Модернизация инженерной структуры ЖКХ, проводимая в рамках программы «Реформирование и модернизация ЖКХ Российской Федерации», диктует необходимость применения новых материалов и технологий. Это позволит отнести трубопроводы к категории капитальных систем со сроком службы не менее 50 лет.
Наряду со стальными, на рынке строительства трубопроводов широкое применение находят трубы из модифицированного чугуна, пластмасс, композиционных материалов, в т.ч. стеклопластиков.
Стеклопластики — конструкционный материал, включающий, как минимум, два основных компонента: полимерную матрицу и армирующий наполнитель. Триада эксплуатационных параметров «температура-давление-долговечность» стеклопластиковых труб или емкостей, стенки которых находятся в прямом контакте с жидкостью, зависит от химической природы использованной смолы и состава рабочей среды.
Стеклопластиковые трубы производятся по технологии намотки стекловолокна, в соответствии с международными стандартами. Основным сырьем являются стекловолокна и смолы. С учетом рыночных, технологических и финансовых аспектов монтаж стеклопластиковых труб может быть рекомендован к осуществлению в связи с возрастающей потребностью в трубах номенклатуры, которая не охватывается производимыми пластмассовыми трубами и фасонными изделиями, для наружной прокладки, а именно труб с внутренними диаметрами выше 300 мм.
Существующий опыт строительно-монтажных работ по устройству участков трубопроводов горячего водоснабжения на ЦТП, РТС, с применением стеклопластиковых труб, «Бонстренд», Аmеron International, Нидерланды, «Эпогард», Kusimex GmbH
Германия, и гидравлические испытания подтверждают высокие прочностные характеристики и устойчивость стеклопластиковых труб в системах холодного и горячего водоснабжения в области рабочих давлений 10 атм. и более. Проведен сравнительный анализ и рассмотрены преимущества трубопроводных систем, изготавливаемых из стеклопластиков на основе намотанного стекловолокна и связующих смол различной химической природы (эпоксидных — GRE, полиэфирных — GRP, кремнийорганических, фенолформальдегидных), а также различных видов полимеров (полиэтилен, сшитый полиэтилен, полипропилен, полибутен, поливинилхлорид хлорированный поливинилхлорид и полипропилен). Определены и отработаны различные виды стыковых соединений, включая склейку, фланцевые, муфтовые соединения участков, а также сварку и соединительные детали.
Определены следующие преимущества стеклопластиковых труб по сравнению с изготовленными из традиционного металла:
Проведем сравнение характеристик трубопроводов из следующих материалов:
Каждый из этих материалов имеет преимущества и недостатки, касающиеся как характеристик материалов, так и их стоимости.
После более тщательного изучения свойств четырех вариантов, будет видно, что трубы из стеклопластика имеют все преимущества представленных материалов, и в тоже время практически не имеют недостатков.
Показатель | Стеклопластиковые трубы | Чугунные трубы | Стальные трубы с эпоксидным покрытием | Трубы ПВХ | Полиэтиленовые трубы (ПНД/HDPE) |
Коррозионная устойчивость | Хорошая | Очень плохая устойчивость к коррозии. требуется цементное покрытие внутреннего слоя. Битумное или иное покрытие внешней поверхности трубы. Необходима катодная защита. | Для того чтобы избежать внутренней коррозии, требуется дополнительное эпоксидное покрытие. Наружная поверхность также должна быть покрыта каким-либо защитным слоем. Необходима катодная защита. | Плохая в щелочной среде. | Хорошая |
Обслуживание | Не требуется | Внешнее покрытие может шелушиться по прошествии времени из-за повреждений при перевозке и монтаже и окружающей среды. Требуется периодическое обслуживание. | Внешнее покрытие может шелушиться по прошествии времени из-за повреждений при перевозке и монтаже и окружающей среды. Требуется периодическое обслуживание. | Требуется периодическое обслуживание. | Требуется периодическое обслуживание. |
Срок эксплуатации | Более 50 лет | Из-за коррозии труб срок эксплуатации составляет 20 - 30 лет | Из-за коррозии труб срок эксплуатации составляет 20 - 25 лет | Срок службы ПВХ труб составляет 15 - 20 лет в зависимости от условий эксплуатации | Срок службы ПЭ труб составляет 20 - 30 лет в зависимости от условий эксплуатации |
Подземное применение | Оптимальный дизайн для конкретных условий исходя из внутреннего давления и требований к жесткости достигается за счет гибкого производственного процесса. | Срок службы снижается за счет возникновения коррозии на внешней поверхности трубы. | Срок службы снижается за счет возникновения коррозии на внешней поверхности трубы. | Не подходит для применения под землей | Неэкономичный дизайн в виду очень большой толщины стенки трубы |
Шероховатость внутренней поверхности | Коэффициент Хазена- Уильямса С = 150. Меньший расход на передачу жидкости. | C=120. Расход на передачу жидкости выше. | C=120. Расход на передачу жидкости выше. | C=150 | C=150 |
Удельный вес | 1.8 – 1.9 | 7.05 | 7.85 | 1.4 – 1.45 | 0.95 |
Вес | Легкий вес | В 6 раза тяжелее стеклопластика | В 3-4 раза тяжелее стеклопластика | Тяжелее стеклопластика в виду более толстой стенки трубы | Тяжелее стеклопластика в виду более толстой стенки трубы |
Манипулирование | Очень простое манипулирование в виду легкого веса трубы | Сложное, в виду большого веса трубы | Сложное, в виду большого веса трубы | Очень простое | Простое, необходимо избегать чрезмерных и долговременных деформаций трубы |
Толщина стенки | Малая толщина стенки за счет оптимального дизайна. | При определенном давлении толщина стенки больше, чем у стеклопластиковых труб | При определенном давлении толщина стенки больше, чем у стеклопластиковых труб | При определенном давлении толщина стенки больше, чем у стеклопластиковых труб | Толщина стенки больше, чем у стеклопластиковых труб |
Предел прочности на разрыв | 300-375 Mpa | Минимально 420 Mpa | Минимально 420 Mpa | 50 Mpa | 35 – 60 Mpa |
Модуль упругости | 35 Gpa | 150 – 170 GPa | 210 – 240 GPa | 3 GPa | 5 Gpa |
Гидроудар | Наилучший показатель среди труб из других материалов. | Большой гидроудар. Требуется специальное устройство. | Большой гидроудар. Требуется специальное устройство. | Недостаточно хорошо справляется с гидроударом. | Недостаточно хорошо справляется с гидроударом. |