Виктор Злобин,
заместитель генерального директора ООО «СУ-87»
Сегодня мы хотели бы познакомить вас с минерально-полимерными покрытиями (МПП), которые предназначены для внутренней и наружной защиты действующих трубопроводов тепловых сетей и сетей ГВС, а также баков аккумуляторов горячей воды и различных резервуаров от коррозии.
Основная причина повреждений тепловых сетей – коррозионные разрушения металла труб. В 2013 г. в рамках сотрудничества с Некоммерческим партнерством «Российское Теплоснабжение» был проведен опрос, призванный выяснить, существует ли внутренняя коррозия стальных трубопроводов в системе теплоснабжения организаций-респондентов. 24 организации из 26 опрошенных ответили утвердительно («да, существует»), что составило 92,3%.
Ранее считалось, что основные повреждения связаны с наружной коррозией трубопроводов, и данные нашего опроса это подтвердили (65,4%). Однако в последнее время все более обостряются проблемы внутренней коррозии трубопроводов. Что бы ни говорили управляющие организации, внутренняя коррозия наблюдается практически во всех тепловых сетях, независимо от физико-химических параметров сетевой воды и прочих условий.
Даже при надежном в целом водно-химическом режиме теплосети часты случаи кратковременного увеличения концентрации кислорода в сетевой воде. Причинами последнего являются: во-первых, некачественная работа деаэраторов; во-вторых, кратковременные отключения деаэраторов; в-третьих, присосы водопроводной воды в абонентских подогревателях (для закрытой теплосети); наконец, завоздушивание обратных трубопроводов.
Бытует мнение, что повышение концентрации кислорода в сетевой воде на короткое время не представляет опасности с точки зрения коррозии. Однако проведенные электрохимические исследования, а также многократные обследования внутренней поверхности трубопроводов с помощью ультразвуковой панорамной дефектоскопии показали, что даже кратковременные «проскоки» кислорода в сетевую воду приводят к появлению питтингов на поверхности металла труб, которые могут развиваться в язвы и свищи в деаэрированной воде после ликвидации «проскока», резко увеличивая повреждаемость трубопроводов теплосети от внутренней коррозии.
Одной из причин «учащения» проявления внутренней коррозии в последние годы стало совершенствование конструкции подземной прокладки трубопроводов теплосети в ППУ-изоляции. Повреждаемость трубопроводов теплосети от наружной коррозии в связи с этим уменьшается. Соответственно, при уменьшении количества повреждений от наружной коррозии, доля повреждений от внутренней коррозии будет возрастать.
Второй причиной увеличения доли внутренней коррозии является уменьшение толщины стенок трубопроводов теплосети самых распространенных в тепловых сетях труб (Д 200 – 800 мм, 16 – 8 мм) в среднем
на 25–50%.
Третий фактор – изменение качества металла, используемого для трубопроводов теплосети. В рамках проведенного НП «РТ» опроса 84,6% респондентов ответили, что на внутреннюю коррозию оказывает влияние не только качество выполненных работ по прокладке нового трубопровода, но и качество выпускаемых труб. На сегодняшний день стальная труба, выпущенная в 1936 г. оказалась по коррозионной стойкости выше, чем стальная труба выпуска 70–80 годов прошлого века. В среднем по России 28% всех повреждений тепловых сетей обусловлены внутренней коррозией. В тепловых сетях Мосэнерго доля этих повреждений в 1985–1990 гг. достигала 35–37%.
В соответствии с рядом нормативных технических документов РФ нормативный срок службы трубопроводов тепловых сетей должен составлять 25–30 лет. Однако в процессе эксплуатации трубопроводы тепловых сетей подвержены воздействиям, которые приводят к снижению нормативного срока службы, в их числе:
- наличие внутренней и внешней коррозии;
- напряженное состояние трубопровода;
- наличие блуждающих токов;
- повышенная температура/давление;
- циклический характер нагрузок вследствие постоянного изменения температуры теплоносителя и др.
Кроме того, на трубопроводах, предназначенных для тепловых сетей, отсутствует, в заводском исполнении, внутреннее и наружное антикоррозионное покрытие, и коррозийные повреждения на трубах появляются при неблагоприятных условиях уже через 12–15 лет. К амортизационному сроку (25 лет) трубопроводы становятся аварийными, и борьба с локальными повреждениями здесь уже бесполезна – требуется полная их замена. В результате безаварийный период жизни тепловых сетей редко превышает 10 лет.
Этапы восстановительных работ
Рассмотрим технологию санации с помощью минерально-полимерного покрытия (МПП). Основные этапы проведения работ по нанесению покрытия следующие.
Первый этап: проведение внутритрубной диагностики (ВТД) с помощью ультразвуковой панорамной дефектоскопии для точного определения состояния трубопроводов, с получением информации о необходимом ремонте и рекомендаций по дальнейшей эксплуатации данного трубопровода.
Особенностью данного метода диагностики является возможность формирования карты толщины стенки трубопровода на 360° по всей длине обследуемого участка. На основании полученных данных определяется метод восстановления трубопровода (например санация, локальный ремонт или полная перекладка). Карта толщин стенки позволяет определить остаточную толщину стенки трубы, выявить зоны локальной внешней и внутренней коррозии и оценить утонение стенки трубы в миллиметрах.
Второй этап: чистка трубопровода сверхвысоким давлением – для достижения максимальной адгезионной способности покрытия к стенкам трубы. Принцип работы применяемой установки базируется на использовании поворотного ввода с вращающимися сменными головками, которые используются для трубопроводов с различными диаметрами. Специальным насосом подается вода под давлением 10–12 атм., а к фрезе она поступает преобразованная в гидравлический поток с давлением до 2500 атм., что позволяет обеспечить чистоту внутренней поверхности трубопровода (по ISO 8501-1 SA1-2,5).
Третий этап: нанесение минерально-полимерного покрытия. Смешивание материала происходит непосредственно на строительной площадке с помощью двух смесителей принудительного действия, затем под давлением через подающий шланг материал поступает на распыляющую головку, которая вращается со скоростью 4,5 тыс. оборотов в минуту. Высокое число оборотов головки гарантирует однородную и ровную поверхность покрытия. С помощью лебедки с плавным регулированием подающий шланг и распыляющая головка вытягиваются из трубы со скоростью, которая выводится в зависимости от диаметра трубы. Именно скорость движения определяет точную толщину покрытия внутренней стенки трубы.
При каких обстоятельствах трубопровод подлежит восстановлению?
- При остаточной толщине стенки трубы 2,5–5 мм в зависимости от диаметра трубопровода;
- при отложении марганца и язвенной коррозии;
- при сквозной коррозии до 3 мм;
- при безаварийной эксплуатации трубопровода;
- при проведении испытаний повышенным давлением;
- при некоторых аварийных ситуациях, в зависимости от диаметра трубопроводов.
Покрытие на минеральной основе
Минерально-полимерное покрытие было разработано в 1996 г. специально для антикоррозийной защиты внутренних стенок труб теплотрасс. Впервые оно было успешно применено в 1998 г. и доказало свои антикоррозийные свойства на многих километрах теплопроводов.
МПП – это покрытие на минеральной основе, которое состоит из двух компонентов: жидкой и порошковой фракции. Порошковый компонент, в состав которого входят различные согласованные друг с другом высококачественные природные минералы, имеет величину рН от 3,5 до 14. Необходимый для создания раствора жидкий компонент содержит специальную формулу синтетического каучука, который добавляется в порошковую смесь в качестве реагента. Этот каучук, содержащийся в готовом растворе, сохраняет упругость при температурах до –40°C, он не стареет и позволяет постоянно поддерживать смесь в стабильном состоянии.
Покрытие отличается эластичностью и термоустойчивостью при температурах от –40°C до +180°C. Кроме того, покрытие устойчиво к деминерализованной и технической воде и обладает свойствами герметика и заполнителя. Его адгезионная способность к стенкам труб не ослабевает даже при многократных сменах температурного режима. Эластичное покрытие без труда адаптируется к линейному расширению труб, причем никаких трещин на нем не образуется.
На сегодняшний день, кроме перекладки, других технологий, позволяющих осуществить антикоррозийную защиту старого трубопровода в теплоснабжении, не существует. Применение этой новой технологии в комплексе с ВТД позволит защитить внутреннюю поверхность действующего трубопровода в теплосетях от коррозии и на 30–40% сократить затраты управляющих компаний на проведение капитального ремонта, уменьшить количество повреждений на своих участках и повысить эффективность вложенных средств.
Так же мы хотели бы отметить, что для предупреждения коррозионного повреждения трубопроводов при новом строительстве тепловых сетей, реконструкции, замене участка тепловых сетей под проезжей частью, а также при закрытой системе теплоснабжения, сегодня рассматривается применение новых труб с внутренним или наружным антикоррозийным минерально-полимерным покрытием МПП в заводском исполнении.
Литература
1. Балабан-Ирменин Ю.В. Защита от внутренней коррозии трубопроводов водяных тепловых сетей. Москва., 2008.
2. Кара-Мурза С., Телегин С. Царь-Холод идет в Россию. Москва., 2003.