Бесперебойная работа сетей водоснабжения является, без преувеличения, жизненно важной как для рядового потребителя питьевой воды, так и для промышленных производств. Но, к сожалению, на данный момент значительное количество инженерных водопроводных сетей в РФ является изношенными и не могут выполнять стабильно эту задачу. Поэтому в последние годы правительством РФ предпринимаются меры по улучшению водопроводной инфраструктуры, такие, например, как национальный проект «Чистая вода» и другие.
Основным способом защиты и продления срока службы вновь проектируемых трубопроводов является применение специальных антикоррозионных покрытий. В соответствии с этим, одной из важнейших задач, поставленных перед проектировщиками на сегодняшний день, является применение максимально эффективных защитных покрытий, способных обеспечить безаварийную работу трубопроводной сети на протяжении многих лет.
Так какой же тип внутреннего и наружного защитного покрытия заложить при проектировании современной сети наружного (магистрального) водопровода? В данной статье попробуем разобраться в этом вопросе, рассмотрев различные варианты покрытий в зависимости от поставленных задач.
На сегодняшний день основным регламентирующим нормативным документом при проектировании трубопроводных сетей водоснабжения является СП 31.13330.2021 «СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» (ССЫЛКА https://minstroyrf.gov.ru/docs/142012/). В части трубопроводного транспорта, он описывает применение преимущественно внутренних защитных покрытий. Разберем ключевые пункты данного документа:
- Пункт 11.29 гласит, что водопроводные линии должны быть, преимущественно, подземной прокладки.
- Пункт 11.3 гласит, что стальные и чугунные трубы обязательно должны применяться с внутренними защитными покрытиями: цементно-песчаным, лакокрасочным, цинковым, полимерным и др.
- Пункт 4.9 гласит, что при транспортировании воды, используемой на хозяйственно-питьевые нужды, внутренние материалы антикоррозионного покрытия труб, должны иметь соответствующее заключение с областью применения «для питьевой воды» или «для водоснабжения».
Основными документами, регламентирующими применение наружных защитных покрытий, являются ГОСТ 9.602-2016 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии» (ССЫЛКА https://rags.ru/gosts/gost/63759/) и ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии (ССЫЛКА https://rags.ru/gosts/gost/9004/). Данные документы описывают различные варианты конструкций наружных защитных покрытий трубопровода, ключевыми моментами которых являются:
- Существуют наружные защитные покрытия нормального (для трубопроводов оросительных систем, систем сельскохозяйственного водоснабжения) и усиленного типа (для стальных трубопроводов, прокладываемых непосредственно в земле в пределах территорий городов, населенных пунктов и промышленных предприятий), различающиеся показателями адгезии, прочности и др.
- Ленточные защитные покрытия могут применяться при температуре эксплуатации водопровода до 40°С, защитные покрытия на основе экструдированного полиэтилена до 60°С, полиуретановые и эпоксидные покрытия до 80°С, силикатно-эмалевые покрытия до 150°С.
- Ленточные покрытия могут быть как базового, так и трассового исполнения, покрытия на основе экструдированного полиэтилена и эпоксидные – базового исполнения.
Разберем подробнее на основе этих требований, какие типы внутреннего и наружного покрытия выбрать при проектировании трубопровода в зависимости от его назначения. Исходить будем, в первую очередь, из параметров экономической эффективности, а также срока службы покрытия. Для начала рассмотрим преимущества и недостатки различных видов внутренних и наружных покрытий.
А. Внутренние антикоррозионные покрытия.
А.1) Внутреннее цементно-песчаное покрытие (ЦПП)
Преимущества:
— долгий срок службы покрытия в водной среде – до 40-50 и более лет;
— высокая механическая прочность и сопротивление абразивному износу за счет большой толщины покрытия;
— низкая стоимость относительно других видов внутренних покрытий;
— простота монтажа (не требуется дополнительная обработка сварочного шва);
— снижение гидравлических потерь на трубопроводе за счет отсутствия наростов и отложений;
— возможность нанесения бестраншейным способом;
— высокая гигиеничность покрытия за счет отсутствия химических и полимерных добавок – подходит для питьевой воды.
Недостатки:
— температура эксплуатации до 70°С – не подходит для сетей горячего водоснабжения;
— утяжеление трубы на 5-15%, а также уменьшение проходного сечения трубопровода на 3-30 мм в зависимости диаметра трубопровода;
— возможно появление усадочных трещин на покрытии при длительном хранении на открытом воздухе (исчезают после контакта с водой при вводе в эксплуатацию).
А.2) Внутреннее цементно-полимерное, минерально-полимерное покрытие (МПП)
Преимущества:
— долгий срок службы покрытия в водной среде – до 30-50 и более лет;
— температура эксплуатации до 150°С – подходит для горячего водоснабжения и тепловых сетей;
— стойкость отдельных видов покрытий к агрессивным средам – подходит для сетей водоотведения и промышленной канализации;
— снижение гидравлических потерь на трубопроводе за счет отсутствия наростов и отложений;
— высокая адгезия к металлу и отсутствие растрескивания;
— возможность нанесения бестраншейным способом.
Недостатки:
— относительно высокая стоимость покрытия.
А.3) Внутреннее полимерное эпоксидное жидкое и порошковое покрытие (ЭП)
Преимущества:
— относительно долгий срок службы покрытия – до 10-30 и более лет в зависимости от применяемого материала;
— высокая гладкость покрытия — снижение гидравлических потерь на трубопроводе;
— температура эксплуатации до 60..150°С в зависимости от применяемого материала – подходит для горячего водоснабжения;
— стойкость отдельных видов покрытий к агрессивным средам – подходит для сетей промышленной канализации и нефтепроводов;
— высокая адгезия к металлу и отсутствие растрескивания;
— высокая механическая прочность покрытия (для порошковых эпоксидных покрытий);
— возможность нанесения бестраншейным способом при соответствующей подготовке поверхности.
Недостатки:
— высокая стоимость покрытия;
— требовательно к качеству подготовки поверхности;
— ограниченное число материалов, представленных на рынке, подходит для питьевой воды;
— относительно невысокое сопротивление абразивному износу за счет малой толщины покрытия;
— для заделки стыков труб требуются специальные втулки.
А.4) Внутреннее силикатно-эмалевое покрытие (СЭП).
Преимущества:
— долгий срок службы покрытия – до 30-50 и более лет;
— высокая гладкость покрытия — снижение гидравлических потерь на трубопроводе;
— температура эксплуатации до 300°С – подходит для горячего водоснабжения и тепловых сетей;
— очень высокая стойкость покрытия к агрессивным средам – подходит для сетей промышленной канализации и нефтепроводов;
— высокая адгезия к металлу и отсутствие растрескивания;
Недостатки:
— высокая стоимость покрытия и сложность нанесения;
— требовательно к качеству подготовки поверхности;
— высокая механическая прочность и сопротивление абразивному износу;
— для заделки стыков труб требуются специальные втулки.
Б. Наружные антикоррозионные покрытия.
Б.1) Наружное ленточное полимерное, полимерно-битумное покрытие (Конструкция УС4, УС5 ГОСТ 9.602-2016).
Преимущества:
— возможность нанесения в трассовых условиях;
— высокая ремонтопригодность и простота заделки стыков;
— возможность нанесения на детали трубопровода;
— относительно низкая стоимость относительно других видов внутренних покрытий;
Недостатки:
— температура эксплуатации до 40°С;
— низкая адгезия к металлу и слоев ленты к ленте;
— невысокая прочность покрытия – возможны повреждения при перевозке;
— невысокая стойкость к УФ-излучению.
Б.2) Наружное полимерное покрытие на основе экструдированного полиэтилена (УС1, УС2).
Преимущества:
— температура эксплуатации до 60°С;
— высокий срок службы покрытия – до 30-50 лет;
— высокая прочность покрытия;
— высокая диэлектрическая сплошность покрытия;
— высокая адгезия к металлу;
— высокая стойкость к УФ-излучению;
— относительно невысокая стоимость при умеренной толщине покрытия;
Недостатки:
— возможность нанесения только в базовых (заводских) условиях;
— относительная сложность в ремонте покрытия и заделке стыков.
Б.3) Наружное покрытие на основе термоусаживающихся лент (УС9)
Преимущества:
— температура эксплуатации до 60°С;
— высокая прочность покрытия;
— высокая адгезия к металлу;
— возможность нанесения в трассовых условиях;
— возможность нанесения на детали трубопровода;
Недостатки:
— высокая стоимость покрытия.
Б.4) Наружное полиуретановое покрытие (УС11, УС12);
Преимущества:
— температура эксплуатации до 80°С;
— возможность нанесения в трассовых условиях;
— высокая адгезия к металлу;
— возможность нанесения на детали трубопровода;
Недостатки:
— высокая стоимость покрытия;
— относительно невысокая прочность покрытия;
— невысокая стойкость к УФ-излучению.
Б.5) Наружное полимерное эпоксидное покрытие (УС13)
Преимущества:
— температура эксплуатации до 80..150°С в зависимости от применяемого материала;
— высокая адгезия к металлу;
— возможность нанесения на детали трубопровода;
— возможно применение для воздушной (надземной) прокладки трубопровода.
Недостатки:
— относительно высокая стоимость покрытия;
— относительно невысокий срок службы покрытия.
Б.6) Наружное силикатно-эмалевое покрытие;
Преимущества:
— температура эксплуатации до 300°С;
— высокая прочность и долговечность покрытия;
— высокая адгезия к металлу;
— возможность нанесения на детали трубопровода;
Недостатки:
— высокая стоимость покрытия.
В. Выбор типа покрытия для трубопроводов различного назначения.
Проанализировав все достоинства и недостатки различных видов покрытий, попробуем определить наиболее оптимальные варианты внутренних и наружных покрытия для трубопроводов различного назначения.
В.1) Магистральные трубопроводы наружных сетей водоснабжения.
Основное требование, предъявляемое к магистральным трубопроводам водоснабжения – их безаварийная работа на протяжении всего срока службы. Оптимальным вариантом внутреннего покрытия в данном случае видится внутреннее цементно-песчаное покрытие ЦПП, а лучший вариант наружного покрытия — на основе экструдированного полиэтилена УС1, УС2.
Данное сочетание представляет собой оптимальный по соотношению цены, качества, долговечности и удобства монтажа вариант. Также стоит учитывать фактор высокой гигиеничности покрытия для трубопроводов хозяйственно-питьевого назначения. Производство полностью из материалов, изготовленных в РФ, позволяет в кратчайшие сроки изготовить большое количество трубной продукции.
В.2) Технологические трубопроводы промышленных сетей предприятия: техническое водоснабжение, противопожарные водоводы и др подземного заложения.
В данном случае оптимальные варианты также ЦПП + УС1, УС2 с возможным применением, при необходимости, на коротких участках с большим количеством отводов ленточных вариантов наружного покрытия УС4, УС5 для простоты монтажа в трассовых условиях.
При наличии в транспортируемой воде агрессивных сред (в особенности, сероводорода), необходимо рассмотреть применение внутреннего цементно-полимерного покрытия либо внутреннего эпоксидного ЭП покрытия.
В.3) Технологические трубопроводы промышленных сетей предприятия надземной (воздушной) прокладки.
Для надземных сетей трубопровода характерен прямой контакт с атмосферным воздействием, а также постоянное воздействие перепадов температуры. Оптимальным в данном случае видится применение внутреннего и наружного эпоксидного покрытия ЭП либо внутреннего эпоксидного и наружного лакокрасочного покрытия.
Эпоксидное покрытие при применении качественных материалов способно прослужить гораздо дольше обычных лакокрасочных, однако стоит учитывать фактор более простой ремонтопригодности обычного лакокрасочного наружного покрытия (возможность обновления/перекраски в трассовых условиях). Данный фактор также актуален ввиду ухода с рынка РФ большого количества иностранных компаний, изготавливающих отдельные виды уникальных эпоксидных покрытий.
В.4) Технологические трубопроводы промышленных сетей предприятия для горячей воды.
Для сетей трубопровода, транспортирующих горячую воду (температурой 70°С и более) необходимо применение специальных температуростойких внутренних покрытий, а также обладающих достаточной эластичностью ввиду значительного температурного расширения металла.
В данном случае возможно применение внутреннего минерально-полимерного покрытия МПП либо внутреннего эпоксидного покрытия ЭП. При температуре более 150°С можно рассмотреть силикатно-эмалевое покрытие СЭП.
По наружным вариантам покрытия также возможно применение как эпоксидных покрытий ЭП, так и обычных лакокрасочных.
В.5) Технологические трубопроводы, транспортирующие обводненные сбросы предприятий (промышленная канализация), обводненную нефть и др.
В данном случае возможно применение широкого спектра покрытий, начиная от ЦПП и заканчивая СЭП. Так, у нашего предприятия есть большой опыт поставки труб с ЦПП, хорошо зарекомендовавших себя на шламопроводах АО «БСК» (содовое производство). В любом случае для проектирования промышленной канализации необходимо изучение количественного и качественного состава транспортируемой жидкости для определения наиболее подходящего под задачи варианта покрытия и его технико-экономического обоснования.
По наружному покрытию в данном случае также возможен широкий круг вариантов, в зависимости от условий прокладки и требуемого срока эксплуатации трубопровода, но в общем случае всегда надо исходить из наиболее сбалансированного сочетания параметров стоимость покрытия / его долговечность.
Резюме.
Правильный выбор защитного покрытия для проектируемого либо реконструируемого трубопровода водопроводной сети поможет обеспечить его бесперебойную работу на протяжении всего срока службы и, в конечном итоге, помочь сберечь один из наиболее ценных природных ресурсов – воду.
Информация, изложенная в этой статье, основана не только на нормативных документах, но и на нашем многолетнем опыте и, надеемся, поможет вам определиться с выбором покрытия под Ваши конкретные задачи.