Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПОДЗЕМНЫХ ТЕПЛОПРОВОДОВ

Если основной причиной повреждений подземных теплопроводов является наружная коррозия, то, следовательно, и основным средством повышения их надежности должно являться применение более совершенных, надежных и долговечных средств антикоррозионной защиты. Для канальной прокладки—средств пассивной защиты (покрытия наружной поверхности труб), для бесканальной — пассивной и активной (электродренаж, катодная защита и пр.). К наиболее надежным антикоррозийным покрытиям для подземных теплопроводов в настоящее время относятся силикатные эмали марок 64/64 и 105Т, наносимые на трубы способом индукционного нагрева (слой шликера и два слоя эмали), а также температуроустойчивый изол — два слоя на холодной изольной мастике того же состава. Приходится, к сожалению, констатировать, что кроме опытных данных лаборатории цеха теплофикации ОРГРЭС, основанных на весьма убедительных и хорошо поставленных лабораторных испытаниях, по этим рекомендуемым покрытиям нет достаточного количества данных эксплуатационного и полигонного характера.

Применяемое в Москве с 1960 г. покрытие температуроустойчивым изолом наносится заводом Главмосстроя на трубы не по слою изольной мастики, а по горячему битуму слоем 4—5 мм. На подающих трубах битум размягчается, изол теряет сцепление с трубой и обвисает вместе с тепловой изоляцией. Проложенные участки теплопроводов с эмалевыми покрытиями весьма ограничены по длине, проложены без соблюдения надлежащей заделки сварных стыков. Технология укладки и приспособления для монтажа эмалированных труб не разработаны (передвижные электростанции, индукторы, конструкции скользящих и неподвижных опор).

Можно сказать, что указанные два способа пассивной антикоррозионной защиты не могут быть признаны достаточными: изол по своей долговечности, эмаль — ввиду сложности работы на трассе. Работы по созданию (именно созданию, а не только проверке покрытий уже созданных для других отраслей техники) надежных, долговечных покрытий стоят сегодня так же остро, как 15—20 лет тому назад.

Пассивная защита нужна и для большинства применяемых и разработанных бесканальных конструкций подземных теплопроводов, таких как прокладки в керамзитобитуме, керамзитобетоне и др. Несколько особняком стоят в этом ряду бесканальные прокладки в монолитном армопенобетоне и в засыпном асфальтите. В этих конструкциях теплоизоляционный слой, по мнению авторов, должен являться одновременно и антикоррозионным покрытием. Долголетний опыт эксплуатации прокладок подземных теплопроводов в армопенобетоне по отзывам Ленинградской теплосети в целом является положительным. Однако, как указано выше, количество повреждений в Ленинградских сетях сравнительно велико, причем по данным той же статистики около 65% их, т. е. более 30 повреждений на 100 км трассы, произошло из-за наружной коррозии. Общеизвестно большое количество повреждений в стенах камер, в переходах в каналы и пр. Наружный гидроизоляционный слой совершенно не предохраняет пенобетон от проникновения влаги, вследствие чего конструкция имеет высокую влажность и поэтому увеличенные тепловые потери. Таким образом, и в этой наиболее индустриальной современной конструкции подземного теплопровода еще слишком много дефектов, требующих устранения. В эксплуатации конструкций в засыпном асфальтите пока еще не накоплено достаточного опыта из-за отсутствия как природного, так и синтезированного асфальтита.

При всей значимости работ по изысканию новых долговечных покрытий с каждым годом все большее значение приобретает предохранение от наружной коррозии

Действующих, Эксплуатируемых сетей и, с Другой ctd- роны, разработка мероприятий по предохранению от действия влаги вновь сооружаемых теплопроводов. Помимо применения более долговечной антикоррозионной защиты подземные теплопроводы должны иметь: правильную в смысле приближения к зданиям и подземным сооружениям трассировку, надежные конструкции прокладки, защищающие теплопровод от воздействия влаги и имеющие необходимую ремонтоспособность. Эти соображения имеют значение не только для вновь сооружаемых сетей, но в определенной степени и для сетей эксплуатируемых. Действующие сети должны постепенно реконструироваться с целью взаимного резервирования магистралей, осушения трасс, замены ненадежных узлов и пр.

При ненадежной антикоррозионной защите основное внимание при выборе конструкции, сооружении и эксплуатации подземного теплопровода нужно уделить возможности быстрого высыхания тепловой изоляции, считая бесспорной возможность ее увлажнения от разных причин. При канальной прокладке это достигается наличием воздушного зазора, при бесканальной — гравийной обсыпкой. И в том и в другом случаях влага из тепловой изоляции, особенно при высоком (100°С и выше) нагреве теплопровода, перейдет в воздушное пространство. Чем выше температура воды, тем меньше период сушки и тем суше будет тепловая изоляция, а следовательно, и меньше наружная коррозия. Вентиляция канала в зимнее время уменьшает влажность воздуха в канале, ускоряет процессы сушки. Наличие воздушного зазора в канале можно считать гарантированным только при периодическом контроле. Это легко осуществляется в проходных и полупроходных каналах, затруднено, но возможно в непроходных каналах при больших диаметрах труб и практически не может быть осуществлено в каналах с малыми диаметрами теплопроводов.

При бесканальной прокладке весьма актуальна также защита от блуждающих токов. В каналах с воздушным зазором при заземлении опор обычная электрозащита малоэффективна, необходимо электроизолировать теплопровод от грунта.

Если рассматривать типы подземных теплопроводов с позиций надежности, то несомненный приоритет получит прокладка в городских коллекторах совместно с кабельными Линиями и водопроводом. Общая стоимость сооружения городских коллекторов равна стоимости обычной прокладки кабелей и труб, причем стоимость теплопроводов обходится по цене прокладки в полупроходных каналах.

Экономичность сооружения городских коллекторов обычно подтверждается только при одновременной прокладке всех предусмотренных коммуникаций. Городские коллекторы обычно предусматриваются по направлению основных городских проездов, что, как правило, совпадает с трассами магистральных теплопроводов. При сооружении коллекторов следует особое внимание уделить следующим вопросам: прямолинейности трассы коллектора, соблюдению проектных отметок днища, тщательной гидроизоляции перекрытия канала, надежному закреплению неподвижных и подвижных опор. Несоблюдение этих простых мероприятий приводило к капели с перекрытия канала и коррозии верхнего теплопровода (обычно обратного), подтоплению и коррозии нижнего теплопровода, большим поперечным смещениям труб, срыву неподвижных и подвижных опор. На рис. 1-4 представлено одно из типовых сечений городских коллекторов.

Коллекторы, как правило, имеют большую протяженность, причем количество входов, объединяемых с диспетчерскими пунктами, весьма ограничено. Поэтому в целях быстроты локализации возможных повреждений секционирующие задвижки, а также задвижки на ответвлениях из коллектора должны обеспечиваться дистанционным приводом.

С точки зрения строительства и эксплуатации весьма перспективно в новых кварталах сооружение внутриквартальных коллекторов с размещением в них кабелей, теплопроводов, водопровода и газа низкого давления. На рис. 1-5 показан пример такого коллектора. Коллекторы сооружаются с попутными дренажами. Очень важное, можно сказать, решающее значение при их сооружении имеют одновременное строительство и включение в работу отводящих водостоков. Даже временное затопление приводит к тяжелым последствиям. В Москве создана специальная служба по эксплуатации таких коллекторов.

Естественно, что в смысле надежности наибольшее значение имеют магистральные теплопроводы больших диаметров: повреждения на них ведут к отключениям большого количества потребителей при отсутствии резервных линий, к большим потерям воды, разрушению дорог и других сооружений.


Исходя из значимости этих теплопроводов и отсутствия пока достаточно надежной антикоррозионной защиты, даже для каналов будет достаточно обоснованным применение прокладки их в полупроходных каналах. В таких каналах должны быть организованы надежный отвод случайной воды, естественная вентиляция, ццателышй осмотр в летнее время при выключенных сетях. Такие каналы с шириной в свету между трубами не менее 500 мм и высотой не менее 1 400 мм могут применяться, например, для труб от 800 до 1 200—1 400 мм. На рис. 1-6 приведены сечения таких каналов. Монтаж труб и теплоизоляции в таких каналах производится до установки стеновых блоков. Швы между плитами и блоками должны быть тщательно заполнены цементным раствором, а наружная поверхность стен и перекрытия покрыта битумом 2 раза. Тепловая магистраль, проложенная в полупроходном канале, при хорошо организованном обслуживании может быть весьма надежным сооружением. Необходимо лишь при ее строительстве соблюсти принцип равной надежности по всей ее длине, т. е. не допускать малонадежных конструкций на пересечении дорог, речек и пр. Для трубопроводов диаметром 500—700 мм полупроходные каналы будут слишком дорогими, поэтому для них могут быть рекомендованы непроходные каналы с контролируемым воздушным зазором, для чего необходимо сооружение через каждые 40—50 м дополнительных смотровых камер. Расстояния от пола канала до труб следует принимать максимально возможными. Для того чтобы канал мог выполнять свои функции, он должен быть всемерно защищен от доступа воды; обильный приток воды особенно опасен из-за заноса канала грязью. С этой целью необходимо проводить тщательную заделку швов, механизированное битуминирование перекрытия и стен канала и, главное, предусмотреть организованный отвод воды из всех нижних точек. ?


Надежный контроль за трубопроводами меньших диаметров в каналах практически невозможен, для них наиболее рациональной является бесканальная прокладка. По тем же условиям поддержания сухости тепловой изоляции бесканальные конструкции должны обеспечиваться попутными дренажами, влагозащитной оболочкой либо гравийной обсыпкой с защитой ее от заиливания песком. Бесканальные теплопроводы, как правило, должны иметь активную электрическую защиту [Л. 17]. На рис. 1-7 показана рекомендуемая В. П. Витальевым конструкция бесканального теплопровода. Как видно из рисунка, конструкция прокладки требует весьма тщательного выполнения работ непосредственно на трассе.


Таким образом, общим требованием для канальных и бесканальных прокладок может быть обеспечение гарантированного воздушного зазора: сплошного при канальной прокладке и в слое гравия — при бесканальной. С этой точки зрения допустима засыпка канала гравием и совершенно недопустима бесканальная прокладка без дренажа и обертки в глине и суглинках. Бесканальная прокладка трубопроводов обеспечивает быстрое обнаружение повреждений, заметный выигрыш в стоимости сооружения. Разумеется, разработка более надежных и долговечных бесканальных конструкций может поднять верхний предел их применения. Особенно в этом отношении важна разработка долговечных антикорозионных покрытий, которые могли бы открыть дорогу применению дешевых засыпных конструкций.


Большим недостатком современной бесканальной прокладки, особенно для труб малых и средних диаметров, является необходимость укладки всех поворотов трассы в каналах. При проектировании необходимо стремиться к прямолинейности трассы, закрепляя углы поворота неподвижными опорами и применяя осевые компенсаторы. Места входов и выходов в каналы и камеры для бесканальных теплопроводов всегда самые опасные, и на их конструкцию и особенно качество работ должно быть обращено самое серьезное внимание,

На рис. 1-8 показаны В качестве примера такие конструкции. Канальные и бесканальные прокладки теплопроводов в глинистых грунтах и при слоистом строении грунтов должны сооружаться с попутными дренажами (рис. 1-9). Надежнее и проще в эксплуатации, когда попутные дренажи имеют самотечные выпуски. Экономически это оправдывается даже при значительном протяжении отводящего водостока — до 200—300 м. Другим решением является сооружение специальных дренажных станций. Ла рис. 1-10 показан общий вид такой модернизированной станции в разработке Мосинжпроекта. Пусковые устройства в этой станции вынесены в специальный металлический шкаф, располагаемый над камерой либо у ближайшего дома.



Трассы магистральных и разводящих теплопроводов могут проходить как по городским проездам, так и по внутриквартальным территориям. Преимуществом трассировки по проездам является прямолинейность, которая особенно важна для магистралей. Однако на проездах теплопроводы следует располагать только в зеленых полосах, так как обслуживание камер на оживленных городских проездах при развитии автомобильного транспорта скоро станет невозможным.

Прокладка внутри кварталов всегда связана с приближением к зданиям, а иногда и к необходимости их пересечения, особенно в старых городах.

Наибольшую опасность при приближении и пересечении теплопроводом здания представляет размыв горячей водой фундаментов здания при повреждениях труб. С целью предотвращения этого явления, а также для периодического осмотра и ремонта теплопроводы в этих местах должны прокладываться в проходных монолитных железобетонных каналах (можно сборных, но с железобетонной рубашкой). Эти участки по возможности следует отделить от смежных, чтобы исключить приток воды извне и обеспечить их нижние точки выпусками в водосток. Учитывая недостаточную долговечность и высокую стоимость применяемых ныне конструкций магистральных теплопроводов, было бы целесообразно допускать в городах и надземную прокладку их, например, вдоль железных дорог, воздушных линий электропередачи и пр. Такую воздушную прокладку теплопроводов, например, достаточно широко применяют в ГДР.

Весьма важным элементом подземного теплопровода являются неподвижные опоры. На трассах они сооружаются обычно в виде железобетонных щитов, в которых проходящие трубопроводы закрепляются фланцами и косынками. До недавнего времени между трубой и бетоном в этой конструкции прокладывался асбест. Снижение температуры он обеспечить не может, так как всегда находится во влажном состоянии, а интенсификации коррозии способствует. Необходимо стремиться к тому, чтобы конструкция тепловой изоляции в неподвижной опоре не изменялась и сама опора в канале не препятствовала бы ни движению воды по дну канала, ни воздуха. На рис. 1-11 показан вариант неподвижной опоры для труб большого диаметра, разработанный Мосэнергопроектом.


Очень большое значение имеет правильное решение мест пересечений с другими инженерными коммуникациями. На. рис. 1-12 в качестве примера показано пересечение теплопровода с канализацией или водостоком. Канализационная труба на участке пересечения заключается сперва в стальной футляр, сваренный из двух половинок, а затем в железобетонную обойму. На рис. 1-13 показано пересечение с газопроводом, который заключается в стальной футляр с диаметром на два размера больше газопровода. До установки футляра стыки газопровода проверяются физическими методами. Газопровод и футляр покрываются весьма усиленной гидроизоляцией. Из канала теплопровода выводится контрольная трубка с ковером.


Принципиально важным является пересечение с высоковольтными кабелями напряжением 6 и 10 кв. Расстояние между кабелем и каналом при пересечении определено нормами величиной 0,5 м, что весьма часто заставляет заглублять даже магистральные теплопроводы, несмотря на всю опасность этого в связи с возможными подтоплениями. Практика Москвы не знает случаев повреждения кабелей из-за их нагрева водяными теплопроводами, даже если кабели лежат на перекрытии канала. Период прохождения высоких температур воды крайне непродолжителен и имеет место при низких температурах грунта. Проведенные расчеты также подтверждают допустимость значительного (до 0,1—0,2 м) снижения этого расстояния. Максимально возможное приближение теплопровода к поверхности земли представляется нам с точки зрения долговечности работы первостепенным. Здесь также возможно сослаться на опыт прокладки тепло- и паропроводов в ГДР и Париже, где мелкое заложение их достигается за счет укладки силовых кабелей непосредственно на перекрытие канала.

Все нижние точки каналов должны иметь надежный отвод воды. По нашему мнению, именно это в основном и обеспечивает надежную работу теплопровода в канале. Отвод воды должен представлять самостоятельный и очень важный раздел проекта. Весьма часто отвод воды предусматривается через камеры, в которых устанавливается оборудование. Это крайне затрудняет их обслуживание и становится совершенно недопустимым при размещении в камерах какого-либо электротехнического оборудования. В камерах, располагаемых в нижних точках трассы и предназначенных для приема случайной воды, размещать оборудование не следует. Спускные линии из теплопроводов должны выводиться за стены камер. Следует принять все меры к предохранению камер с установленным оборудованием от доступа воды.

В тех случаях, когда это предусмотреть нельзя, необходимо размещать штурвалы и маховики задвижек так, чтобы был возможен к ним доступ сверху, не опускаясь в камеру, заполненную горячей водой. Затопление камер при повреждениях теплопроводов в современных условиях происходит практически всегда, и это значительно увеличивает размеры отключаемой сети и время ликвидации повреждения.

Установка секционирующих задвижек большого диаметра с электроприводом обычно предусматривается в камерах с надземными павильонами. На рис. 1-14 показана компоновка камеры с павильоном. В целях безопасности установленного оборудования следует полностью исключать в них световые проемы и предусматривать обязательно металлические двери с надежными запорами. Вентиляция влажного воздуха из канала через павильон приводит к коррозии пусковой аппаратуры. Очевидно, наиболее надежно полностью из755Шровать камеру с павильоном от подводящих каналов. Вытяжную шахту из канала следует пристроить к стене павильона. Весьма полезно установить в павильоне подъемное устройство с грузоподъемностью, достаточной для подъема редуктора задвижки.

Известно, что несмотря на большой объем строительства тепловых сетей, промышленность не выпускает для нее специализированной арматуры. Выпускаемая заводами стальная запорная арматура на давление 25 кгс/см2 имеет фланцевые соединения, большие габариты и вес, недостаточную плотность закрытия. Электропривод на задвижках предназначен для нормальных сухих помещений. В то же время для подземных теплопроводов более пригодны бесфланцевые стальные задвижки на давление 16—25 кгс/см2. С точки зрения уменьшения габаритов задвижки больших диаметров (300—400 мм) целесообразно заменять затворами, рассчитанными на то же давление. Пока что затворы выпускаются лишь на 10 кгс/см2 и температуру 50 °С. Непродолжительный опыт применения таких затворов диаметром 1200 и 1 400 мм на обратных теплопроводах в Москве дал положительные результаты. Примененная заводом на уплотнениях резина заменяется на температуроустойчивую. Электропривод на задвижках должен быть приспособлен к работе в условиях камер (температура 40— 50°С при влажности 95%). Весьма перспективно в тяжелых условиях работы применение гидропривода для задвижек. Возможен как гидромоторный, так и поршневой варианты. В Московских сетях сравнительно продолжительное время применяются задвижки диаметром 500—600 мм с поршневым приводом, изготовленные по чертежам ЦКБ Мосэнерго. На рис. 1-15 приведена схема такого привода.



Гидравлический привод (рис. 1-15) состоит из двух стальных цилиндров: верхнего 4 и нижнего 1. В верхнем цилиндре ходит поршень 3, величина его хода обеспечивает полное открытие и закрытие задвижки. В нижнем цилиндре расположен поршень-усилитель 2, необходимый для создания дополнительных усилий в начальные

моменты открытия и закрытия задвижки. Между цилиндрами имеется перегородка с отверстием для выхода верхней части поршня-усилителя. Поршень-усилитель имеет пазы для перетока рабочей жидкости из нижнего цилиндра в верхний и наоборот. Поршни уплотняются резиновыми кольцами. В крышках верхнего цилиндра 8 и нижнего 10 имеются отверстия 5 я 11 для подвода и слива рабочей жидкости, а также указатели 7 и 9 открытия и закрытая задвижки. Вода, подводимая из сети к цилиндру, охлаждается в специальном бачке. Закрытие и открытие задвижки можно также производить с помощью инертного газа из баллона через патрубок 6.

Очень важно принять меры к реконструкции выпускаемых сальниковых компенсаторов. Практика эксплуатации компенсаторов показала, во-первых, быструю коррозию их стаканов из-за переменной влажности набивки и, во-вторых, что подтяжка грундбукс в компенсаторах большого диаметра требует очень больших усилий. Поэтому в компенсаторах следует предусмотреть антикоррозийную защиту стаканов и их смазку, а при диаметрах 800 мм и выше —гидравлическую затяжку грундбукс. Наиболее прогрессивным было бы применение волнистых компенсаторов из нержавеющей стали.

Выше мы указывали на необходимость учитывать ремонтопригодность применяемых конструкций. Чем ниже надежность конструкций, тем больше требований к ремонтопригодности. Бесканальные, равно как и сборные каналы обеспечивают ремонтопригодность, но при средних и особенно больших диаметрах труб требуют при производстве обязательного применения строительных механизмов — экскаваторов, автокранов. Весьма часто на трассах теплопроводов в последующем предусматриваются посадка деревьев, сооружение открытых складов или индивидуальных гаражей и пр. Трассы весьма плотно застраиваются различными зданиями, что затрудняет или полностью исключает подъезд к ним крупногабаритных машин.

Большие трудности для ремонта обычно представляют закрытые проходки под железнодорожными путями, основными городскими проездами, сооружаемые вместо нормальной щитовой проходки (проходной канал) методом продавливания. Такие проходки вообще должны допускаться в виде исключения,, так как надежность их недостаточна, а замена труб в них требует нескольких суток. Случаи, когда такая замена стала необходимой, были отмечены в Москве; причины ее — повреждения заводских сварных швов, интенсивная коррозия труб.

Требования к таким проходкам можно сформулйро- вать следующим образом: максимальная длина не более 30 м; усиленное антикоррозионное покрытие теплопроводов; полная электрическая изоляция теплопроводов от футляров (гильз) и катодная защита; кольцевой зазор между футляром и тепловой изоляцией не менее 150 мм\ естественная вентиляция; монтажная камера со сборным перекрытием длиной по оси проходки не менее 4,5 м. В особо ответственных случаях и при большой длине закрытой проходки целесообразно проложить третью гильзу.

Большое, даже решающее значение для надежной последующей эксплуатации имеет качество выполнения работ. Качеству работ должно быть уделено самое большое внимание как строителями и монтажниками, так и технадзором эксплуатации. Сюда относятся: точное соблюдение технологии нанесения антикоррозионных покрытий, правил сварки стыков труб, уклонов днищ каналов; дренирование всех нижних точек каналов, тщательная гидроизоляция каналов и камер, особенно в местах пересечения с другими подземными коммуникациями, городскими проездами, кюветами дорог и пр.

Описанные мероприятия, несомненно, будут способствовать значительному снижению количества повреждений в тепловых сетях, снизят необходимость в перекладках. Однако рассчитывать на возможность абсолютной надежности подземных теплопроводов даже при выполнении всех условий все же нельзя. Никакая самая совершенная антикоррозионная защита не сможет обеспечить абсолютной надежности сетей. Что это действительно так, можно убедиться на большом опыте работы газо- и нефтепроводов, где применяется наиболее совершенная защита от коррозии. Вот что говорится, например, в [Л. 19]:

«Коррозия подземных изолированных трубопроводов в грунтах — весьма сложный и пока еще недостаточно изученный процесс. Однако на основе накопленного опыта можно сделать ряд общих выводов о том, что: изоляция даже высокого качества не полностью исключает повреждения коррозией поверхностей труб, очаги коррозии при наличии изоляции распределяются по поверхностям труб крайне неравномерно изолирующие покрытия со временем под влиянием окружающей среды теряют свои начальные защитные свойства (подвергаются старению), скорость протекания коррозионного процесса подземного изолированного трубопровода непостоянна и неравномерна».

Такая объективная и вместе с тем достаточно пессимистическая оценка в отношении нефте- и газопроводов дает основания, по нашему мнению, сделать следующие основные выводы относительно подземных теплопроводов. Радиальные теплопроводы без резервирования никогда не могут обеспечить необходимой надежности теплоснабжения. Степень необходимой надежности, конечно, можно определять по-разному, но уже и на современном этапе требования жителей к надежности обеспечения теплом значительно превышают возможности чисто радиальных теплопроводов.

Как легко понять из сказанного, наибольшую трудность и значимость в обеспечении надежной работы действующих теплопроводов представляет выявление слабых, сильно коррозированных мест. Выявление участков, пораженных значительной, но сплошной равномерной коррозией, легко достигается разрытием нескольких шурфов. Шурфованием, производимым в опасных местах (рис. 1-1), можно выявить некоторое количество слабых мест, но обычно количество таких опасных в смысле коррозии мест весьма велико и большое количество повреждений возникает в совершенно неожиданных местах.

Слабые, сильно коррозированные места теплопроводов в настоящее время обычно выявляются путем гидравлических и температурных испытаний. Наиболее эффективны и безопасны испытания повышенным против рабочего давлением, производимым при температуре воды не выше 40—50 °С. При производстве испытаний гидравлическим давлением обычно ссылаются на правила Госгортехнадзора, в которых испытательное давление для теплопроводов устанавливается в 1,25 раза больше рабочего. Однако при этом не учитывается, что главным фактором при производстве таких испытаний является тщательный осмотр всего открытого теплопровода. Такие условия при испытании действующих подземных теплопроводов создать нельзя. Целью указанных испытаний является, как указывалось, выявление слабых коррозированных мест, дальнейшая коррозия которых в течение последующего года приведет к сквозному повреждению теплопровода.

Таким образом, уровень давления при испытаниях должен быть установлен таким, чтобы им были разрушены слабые коррозированные места трубопроводов, которые при дальнейшей, даже незначительной коррозии будут разрушены при эксплуатации рабочим давлением теплоносителя. Приближенно можно считать, что в зависимости от диаметра трубопровода разрушены должны быть места, толщина стенки которых составляет не более 1—1,5 мм. Разумеется, это давление зависит прежде всего от диаметра трубопровода и от величины очага поражения. Чем меньше диаметр теплопровода, тем больше должно быть поднято давление при испытании. Если при испытании теплопроводов большого диаметра давление обычно устанавливается около 25 кгс/см2, то для малых диаметров этого давления недостаточно. Как показал опыт, имеют определенное значение и длительность поддержания давления и замер расхода воды, идущей на поддержание давления. Характер процесса разрушения трубопровода в данном случае, в отличие от разрушения сварного шва, является постепенным, сравнительно медленным. Методы таких испытаний нуждаются в доработке.

Как было показано выше, основным фактором, значительно снижающим надежность теплоснабжения, является наружная коррозия стальных подземных теплопроводов. Основной, практически единственной, причиной ее служит свободный доступ кислорода к поверхности металла трубы из-за отсутствия надежного и долговечного антикоррозионного покрытия на теплопроводах.

По мере старения наблюдается рост удельной повреждаемости действующих сетей. Сколько-нибудь значительного снижения удельной повреждаемости нельзя добиться даже при резком увеличении объема ежегодных перекладок старых сетей. Повреждения возникают и на сравнительно новых сетях, так как при толщине стенки трубы, например, 5—6 мм длительность процесса очаговой коррозии не будет превышать 4—6 лет. Выявление очагов коррозии испытаниями и шурфами, хотя и является достаточно эффективным средством, все же трудоемко и приводит к сравнительно продолжительным отключениям потребителей.

Естественно, что наиболее правильным будет являться путь, приостанавливающий полностью или хотя бы частично процессы наружной коррозии подземных теплопроводов. Для действующих сетей, в которых без замены их нельзя выполнить надежные антикоррозионные покрытия, следу ть способ температурной указывалось на возможность резкого снижения скорости наружной коррозии при подъеме температуры воды до 100 °С. Механизм действия этого метода защиты можно упрощенно представить в следующем виде.

Интенсивность электрохимического процесса коррозии стального теплопровода зависит от большого числа факторов. Здесь и влагосодержание и воздухопроницаемость тепловой изоляции, величина pH электролита, температура контактного слоя и пр. При обычно применяемой тепловой изоляции из минеральной ваты интенсивность процесса коррозии определяется главным образом доступом влаги (точнее, кислорода в ней)к поверхности металла. Трубопровод, полностью погруженный в воду, подвергается более медленной коррозии, нежели находящийся во влажной тепловой изоляции. Переменный нагрев теплопровода приводит к перемещению влаги в слое изоляции, увеличению доступа кислорода и, следовательно, интенсификации процесса коррозии. Этому же способствует и само повышение температуры, так как с ее ростом увеличивается интенсивность электрохимических реакций. Результаты исследований, проведенных в Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова (АКХ), показали, что повышение температуры теплоносителя от 20 до 75 °С приводит к увеличению скорости коррозии стали в контакте с минеральной ватой в 4—5 раз. С дальнейшим ростом температуры теплоносителя до 100 °С скорость коррозии резко снижается, что связано с подсушиванием контактного слоя тепловой изоляции и деаэрацией воды. Полная деаэрация воды происходит при температуре, близкой к 100 °С. Таким образом, наиболее желательным для замедления процессов наружной коррозии подземных теплопроводов был бы тепловой режим работы сетей с минимальной температурой в 95—100 °С. Естественно, что такой режим работы полностью может быть применен лишь в летний период, а в отопительный — лишь при возможности количественного регулирования на абонентских вводах.

С достаточными основаниями можно предположить, что интенсивность коррозии и, следовательно, количество повреждений при подъеме температуры только в летний период снизятся пропорционально длительности этого периода, т. е. более чем вдвое. Дальнейшее снижение скорости коррозии за счет этого метода возможно при повышении температурного графика работы сети со 150 до 165°С и выше.

Некоторое снижение недовыработки и, следовательно, перерасхода топлива может быть получено за счет одновременного с повышением температуры подаваемой воды понижения ее обратной температуры, например, до 20— 30 °С. Этим будут практически приведены в соответствие с современным уровнем и тепловые потери в сетях.

Громов Н. К. Городские теплофикационные системы. М., «Энергия», 1974

Экспертиза

на главную