Чугунные трубы (ВЧШГ) – решение проблем водного хозяйства Оренбуржья

МЕТАЛЛУРГ № 95 (7236) 18 ДЕКАБРЯ 2019 Г.

Как известно, качественное водоснабжение напрямую зависит от выбора материала для труб.

Хорошие трубы должны сохранять транспортируемую воду первозданно чистой,  быть прочными и долговечными. Немаловажным фактором является и конкурентная цена. Этим характеристикам полностью соответствуют трубы из ВЧШГ – высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Тем, кто столкнулся с этой темой впервые, предлагаем познакомиться с «материалом будущего».

Высокопрочный чугун – это модифицированная производная серого чугуна, самого долговечного материала для труб.  Но в сером чугуне графит содержится в форме пластинок, что провоцирует риск образования и распространения микротрещин. В высокопрочном чугуне графит шаровидный. Благодаря этому чугун становится пластичным, хотя раньше среди металлов этим свойством отличалась только сталь. ВЧШГ соединяет в себе коррозионную прочность чугуна и пластичность стали, становясь, таким образом, уникальным материалом, способным решать самые сложные эксплуатационные задачи.

Ситуацию в сфере водоснабжения Оренбургской области, к сожалению, трудно назвать радужной: протяженность сетей водопроводно-канализационного и теплового хозяйства – 17,9 тыс. км, а износ объектов коммунальной инфраструктуры – 51,1%, то есть 9 тыс. км труб нуждаются в замене. С другой стороны, создание нового трубопровода или замена старого – проекты дорогие, поэтому важным остаётся и вопрос финансирования. Обидно, когда с трудом полученные бюджетные средства расходуются на недостойный материал, и через 5 – 7 лет вновь нужны деньги, но уже на ремонт «нового» трубопровода.

Все эти проблемы могут быть решены, если для создания нового водовода будет использован особый конструкционный материал, обладающий определенным набором свойств:

1. прочность: чем меньше аварий, тем дешевле обходится эксплуатация;
2. долговечность: когда водопровод долго и исправно служит, не возникает необходимости сооружать новый;
3. простота в монтаже: не нужно тратить средства на приобретение и эксплуатацию дорогостоящей техники, если есть возможность собрать водовод практически вручную;
4. стойкость к внешним повреждениям: отсутствует необходимость специальной защиты труб при земляных работах;
5. конкурентная цена: рынок предлагает разнообразие материалов, поэтому заказчик выберет тот, который при лучших свойствах обладает низкой ценой.

Все эти свойства присущи трубам из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ). Чтобы не быть голословными, подкрепим этот список свойств подробностями.

Как уже говорилось, прочность труб из ВЧШГ достигается благодаря особой форме графита, входящего в состав металла. Повышенные механические свойства обеспечиваются химическим составом чугуна и высокотемпературным отжигом, что позволяет эксплуатировать трубы при знакопеременных нагрузках, при движении, перемещении и просадке грунта.

1. Временное сопротивление, условный предел текучести, относительное удлинение и твёрдость метала сочетаются в ВЧШГ в нужных пропорциях, что делает пластично-прочностные свойства металла уникальными.
2. ВЧШГ не склонен к деформационному старению (релаксация материала), термическое старение невелико и начинается только при t = 450 - 550 oС.
3. Порог хладоломкости лежит в пределах -60 oС, другими словами ударная прочность ВЧШГ остается практически постоянной при отрицательных температурах.
4. Снижение предела выносливости ВЧШГ при 10 млн. циклов ниже, чем у стали.
5. При напряжениях в циклическом режиме прочность ВЧШГ возрастает на 40% (эффект «тренировки»), чего нет у стали и других конструкционных материалов, используемых для изготовления напорных труб.(сталь и другие металлы, а также все виды полиэтилена из-за циклических нагрузок, напротив, страдают из-за ускоренного старения. Особенно быстро выходят из строя трубы, проложенные под проезжей частью или железнодорожным полотном.)

Долговечность чугунных трубопроводов широко известна во всём мире. Самый старый из известных нам трубопроводов из серого чугуна был проложен от замка Дилленбург (Германия) до реки Дилль и начал функционировать в 1455 году. Он  работал до разрушения замка в 1760 году. Первые французские, отлитые из серого чугуна, трубы были созданы для дворцово-паркового ансамбля Версаля в 1672 году в кузницах Нормандии. Отдельные участки этого водопровода, отмеченные королевской лилией, функционируют уже более 330 лет. В России чугунные трубы впервые появились в Петергофе. В 1760 году деревянные трубопроводы были заменены чугунными, уложенными прямо на грунт, без какой-либо подготовки. В 1832 году в это же время от Розового пруда были проложены чугунные трубы диаметром 610 мм с длиной звена 1430 мм и толщиной стенок 25 мм. Эти трубы соединялись между собой при помощи фланцев на четырех болтах, уплотнение создавалось свинцовой прокладкой. Чугунная трубопроводная система Петродворца служит до сих пор. В Москве, Петербурге, а также других городах до сегодняшнего дня функционируют чугунные трубопроводы со сроком службы более 150 лет. 

Фрагмент трубопроводной системы Петродворца: трубы из чугуна

Для монтажа трубопровода из ВЧШГ существует несколько типов соединений, в зависимости от назначения труб и их диаметра. Самыми популярными считаются раструбные типа Tyton и RJ. Благодаря этим соединениям трубы из ВЧШГ – самые простые в монтаже.

Типы соединений в трубах из ВЧШГ производства ООО «ЛТК «Свободный Сокол» Tyton RJ

Чтобы смонтировать трубопровод из труб ВЧШГ с раструбным соединением, необходимо произвести всего несколько простых операций: 

• Гладкий конец одной трубы и раструб другой очищаются, если необходимо, от посторонних предметов и загрязнений. 
• На гладкий конец наносится смазка. 
• Уплотнительное кольцо слегка сжимается и вкладывается в кольцевой паз раструба, затем также покрывается смазкой. 
• Гладкий конец трубы вставляется в раструб с уплотнительным кольцом. Монтаж окончен!

Стойкость к внешним повреждениям у труб ВЧШГ обеспечивается, прежде всего, структурой самого металла. Её усиливают внешние покрытия – лаковое и цинковое. Наличие этих покрытий делает новый трубопровод практически неуязвимым. Если почва обладает особой агрессивностью (что обычно должно выявляться ещё на этапе проектирования), можно добавить полиэтиленовый рукав. Специалисты говорят, что в такой комбинации – ВЧШГ+цинк+лак+ПЭ-рукав – трубопровод становится практически вечным.

Чугунные трубы (ВЧШГ) производства ООО «ЛТК «Свободный Сокол»

Даже этот краткий обзор свойств труб из ВЧШГ показывает, что они будут бесперебойно функционировать в любых, даже самых сложных условиях. Конкурентная  цена позволяет трубам из ВЧШГ стать лидерами рынка. Их дороговизна – не более чем миф. Конечно, трубы из полиэтилена, особенно малых диаметров, дешевле, если считать штуками. Но при расчёте стоимости крупного проекта единицей измерения является погонный метр собранного трубопровода с учётом земляных работ. Прочностные свойства ВЧШГ-трубы не требуют существенных затрат на монтаж и укладку трубопровода, в то время как полиэтиленовые (ПЭ) трубы чрезвычайно прихотливы, а несоблюдение условий сборки и укладки такого трубопровода вызывает проблемы уже в первые дни эксплуатации. Расчёты показывают, что метр трубопровода из ВЧШГ больших диаметров российского производства дешевле аналогичного из полиэтилена как отечественных, так и зарубежных производителей. Точные расчёты, а также информацию о наличии труб можно получить у специалистов ООО «ТД «Уральский стандарт», официального представителя ООО «Липецкая трубная компания «Свободный Сокол» в Оренбургской области.

В одной из следующих статей мы расскажем об ещё одном важном свойстве труб из высокопрочного чугуна: они непроницаемы для углеводородов. В отличие от полиэтиленовых, трубы из ВЧШГ сохраняют воду первозданно чистой и сберегают здоровье людей. 

Скачать оригинал статьи