Технология и оборудование для реновации трубопроводов с помощью нанесения внутренних покрытий на основе ЦПС
В процессе работы трубопроводные системы коммуникаций подвергаются влиянию разрушающих факторов. Как результат, происходит разрушение антикоррозийного слоя, возникает явление ржавления, появляются трещины, сколы, пробои. Разрушающие факторы могут привести к значительной утрате прочности трубопровода. В таком состоянии он не может исполнять всех возложенных на него функций. Возникают аварийные ситуации, нарушается работа оборудования. Чтобы избежать проблем в обеспечении населения и производств услугами, требуется проводить реновацию трубопроводов. В настоящее время она проводится разными методами.
На практике различают открытые и закрытые способы реновации. Первые проводятся с раскопкой траншей и изъятием труб из канала. После их ремонтируют или заменяют, а затем снова закладывают и засыпают. Подобный вариант отличается затратностью и трудоемкостью. К тому же, после вскрытия и восстановления труб приходится проводить восстановительные работы и на поверхности. Асфальтовые дороги, тротуары, зеленые насаждения должны быть возобновлены за счет компании-владельца коммуникаций. Новейшие закрытые (или бестраншейные) методики позволяют свести категорию подобных затрат к минимуму. При таких методиках трубопровод не вынимается из канала. Реновация проводится прямо внутри с участием специального оборудования, кот. опускается в трубу ч\з колодец или котлован. Методики бестраншейной реновации также насчитывают несколько вариантов. Для устранения незначительных дефектов и восстановления труб после ржавления, коррозии, утраты защитного слоя пользуются методикой нанесения ЦПП.
Способ нанесения ЦПП предполагает распределение по внутр. поверхности трубопровода цементно-песчаной смеси. Она после затвердевания образует плотную оболочку, кот. способна восстанавливать функционал трубопровода. Нанесение ЦПП осуществляется способом центробежного набрызгивания или центрифугированием. ЦПП способны закупоривать мелкие трещины, устранять коррозию, ржавление. Однако такая методика не может восстановить расхождение стыков, крупные пробои и смещения.
Перед нанесением ЦПП заготовляется ремонтный раствор. В его основе портландцемент и песок. Допускаются полимерные и композитные добавки с целью увеличения прочности раствора, придания ему армирующих свойств, повышения пластичности.
Наносят ЦПП с контролем толщины. Минимальный показатель определяется, исходя из калибра труб, их направления, особенностей местности, требований сети, характера дефектов. Проектная толщина задается настройкой подающих устройств, в частности метательной головки. Определяется скорость ее движения и вращения. Для расчетов пользуются специальными таблицами. В ходе работы оператор осуществляет контроль за головкой. По окончании нанесения проводится выходной контроль с замерами толщины. При необходимости процедуру разбрызгивания ЦПП повторяют.
Способ реновации ЦПП возможно задействовать на разных трубопроводах. Глубина залегания, тип грунта, сложность трассы не имеют определяющего значения. Важным остается возможность прохождения метательной головки в калибре трубы и отсутствие перепадов диаметра. Целесообразно применять ЦПП в случае повреждения трубопроводов из-за коррозии, вследствие абразивного износа, после устранения отложений, последствий ржавления. Неэффективен ЦПП для ремонта раскрытых стыков, смещений труб по соединениям, в ходе деформации секций.
Метод ЦПП требователен к подготовительному этапу СМР. До санации поверхность трубопровода должна быть тщательно вычищена. Устраняют засоры, отложения, полируют стенки, снимают слой коррозии, ржавчину. Трубопровод должен быть сухим. Наличие воды или других жидкостей в нем не допускается.
До начала санации замеряют предельные отклонения труб. В случае превышения такие коммуникации нельзя ремонтировать данным методом. Нормативные показатели определяются согласно технической документации. Замеряют также показатель эллиптичности и толщину участков, пораженных коррозией. В целом коррозия не должна составлять больше 10 проц. от общего объема трубы.
Толщину реновационного слоя ЦПП определяют согласно ТУ на данный вид работ. ТУ согласовывают с заказчиком или эксплуатирующей организацией. Толщину мин. слоя высчитывают согласно тех. документации и нормативов. Учитывают припуски, кот. предусматриваются для сварных швов и концов трубы.
Перед началом СМР по нанесению проводятся подготовительные работы. Они, кроме очистки, включают в себя настройку оборудования, подготовку (смешивание) компонентов смеси. Алгоритм подготовительных работ на местности выглядит так:
— производится разметка трубопровода, определяются участки для реновации;
— проводится раскопка котлованов в начальной и конечной точках санируемого канала;
— осуществляется вырезка лазов в трубопроводе, р\ры должны быть достаточными для ввода оборудования;
— снимаются при необходимости гидранты, фасонные детали, заглушки;
— проводится спуск воды и высушивание отрезка трубопровода для санации;
— определяются длины технол. захваток. Их отмеряют с учетом длины стандартного рабочего троса и в зависимости от тех. характеристик насоса для подачи ЦПП. Калибр трубопровода притом в расчет не берется.
При очистке обращают внимание на проход очистных снарядов по трубопроводу. В случае, если они встречают препятствие, необходимо провести дополнительное вскрытие трубопровода с формированием лазов. Подобные меры могут пригодиться при прохождении вертикальных участков, углов поворота, стыков и пр. Покрытия ЦПП в таких местах наносят ручным способом прямо на трассе или в условиях завода. Подобные меры являются общеупотребительными, однако в особых случаях возможно пользоваться и др. техническими приемами.
Подготовка компонентов ЦПП
Существует стандартный вариант методики заготовки компонентов для нанесения ЦПП покрытия. Алгоритм такой:
— песок и цемент просеиваются отмеряются в технических пропорциях;
— компоненты смеси помещаются в емкости и закрываются крышками;
— добавляется вода и производится перемешивание смеси, кот. должно быть непрерывным в ходе нанесения.
Необходимо плотно закрывать емкости с ЦПП с целью предотвращения попадания в раствор посторонних примесей, влаги, мусора.
Компоненты смеси должны отвечать технологическим требованиям. Цемент и песок не должны содержать в составе посторонних добавок, примесей, комков, камней. Цемент должен образовывать густое цементное тесто и соответствовать по схватываемости периоду до 60 мин. Не допускается, чтобы компоненты смеси содержали опасные хим. примеси и радионуклиды. Не рекомендовано применять составы, кот. отличаются по маркам, партиям, срокам хранения. Для ЦПП допускается включение вяжущих минеральных добавок сертифицированных. Их доля не должна быть более 10 проц. Добавки используются с целью улучшения физ\хим свойств ЦПП и повышения его прочности, влагофобности, устойчивости к вспучиванию.
Песок для ЦПП должен соответствовать по крупности фракции, составу. Не допускается превышение показателя 3 проц. по содержанию в песке илистых и пылевых частиц, а также глины. По радионуклидам песок должен соответствовать классу безопасности 1.
Вода для приготовления раствора ЦПП должна соответствовать тех. условиям. Доля цемента и песка к раствору должна составлять 1:2 или 1:1.
Нанесение смеси ЦПП
Перемешивание смеси ведут до достижения ею однородного состава. При нанесении ее также сохраняют в емкости в подвижном состоянии. Темп. смеси при нанесении должна соответствовать диапазону 10-25+ градусов. Не допускается проводить работы по нанесению ЦПП при внеш. темп. воздуха меньше 5 градусов. Нанесение ЦПП ведется при участии оборудования. Главным рабочим органом является метательная или центробежная головка. ЦПП к ней подается насосным оборудованием по шлангам. Заготовленная смесь находится в спец. емкости (танке), где перемешивается.
ЦПП после нанесения должны соответствовать показателям, описываемым так:
— покрытие ЦПП на трубопроводе должно образовывать сплошную поверхность без гребней и борозд. При помощи ровнителей покрытие выравнивается после прохождения метательной головки с достижением слоя, предусмотренного проектом;
— покрытие должно набирать прочность до 70 проц. при темп. +6-28 град. и влажности до 95 проц.;
— плотность покрытия на всем участке должна соответствовать ТУ.
По окончании санации проводится маркировка санированного трубопровода, а также регистрация работ по ТУ с заказчиком. После маркировки трубопровод закрывают и герметизируют. Это необходимо для обеспечения равномерного высыхания и схватывания ЦПП по всему периметру нанесения. Герметизация проводится при помощи полимерной пленки. Заделка производится с плотным захватом. Далее трубопровод выдерживается до полного просыхания. Перед сдачей трубопровода в работу проводят его дезинфекцию и промывают.
После завершения всех процедур осуществляется приемка трубопровода заказчиком. Назначается комиссия, составляется акт. В ходе оценки проверяется покрытие на соответствие параметрам. Устройствами замеряется толщина покрытия, оценивается его однородность. Для осмотра покрытия внутри трубы допускается использовать камеры и робототехнику. Телескопические камеры вводятся в канал ч\з входное отверстие и проводятся по всему периметру. Санируемый трубопровод должен соответствовать по показателям ООС и санбезопасности.
Метод ЦПП имеет ряд существенных положительных моментов. Их возможно описать так:
— простота реализации технологической схемы;
— низкая конечная стоимость СМР (28 проц. от полной стоимости строительства «с нуля»);
— поверхность ЦПП после затирки образует гладкую систему, кот. сохраняет низкое гидравлическое сопротивление и сокращает риски потери напора. Притом калибр трубы уменьшается незначительно;
— короткие сроки реализации санации. Трубопровод может быть запущен в работу уже ч\з 3-5 суток;
— покрытие сохраняет свою стабильность на длительный срок (48 лет).
Контроль за санацией осуществляется по нескольким пунктам. Проводятся как визуальные оценочные действия, так и приемные испытания. Процесс контроля должен включать следующие этапы:
- осмотр визуальный – проводится для оценки качества заделки, состояния покрытия, отсутствия дефектов. Осуществляют осмотр при участии телескопических камер или роботов. На этом этапе возможно определить вспучивания, усадочные трещины, отслойку облицовки, разного рода пустоты, вздутия, различные дефекты. При обнаружении они подлежат устранению вручную или средствами механизации. При необходимости назначается повторное нанесение ЦПП;
- контроль толщины покрытия – проводится механическим способом при участии щупа на ультразвуки или электромагните. Покрытие по толщине должно быть однородным, гладким и сплошным. Не допускается наличие на поверхности ЦПП борозд, трещин, вспучиваний, а также глубоких следов от заглаживающего устройства;
- замеры мех. прочности покрытия – проводятся при использовании образца. Замеры делают каждый раз при нанесении покрытия;
- испытания гидравлического плана – натурно измеряют расход воды и давление в системе.
По завершении оценочных процедур трубопровод, если нет дефектов, либо они устранены, разрешено принимать в эксплуатацию. По факту подписывается акт. Запущенный в работу трубопровод отличается санитарной безопасностью и безопасностью для окр. среды.
К положительным моментам применения ЦПП возможно добавить свойство постепенного набора прочности. По мере работы транспортируемая вода преобразует гидрооксид кальция в гидрокарбонат. Он заделывает оставшиеся на поверхности ЦПП трещины. Как результат, покрытие становится еще более плотным. Это реализует максимальную герметичность трубы и санитарно-гигиеническую безопасность. Указанные свойства дают возможность рекомендовать ЦПП в качестве эффективного защитного покрытия для реновации питьевых водопроводов.