А.Э. Николаев, заместитель главного инженера по тепловым сетям и ЦТП, ОАО «МОЭК»,
А.А. Сафонов, руководитель ИЦ «НИЦстром», ЗАО «ВНИИжелезобетон», г. Москва

Введение

Защитные свойства цементного покрытия по отношению к металлу известны уже более 150 лет. Еще в 1836 г. на основе исследований французской Академии наук было рекомендовано применение цемента в качестве дешевого и простого средства для защиты стали от коррозии. В США, начиная с 1931 г., облицовка чугунных и стальных труб цементным раствором становится общепринятой практикой.

Из всех известных бестраншейных методов ремонта трубопроводов нанесение цементно-песчаного покрытия является наиболее доступным и экономичным. К числу достоинств рассматриваемого метода ремонта трубопроводов необходимо также отнести высокую экологическую безопасность и надежность самого слоя. Цементно-песчаные покрытия наносятся достаточно быстро (порядка 100 п м в день), имеют сравнительно невысокую стоимость и обладают высокими механическими и антикоррозионными свойствами. Это единственное известное покрытие, которое обладает свойствами пассивной и активной антикоррозионной защиты. Кроме того, нанесенное на внутреннюю поверхность эксплуатируемых трубопроводов цементно-песчаное покрытие позволяет локализовать и прекратить развитие повреждений, возникших на наружной поверхности металла труб и вызванных сквозной коррозией; в ходе дальнейшей эксплуатации на покрытии не образуются отложения.

При использовании аналогичного способа для защиты трубопроводов тепловых сетей к цементным смесям предъявляются более жесткие требования, чем в случае сетей водоснабжения, обусловленные, в первую очередь, высокими температурами теплоносителя (до 150 О С), величиной давления в трубопроводе и другими условиями, характерными для систем теплоснабжения. В этом случае к статическим и динамическим нагрузкам на цементные покрытия добавляются также нагрузки вследствие теплового расширения стальной трубы. До недавнего времени отсутствовали материалы для покрытий, способные выдерживать тепловые нагрузки во время эксплуатации трубопровода без повреждений, влияющих на степень пригодности. Из-за теплового расширения можно было ожидать возникновения таких напряжений в зоне сцепления цемента и стали, которые могли бы привести к трещинам покрытия или к его отслоению.

Первые исследования возможности применения цементно-песчаных покрытий для ремонта трубопроводов систем теплоснабжения показали, что обычный цементно-песчаный раствор нельзя использовать в этих целях. В результате колебаний температуры транспортируемой воды цементный раствор отслаивается и разрушается. Ему не хватает эластичности.

Поэтому лабораторные исследования разработчиков данных видов покрытий направлены на улучшение эластичных свойств покрытия (его предельной деформативности и трещиностойкости), прочности при сжатии (в меньшей степени) и растяжении (что более важно), его адгезии к металлу и технологичности (подвижности, сохраняемости подвижности, тиксотропности и т.д.).

В этой связи в цементно-песчаную смесь вводят специальные химические добавки модификаторы на основе не редиспергируемых полимеров, в результате смешения компонентов получается цементно-полимерная смесь, предназначенная для нанесения цементно-песчаного покрытия.

Технологический процесс нанесения таких покрытий как для трубопроводов систем водоснабжения, так и для трубопроводов теплоснабжения идентичен.

По имеющимся данным, за рубежом метод санации трубопроводов тепловых сетей с использованием цементно-песчаных покрытий нашел применение в Италии, Германии и Румынии.

В России метод санации с использованием цементно-песчаного покрытия применялся в 2001 г. на тепловых сетях «Мостеплоэнерго» (ныне ОАО «МОЭК») для обработки экспериментального участка магистрального трубопровода теплосети диаметром 400 мм и протяженностью 2,4 км. С 2011 г. данная технология реновации теплосетей канальной прокладки стала внедряться на объектах ОАО «МОЭК», чему посвящена настоящая статья.

Технологический процесс санации тепловых сетей с использованием цементно-песчаного покрытия

Технологический процесс нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) включает в себя пять этапов.

Этап 1. На первом этапе изучаются и анализируются условия прохождения трассы ремонтируемого трубопровода; составляется проект производства работ, в котором определяются места вскрытия трубопроводов, количество и длины технологических захваток (санируемого участка).

Вскрытия (вырезания) трубопроводов производятся с двух сторон для прохождения прочитных снарядов и облицовочного агрегата. Максимальная длина прямой технологической захватки составляет 150 м.

Этап 2. На данном этапе производится механическая прочистка трубопровода. Механический метод прочистки трубопроводов (рис. 1) заключается в протаскивании через трубу посредством троса и лебедки механического про- чистного устройства (скребкового или манжетного снаряда, ерша и пр.).

Механический метод обеспечивает высокое качество очистки внутренних поверхностей трубопроводов, являясь наиболее доступным, безопасным и экономичным.

На рис. 2 показана технологическая схема механической прочистки стального трубопровода. Заведение тросов и прочистных устройств в трубопровод осуществляется через вырезы в трубах, доходящих до половины диаметра и длиной от 0,5 до 1,5 м. Вскрывают (вырезают) трубопровод на концах технологической захватки в существующем колодце или в специально открытом котловане, как показано на рисунке.

Этап прочистки завершается после удаления всех наростов и отложений, находящихся внутри трубопровода. По завершению процесса очистки производится проверка внутренней поверхности трубопровода с помощью телеконтроля.

Этап 3. Третьим этапом является собственно нанесение ЦПП.

Цементно-песчаное покрытие представляет собой двухкомпонентную смесь (сухая и жидкая). Сухая часть ЦПП состоит из портландцемента марки ПЦ 500, фракционированного кварцевого песка и базальтовой микрофибры и специальных минеральных добавок. Жидкая часть ЦПП представляет собой смесь минерально-полимерных добавок полифункционального действия. Работы по нанесению ЦПП проводятся при температуре наружного воздуха от +5 до +40 О С. На рис. 3 показан примерный план расположения технологического оборудования и механизмов при облицовке внутренних поверхностей трубопровода ЦПП. Несмотря на большое количество применяемого оборудования и механизмов, располагаются они на строительной площадке довольно компактно, занимая при этом небольшую площадь, что весьма важно для городских условий производства работ.

Сущность способа заключается в нанесении на внутренние поверхности трубопроводов цементно-песчаного покрытия. Осуществляется это центробежным способом с помощью пневматической (рис. 4) или электрической метательной головки (рис. 5) облицовочного агрегата, протаскиваемого внутри трубопровода посредством троса и лебедки (рис. 6).

Протаскивание облицовочного агрегата внутри трубы осуществляется точно так же, как и скребкового снаряда при механической очистке трубопровода.

Основным элементом облицовочного агрегата является метательная головка с центрирующим устройством. К металлической головке цементно-полимерный раствор и сжатый воздух (при использовании пневматической головки) подводятся соответствующими рукавами. Вытекающий раствор из металлической головки равномерно с большой радиальной скоростью разбрызгивается по периферии.

Толщина наносимого слоя покрытия зависит от диаметра труб. За один проход можно нанести слой толщиной от 5 до 12 мм, что обеспечивается скоростью продольного движения облицовочного агрегата и количеством подаваемого раствора.

Толщина наносимого слоя покрытия зависит от диаметра трубы (см. таблицу).

После нанесения покрытия и удаления из трубопровода всех приспособлений, вырезы или торцы труб должны быть плотно закрыты полиэтиленовой пленкой или другими заглушками. Это обеспечивает равномерное твердение покрытия по всей длине трубопровода. Для более быстрого набора марочной прочности ЦПП трубопровод желательно заполнить водой, но не ранее чем через 12 ч после нанесения раствора.

Набравшее марочную прочность затвердевшее ЦПП обладает необходимой прочностью за счет применения высоких марок цемента, а также характеризуется высокой плотностью прилегания к стенкам трубопровода. Достигается это за счет низкого водоцементного отношения (0,32+0,37) и большой скорости центробежного нанесения раствора, обеспечивающей высокую степень уплотнения и прилегания к защищаемой поверхности при ударе о внутреннюю поверхность трубы.

Уникальное свойство цементно-песчаного покрытия заключается в том, что оно обладает как пассивным, так и активным защитным эффектом от коррозии металла. Пассивный защитный эффект достигается за счет чисто механической изоляции металлической стенки трубы слоем раствора. Активный защитный эффект состоит в том, что при гидратации цемента в порах возникает насыщенный раствор гидроокиси кальция, pH которого составляет около 12,6. При этих условиях железо пассивируется за счет образования субмикроскопического покровного слоя из оксидов железа. Этот чрезвычайно тонкий пассивирующий слой механически изолирован цементно-песчаным покрытием от протекающей воды, удерживается на месте и предотвращает дальнейшую коррозию металла обработанного участка трубопровода.

Образовавшиеся в процессе твердения цементно-песчаного покрытия трещины в нем, находящиеся в контакте с водой, затягиваются выделяющимся карбонатом кальция.

Этот активный защитный процесс называют «самолечением» цементного покрытия.

Таким образом, при постоянном наличии воды обеспечивается многолетняя защита трубопровода.

Затвердевшее ЦПП надежно герметизирует небольшие локальные повреждения в теле трубы, а также нарушенные стыковые соединения.

Наряду с антикоррозиционным защитным эффектом цементно-песчаное покрытие улучшает также гидравлические характеристики трубопровода. Причиной этого является отсутствие коррозии и отложений в трубе, а также возникновение на поверхности покрытия скользкого гидрофильного (гелевого) слоя, образованного мельчайшими частичками глины и железомарганцевыми соединениями.

Этап 4. На данном этапе технологического процесса облицовки внутренних поверхностей трубопроводов цементно-песчаным покрытием выполняют контроль качества производства работ.

Визуальный контроль осуществляют с помощью телевизионной системы (рис. 7). Покрытие должно быть сплошным и равномерным (рис. 8). На поверхности покрытия допускаются продольные и поперечные борозды (гребни) глубиной (высотой) не более 1-1,5 мм.

Прочность контрольных образцов готового (затвердевшего) ЦПП определяют испытанием (в лабораторных условиях) образцов-кубов с ребром 70,7 мм, изготовленных из рабочей растворной смеси (рис. 9). Марочная прочность ЦПП на сжатие через 28 суток должна быть не менее 45 МПа.

Этап 5. На пятом этапе производят заварку вырезов в трубопроводах, монтаж снятого оборудования, промывку и дезинфекцию трубопровода. Заполнение отремонтированного участка трубопровода технологической сетевой водой производится после суточного твердения. Через 3 суток (72 ч) после нанесения ЦПП можно приступать к эксплуатации трубопровода с рабочими параметрами теплоносителя.

Последовательность производства работ по санации участка диаметром 500 мм и протяженностью 100 п м следующая.

1. Разрытие двух котлованов, вскрытие канальных плит. Демонтаж изоляции труб, вырез технологических отверстий на трубопроводе, откачка воды, видеоконтроль - 24 ч (3 дня).

2. Механическая чистка трубопровода, видеоконтроль - 8 ч (1 день).

3. Нанесение ЦПП, видеоконтроль - 16 ч (2 дня).

4. Заваривание технических отверстий, диагностика сварных швов, восстановление изоляции, установка канальных плит, засыпка котлована - 32 ч (4 дня).

5. Благоустройство - 8 ч (1 день).

Как показал опыт облицовки внутренних поверхностей трубопроводов методом ЦПП, сроки производства работ в 10-12 раз короче сроков реконструкции теплосетей. Надежность работы облицованных стальных трубопроводов примерно на порядок выше необлицованных, также продляется срок службы труб. Стоимость производства облицовочных работ при этом составляет 15-40% стоимости реконструкции трубопровода (меньшие цифры соответствуют большим диаметрам).

Мероприятия по контролю состояния внутреннего покрытия трубопроводов ЦПП

В целях контроля состояния внутренней поверхности труб тепловых сетей ОАО «МОЭК», которые были обработаны ЦПП, осуществляются следующие мероприятия.

1. Лаборатория контроля качества воды цеха № 2 Филиала № 12 «Теплоэнергосервис» проводит анализ проб отложений из грязевиков и сетчатых фильтров тепловых пунктов в соответствии с СО 34.37.306-2001 (РД 153-34.1-37.306-2001) «Методические указания по контролю состояния основного оборудования тепловых электрических станций. Определение количества и химического состава отложений», утверждено Департаментом НТП и развития РАО «ЕЭС России» от 11 декабря 2001 г

2. Лаборатория контроля качества воды цеха № 2 проводит анализ проб сетевой воды из контура теплоснабжения, где сети были обработаны ЦПП, в соответствии с методиками, входящими в область аккредитации лаборатории.

Срок предоставления результатов анализов Филиалом № 12 «Теплоэнергосервис» в эксплуатационные филиалы ОАО «МОЭК» - 5 рабочих дней.

3. Контроль внутренней поверхности трубопровода проводится при подготовке к отопительному периоду, который осуществляется работниками цеха № 5 и № 8 Филиала № 12 «Теплоэнергосервис» ОАО «МОЭК» с применением видеоконтроля, по согласованному графику и с предварительным уведомлением о начале работ не менее чем за сутки. До проведения обследования работники эксплуатационного филиала обеспечивают слив воды. Материалы обследования (изображения внутренних поверхностей в контрольных точках) в печатном виде и формате электронных файлов Филиал № 12 «Теплоэнергосервис» в трехдневный срок направляет в эксплуатационный филиал.

На балансе ОАО «МОЭК» сегодня находится более 10,7 тыс. км тепловых сетей (в однотрубном исчислении), их них около 3 тыс. км - это магистральные тепловые сети.

Если говорить о перекладке магистральных тепловых сетей (диаметром от 400 мм и выше), то здесь основной технологией является использование труб в ППУ изоляции, которая достаточно дорогая (стоимость значительно возрастает с увеличением диаметра трубы), что накладывает определенные ограничения на объемы работ по капитальному ремонту теплосетей.

С целью продления остаточного ресурса магистральных теплопроводов ОАО «МОЭК» с 2011 г. применяется, в частности, технология санации тепловых сетей традиционной канальной прокладки путем нанесения ЦПП на внутреннюю поверхность трубопроводов.

С учетом имеющихся данных по отечественному и зарубежному опыту санации тепловых сетей, ОАО «МОЭК» приняло решение о продолжении данного вида работ на своих объектах.

Зарубежными производителями из Италии и Германии для санации трубопроводов методом центробежного набрызга было предложено ОАО «МОЭК» два вида ЦПП.

В свою очередь, ОАО «МОЭК» заключил договор с ЗАО «ВНИИжелезобетон» (г. Москва), предметом которого стала разработка нескольких образцов ЦПП на основании технического задания, которое отражало условия эксплуатации систем теплоснабжения в зоне ответственности «МОЭК», отличающиеся от зарубежных условий. В результате ЗАО «ВНИИжелезобетон» разработало ряд образцов ЦПП, три из которых (после проведения внутренних производственных испытаний) были направлены в адрес ОАО «МОЭК».

Для оценки пригодности применения цементно-песчаных покрытий в качестве внутреннего антикоррозионного покрытия при санации трубопроводов теплосетей и их способности выдерживать условия эксплуатации были проведены сравнительные натурные испытания фрагментов труб с цементно-песчаными покрытиями итальянского (фирма SONCINI), немецкого (фирма MC-Bauchemie Muller GmbH & Co.) и отечественного (ЗАО «ВНИИжелезобетон») производства.

Натурные испытания фрагментов труб проводились по специально разработанной техническими специалистами ОАО «МОЭК» совместно с ЗАО «ВНИИжелезобетон» программе на экспериментальном полигоне Предприятия № 6 Филиала № 5 «Юго-Восточный» ОАО «МОЭК», имитирующей реальные условия эксплуатации тепловых сетей.

Каждый цикл натурных испытаний состоял из четырех этапов, моделирующих реальные сезонные условия эксплуатации и включающие:

■ имитацию температурных испытаний (нагрев теплоносителя с 20 до 130 О С с рабочей скоростью не более 30 О С в час (при рабочем давлении 8-9 атм), имитацию аварийных ситуаций (снижение температуры теплоносителя со 130 до 20 О С и падение давления до 0 атм в результате повреждения трубопроводов, внезапного внепланового отключения оборудования и т.д.);

■ имитацию гидравлических испытаний трубопроводов (поднятие давления с 6-7 до 25 атм, выдержка по времени 10-15 мин при температуре теплоносителя 5-40 О С и снижение давления до 0 атм);

■ имитацию неисправности автоматики и т.д.

Один цикл испытаний соответствовал 1 году эксплуатации.

Следует отметить, что смоделированные условия эксплуатации при проведении натурных испытаний фрагментов экспериментальных труб на испытательном полигоне значительно жестче реальных условий, в которых эксплуатируются трубопроводы систем теплоснабжения. Это дает основание рекомендовать модифицированные цементно-песчаные смеси для устройства внутреннего защитного покрытия при санации (ремонте) трубопроводов систем теплоснабжения для пассивной и активной коррозионной защиты в процессе их дальнейшей эксплуатации.

Первоначально на «голых» участках труб имитировались повреждения в виде сквозных отверстий диаметром до 12 мм, затем на внутреннюю поверхность труб наносилось ЦПП, «закупоривая» при этом имеющиеся повреждения (т.е. ликвидируя их) на участке трубы.

После этого образцы подвергались испытаниям. За исключением итальянского ЦПП (в ходе испытаний вода просачивалась через «повреждения»), все остальные образцы выдержали испытания. На основании результатов проведенных исследований цементно-песчаных покрытий к практическому применению для санации трубопроводов тепловых сетей были выбраны ЦПП немецкого производства «Konusit MFL» и состав № 3 ЗАО «ВНИИжелезобетон». Вместе с тем, по параметру трещиностойкости и технико-экономическим показателям наилучшие результаты показало ЦПП № 3 ЗАО «ВНИИжелезобетон».

Проведенные натурные испытания показали, что ресурс ЦПП ЗАО «ВНИИжелезобетон» составил не менее 20 лет.

В результате для дальнейшего применения в тепловых сетях ОАО «МОЭК» нами был выбран отечественный образец цементно-полимерной смеси (ЦПС-3), разработанный ЗАО «ВНИИжелезобетон». На данный вид смеси получен сертификат соответствия Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам для ее нанесения на внутренние поверхности стальных трубопроводов систем тепло- и водоснабжения методом центробежного разбрызгивания.

Как показал проведенный нами анализ, стоимость санации теплопроводов значительно зависит от их диаметра. Сравнение стоимости работ по продлению остаточного ресурса теплосети за счет ее санации, по перекладке теплосетей традиционным способом (с использованием минеральной ваты в качестве теплоизоляции) и с использованием труб в ППУ изоляции показало, что минимальный экономический «выигрыш» наблюдается при санации теплосетей диаметром 300 мм, при больших диаметрах экономический эффект увеличивается.

ОАО «МОЭК» предъявляет определенные условия к участкам теплосетей для их санации. Основное условие - это надлежащее состояние трубопровода теплосетей традиционной канальной прокладки. Если результаты диагностики тепловых сетей показывают, что интересующий нас участок находится в критическом состоянии, то его санация не производится. Если имеются отдельные дефекты, то они устраняются, после чего участок теплосети можно подвергать санации. Все трубопроводы тепловых сетей ОАО «МОЭК» диагностируются 1 раз в 5 лет.

Если определено, что участок тепловой сети находится в надлежащем состоянии, то производится его гидравлический расчет с учетом планируемой толщины нанесения ЦПП и оцениваются возможные гидравлические потери и пропускная способность трубопровода при наличии ЦПП на внутренней поверхности металлической трубы.

Перед началом санации участка трубопровода теплосети проводится его видео-контроль, что позволяет дополнительно контролировать состояние участка, выявляя возможные повреждения (не обнаруженные ранее в ходе его диагностики) и затем ликвидируя их.

Кроме этого, при изменении протяженности участка трубопровода, подвергаемого санации, требуется грамотная настройка используемого оборудования, т.к. меняются скорость нанесения, скорость подачи и другие характеристики, что необходимо для обеспечения равномерного нанесения ЦПП на внутреннюю поверхность трубы.

Для проведения санации первых участков теплосетей нами привлекалась подрядная организация, которая уже имеет аналогичный опыт работы, но на сетях водоснабжения «Мосводоканала».

В 2011 г. ОАО «МОЭК» выполнены работы по санации 3 км теплосетей (в однотрубном исчислении), диаметром от 300 до 900 мм.

Срок службы всех участков теплосетей, подвергаемых санации, составляет свыше 20 лет.

В 2012 г планируется провести санацию 20 км теплопроводов.

Санация трубопроводов методом нанесения

цементно-песчаных покрытий

Введение

Использование трубопроводов из металлических труб на протяжении долгих лет ведет к увеличению риска аварий на трубопроводах. Стальные трубы при контакте с водой подвержены коррозии, в результате которой, на внутренней поверхности трубы образуются отложения, препятствующие нормальной перекачке воды, требующие повышения напора и, соответственно, больших затрат электроэнергии.

Продолжительная коррозия приводит к последствиям в виде точечного или площадного уменьшения толщины стенки. Также вследствие процессов старения в соединениях трубопроводов, в их уплотняющих системах, или в результате внешнего воздействия, как повреждения, подвижки или сотрясения, могут возникать не герметичности и утечки в трубопроводных сетях. Последствия не герметичностей проявляются в виде повышенных издержек производства из-за понесенных убытков или в виде высоко затратных мероприятий по ликвидации заражения земляного грунта и подземных вод, вызванными негерметичными трубопроводами.

Помимо этой проблемы существует еще одна проблема – это качество питьевой воды, которая становиться непригодной к употреблению по санитарным нормам. Острой является задача увеличения долговечности труб, применяемых в коммунальном хозяйстве и теплоэнергетике, где срок их службы в зависимости от способа прокладки, условий эксплуатации, вида теплоизоляции и т. п. в 3-5 раз ниже нормативного. Это приводит к значительным потерям энергоресурсов и огромным затратам на ремонт и прокладку трубопроводов, в десятки раз превышающим стоимость применяемых при этом труб. В практической деятельности важно найти наиболее экономичный и практичный путь решения указанных задач, т. е. определить возможности создания безопасных условий для трубопроводов при наименьших затратах на их осуществление.

Если ранее для решения этих проблем применяли обычный ремонт или дорогостоящую замену труб, то на сегодняшний день используются технологии санации.

Эти технологии, являясь более дешевой альтернативой замене труб, позволяют работать без серьезных нарушений в дорожном движении, что в крупных городах может являться самым важным фактором при выборе методов производства работ.

1.Технологическое описание метода

Цементно-песчаные покрытия являются надежным средством ликвидации различного рода дефектов на внутренней поверхности стальных и чугунных труб, а также антикоррозионным материалом.

Работы проводятся путем нанесения цементно-песчаных покрытий на стальные и чугунные трубы независимо от давления воды.

Технология восстановления трубопроводов методом внутреннего цементно-песчаного покрытия является основным методом восстановления трубопроводов в мировой практике. Эта технология является удачной альтернативой дорогостоящей перекладки водопроводных сетей.

1.1. Область применения метода

Область применения метода ЦПП широка – диаметры санируемых трубопроводов могут быть от 150 до 1500 мм, диапазон наружных диаметров для санации стальных труб 76-2020 мм. причем величина давления в трубопроводе не ограничена. Технология внутренней цементно-песчаной облицовки труб эффективно применяется при восстановлении работоспособности (санировании) изношенных подземных стальных и чугунных трубопроводов хозяйственно-питьевого, горячего водоснабжения и напорной канализации для санирования старых, инкрустированных и корродированных труб, а также как защита от коррозии для новых труб и трубопроводов из стали и чугуна. Работы по нанесению цементно-песчаных покрытий должны включать проведение подготовительных технических мероприятий, а также подготовку и приготовление компонентов смеси. Работы по нанесению цементно-песчаных покрытий не производятся при установившейся среднесуточной температуре наружного воздуха менее 5 °С.

Метод используется при любой глубине заложения труб (в грунте или непроходных каналах) и не зависит от типа грунтов, окружающих трубопровод. Он целесообразен при следующих видах повреждений:

· коррозионные обрастания

· абразивный износ

Неэффективен при:

· раскрытых стыках труб

· смещении труб в стыках

· деформации секций труб

· при разветвленной сети, включающей трубопроводы разного диаметра, т.к. при нанесении покрытий может произойти закупорка ответвлений (перемычек) с меньшими проходными сечениями

При этом толщина покрытия может составлять 3–13 мм в зависимости от типа трубопровода (сталь или чугун) и от диаметра.

1.2. Материалы

Материалом являются жидкие цементно-песчаные растворы. Для приготовления смеси используется портландцемент М 500 и мелкозернистый кварцевый песок.

Технология подготовки компонентов смеси включает в себя следующие операции:

· просеивание песка и цемента через сито;

· затаривание в водонепроницаемые емкости.

Компоненты смеси должны отвечать следующим требованиям:

· Портландцемент – М500 (ГОСТ 10178-85) который не должен содержать комков и химических добавок, иметь густоту цементного теста не более 27% и период схватывания не ранее 60 мин. Удельная эффективная активность радионуклидов должна соответствовать 1-му классу по ГОСТ 30108-94. Не допускается смешивание цементов разных партий и марок, а так же использование вяжущего сроком хранения более 60 суток со дня отгрузки заводом изготовителем. Возможно наличие в составе вяжущего сертифицированных тонкомолотых минеральных добавок (до 10% массы цемента) для повышения физико-химических характеристик покрытия (водонепроницаемости и стойкости к вспучиванию).

· Песок – мелкозернистый кварцевый песок, фракционированный. (ГОСТ 8736-93, ТУ 39-1554-91). Должен иметь крупность зерен не более 1 мм; фракции с размером зерен 0,315….0,63 мм должны составлять не менее 70% массы песка, а фракции размером до 0,315 мм менее 3%. Содержание глинистых, илистых и пылевидных частиц не должно превышать 3% (по массе). Удельная эффективная активность радионуклидов должна соответствовать 1-му классу.

· Вода – должна соответствовать техническим условиям ГОСТ 23732-79 и иметь температуру +10…+30єС, а оптимальное соотношение твердых компонентов цемент-песок должно быть в пределах: по объему от 1:1 до 1:1,2 и по массе от 1:1,115 до 1:1,338. При этом водоцементное соотношение должно составлять 0,30….0,36.

Подготовленная к нанесению на внутреннюю поверхность трубопровода цементно-песчаная смесь должна быть хорошо перемешана и однородна. Её подвижность в течении всего времени должна быть в диапазоне 6,5…9,0 (по глубине погружения конуса согласно ГОСТ 5802-86). Перед нанесением на трубопровод смесь должна иметь температуру +10….25єС.

1.3 Обоснование метода применения

К достоинству метода нанесения цементно-песчаных покрытий можно отнести относительную простоту технического исполнения и низкую стоимость ремонтных работ, которая составляет около 30% стоимости нового строительства. После нанесения цементно-песчаного раствора трубопровод может быть пущен в эксплуатацию через 3-5 суток, т. е. технологический цикл процесса является относительно продолжительным. Покрытие сохраняется стабильным в течение длительного срока эксплуатации (50 лет). На основе своих микробиологических свойств, высокой прочности и связанной с этим сопротивляемости механическим нагрузкам, цементно-песчаное покрытие является идеальным материалом для систем водоснабжения.

Применение этого метода обеспечивает:

· Предотвращение коррозии внутренней поверхности трубопроводов

· Предотвращение минеральных отложений и биологических обрастаний

· Увеличение пропускной способности (улучшение гидравлических характеристик) действующих трубопроводов

· Тонкая и гладкая поверхность облицовки после ее затирки обеспечивает снижение гидравлического сопротивления и потерь напора в трубопроводах при незначительном уменьшении его внутреннего диаметра.

· Снижение потребления электроэнергии для транспортировки перекачиваемой воды

· Устранение утечек воды за счет герметизации свищей и неплотностей стыковых соединений

· Сохранение качества в процессе транспортировки по трубам питьевой и высококачественной технологической воды.

Главное защитное свойство цементного слоя состоит в способности предотвращать коррозию металла. Цементно-песчанный слой представляет собой пористую массу, чем выгодно отличается от других покрытий, где требования герметичности совсем иные. При постоянном контакте с водой в поры покрытия проникает вода, происходит реакция гидратации цемента с образованием раствора гидроокиси кальция (pH 12,6, среда щелочная). Сталь пассивируется за счет образования защитного слоя из окислов железа.

В таких условиях низколегированная сталь не корродирует. Как видим, к цементному камню требования абсолютного отсутствия пористости можно не применять. Известно, что некоторые виды железобактерий, например моллюск дрейсена, не живут в щелочной среде, и подобные обрастания на цементном покрытии не встречаются. Лабораторные опыты показывают, что даже если при нанесении цементного раствора в защитном слое и образовались трещины, то со временем они затягиваются образующимся при взаимодействии воды и цементного камня карбонатом кальция с достаточными прочностными характеристиками. Технология защиты труб цементно-песчаным раствором позволяет экономить на значительном снижении остаточной концентрации хлора в питьевой воде из-за сокращения потерь на сорбцию окислителя пористыми коррозионными обрастаниями по причине их полного отсутствия.

Проблемы данного метода:

При интенсивной эксплуатации трубопровода может происходить механическое или химическое разрушение защитного слоя.

Механическому разрушению способствуют следующие факторы.

Наша компания Eco Fortis Ltd и ее дочерняя компания в России ООО «Эко Фортис», специализируются на внедрении передовых технологий в области антикоррозийной защиты трубопроводов и бестраншейной технологии по санации и монтажу трубопроводных систем нефтегазовой отрасли и коммунального хозяйства. Мы проводим расчеты и управляем проектами, обеспечивая инжиниринговую поддержку, а также берём подрядные работы в России и на территории СНГ.

Методы которые мы применяем для санации трубопроводов:

Метод плотной подгонки полиэтиленового рукава – представляет собой экономичную и эффективную технологию санации трубопроводов различного назначения (водо-, газо- и нефтепроводов, технологических трубопроводов). Процесс позволяет быстро осуществлять плотную установку полиэтиленовой трубы внутри восстанавливаемого трубопровода без значительного сокращения диаметра первичной трубы. Наиболее экономичным способом реабилитации трубопроводов является метод плотной подгонки полиэтиленовым рукавом.

Метод широко апробирован и используется как в коммунальном хозяйстве, так и в нефтегазовой отрасли, для защиты от коррозионных воздействий промысловых трубопроводов.

Преимуществом метода является его гибкость и универсальность – он может использоваться практически для любых диаметров на длинах от нескольких сотен метров – рекордные длины до полутора километров.

В процессе плотной подгонки полиэтиленового рукава задействованы полиэтиленовые трубы с внешним диаметром, превышающим диаметр первичной трубы и меньшей толщины. При установке полиэтиленовая труба протаскивается через установку обжимных роликов (Rolldown) для того, чтобы временно уменьшить внешний диаметр. Сокращение диаметра позволяет легко протащить полиэтиленовую трубу через первичную трубу с помощью гидравлической лебёдки, а при больших диаметрах, проталкивающим устройством. Через определенное время полиэтиленовая труба, обладающая памятью, расширяется и плотно облегает внутренний диаметр металлической трубы.

В качестве санационной трубы может использоваться полиэтилен высокой плотности различных спецификаций.

Наши опытные технические специалисты помогут вам определить необходимые параметры и подобрать материал трубы и соединительной арматуры для решения конкретных задач по санации.

Стандартные полиэтиленовые трубы не пригодны для данной технологии, а используется только полиэтилен с заданными свойствами.

К недостаткам метода можно отнести возможность использования в основном на прямых участках и участках с незначительным искривлением и потребность, несмотря на кажущуюся технологическую простоту, в тщательной подготовке и высокой технологической дисциплине ведения работ.

Толщина санационного рукава рассчитывается на основе задач, стоящих перед эксплуатирующей организацией.

Варианты технологического обжима трубопроводов

Существует два технологических варианта обжима рукава:

• Метод Swagelining – уменьшение диаметра с помощью обжимного кольца
• Метод Rolldown – обжим роликами

Специфика, преимущества и недостатки каждого из методов:

Метод Swagelining основан на использовании обжимного кольца. На диаметрах свыше 200 мм в пусковом котловане также используется гидравлический толкатель.

Преимущество метода в простоте конструкции и меньшем её весе при работе с большими диаметрами.

Недостатки: более медленная скорость протаскивания, потребность в более мощной лебёдке, нежели для метода

-­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­———­­­­­———————————————————————————————————————

Метод Rolldown. Использование для обжима вращающихся роликов ускоряет технологический процесс и снижает потребность в уровне мощности лебёдки.

Диапазон диаметров от 63 мм до 800 мм.

О достоинствах метода говорит то, что с его помощью профутеровано порядка 70% всех промысловых трубопроводов Северной Америки, как бывших в эксплуатации, так и новых. В значительных масштабах метод используется в Европе и в Америке в коммунальном хозяйстве западных стран.

Недостатки метода следующие: потребность в прецизионном изготовлении обжимного устройства и достаточно большой вес и габариты устройства при работе на больших диаметрах. Но это проблемы подрядчика. Не менее значимым недостатком является коммерческая основа использования метода. Разработчики и владельцы патента, в том числе и российского – британская компания Advantica Technologies – предлагают метод на основе лицензии с роялти за метр футерованного трубопровода, причём лицензия и роялти не включают в себя непрерывное инженерное сопровождение, а лишь первоначальный тренинг. Инженерное сопровождение предоставляется дополнительно. А для метода плотной подгонки расчёт и соблюдение геометрических, пластических и динамических параметров является ключевым элементом успеха. Потому заказчики и подрядчики без энтузиазма воспринимают идею отчётов по роялти.

Срок выполнения работ от проектирования до сдачи в эксплуатацию составляет 2 – 3 месяца. Предварительно диагностическая служба производит диагностику трубопровода, срок службы которого истек или истекает. На основе диагностики мы выполняем проектирование технологии санации трубопровода, составляем проект производства работ и подробный календарный график работ. Затем на объекте производим ремонт и очистку трубопровода. Сам процесс санации занимает один день на каждый участок от 50 до 1000 метров.

Мы являемся пионерами в области адаптации технологии к суровым климатическим условиям Сибири и внедрения метода Rolldown в России на объектах ВР –ТНК – мы осуществляли проектирование, инженерную поддержку и подрядное выполнение работ пилотного проекта по футеровке промысловых трубопроводов в ОАО «ТНК-ВР» в Ханты-Мансийском округе в качестве руководства пилотным проектом в 2006-2013годах.

Объекты санации расположены в Западной Сибири, Россия. Рельеф местности плоский, с холмами и болотами, типичными северной тундры. Состояние болотистого грунта создает трудности выполнять работы в летнее время, поэтому легче и выгоднее работы санации выполнять в условиях замерзшего грунта.

Preparing of sanation liner and sanitation

Участки трубопроводов диаметром от 159 до 426 мм. Некоторые участки с большой кривизной.

В 2009 и 2013 году мы осуществили санацию газопроводов и нефтепроводов в ОАО «Оренбургнефть».

В 2010 году произвели санацию водовода подтоварной воды Д 426 мм в ОАО «Самотлорнефтегаз»,

Схема водовода ДНС17 – КНС17

Трубопровод был выведен из эксплуатации 10 лет назад и на первый взгляд не мог быть санирован (смотри фото)

Лед в трубе!

Сварочные стыки разошлись!

В 2011 году мы выполнили санацию двух горизонтальных нефтесборников Д 219 мм В ОАО «ТНК-ВР-Нижневартовск» и в 2012 – 2013 горизонтальный нефтесборник годах на объектах ОАО «Оренбургнефть».

Всего мы выполнили 6 пилотных проектов.

Срок службы восстановленных трубопроводов до 50 лет. В России разработаны при нашем участии и утверждены санитарно-гигиенические и строительные нормативные акты. В ОАО «ТНК-ВР» действует Инструкция “Проектирование, производство работ, эксплуатация и ремонт промысловых трубопроводов, санированных методом протяжки полиэтиленового лайнера с плотной посадкой”, утвержденная Ростехнадзором.

Если вас заинтересовала данная технология

Является наиболее совершенным способом бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций. Важными и прогрессирующими являются методы санации.

Основными методами санации трубопроводов на сегодняшний день являются методом “труба в трубе” и метод взламывания старой трубы с одновременной протяжкой новой полиэтиленовой плети. Наиболее экономичным считается первый метод санации.
Преимуществами методов санации являются:
- уменьшение общественных затрат и нарушение дорожного движения;
- уменьшение расходов на земляные и восстановительные работы;
- использование существующего канала коммуникаций;
- снижение риска повреждения соседних коммуникаций;
- предпочтительная технология для увеличения диаметра трубопровода.

Метод “труба в трубе”

При использовании метода “труба в трубе” в первую очередь подбирается диаметр пластиковой трубы, который будет максимально соответствовать диаметру ремонтируемого трубопровода.
Введение новых труб в старые осуществляется через отрытый в начале участка котлован путем протаскивания лебедкой предварительно сваренных в плеть полиэтиленовых труб. На площадку доставляются трубы из полиэтилена высокого давления внешним диаметром близким к диаметру санируемого трубопровода. Трубы на месте свариваются в плети длиной, обусловленной рядом факторов. Главной из них – протяженность прямолинейного по конфигурации участка санируемого трубопровода. Перед введением труб проводится предварительный телевизионный контроль и очистка участка трубопровода, подлежащего санации. Затем к концу трубы приваривается специальная насадка к которой прикрепляется трос. Втягивание полиэтиленового трубопровода осуществляется с помощью лебедки установленной над колодцем в конце санируемого участка.
Трубы длиной 6 – 12 м свариваются на поверхности и вводятся в повреждённый трубопровод.
Не смотря на уменьшение в таких случаях внутреннего диаметра ремонтируемого участка трубопровода, его пропускная способность в ряде случаев практически не уменьшается за счет низкого гидравлического сопротивления новой пластмассовой трубы.

Метод восстановления трубопроводов с разрушением старой трубы и протаскиванием новой пэ трубы.

Данный метод применяется в тех случаях, когда необходимо сохранить или увеличить диаметр трубопровода. В этом случае через разрушаемую трубу со стороны приемного котлована, пропускаются штанги. На конце штанг в стартовом котловане крепится нож-расширитель, который через вертлюг соединен с протягиваемой трубой (обычно ПНД). Со стороны приемного котлована штанги затягиваются гидравлическими домкратами, размещенными на дне котлована. Рама имеет упорную плиту для фиксации в котловане. Штанги циклически вынимаются, и процесс протяжки продолжается до полного выхода ножа в приемный котлован. При этом поврежденная труба, одновременно, разрезается ножом, расширяется и в нее затягивается новая труба.

Санация - это бестраншейный способ ремонта трубопровода диаметром от 50 до 800 мм., получивший всемирное признание.
Санация позволяет эффективно решить следующие проблемы:
снижение проходимости водопровода из-за отложений на стенках;
утечка воды в результате коррозии;
снижение пропускной способности газопровода и низкое давление внутри;
разрушение долговечных стальных трубопроводов;
разрушение канализационных сетей, исчерпавших срок службы;
разрушение локальных ответвлений трубопроводов корневыми системами деревьев;
трещины и засорения трубопроводов.
Компанией "Укрспецоборудование" с применением данной технологии заменено более 12 192 000 м. трубопроводов.

Мы используем два основных метода санации - с разрушением и без разрушения старой трубы.

При санации методом «труба в трубе без разрушения» (релайнинг) проводится ремонт существующих повреждённых труб путём протягивания в них полиэтиленовых труб. Предварительно старая труба очищается от коррозийных отложений.

Далее полиэтиленовая труба протаскивается в старый трубопровод через стартовый котлован или рабочий колодец при помощи сцепного устройства и лебёдки с контролируемым тяговым усилием, установленной в приёмном котловане или другом рабочем колодце. Для уменьшения трения используются специальные приспособления.

Данная технология может применяться ко всем стандартным трубам, при этом диаметр старого трубопровода должен быть на 10–15 % больше. Возникающее при этом уменьшение диаметра компенсируется за счёт отличных гидравлических параметров новой трубы. Гладкая внутренняя поверхность полиэтиленовой трубы значительно сокращает сопротивление в течение длительного времени и повышает гидравлическую пропускную способность трубопровода. Кроме того, новый трубопровод имеет повышенную коррозионную стойкость.

В случае если проведение санации способом "труба в трубе" не позволит создать нужного напора в ремонтируемом участке трубопровода, или требуется увеличение диаметра на ремонтируемом участке, применяется санация с разрушением старой трубы (реновация). Проведение санации в таких случаях осуществляется статическим взламыванием старого трубопровода. Этот способ отлично зарекомендовал себя при работе в сложных гидрогеологических условиях, при непосредственной близости от ремонтируемого участка других коммуникаций и построек. Устройство для реализации технологии состоит из рабочего органа и силового привода. Участок разрушаемой трубы должен быть прямолинейным. Резак выполняется в виде роликовых ножей, за которыми следуют расширитель и затягиваемая в образовавшуюся полость труба. Роликовый резак с расширителем проходят через старую трубу, разрушают ее и вдавливают обломки в окружающий грунт, обеспечивая беспрепятственный проход новой трубы.

Для формирования нового трубопровода, как правило, используются полиэтиленовые трубы, благодаря их высокой технологичности и долговечности. В результате санации получается новый трубопровод необходимого диаметра. Основным преимуществом описанной технологии является сохранение, а при необходимости - увеличение диаметра санируемого трубопровода.

Санация, в отличии от более дорогих и менее эффективных традиционных открытых траншейных методов замены труб, позволяет:
использовать существующий канал коммуникаций;
снизить риск повреждения соседних коммуникаций;
уменьшить общественные затраты и исключить нарушение дорожного движения;
уменьшить расходы на земляные и восстановительные работы;
уменьшить расход времени на замену труб;
не наносить загрязнения окружающей среде.
Санация обладает высокой экономичностью - ремонт с помощью указанной технологии обходится в 2-3 раза дешевле и осуществляется в 5-10 раз быстрее, чем строительство нового трубопровода.

Отчетность за сотрудников