изделий и заделки стыков позволяет сэкономить общую стоимость работ до 15% по сравнению с ППУ-изоляцией. С учетом значительной подверженности стальной трубы внутренней коррозии освоен выпуск новой конструкции теплопровода из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ), соответствующего требованиям международного стандарта ISO 2531. Производители утверждают, что независимо от грунтовых условий и режимов работы теплопроводов в данной конструкции не происходит разрушения или образования трещин вследствие контакта с грунтом. Кроме того, ППМИ позволяет проводить ремонтные работы по восстановлению изоляционного слоя в местах повреждения без замены труб.

ИНЖЕНЕРНЫЕ СЕТИ

Так ли это, попробуем разобраться. Сегодня большая часть специалистов склоняется к использованию труб в ППУ-изоляции, имея на это веские основания.
   Прежде чем обратиться к отчету Ассоциации разработчиков и производителей средств противокоррозионной защиты для топливно-энергетического комплекса, который был получен в ходе проведения коррозийных испытаний стальной трубы тепловых сетей с пенополимерминеральной изоляцией, приведем высказывания специалистов, непосредственно сталкивающихся с вопросами эксплуатации труб в ППУ- и ППМ- изоляции, а также компаний, зани занимающихся продвижением ППМИ на отечественном рынке.
   На сайтах производители ППМИ часто указывают, что для предотвращения попадания влаги в конструкции изоляции из пенополиуретана (ППУ), как известно, предусмотрена внешняя полиэтиленовая оболочка, однако во время строительства или эксплуатации тепловых сетей с ППУ изоляцией целостность этой оболочки часто нарушается, также вменяются в вину раковины и пустоты, присущие теплопроводам в ППУ-изоляции. И в довершение ко всему приводят таблицы якобы проверенных технических показателей, пишут призывы обратить внимание на трубы ППМИ, поскольку они на сегодняшний день уступают в спросе трубам в ППУ-изоляции.
В то же время на форумах специалистов АВОК можно столкнуться с такими высказываниями:

ВЕСТНИК ПРОМЫШЛЕННОСТИ

   «Стальная труба в ППМ- изоляции выпускается по ТУ 5768- 005-13300749-2005, но ТУ - это ГОСТируемый документ и разрабатываться должен по ГОСТу 2.114-95. ТУ-5768-005-13300749-2005 разработан с нарушением данного ГОСТа. В ТУ отсутствует обязательный раздел «Условия эксплуатации», включающий в себя условия безопасной эксплуатации данной продукции, что делает, в принципе, недопустимым ее применение. А эксплуатирующая организация, без данного раздела в ТУ, тем более не имеет права брать на себя ответственность за безопасную эксплуатацию трубы в ППМ-изоляции, так как непонятно, Проводилось испытание водостойкости образца стальной трубы с ППМИ в водопроводной воде при 100°С в течение 90 мин, с последующей выдержкой в воде при 20°С. Подготовленный согласно вышеописанной методике и высушенный до постоянной массы образец взвешивался до и после испытаний, после чего проводился расчет относительного влагопоглощения.
   Оценка стойкости образца стальной трубы с ППМИ к воздействию блуждающих токов при его погружении в 3% NaCI при 20°С проводилась путем анодной поляризации в течение трех суток с последующим удалением теплоизоляции и оценкой внешнего вида наружной поверхности прилежащего отрезка стальной трубы.
   Получение поляризационных кривых в 3%-ном NaCI проводилось после следующей подготовки образца стальной трубы с ППМИ: на наружной поверхности образца с ППМИ высверливалось отверстие для размещения хлорид- серебряного электрода сравнения. При этом в основании отверстия сохранялась плотная часть ППМИ толщиной 3-5 мм, которая прилегала к поверхности отрезка стальной трубы. Боковые поверхности образца теплоизоляции и стальная основа отрезка трубы при этом были тщательно изолированы эпоксидной смолой и силиконовой резиной. Перед поляризационными измерениями образец с ППМИ выдерживался в 3%-ном NaCI в течение 1ч.

Выводы, которые были получены в ходе испытаний:
   -Скорость коррозии образца стальной трубы с ППМИ в водопроводной воде мала и составляет около 1 мкм/год при при 45°С, при этом наличие ППМИ обеспечивает снижение скорости коррозии стали в воде примерно в 100 раз. В 3%-ном растворе NaCI при 45°С наличие ППМИ обеспечивает гораздо меньшее снижение скорости коррозии стали примерно в 4 раза. Нахождение стальных труб с ППМИ в увлажненных грунтах с повышенным солесодержанием может приводить к интенсивной коррозии в порах изоляции, составляющих до 25% поверхности труб.
   -Ввиду пористости ППМИ жидкие коррозионные среды из увлажненных грунтов быстро достигают поверхности стальных труб (не более 1 -х суток при 45°С).
   -Повышение температуры водного теплоносителя до 100-150°С может приводить к возрастанию скорости коррозии поверхности стальных труб в 4-5 раз в увлажненных грунтах.
   -В кипящей воде и 3%-ном NaCI происходит сильное растрескивание ППМИ уже после 1 ч выдержки.
   -Величины потенциала коррозии стали в 3%-ном NaCI при 20°С не являются защитными, что обеспечивает возможность протекания коррозионных процессов при воздействии увлажненных грунтов, содержащих соли и другие активаторы коррозии.
   Поляризационные испытания показали, что коррозия образца стальной трубы с ППМИ в 3%-ном растворе NaCI при 20°С протекает, в основном, с катодной деполяризацией вследствие затруднения доставки растворенного кислорода к ее поверхности. Сталь под теплоизоляцией находится в активном состоянии.
   -Водопоглощение ППМИ при полном погружении в водопроводную воду на 90 мин при 100°С и на 60 мин при 20°С составило (по массе) 10,5%, что значительно превышает величину, приведенную в ТУ 5768-005-13300749-2005 (1,5%). Интенсивное растрескивание ППМИ также наблюдалось при воздействии кипящего 3%-ного раствора NaCI в течение 1ч.
   -ППМИ практически не препятствует воздействию блуждающих токов на поверхность стальных труб.

ИНЖЕНЕРНЫЕ СЕТИ
Отчет подписан руководителем испытательной лаборатории ОАО «Мостеплосетьэнергоремонт» (регистрационный номер РОСС RU.0001.22ХИ64) С.И. Гелецким и экспертом, к.х.н. Н.Г. Ануфриевым.
Так что же предпочтительнее: ППУ или ППМИ на трубопроводах - решать вам!

Статья по данным журнала «Вестник промышленности и торговли» №5 2011 г.

назад