9 заблуждений о трубопроводах из ВЧШГ

Опубликовано в газете «Строительный вестник Казахстана» №22, 2009 

9 заблуждений о трубопроводе из высокопрочного чугуна

За время применения чугуна в водоснабжении вокруг этого материала скопилось немало мифов, легенд и домыслов. Настала пора разобраться, что к чему.

ЗАБЛУЖДЕНИЕ №1. Чугун – хрупкий, ломкий материал

Бытует мнение, что чугун материал негибкий, хрупкий и трескается даже от небольшого удара. Однако это утверждение применимо не ко всем видам чугуна. Эту проблему можно считать решенной с тех пор, как ученым удалось вывести новый вид чугуна – высокопрочный. Его отличие от «старших братьев» в том, что включения графита, содержащийся в нем, имеют форму сфер. Благодаря этому не происходит «разрезание» кристаллической решетки, как это происходит в сером чугуне, где графит имеет форму пластин. Новшество позволило существенно улучшить физические характеристики материала: чугун приобрел небывалую пластичность – на уровне стали, и особенную стойкость к удару, благодаря чему и получил название ВЫСОКОПРОЧНЫЙ чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ).

В связи с этим, замена серого чугуна высокопрочным позволяет значительно снизить вес отливок за счет уменьшения толщины их сечения при сохранении эксплуатационной надежности.

ЗАБЛУЖДЕНИЕ №2.У трубопроводов из чугуна высокая аварийность

Некоторые специалисты считают, что чугунный трубопровод ломается чаще остальных. Практика показала, что это утверждение далеко от истины. Авариям подвержены изношенные, отслужившие свой срок трубы, либо уложенные и эксплуатируемые с грубейшими нарушениями. В российских коммунальных сетях до сих пор функционируют трубопроводы из серого чугуна, проложенные в начале XX века и даже в XIX веке. Естественно, срок их службы давно перешел все разумные границы и ничего удивительного в том, что эти изношенные трубы начинают протекать, нет.В остальных случаях чугунный трубопровод показывает чудеса стойкости.

ВЧШГ - чугунные трубы способны без значительного ущерба переносить значительные внешние нагрузки и изменения окружающих условий: движение и размыв грунтов, дестабилизацию основания, и все это без разрывов труб, растрескиваний внутреннего покрытия или расстыковки соединений. Отличные механические характеристики систем из высокопрочного чугуна объясняются, во-первых, ковкостью материала, характеризующейся существенной способностью поглощать энергию, даже за пределами эластичности металла, благодаря высокому относительному удлинению металла, во-вторых, гибкостью стыков, позволяющих трубопроводу компенсировать незначительные движения грунта без создания больших нагрузок на трубы, и, в-третьих, большим коэффициентом безопасности, используемым при расчетах толщины стенок труб и фасонных частей.

ЗАБЛУЖДЕНИЕ №3. Трубопроводам из чугуна необходима зачеканка стыков прядью и заделка цементной смесью

Существует миф о том, что трубы из чугуна монтируются только методом зачеканки. При зачеканке герметичности стыков достигают заделкой раструбной щели пеньковой прядью и затем устройством замка из асбестоцементной смеси, удерживающего прядь от выдавливания гидравлическим давлением. Такое соединение никак нельзя назвать гибким: малейшая подвижка почвы способна привести к разгерметизации водовода в месте стыка. А это ведет к протечкам и дорогостоящему, технически сложному ремонту. Да и монтаж методом зачеканки трубопровода большого диаметра требует от рабочих, его производящих, чуть ли не акробатических навыков: ведь обрабатывать трубу нужно по кругу, нижнюю часть заделывать очень трудно.

На сегодняшний день метод зачеканки вытеснили куда более универсальные способы соединения чугунных труб. Самым распространенным типом является «Tyton (соединение Тайтон)»: герметичность достигается за счет введения в раструб трубы уплотнительного кольца. Такое соединение выдерживает рабочее давление 25 и даже более Атмосфер. Существуют специальные виды соединений, предназначенные для укладки трубопровода в особо сложных условиях: при неустойчивых грунтах, в гористой местности и в вертикальном положении.

Современные методы соединения позволяют отдельным трубам отклоняться на угол до 1,5-5° от основного трубопровода при сохранении полной герметичности стыка. Соответственно, стало возможным укладывать трубы по дуге без применения фитингов. Это облегчает проектирование и укладку трубопроводных систем (в том числе подводных и горных), позволяет водоводу следовать за движениями почвы, сохраняет его работоспособность при сдвигах почв, на участках с нестабильным основанием и в болотистых грунтах.

ЗАБЛУЖДЕНИЕ №4. Чугунные трубопроводы нельзя прокладывать в нестабильных грунтах

Мы упоминали, что современные способы соединения труб из ВЧШГ позволяют укладывать трубопроводы даже в таких трудных условиях, как под водой, в горных районах и в условиях нестабильных грунтов. Однако поговорим об этом подробнее.

Особенность труб из высокопрочного чугуна состоит в том, что по своим свойствам они занимают промежуточное положение между гибкими и жесткими материалами. В определенном смысле это позволяет им пользоваться положительными качествами обоих видов. С течением времени трубопровод, уложенный в нестабильный грунт, подвергается оседанию почвы или ее размыву. Эластичность ВЧШГ позволяет трубопроводу выдерживать неизбежные нагрузки или изменения, которым он подвергается, без повреждений и расстыковок.

Заложенные в грунт трубопроводы также подвергаются вертикальным механическим нагрузкам, обусловленным обратной засыпкой или проходящим по поверхности транспортом, которые могут деформировать трубы. Поэтому очень важно выбирать трубы с достаточным запасом прочности, во избежание таких проблем, как разрывы, изгибы и потеря первоначальной формы, устранение которых требует больших дополнительных затрат.

Трубы из ВЧШГ, уложенные под землей, могут выдерживать существенные нагрузки, даже если они уложены в траншее с основанием плохого качества или в грунтах с малой несущей способностью. Вот примеры таких случаев: основание трубы дестабилизировано или даже размыто грунтовыми водами; трубопровод пересекает зоны, подверженные движению грунтов и/или землетрясениям. Проведенные исследования показали, что трубы из ВЧШГ могут выдерживать сильные деформации без отказов, благодаря высокой деформационной способности металла.

ЗАБЛУЖДЕНИЕ №5. Чугунные трубы «зарастают» изнутри

Еще одна серьезная проблема, возникающая в процессе эксплуатации водопроводных и канализационных сетей – зарастание прохода труб. Это возникает по ряду причин. С одной стороны, взвеси, содержащиеся в транспортируемой жидкости, постепенно откладываются на стенках, с другой - на внутренней поверхности трубы, подвергшейся коррозии, вырастают «сталактиты» ржавчины. Нет необходимости объяснять, что уменьшение внутреннего сечения трубопровода снижает объем транспортируемой воды. Известны случаи, когда за годы службы от диаметра 300 мм остается проход 10 сантиметров. 

Защитой от подобных зарастаний у чугунных труб служит цементно-песчаное покрытие, которое наносят на внутреннюю поверхность трубы. ЦПП наносят методом центрифугирования, получая при этом безупречно ровную, гладкую поверхность. При взаимодействии с водой покрытие становится очень скользким, благодаря чему снижается трение и затрудняется отложение примесей, содержащихся в жидкости. Кроме того, ЦПП надежно защищает ВЧШГ от коррозии, поскольку вода, проникая сквозь покрытие, обогащается щелочными элементами и по достижению металла теряет свои коррозионные свойства.     

ЗАБЛУЖДЕНИЕ №6. Чугунные трубы боятся электрохимической коррозии

Опасения о негативном воздействии тока на трубы из ВЧШГ по большей части не обоснованы. Начать стоит с того, что чугун сам по себе имеет куда большее удельное сопротивление чем, к примеру, сталь. К тому же резиновые манжеты, которые соединяют трубы, не позволяют току пойти дальше. Соответственно можно с уверенностью говорить о том, что электрическое сопротивление трубопровода из ВЧШГ в 300 раз выше стального.

ЗАБЛУЖДЕНИЕ №7. Чугунные коммунальные сети – дорогое удовольствие

Действительно, труба из высокопрочного чугуна по прайсу, как правило, дороже, к примеру, пластиковой. Однако было бы наивно делать из этого окончательный вывод об общей стоимости трубопроводной системы. Чугунные трубы начинают оправдывать себя уже на этапе укладки. Так, например, для прокладки трубопровода из поливинилхлорида и полиэтилена необходимо обеспечить песчаную подушку и материал засыпки из частиц минимального размера, для того, чтобы почва была равномерно уплотнена. Любой камень в засыпке способен вызвать возникновение и распространение трещин в стенке трубы. При этом, участок пластиковой трубы с выбоиной более 10% от толщины стенки считается непригодным для эксплуатации. К тому же, работа всей системы из пластмассовых труб находится в очень большой зависимости от квалификации подрядчика и правильности выполнения им процедур укладки; введенная в эксплуатацию полимерная система требует сохранения изначальных условий укладки.

Трубопровод из высокопрочного чугуна не требует столь трепетного к себе отношения: для него достаточно плоского ложа и свободной засыпки или засыпки с небольшим уплотнением. Как правило, монтаж не требует затрат электроэнергии на сварку, привлечения высококвалифицированного персонала и специального оборудования. Соединения раструбного типа требуют всего лишь смазки уплотнительной манжеты и установки гладкого конца трубы в раструб. Трубы из ВЧШГ хорошо зарекомендовали себя при любой температуре и при монтаже всеми типами техники и персоналом любой квалификации, в любых условиях, включая монтаж в условиях грязи и под водой. Вот и выходит, что дешевая труба требует дорогостоящего монтажа, а труба чугунная, которая подороже оправдывает себя уже при укладке.  

Однако монтажом дело не заканчивается. Можно сказать, с этого момента жизнь трубопровода только начинается. В процессе эксплуатации трубы также ведут себя по-разному: одни будут вытягивать и вытягивать деньги на текущее обслуживание и ремонт, другие (чугунные) – будут требовать минимум внимания.

ЗАБЛУЖДЕНИЕ №8. Срок службы резиновой манжеты невелик

Часто возникает разумный вопрос: сколько прослужат манжеты, используемые при монтаже трубопровода из ВЧШГ? Трубы из высокопрочного чугуна, используемые в водоснабжении и канализации, комплектуются манжетами, изготовленными из каучуков. С течением времени механические свойства подобных эластомеров могут изменяться по двум параметрам:   текучести во времени – ползучести (увеличивающейся деформации при постоянной нагрузке) и релаксации (релаксации сжатия при постоянной деформации). В случае раструбных соединений, уплотнение в них достигается контактным давлением между телом трубы (раструба трубы) и манжетой. Деформация уплотнительного кольца, полученная в процессе соединения, остается практически постоянной. Следовательно, явление релаксации – единственное, воздействующее на манжету. При этом риск протечки из-за деформации кольца возникает не раньше, чем через 100 лет эксплуатации. Поэтому производители с уверенностью утверждают, что манжеты служат тот же срок, что и сам трубопровод.

Доказательством долгого срока службы манжет является практический опыт использования резиновых уплотнительных колец в США с 1920-х годов и по настоящее время. В музее «Мир воды» Водоканала Санкт-Петербурга представлена резиновая уплотнительная прокладка, прослужившая исправно около 100 лет.

ЗАБЛУЖДЕНИЕ №9. У чугунных труб небольшой срок службы

Последнее время стало распространяться мнение о том, что трубопровод из чугуна не долговечен и представляет собой пережиток прошлого. Это утверждение далеко от истины. Производители гарантируют безукоризненную работу трубопровода из высокопрочного чугуна в условиях почвенной коррозии, воздействия блуждающих токов и отсутствия катодной защиты 80-100 лет, в самотечных сетях канализационных сточных вод с сероводородом – 50-60 лет. Однако чугунный трубопровод способен прослужить куда более долгий период. Знаменитая система роскошных Версальских фонтанов обеспечивалась водой, поступающей по чугунным трубам. Эти трубы были отлиты по специальному заказу в Нормандии в 1672 году. Самое поразительное, что заменен этот исторический водопровод был лишь несколько лет назад, исправно прослужив таким образом 330 лет. На сегодняшний день есть все основания полагать, что три с лишним столетия – это норма для чугунного трубопровода.

Подобно тому, как легендарные швейцарские часы способны пережить не одно поколение своих владельцев, трубопроводные системы из высокопрочного чугуна вполне могут стать подарком для наших потомков и прослужить им верой и правдой долгие годы.

Использование материалов ТД "Уральский стандарт" возможно только с письменного разрешения компании.