Напорные трубопроводы из хризотилцементных труб (часть 1)

В зависимости от давления транспортируемой жидкости хризотилцементные трубы подразделяют на безнапорные и напорные. В свою очередь, в напорных трубопроводах выделяют трубы для водопроводов и теплопроводов.

В СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» (п. 8.21) хризотилцементные трубы определены как основной материал для трубопроводов холодного водоснабжения, а применение металлических труб требует дополнительного обоснования.
Хризотилцементные напорные трубы ВТ и муфты САМ предназначены для устройства напорных водопроводных и мелиоративных систем и для других целей.

Хризотилцементные напорные трубы ТТ и муфты ТМ предназначены для устройства сетей отопления и горячего водоснабжения и для других целей.


В СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» (п. 10.3) определены параметры теплоносителя (температура воды не более 115 °C, давление не более 1,6 МПа), при которых возможно применение в сетях теплоснабжения неметаллических, в том числе хризотилцементных, труб. Пункт 10.4 указанного документа позволяет использовать неметаллические трубы как в открытых, так и закрытых системах горячего хозяйственно-питьевого водоснабжения. Фактически хризотилцементные напорные трубы длительное время работоспособны при температуре до 150 °С, а давление, при котором трубы с рабочим давлением 1,6 МПа разрушаются, составляет около 6 МПа. Это позволяет проводить гидравлические и температурные испытания на высоких режимах, гарантируя надежность при рабочих значениях параметров.

Для детализации требований СНиП 41-02-2003 применительно к хризотилцементным напорным трубам разработан и утвержден Свод правил СП 41-106-2006 «Проектирование и монтаж подземных трубопроводов для систем горячего водоснабжения и теплоснабжения из напорных асбестоцементных труб и муфт». В документе представлена производственная и нормативно-техническая база, обеспечивающая использование хризотилцементных напорных труб и муфт при бесканальной прокладке в системах жилищно-коммунального хозяйства.

Типоразмеры хризотилцементных труб определяются ГОСТ 1839-80 «Трубы и муфты асбестоцементные для безнапорных трубопроводов. Технические условия», ГОСТ 539-80 «Трубы и муфты асбестоцементные напорные. Технические условия», а также рядом технических условий на трубы и муфты, разработанных российскими предприятиями. В соответствии с этими нормативными документами, хризотилцементные трубы производят длиной от 2,95 до 5,95 м, с проходным сечением от 100 до 500 мм.

В настоящее время ведется разработка единого межгосударственного стандарта на хризотилцементные трубы, который позволит активнее внедрять их в строительство теплопроводов, водопроводов холодного и горячего водоснабжения, а также расширить их применение при сооружении мусоропроводов, прокладке сетей связи, канализации и в других целях.

Соединение труб в трубопровод производится, как правило, при помощи хризотилцементных муфт. Для безнапорных труб используют муфты простой цилиндрической конструкции, а муфты для напорных труб имеют на внутренней поверхности канавки для установки в них специальных упругих резиновых колец, которые под давлением воды в трубопроводе надежно уплотняют муфтовое соединение.

Хризотилцементные трубы и муфты не должны иметь трещин, сколов и расслоений. Торцы безнапорных и напорных труб и муфт должны быть чисто обрезаны, перпендикулярно к оси труб. Концы напорных труб и внутренняя поверхность напорных муфт должны быть дополнительно обточены. На обточенных поверхностях не должно быть сдиров и вмятин. На наружных необточенных поверхностях труб и муфт допускаются отпечатки от технического сукна, сдиры и вмятины глубиной не более 2 мм для безнапорных изделий и не более 1 мм – для напорных.

На внутренних поверхностях труб допускаются отпечатки от форматных скалок, незначительные сколы торцов труб глубиной не более 2 мм и длиной не более 20 мм вдоль образующей трубы, а на внутренних поверхностях напорных муфт – следы обточки глубиной до 2 мм.


Напорные трубы и муфты

Хризотилцементные напорные трубы, в зависимости от значения рабочего давления транспортируемой жидкости в трубопроводе, разделяют на классы:
– напорные трубы для водопроводов (ВТ6, ВТ9, ВТ12, ВТ15);
– напорные трубы для теплопроводов (ТТ3, ТТ6, ТТ9, ТТ12, ТТ16).

Выбор класса труб (табл. 1) определяется расчетом при проектировании трубопровода, исходя из условий эксплуатации.

Таблица 1
Классификация напорных труб и муфт


Отечественные предприятия производят хризотилцементные напорные трубы (рис. 1) различных типоразмеров.

Рис. 1. Форма хризотилцементной напорной трубы: D – наружный диаметр трубы; d – внутренний диаметр трубы; l – длина обточенных концов трубы; L – длина трубы; s – толщина стенки обточенного конца; с – длина конусной части

Для соединения хризотилцементных напорных трубопроводов применяют напорные хризотилцементные муфты, работающие по принципу самоуплотнения. Муфты для теплопроводных труб с рабочим давлением 6, 9, 12, 15 кгс/см² могут быть выполнены с двумя или четырьмя канавками под уплотнительные кольца (рис. 2а, б). Для теплопроводных труб с рабочим давлением 16 кгс/см²выпускают специальные удлиненные муфты (рис. 2в) с двумя широкими канавками.

Рис. 2. Формы напорных хризотилцементных муфт: а) с двумя канавками; б) с четырьмя канавками; в) удлиненная с двумя канавками; D – наружный диаметр муфт; dk – диаметр канавок муфты; d – внутренний диаметр муфты; l – расстояние до канавки муфты; L – длина муфты; s – толщина стенки муфты

Рис. 3. Фрагмент муфтового соединения напорных хризотилцементных труб: 1, 2 – хризотилцементные трубы; 3 – хризотилцементная муфта; 4 – резиновые кольца

Фрагмент муфтового соединения напорных хризотилцементных труб показан на рис. 3. Резиновые кольца для муфтовых соединений (рис. 4) поставляются предприятием-изготовителем труб. Кольца могут быть изготовлены как самим предприятием, так и специализированным заводом резинотехнических изделий. Кольца для систем горячего водо- и теплоснабжения производят из специальной теплостойкой резиновой смеси.

Рис. 4. Резиновое уплотнительное кольцо для муфтовых соединений напорных хризотилцементных трубопроводов

Таблица 2
Величина гидравлического давления при испытании напорных труб и муфт на водонепроницаемость


Таблица 3
Величина гидравлического давления при испытании напорных труб на разрушение


Таблица 4
Минимальная нагрузка при испытании напорных труб на раздавливание


Таблица 5
Минимальная нагрузка при испытании напорных труб на изгиб



Испытания труб на водонепроницаемость (табл. 2), на разрушение внутренним гидравлическим давлением (табл. 3), на раздавливание (табл. 4) и изгиб (табл. 5), проводимые на предприятиях-изготовителях, свидетельствуют, что трубы могут выдерживать значительные нагрузки. Трубы диаметром более 150 мм на изгиб не испытываются.


Способы прокладки напорных трубопроводов

Прокладку трубопроводов из напорных хризотилцементных труб осуществляют двумя способами: подземным (бесканальная и канальная прокладка); надземным (на низких или на высоких опорах).

Подземная бесканальная прокладка – это один из наиболее широко применяемых способов прокладки трубопроводов из хризотилцементных труб, позволяющий в полной мере использовать их уникальные свойства (низкая теплопроводность, прочность, устойчивость в агрессивных средах и др.).

Преимуществом такого способа является возможность осуществлять укладку труб непосредственно в грунт, что ускоряет сроки строительства и снижает стоимость трубопровода.

Бесканальная прокладка трубопроводов не допускается под проезжей частью автомобильных и железных дорог, трамвайных путей, улиц общегородского значения, на территории детских и лечебных учреждений.

Подземная канальная прокладка напорных хризотилцементных труб применяется исключительно с целью обеспечения надежности трубопровода на территориях детских и лечебных учреждений, а также в местах повышенных нагрузок (под дорогами и т.п.), обеспечивая отвод теплоносителя с территории в случае аварии. Подземная канальная прокладка осуществляется в проходных, полупроходных и непроходных каналах или бетонных лотках (рис. 5, 6).

Рис. 5. Прокладка трубопровода в проходных каналах

Рис. 6. Прокладка трубопровода в бетонных лотках

При выполнении работ по замене стальных труб, уложенных ранее в лотки, на хризотилцементные трубы нет необходимости в удалении лотков с трассы. Хризотилцементные трубы укладывают на песчаную подушку или на засыпную теплоизоляцию на дне лотков, теплоизолируют, заполняют лоток грунтом до краев и накрывают сверху плитой.

Другим способом прокладки труб в каналах является их укладка на две опоры (ложементы) с обязательным креплением к ним каждой трубы стальными лентами (рис. 7).

Рис. 7. Схема крепления хризотилцементной трубы к опорам

Такие технические решения обеспечивают устойчивость трубопровода под действием внутреннего давления. Разрешается совместная прокладка теплосети с водопроводными трубами в одном лотке (канале).

Надземная прокладка трубопроводов применяется на территориях промышленных предприятий, на площадках, свободных от застроек, вне пределов города или в местах, где она не влияет на архитектурное оформление и не мешает движению транспорта. Ремонт надземного трубопровода проще и дешевле, чем подземного, поскольку можно сразу обнаружить место утечки и устранить ее.

Устройство надземных хризотилцементных трубопроводов может осуществляться на низких или высоких опорах (рис. 8). Чтобы под действием внутреннего давления трубопровод не потерял устойчивость и свою целостность, он должен быть уложен и закреплен на ложементах. В качестве низких опор могут применяться бетонные блоки.

Рис. 8. Схема надземной прокладки хризотилцементных труб: а) на низких опорах; б) на высоких опорах

Рис. 9. Надземная прокладка хризотилцементных труб на высоких опорах до монтажа теплоизоляции

В качестве высоких опор рекомендуется использовать металлические стойки эстакады пришедшего в негодность надземного стального трубопровода (рис. 9). Строительство новой эстакады целесообразно в случае укладки на нее более двух хризотилцементных трубопроводов, иначе ее стоимость может быть дороже самого трубопровода.


Выбор и устройство теплоизоляции трубопроводов

Благодаря низкой теплопроводности хризотилцементных труб существенно снижается потребность в утеплении трубопроводов. Но использовать их совсем без теплоизоляции нельзя, поскольку тепловые потери незначительно, но превысят нормативы СНиП, поэтому все хризотилцементные трубопроводы теплоизолируют.


Засыпная теплоизоляция

Материал, применяемый для засыпной теплоизоляции, не должен быть гигроскопичным, должен обладать небольшой объемной массой и достаточной прочностью (не менять своей структуры под действием давления грунта), иметь равномерный фракционный состав без крупных включений, быть недорогим и доступным.

Одним из материалов, применяемых в качестве засыпной теплоизоляции, является гидрофобизированный керамзит. В качестве гидрофобизатора применяют битумный раствор следующего состава: битум БН-V – 40 %; керосин – 59 %; асидол – 1 %. При гидрофобизации предварительно высушенный керамзитовый гравий нагревают до 150 °С и смешивают в мешалке с битумным раствором (5-6 % от массы гравия).

Для засыпной теплоизоляции также используют щебень пемзошлаковый, представляющий собой вспененную стекловидную массу, полученную из доменного шлака. Щебень пемзошлаковый – это пористый дробленый материал с шероховатой поверхностью, обладающий достаточной механической прочностью и устойчивостью к воздействию влаги. Размер гранул до 20 мм. Из-за своей пористой структуры щебень способен впитывать влагу, что ухудшает его теплозащитные свойства. Опыта по его гидрофобизации нет.

Имеются примеры использования в качестве засыпной теплоизоляции котельного угольного шлака. В таких случаях при эксплуатации теплотрасс таяния снега над трубопроводами не наблюдалось. Недостатком шлака является его нестабильная прочность на сжатие.

Толщина слоя засыпной теплоизоляции, окружающей трубу, определяется тепловым расчетом и должна составлять, как правило, не менее 200 мм. Необходимый слой теплоизоляции укладывают на основание траншеи или на дно лотка, а после укладки труб слой такой же толщины (не менее) насыпают сверху.

Рис. 10. Трубопровод в засыпной теплоизоляции: 1 – гидрофобизированный керамзитовый гравий;
2 – защитная пленка

Для предохранения засыпной теплоизоляции от заиливания частицами грунта, а также от прямого попадания поверхностных вод на нее сверху укладывают защитную полимерную пленку, которая должна образовывать выпуклую поверхность (рис. 10). Края пленки должны загибаться вниз по засыпному слою не менее чем на 100 мм. Свод правил СП 41-106-2006 рекомендует укладывать пленку после планировки дна траншеи. В этом случае ширина пленки должна обеспечить обертывание трубопровода с теплоизоляцией и нахлестку сверху 800 мм.


Индустриальная теплоизоляция

Индустриальную теплоизоляцию наносят на трубы в производственных условиях. При бесканальном способе укладки таких труб засыпка трубопровода ведется только грунтом.

Свод правил СП 41-106-2006 предлагает два вида индустриальной теплоизоляции – пенополиуретановую в полиэтиленовой оболочке и пенополимерминеральную. Пенополиуретановую теплоизоляцию (по расчетам должна иметь толщину около 15 мм) изготавливать технически сложно, а множество стыков муфтовых соединений, подлежащих теплоизоляции и герметизации при устройстве хризотилцементных трубопроводов, увеличивает трудоемкость монтажных работ и делает применение этого вида теплоизоляции нецелесообразным.

Для хризотилцементных труб наиболее приемлема пенополимерминеральная теплоизоляция. Имеется опыт ее использования в Московской, Курганской и Челябинской областях и Удмуртии. Технология нанесения пенополимерминеральной теплоизоляции на хризотилцементные трубы разработана в ОАО «НИИ тракторосельхозмаш» (г. Челябинск).

Изоляцию стыков трубопровода выполняют после проведения гидравлических испытаний путем установки на муфты пенополимерминеральных полуцилиндров. Их размещают плоскостью разъема вертикально, чтобы обеспечить беспрепятственное стекание воды в случае ее появления. Полуцилиндры на стыке закрепляют любым способом и засыпают грунтом весь трубопровод.

Рис. 11. Совместная прокладка труб для теплоснабжения и водоснабжения: 1 – хризотилцементная труба теплотрассы; 2 – хризотил-цементная труба водопровода питьевой воды; 3 – хризотил-цементная труба водопровода технической воды; 4 – швеллер № 12; 5 – брус деревянный 100х100 мм; 6 – хомут ленточный; 7 – утеплитель; 8 – брус деревянный 100х100 мм; 9 – лист стальной оцинкованный или хризотилцементная скорлупа; 10 – шуруп-саморез

При подземной канальной и надземной прокладке трубопроводов теплоизоляция труб производится штучными, рулонными и другими видами теплоизоляционных материалов. Например, в качестве утеплителя при совместной прокладке трубопроводов тепло- и водоснабжения применяют минераловатные прошивные маты толщиной не менее 120 мм. Для исключения деформации утеплителя устанавливают деревянные стойки из бруска 100ґ100 мм длиной, равной толщине утеплителя. От атмосферных осадков трассу защищают с помощью оцинкованных стальных листов или хризотилцементных скорлуп, обвязывая их проволокой Ж 2 мм (рис. 11).