Вопросы решения проблем водоснабжения региона с каждым годом становятся все острее. В геометрической прогрессии нарастает процент изношенности. Власти требуют системных улучшений в этой сфере. Именно на это будет нацелена единая долгосрочная политика, которая объединит во взаимосвязанный документ уже действующие целевые программы, направленные на улучшение экологического здоровья на Среднем Урале. Безусловно, одним из главных факторов на пути к чистой воде станут надежные технологии водоснабжения и долговечные, экологически чистые материалы. Практика эксплуатации коммунальных сетей показывает, что нарушения нормального уровня водообеспечения и экологической безопасности связаны в основном с авариями в инженерных сетях. Причины их хорошо известны: это неправильный выбор материала труб для конкретных условий строительства и эксплуатации, класса прочности в зависимости от внешних и внутренних нагрузок, несоблюдения технологии монтажа трубопроводов.

В системах водоснабжения во всем мире, в том числе и в России, наиболее широко применяемыми материалами для труб являются высокопрочный чугун и полимеры, такие как полиэтилен и поливинилхлорид.

– На рынке трубопроводных систем сегодня представлено большое количество различных материалов. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Важно понимать эти особенности, поскольку универсальных материалов, на все случаи, как бы ни утверждали рекламные слоганы, просто не существует, – считает директор ООО ТД «РЕГИОНСТРОЙ» Константин Мальцев. – Кристаллическая структура полиэтилена, например, активно используемого для транспортировки питьевой воды, способна пропускать из окружающей среды некоторые виды органических веществ, в том числе опасные для здоровья человека. Трудно согласиться и с заявлениями производителей полиэтиленовых труб о долговременных сроках службы их продукции. Полиэтиленовые трубы появились в системах инженерных сетей сравнительно недавно, поэтому подобные утверждения пока ничем не обоснованы. Это всего лишь теоретические умозаключения.

Для рационального выбора труб для сетей водоснабжения и канализации имеет смысл кратко сравнить как краткосрочные, так и долгосрочные эксплуатационные характеристики труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ), полимерных труб из ПВХ и полиэтилена высокой плотности.

Как известно, полимерные трубы имеют жесткие ограничения по рабочему давлению, напрямую зависящему от средней температуры всего периода эксплуатации и от максимального диаметра. Поэтому их надежность и прочность в значительной мере зависят от температуры, условий укладки, нагрузок и целого ряда других факторов. Для стабильной и надежной работы полимерных труб в сетях водоснабжения необходима установка регуляторов давления и температуры, а также неукоснительное выполнение требований по устройству траншей, уплотнению подушки и обратной засыпки.

Гибкие трубы, к которым относится большинство пластиковых, включая стеклопластиковые и полиэтиленовые, наиболее чувствительны к условиям укладки – только порядка 20 процентов нагрузок выдерживается напрямую, остальное распределяется на окружающий грунт (в случае ВЧШГ – наоборот). Поэтому функционирование всей системы из пластмассовых труб находится в очень большой зависимости от грамотного монтажа. К тому же, уже построенная и введенная в эксплуатацию полимерная система требует сохранения изначальных условий укладки. Влияние грунтовых вод или работы, проводящиеся поблизости, старение характеристик материала могут нарушить первоначальный баланс взаимодействия «труба – грунт».

Трубы из высокопрочного чугуна относятся к классу полужестких, а значит, наиболее подходят для подземного заложения, вследствие равномерного распределения нагрузок и прекрасных механических свойств. Механические свойства труб из ВЧШГ почти такие же, как у стальных, и намного выше, чем у любых пластиковых. Очень важно отметить, что они не ухудшаются со временем, что является проблемой для полимера. Трубы ВЧШГ не боятся точечных нагрузок (проблемы для пластмассовых трубопроводов), ударов, вакуума (проблемы тонкостенных и пластиковых труб неподходящей жесткости), гидравлических ударов и т.д.

Трубы ВЧШГ имеют стыковые раструбные соединения со специальной формой прокладки и раструба. Данные преимущества заключаются в способности стыка оставаться герметичным при любом давлении, выдерживаемом самой трубой, и возможности углового поворота (3-5°), что придает гибкость секции и позволяет выполнять повороты большого радиуса без использования фасонных частей.

Заметим, что возможности производства строительно-монтажных работ на пластмассовых трубопроводах ограничены. Монтаж водопроводов из ПВХ и ПЭ следует проводить (согласно инструкциям производителей) при температуре воздуха не ниже –5°С. С понижением температуры пластические свойства пластмассовых труб резко ухудшаются, поэтому должны соблюдаться повышенные требования по их транспортировке, разгрузке, хранению, монтажу и сварке. В свою очередь прокладка полиэтилена открытым способом требует выполнения большого и дорогостоящего объема подготовительных работ, что не всегда возможно в условиях плотной городской застройки.

И, наконец, для труб, используемых в системах питьевого водоснабжения, чрезвычайно важно гарантированное сохранение в течение длительного времени их прочностных характеристик, долговечности и обеспечение требуемого качества транспортируемой воды, что нельзя сказать о полимерных трубах.
Опыт практического применения показал, что трубы из ВЧШГ имеют высокие прочностные и деформационные показатели, близкие к стальным трубам, но по своей коррозионной стойкости значительно превосходящие их. Испытания труб из высокопрочного чугуна, которые проводились в США, Англии, Франции и Германии, показали, что коррозионная стойкость труб ВЧШГ равна или в ряде случаев выше, чем из серого чугуна. Испытания проводились по атмосферной и почвенной коррозии, а также в различных агрессивных средах. Электрическое сопротивление высокопрочного чугуна в 4,8 раза выше, чем у стали, а стыки разделены непроводящими резиновыми манжетами, поэтому трубы ВЧШГ, как правило, не подвергаются электрической коррозии.
Многие страны мира ввели технические регламенты, рекомендующие применение труб ВЧШГ на загрязненных территориях, к которым относятся урбанизированные местности, индустриальные области, промышленные производства и предприятия с вредными условиями воздействия на окружающую среду.

Больший внутренний проходной диаметр труб ВЧШГ, по сравнению с полиэтиленовыми (при одинаковом наружном диаметре), в сочетании с низким коэффициентом шероховатости позволяет значительно снизить затраты на перекачку транспортируемой жидкости вследствие экономии электроэнергии и обеспечивают возможность прокачки больших объемов.
При равных наружных диаметрах площадь внутреннего проходного сечения труб ВЧШГ с цементным покрытием превышает площадь сечения полиэтиленовых труб 100 на 7–15 процентов в диапазоне диаметров от 150 до 300 мм соответственно. Трубопровод из ВЧШГ ежегодно экономит значительные суммы на протяжении всего срока службы благодаря большему номинальному внутреннему диаметру и меньшим затратам на перекачку.

Как мы видим, по итогам суммарной оценки по всем актуальным факторам монтажа и эксплуатации трубы ВЧШГ входят в число самых перспективных. Кстати, Всемирный банк, Европейский банк реконструкции и развития, Евросоюз при выделении кредитов и грандов для строительства и реконструкции трубопроводов водоснабжения рассматривают высокопрочный чугун, как один из основных материалов при устройстве данных сетей.

– Сегодня иностранные компании несут передовой опыт и к нам, – рассказывает Константин Мальцев. – ООО «Тобольск Полимер» – это дочернее предприятие ОАО «СИБУР-Холдинг», в Тобольске возведено крупнейшее предприятие «Тобольск-Нефтехим» по производству полипропилена мощностью 500 тысяч тонн в год. В качестве подрядчика выступила компания Fluor. Разработала проект, занималась заказом оборудования и управлением установки немецкая компания «Linde-KCA-Dresden». Вся система водоподготовки, водоснабжения была смонтирована трубами ВПШГ.

В европейских странах, прошедших все этапы «полиэтиленовой лихорадки» сегодня больше половины трубопроводов монтируется из чугуна с шаровидным графитом. Причина этого в проведенных расчетах по аварийности. Чугунные наименее подвержены авариям. Даже трубы из серого чугуна могут успешно служить в течение нескольких столетий. Это, например, канализационные коллектора, которые были смонтированы в Санкт-Петербурге еще во времена Петра I. Некоторые из них эксплуатируются до сего дня.

Хотелось бы еще раз напомнить всем специалистам, участвующим в проектировании, строительстве и эксплуатации сетей водоснабжения, что мировой опыт устройства инженерных коммуникаций показывает обоюдную востребованность как полимерных, так и различного вида металлических труб и не отрицает их взаимодополняющего сотрудничества.

«Энергетика и ЖКХ Урала» №6 2014 г.