alt

02.03.2011г. ППУ

02.03.2011г. ППУ

Трубы ППУ – экономят энергоресурсы и увеличивают валовой национальный продукт

В 70-е годы прошлого века развитые страны Европы и Северной Америки вели тотальное внедрение энергоэффективных систем теплоснабжения с пенополиуретановой (ППУ) изоляцией в полиэтиленовой оболочке. Это в значительной степени способствовало тому, что эти страны сумели почти без увеличения потребления энергоресурсов нарастить свой валовой национальный продукт. И роль труб ППУ нисколько не преувеличена: ведь на теплосети приходится до 50% теплопотерь.

В России эксплуатируется более 250 тыс. км тепловых сетей в двухтрубном исполнении, в том числе около 30 тыс. км магистральных сетей диаметром от 400 до 1 400 мм. Средний уровень их износа достигает 60%. Потери тепла, по разным оценкам, составляют от 20 до 50%. Таким образом, в России на отопление равной жилой площади расходуется тепла в 2-3 раза больше, чем в Европе.

Массовое применение подземной канальной прокладки трубопроводов с недолговечными (главным образом, минеральными волокнистыми) теплоизоляционными материалами также снижает и сроки эксплуатации. Фактический срок их службы для магистральных сетей – 12-15 лет, распределительных и квартальных – 7-8 лет, при нормативных – 25.

Трубопровод с ППУ-изоляцией в полиэтиленовой оболочке с бесканальной прокладкой – это технологический комплекс, состоящий из стальной трубы, ППУ-изоляции, полиэтиленовой оболочки и земли (грунт и песок). Грунт и песок берут на себя часть возникающих нагрузок в трубопроводе и являются обязательными элементами, которые включаются в расчеты при проектировании методом бесканальной прокладки трубопроводов в ППУ-изоляции.

При бесканальной прокладке появляется возможность снизить тепловые потери в 10-12 раз. При этом непосредственно на участках теплотрассы изолировочные работы ведутся только на стыках трубопровода. Кроме того, не требуется затрат на устройство строительных конструкций теплотрассы из сборного или монолитного железобетона (каналы, скользящие опоры, устройство дренажных колодцев попутных дренажей и т. д.) и значительно уменьшаются объемы земляных работ.

Трубы ППУ выпускают согласно ГОСТ 30732-2006 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке». Их применяют согласно рекомендациям Госстроя РФ СП 41-102 2002 для подземной бесканальной прокладки тепловых сетей с температурой теплоносителя не более 150 градусов давлением не более 1,6 МПа. Применяют также для трубопроводов горячей и холодной воды, инженерных коммуникаций, транспортировки нефти, газа и пр. ( технологические трубопроводы). Для надземой прокладки применяют трубопроводы ППУ с защитной стальной оцинкованной спиральнофальцевой оболочкой.

Трубы ППУ различают по диаметру применяемой стальной трубы и типу изоляции ( в Сибири применяют усиленный тип 2). Кроме того, вместо стальной трубы применяют центральную полиэтиленовую трубу в изоляции ППУ – для водопроводов, канализации, пульпопроводов.

Применяют также трубы ППУ с греющим электрокабелем – для водопроводов без постоянного водоразбора и районов Крайнего Севера.

Конъюнктура российского трубного рынка определяется тремя основными факторами: инвестиционной активностью нефтегазовых компаний, физическим состоянием действующих трубопроводных систем, состоянием российской экономики в целом.

Инвестиционная активность нефтегазовых компаний зависит от ситуации на мировом нефтяном рынке. При стабилизации цен на мировом рынке нефти на уровне 20 – 22 долларов за баррель деловая активность российских компаний находится на достаточно хорошем уровне. Строительство новых веток магистральных трубопроводов стимулирует спрос на трубы соответствующего сортамента. Физическое состояние трубопроводных систем России позволяет говорить о наличии значительных объемов отложенного спроса на трубы ППУ для ремонтно-эксплуатационных нужд. Как ожидается, этот спрос может реализоваться в ближайшее время. Реформа жилищно-коммунального хозяйства будет стимулировать рост спроса на трубы ППУ для трубопроводов и систем отопления. По словам Николая ШАПОВАЛЕНКО, директора «Новосибирского завода предизолированных труб», – в 2006-2008 годах рынок труб ППУ ежегодно удваивался, а кризис привел к сокращению объемов в два раза. «При этом НЗПТ удалось не только сохранить объемы продаж, но и нарастить объемы за счет расширения географиии поставок, освоения новых видов продукции и выполнения проектов трубопровдов ППУ, – констатировал Николай ШАПОВАЛЕНКО.

Основные зарубежные производители из Дании, Германии, Финляндии. В трубной промышленности консолидировано около 2% стоимости основных производственных фондов промышленности России. Производством труб ППУ в России занимается порядка 95 заводов, интенсивно идет процесс интеграции российских трубных заводов, создания крупных холдингов, в рамках которых возможна реализации крупных инвестиционных проектов в модернизацию основных производственных фондов. На российском рынке трубы ППУ сейчас можно выделить пять основных производителей (ТМК, ОМК, ЧТПЗ, ПНТЗ и НЗПТ), на долю которых приходится 80% национального производства труб и 90% валовых поступлений. В России существует и Ассоциация производителей труб ППУ.   Потенциал предприятий используется на 10 – 20%. Внедрение труб ППУ для бесканальной прокладки идёт медленно и не превышает 5 – 8% общего объёма ремонта реконструкции тепловых сетей.

Предварительно изолированные трубы ППУ представляют собой жесткую конструкцию, состоящую из стальной трубы, изолирующего слоя из жесткого пенополиуретана (ППУ) и внешней гидрозащитной полиэтиленовой оболочки для подземной бесканальной прокладки или оцинкованной оболочки для канальной и надземной прокладок трубопроводов. Аналогична конструкция исходных материалов фасонных изделий в ППУ-изоляции.

Труба ППУ в сборе представляет собой единую конструкцию благодаря адгезии (сцеплению) между стальной трубой, изолирующим слоем из ППУ, а также связи между пенопластом ППУ и внешней гидрозащитной оболочкой. Данное условие является необходимым для обеспечения нормальной работы системы трубопроводов при эксплуатации. Прочное сцепление трубных сборок (стальная труба, пенополиуретан, оболочка полиэтиленовая или оцинкованная) достигается в процессе производства за счет строгого соблюдения технологии производства предизолированных труб ППУ и фасонных изделий в ППУ-изоляции:

  • предварительной дробеструйной, дробеметной или щеточной очистки наружной поверхности стальной трубы;
  • соблюдения температурного режима для качественного вспенивания пенополиуретана;
  • правильного подбора пенополиуретановой композиции (системы компонентов ППУ);
  • обязательной обработкой в каранаторе внутренней поверхности полиэтиленовой оболочки.

Изменение длины полиэтиленовой оболочки после нагрева при 110 ºС не более 3%. Стойкость при температуре 80 ºС и постоянном давлении не менее 165 (при начальном напряжении в стенке оболочки 4,6 МПа) и не менее 1 000 (при начальном напряжении в стенке оболочки 4,0 МПа). Стойкость при постоянной нагрузке растяжения в 4,0 МПа при температуре 80 ºС в водном растворе ПАВ не менее 2 000.

При протечках пенополиуретана через шов стальных оболочек в процессе производства трубы ППУ для надземной прокладки трубопроводов допускается их герметизация.

Характеристики тепловой изоляции трубы ППУ и фасонных изделий: плотность пенополиуретана не менее 60 кг/м куб., прочность при сжатии при десятипроцентной деформации в радиальном направлении не менее 0,3 МПа, водопоглощение при кипячении в течение 90 минут не более 10% по объему.

Торцы тепловой изоляции труб и фасонных изделий могут иметь гидроизоляционное покрытие. Пенополиуретан в разрезе должен иметь однородную мелкоячеистую структуру. Пустоты (каверны) размером более 1/3 толщины теплоизоляционного слоя не допускаются.

Пенополиуретан (ППУ), используемый в процессе изготовления труб и фасонных изделий ППУ, получают из жидких компонентов, дозировка и смешение которых осуществляется при помощи специального заливочного оборудования. Эти пенопласты с одинаковой легкостью изготавливают как на промышленных предприятиях, так и непосредственно на месте применения. Реакции вспенивания и отверждения ППУ протекают достаточно быстро, что уже через несколько десятков минут после изготовления изделие готово для дальнейшего применения. Жесткие пенополиуретаны могут быть плотностью от 30 до 80 и более кг/куб. м и имеют 92 – 97% газовой фазы и содержат обычно изолированные ячейки диаметром 0,2-1,0 мм.

В Москве и Санкт-Петербурге трубы ППУ применяют с 90-х годов прошлого века, в Новосибирске – с 1998 года. В Москве, Башкирии и Ханты-Мансийском автономном округе законодательно запрещено применение других видов изоляции (сурргатов- минваты, скорлуп), кроме труб ППУ.

Среди городов Западно-Сибирского региона наиболее активно прокладка теплосетей с трубами ППУ велась в Омске. Новосибирск и Красноярск от лидера отстают. В Омске же эффект от замены трубопроводов хорошо заметен. Как отмечают специалисты, при росте производства, массовом вводе нового жилья и общественных сооружений в городе с каждым годом падает фактическое потребление тепловой энергии, что объясняется появлением ее эффективных пользователей.

Изделия из пенополиуретана с защитными покрытиями, например, из полиэтилена, используют для теплоизоляции трубопроводов самого различного назначения.

Изоляция на все элементы трубопровода (трубы, отводы, опоры, компенсаторы) наносится в заводских условиях методом заливки «труба в трубе», когда жидкие компоненты пенополиуретана впрыскиваются в пространство между стальной трубой и надетой на нее сплошной полиэтиленовой оболочкой, где затем отвердевают. В результате получается жесткая конструкция, обеспечивающая хорошие механические и теплофизические характеристики.

Производство теплоизолирующих скорлуп осуществляется методом вспенивания полиуретановой композиции в цилиндрических разъемных формах. Надежную гидроизоляцию стыков трубопроводов обеспечивают термоусаживающиеся муфты отечественного или зарубежного производств.

Проблема ограждения пенополиуретановой теплоизолирующей оболочки от неблагоприятных факторов внешней среды решается при помощи полимерного или жесткого защитного кожуха.

Трубопроводы с полимерным защитным кожухом предохраняют изоляцию от воздействия влаги, механических повреждений, предотвращают диффузию полиуретана и обеспечивают хорошую защиту от коррозии.

Преимущество трубопроводов ППУ, их высокая надёжность и долговечность  подтверждаются исследованиями, проведёнными ВНИПИ «Энергопром», НИПИ «Теплопроект», НИИ «Мосстрой», АКХ им. К.Д. Памфилова, а также 10-летним опытом таких конструкций в Москве и Московской области, Санкт-Петербурге, Самаре, Нижнем Новгороде, Перми, Оренбурге, Тюмени, Новосибирске и других городах.

Преимущества теплоизолированных труб ППУ:

  • самая низкая из современных теплоизоляторов теплопроводность, составляющая в зависимости от плотности 0,025 – 0,033 Вт/моС и обусловленная этим минимальная толщина изоляции (5 см ППУ по теплопроводности равнозначны примерно 10 см минеральной ваты). Это свойство ППУ позволяет достичь при его применении максимально возможных тепло- и энергосберегающих характеристик на промышленных и хозяйственных системах самого широкого назначения;
  • высокая долговечность (срок эксплуатации ППУ составляет свыше 30 лет с полным сохранением свойств);
  • рабочая температура эксплуатации ППУ до 140 оС, при кратковременных воздействиях – до 150 оС;
  • устойчивость к воздействию влаги (водопоглащение по массе всего 2%);
  • высокая и долговечная адгезия (сцепляемость) с поверхностью трубы и гидрозащитной оболочкой;
  • нечувствительность к блуждающим токам;
  • высокая механическая прочность материала;
  • высокая предмонтажная готовность;
  • изоляция из пенополиуретана монолитная, бесшовная, не образует «мостиков холода»;
  • пенополиуретан инертен к щелочным и кислотным средам, защищает трубу от наружной коррозии и химически агрессивных сред, существенно продлевая срок службы трубопровода;
  • система оперативного дистанционного контроля (ОДК) по изменению сопротивления проводов позволяет с точностью до 1 м определить повреждения изоляции;
  • ППУ нетоксичен и безопасен для человека.

К минусам труб ППУ можно отнести то, что они не применяются при просадочных грунтах первой категории.

Экономическая эффективность применения труб ППУ и ППУ-изоляции складывается из снижения начальной стоимости прокладки в сравнении с традиционными методами на 25-30%, сокращения теплопотерь с сегодняшних 20-25% до 2-4 %, экономии средств на текущий ремонт (восстановление изоляции), снижения эксплуатационных расходов в девять раз, расходов на ремонт теплотрасс в три раза, капитальных затрат в строительстве в 1,3 раза. Долговечность трубопроводов повышается в два-три раза.

При выборе труб ППУ, по словам Николая ШАПОВАЛЕНКО, обращают внимание на следующие технические характеристики: диаметр трубопровода, толщину стенки, марку стали стальной трубы, тип прокладки, тип изоляции, а также на заложенные в проекте сроки поставки, цену комплектной поставки с доставкой до стройки, систему скидок (при больших объемах).

Григорий Кроних