Комплекты технологий и оборудования для замены аварийных труб бестраншейными методами

Общая протяженность водоносных дорожных и внутриквартальных сетей диаметром от 100 до 400 мм в Российской Федерации составляет 1550 000 км. Изношен и нуждается в замене — 464,5 тыс. Км. Это число ежегодно увеличивается на 31 тыс. Км, а заменяется только 9-10 тыс. Км. Последствия этого состояния трубопроводов не являются хорошими. По данным института гигиены, ежедневная утечка в водопроводах, оказывает очень негативное влияние на здоровье населения: вспышки острых кишечных заболеваний, гепатита и тяжелых заболеваний желудка встречаются практически во всех регионах России.

Еще один негативный момент — огромные материальные потери, которые Россия терпит из года в год из-за аварий подземных коммуникаций. Согласно официальной статистике, бездоказательные сбросы воды в системы водоснабжения в России составляют в среднем 15% (3,4 млрд кубометров) от общего объема водоснабжения в год, а в некоторых городах утечки достигают 30%. Помимо чисто экономической стороны, которая связана с потерей питьевой воды, на производство и поставку которой расходуются очень большие средства, возникают экологические и другие проблемы.

Утечка приводит к повышению уровня грунтовых вод и наводнениям в городских районах, что, в свою очередь, приводит к опусканию зданий, сооружений и дорожных покрытий и представляет собой серьезное нарушение управления водными ресурсами, приводящее к появлению зеленых насаждений.

Традиционная технология замены сетей водотоков является сложной, громоздкой и не может быть развернута в центральных районах крупных городов, поскольку она не может блокировать маршруты движения и нарушать нормальное функционирование объектов, предприятий и жилых районов.

Решением проблемы, как мы оцениваем, и со стороны зарубежных экспертов станет широкомасштабное использование современных бесперебойных процедур, создание новых технологий и комплектов оборудования для эффективного обмена устаревшими коммуникациями и строительства новых, в основном неметаллические материалы видны. Это позволило бы в долгосрочной перспективе исключить из практики очень утомительные и дорогостоящие земляные работы, которые блокируют основные дороги, дороги и подъездные пути.

С 1992 по 1996 г.г. в рамках инновационной программы «Новое поколение технологий и оборудования для реконструкции подземных инженерных сетей» институтом разработаны технологии и оборудование для бестраншейной замены подземных канализационных коллекторов.

Технология и оборудование были подвергнуты обширным промышленным опытным испытаниям на действующих объектах городских водопроводных каналов Москвы, Новосибирска и Омска. Сибирский государственный институт унитарного проектирования разработал и передал технологические карты для бестраншейных технологий на водные каналы города. С 1996 года серийное оборудование серийно выпускается в новосибирском механическом цехе.

Суть технологии заключается в следующем. Рабочий орган, состоящий из мощного пневматического молотка и расширительного сопла с режущей кромкой, вводится из существующей канализации в заменяемый участок трубопровода. Двигаясь в одном направлении, чтобы стимулировать валы, кузовные работы разрушают старую трубу, выталкивая куски в окружающую почву, расширяя полученное отверстие до желаемого диаметра и вытягивая его в новую пластиковую трубу, масштабируемую по мере необходимости.

Таким образом, земляные работы не требуются, и только входной и выходной валы закрыты на поверхности. Комплект оборудования содержит, помимо рабочего органа, лебедку с отбойным молотком, отклоняющий анкер и специальный и стандартный монтажный инструмент. Источником питания для рабочего органа является мобильный компрессор производительностью 8-10 куб. М / мин.

Использование этой технологии позволяет не прерывать или ограничивать движение транспортных средств и пешеходов, не наносить ущерб дорожным покрытиям и зеленым зонам и не нарушать нормальный ритм работы близлежащих учреждений, компаний жилой зоны. В зависимости от конкретных условий техническая производительность комплекта составляет 150-200 м в месяц, в некоторых случаях до 500 м. Стоимость замены работающего счетчика связи в два-два с половиной раза ниже, чем при открытом методе, в некоторых случаях даже в пять-семь раз.

В настоящее время эта технология широко применяется в ремонтно-строительных организациях городских водопроводных каналов России, в том числе в Москве, Санкт-Петербурге, Новосибирске, Омске, Казани, Красноярске, Благовещенске, Владивостоке, Хабаровске и других. 150 км сточных вод. Работы по созданию технологий и оборудования для очистки сточных вод были удостоены премии Правительства РФ 2000 года.

Работы по созданию комплекта для бестраншейной замены стальных трубопроводов были успешно проведены на основе принципов, установленных в ранее установленных технологических и технических средствах для бестраншейной замены канализационных труб.

Технология замены водопроводных труб во многом схожа с технологией замены водосточных труб. Специфика сетей водоснабжения, однако, требует решения дополнительных проблем.

Во-первых, необходимо соблюдать требования санитарных норм для водопроводных труб. Как известно, сжатый воздух, который питает рабочий орган, содержит ряд загрязнений, которые не допускаются для входа в систему водоснабжения. В связи с этим конструкция пневматического молота подверглась значительной переработке. В новой конструкции отработанный воздух отводится через передний конец молотка, а затем обходит полость сменной трубы в заменяемую трубу.

Важной особенностью сетей водоснабжения являются большие (100-150 м) расстояния между добывающими скважинами, которые определяют длину воздухозаборного шланга пневматического молотка. Из-за значительных потерь давления в удлиненном шланге подачи воздуха возникают проблемы с надежностью ввода в эксплуатацию пневматического молота и заполнения его рабочих камер источником энергии.

Если достаточное заполнение рабочих камер может быть легко достигнуто за счет определенного повышения давления в гнезде компрессора, для решения проблемы безопасности при запуске требуется специальный инструмент. Для этой цели предусмотрен клапан для приведения в действие отбойного молотка. Клапан принудительного запуска установлен в головке отбойного молотка и приводится в действие путем вытягивания троса лебедки.

Предлагаемые технологии характеризуются принципиальными новинками, просты в реализации, имеют высокую экономию и не связаны с организацией длительных перерывов на движение. Отечественные разработки имеют более высокие технико-экономические показатели, чем зарубежные (с точки зрения производительности в 1,3 раза, с точки зрения долговечности от 2,0 до 2,5 раз). Гарантийный срок на бытовую технику 1,5 года, срок окупаемости 2-3 месяца.

Бестраншейные технологии, механизмы и устройства защищены более 40 патентами Российской Федерации и соседних стран. Эта форма интеллектуальной собственности легализована в Российской Федерации вместо свидетельств СССР с истекшим сроком действия. Лицензия на использование технологий и комплектов была использована для заключения 12 лицензионных соглашений с российскими водоканалами, включая Москву, Новосибирск, Омск, Одессу и другие города. Компании, которые приобретут лицензии в течение согласованного периода (обычно от 3 до 5 лет), получат право на эту технологию на своей территории.

Комплекты оборудования прошли довольно крупный промышленный эксперимент на существующих сетях городских каналов водоснабжения в Новосибирске и Омске. Для объектов города Новосибирска силы достигли положительного результата, поскольку заменили стальные трубы полиэтиленовыми трубами диаметром от 160 до 315 мм и общей длиной более 9 км.

Со второй половины 2008 года планируется начать серийное производство 6 типоразмеров сменных комплектов бестраншейного оборудования. Технологическая подготовка производства и организация серийного производства комплектов оборудования не займет много времени, так как опыт производства аналогичных машин и устройств уже накоплен.

Бестраншейный ремонт трубопроводов и их антикоррозионная защита полимерными и композиционными покрытиями

Без разрушения старого трубопровода путем нанесения покрытий из различных материалов на его внутренние стены. Преимущество методов первой группы заключается в возможности увеличения диаметра восстанавливаемого трубопровода. Преимуществами процессов второй группы являются более низкие затраты на ремонт, возможность использования технологических материалов отечественного производства, использование оборудования, которое проще в изготовлении и эксплуатации.

В способах второй группы делается ссылка на способ нанесения покрытий из внутренних композитных труб, в котором вышеуказанные преимущества являются более сильными. Этот метод называется «Феникс» и, несмотря на то, что оборудование, успешно разработанное компанией для его реализации, нуждается в дальнейшем совершенствовании , чтобы упростить конструкцию гильзы и оборудования, возможность изготовления рукав непосредственно на заводе.

Для выполнения работ при более низких температурах воздуха и ускорения пропитки тканевого чехла клеем. В связи с изложенным рассмотрен ряд предлагаемых технических решений.

Весь процесс бестраншейного ремонта трубопроводов в рассмотренном порядке условно можно условно разделить на три периода: подготовительный, основной (основной) и заключительный. Во время приготовления:

• организовать траншеи (при необходимости, в зависимости от размеров используемого оборудования), доставить оборудование и материалы в рабочую зону.
• окончательный дренаж трубопровода из воды или другой среды, разрезание рулонов и вытягивание каната (корпуса) с помощью кольцевого устройства;
• сушка внутренней поверхности трубопровода и его механическая очистка скребками, щетками и поршнями;
• удаление пыли с внутренней поверхности трубы с помощью продувки при протягивании металлической щетки через трубу или гидродинамической промывки;
• телевизионный контроль;

• нанесение трубчатого покрытия из трубчатого композиционного материала со временем пребывания под давлением воздуха от 0,01 до 0,04 МПа и возможным нагревом для полимеризации клея;
• снятие полиэтиленовой гильзы;
• телеинспекция.

Недавно были установлены клапаны, отремонтированный трубопровод был продут и испытан, заполнены ванны, восстановлена ​​асфальтовая поверхность и зеленые зоны. Предварительные и заключительные операции могут занимать больше времени и выполняться через определенные промежутки времени. В операциях основного периода предпочтительно действовать быстрее, в тесной взаимосвязи друг с другом и без значительных перерывов.

Поскольку коммерчески доступных устройств для их реализации не существует, основное внимание в дальнейшем уделяется конструкции устройства для выполнения операций основного периода, и, в частности, операций по нанесению композитного покрытия в трубе. Авторы разработали несколько вариантов технологии и оборудования для нанесения таких покрытий в подходе с комбинированным рукавом. Структурно-технологическая схема двух простейших из этих вариантов.

Нанесение покрытия в соответствии с первым вариантом способа происходит в следующей последовательности. При перемотке с барабана тканевая крышка проходит под воздействием давления воздуха в трубопроводе ванны, где она пропитывается клеем. Далее наружная ткань пропускается через отверстие полых рычагов, которые выровнены снаружи и захвачены в пластиковую гофрированную гильзу, так как она вытягивается дальше от оболочки, она находится внутри гильзы, образуя композитную гильзу, который герметически через устройство ввода в трубопроводе в этом устройстве и далее — в рукаве выворачивание зона компрессора поступает воздух из втулки под давлением под давлением, которое свернутой внутри трубопровода.

По достижении конца восстановленного участка трубопровода продвижение трубки прекращается, и давление воздуха в трубопроводе поддерживается до тех пор, пока не завершится полимеризация клея. Для ускорения полимеризации, а также для обеспечения возможности выполнения работ при более низких температурах окружающей среды (до 0 -5 0 С) проводимость или нагревание перед нанесением покрытия, или подачей горячего воздуха, после вытягивания стручков или адгезивной композиции вводят специальным отвердителем.

Покрытие согласно второму варианту способа происходит в следующей последовательности. В гильзе иглопробивного полиамидного трубчатого кожуха из технической ткани и полиэтиленовой пленки запечатаны пленочные трубки, предварительно сшитые и образованные в оболочке, тем самым вводя комбинированную гильзу, которая намотана на барабан. Устройство для выполнения этих операций не показан. Затем, согласно этой фигуре, комбинированный рукав для пропитки полимерной композицией пропускают через ванну и затем протягивают лебедкой через трубу.

Два рассмотренных варианта технологии и оборудования для нанесения композитных покрытий могут использоваться не только для бестраншейного ремонта труб, но и для защиты от коррозии. Однако в последнем случае толщина покрытия имеет большой запас и, следовательно, значительные затраты. Чтобы уменьшить это, мы предлагаем технологию нанесения более тонких защитных полимерных слоев с использованием кольцевых устройств.

Устройство состоит только из трех частей: резиновой камеры, тканевой шины и ниппеля. В качестве источника энергии используется компрессор или вакуумный насос. В последнем случае в пространстве трубопровода справа от тора создается вакуум. Эластичное тороидальное устройство характеризуется высокой степенью универсальности (выполняет многие функции, перечисленные ниже), внедорожными возможностями (преодоление сужения и изгиба труб с различными поперечными сечениями и продольными разрезами) и простотой конструкции (состоит только из 3 части). Конструкция, расчет и возможности компонентов тороидального сердечника более подробно обсуждаются в работе авторов.

Предлагаемое тороидальное устройство может быть использовано не только для нанесения покрытий, но и для удаления ржавчины, для обезжиривания, для вытеснения воды из трубопровода и для вытягивания кабеля или корпуса. Для выполнения первых трех видов работ следует использовать два таких устройства, которые разделены зазором, в который закачивается полимерная композиция, преобразователь ржавчины или растворитель. Для двух последних работ достаточно одного устройства.

1. Ирригационная система Есаул Березовского района территории Красноярска (640 м — 300 мм и 436 м — 700 мм);
2. Водоснабжение в Дивногорске (400 м — 219 мм, 200 м — 150 мм);
3. трубопровод под взлетно-посадочной полосой аэропорта Домодедово в Московской области (60 м — 273 мм, ремонт без прерывания полета самолета);
4. Водоснабжение из железобетонных труб в Канске (165 м — 800 мм);
5. трубопровод в Саяногорске под дорожной насыпью (72 м — 300 мм);
6. Технологическое водоснабжение на станции Зыково Красноярской железной дороги (1500 м — 150 мм, ремонт без остановки движения поездов).

Новизна разработанных технических решений защищена 12 патентами на изобретения. Предлагаемые технологии и оборудование предназначены для бестраншейного ремонта и защиты от коррозии инженерных, мелиоративных, промысловых и технологических трубопроводов.

1. В соответствии с методом нанесения композитных покрытий с использованием комбинированной гильзы были разработаны две версии комплекса бестраншейного ремонта труб, рекомендованные к применению.
2. Предложено универсальное гибкое устройство с тороидальным сердечником, обеспечивающее высокую сухопутную способность, для нанесения полимерных покрытий на трубы для защиты труб от коррозии во время монтажа и ремонта
3. Определена зона рационального использования каждого из разрабатываемых комплексов — бестраншейный ремонт подводящих, мелиоративных, производственных и технологических трубопроводов диаметром 100-1400 мм.
4. Определены основные требования к технологическим материалам (техническая ткань, полиэтиленовая пленка, эпоксидная смола, отвердители и растворители), даны рекомендации по их выбору и определены рациональные режимы работы оборудования.
5. Разработанное устройство пригодно для оказания услуг с его использованием на договорных условиях. Почему команда профессионалов была организована с полным оборудованием, оборудованием и техникой.

Бестраншейный ремонт трубопроводов систем теплоснабжения

Многие города Восточной Европы снабжаются теплом теплоэлектростанциями. В ближайшие годы сотни километров трубопроводов для систем отопления должны быть заменены или отремонтированы. Эффективным решением проблемы ремонта может быть использование полимерно-модифицированных цементно-песчаных покрытий.    Тепловые сети являются наиболее уязвимыми элементами системы теплоснабжения в Восточной Европе и России.

Основные средства на капитальный и текущий ремонт систем гражданского строительства, выделенные из бюджета, поглощаются именно тепловыми сетями. Большинство подземных коммуникаций в Восточной Европе и европейской части России работают в течение 30-50 лет. 20-го века и почти исчерпал свою продолжительность жизни.

Из сложных конструкций тепловых сетей конструкции (каналы, камеры) являются наиболее долговечными, стальные трубы — теплоизоляцией труб и, в частности, антикоррозийные покрытия труб — наименее долговечными. Согласно российским источникам, срок службы элементов тепловых сетей при благоприятных условиях строительства и эксплуатации в среднем составляет:

• стальные трубы — 10-20 лет;
• теплоизоляция — 10-15 лет;
• пропитка и антикоррозийные покрытия — 5-7 лет.

Срок службы камер и каналов из железобетона и бетона составляет 30 лет и более. Актуальность решения проблемы эффективного ремонта тепловых сетей привлекла внимание специалистов исследовательских лабораторий ведущих мировых производителей защитных покрытий.

Использование цементно-песчаных покрытий для защиты от коррозии внутренних поверхностей трубопроводов. Одним из возможных решений проблемы ремонта труб, систем теплоснабжения является использование цементно-песчаных покрытий для этой цели. Цементно-песчаные покрытия наносятся относительно быстро (100 и более метров в день), относительно недороги и обладают высокими механическими и антикоррозийными свойствами. Это единственное известное покрытие, обладающее свойствами пассивной и активной защиты от коррозии.

Возможность использования цементного раствора для защиты от коррозии стальных и чугунных труб впервые была установлена ​​в 1836 году учеными Французской академии наук. Было признано, что самым дешевым способом защиты внутренней поверхности трубопровода от коррозии является нанесение цементно-песчаного покрытия толщиной не менее 2,5 мм. Покрытие легко наносится и защищает трубки от появления наростов. Не исключено, что публикация этих публикаций в 1845 г. способствовала использованию CPP для защиты от коррозии трубопроводов в Джерси (США). В летописях Бруклина (Нью-Йорк) впервые упоминается в 1856 году цементно-песчаный трубопровод.

Исследования внутренней поверхности труб с внутренним цементно-песчаным покрытием после 100 лет эксплуатации показали, что нет коррозии и вкладок, а свойства уплотнения безопасны. Разработка системы использования метода центрального распыления шприца в 1920 году способствовала широкому внедрению этой технологии для защиты от коррозии и ремонта внутренней поверхности трубопроводов водопроводных сетей.

В Германии с 1970 года все водонесущие чугунные трубы снабжены внутренним цементно-песчаным покрытием. ЦПП позволяет значительно увеличить срок службы чугунных и стальных труб систем водоснабжения. По последним данным прогнозируется срок службы чугунных труб с центральным отоплением в диапазоне от 100 до 140 лет и стальных труб в диапазоне от 60 до 100 лет.

Первоначальные исследования возможности использования КЗП для ремонта трубопроводов систем теплоснабжения показали, что обычные цементные растворы не могут быть использованы для этих целей. В результате колебаний температуры транспортируемой воды образуются цементный раствор и хлопья. Ему не хватает эластичности.    Поэтому лабораторные исследования направлены на улучшение упругих свойств покрытия и технологичности материала.

Материалы для ремонта трубопроводов систем теплоснабжения

В настоящее время на рынке представлены материалы трех производителей, которые можно использовать для ремонта отопительных труб. Компания разработала решение с добавками из латексных и резинотехнических шин. На строительной площадке изначально были смешаны 3 компонента. Теперь жидкий латекс смешивают с приготовленным сухим раствором. Испытания материалов известными исследовательскими центрами не проводились.

Компания (Германия) также разработала двухкомпонентный материал, который получен на строительной площадке путем смешивания специальной сухой смеси с жидким полимерным материалом. Материал был испытан в Веймаре.

Специалисты компании Тек GmbH (Эссен, Германия) разработали специальный компонентный материал (полимерная сухая модифицированная смесь), который не отслаивается от внутренней поверхности стальных и железных труб при больших колебаниях температуры транспортируемой воды.

Термические и стрессовые дефекты сравнивались с исходным состоянием покрытия. По результатам испытаний был сделан вывод о том, в какой степени покрытия можно использовать для ремонта трубопроводов нормально работающих систем теплоснабжения.   Фирмой БР GmbH были проведены испытания по нанесению покрытия на три трубы диаметром 500 мм и длиной 6 м. Толщина слоя составляла около 15 мм.

Транспортировка труб на полигон осуществлялась грузовиками без специального крепления, которые образовывали небольшие трещины в защитном покрытии. На пилотной площадке научно-исследовательского института по строительству подземных сооружений и трубопроводов в Веймаре трубопровод со всей необходимой арматурой был собран из трех отдельных трубных соединений.

В результате полевых испытаний материалов были получены результаты:

1. По завершении всех испытаний не было обнаружено заметных повреждений внутренних покрытий.Покрытия выдержали 11 циклов колебаний температуры с амплитудой не менее 100 ° С без новых дефектов.
2. Защитный материал, нанесенный на внутреннюю поверхность металлической трубы, не отрывается и не растворяется.
3. Для пассивной и активной защиты от коррозии при дальнейшей эксплуатации были рекомендованы материалы для покрытия внутренней поверхности металлических труб.
4. Промывка испытательной линии под высоким давлением не привела к заметной потере компонентов защитного покрытия.
5. Условия полевого моделирования, проводимого на экспериментальной линии экспериментальной площадки (например, большие перепады температур), намного сложнее, чем фактические условия, в которых трубопроводы эксплуатируются системами теплоснабжения.Это послужило поводом для рекомендации материалов для монтажа внутреннего защитного покрытия при ремонте труб систем теплоснабжения.

Кроме того, следует отметить, что трещины во внутреннем покрытии, вызванные сушкой материала и транспортировкой труб, были обнаружены и исправлены до начала испытаний. По завершении испытаний было обнаружено, что все трещины «исчезли».   В трубах систем теплоснабжения трещины шириной до 1,5 мм могут стать «прочнее» через несколько дней. Это происходит из-за следующих процессов.   Цемент, входящий в состав защитного слоя, поглощает воду, что способствует увеличению объема. При набухании покрытия трещины могут быть уменьшены.

В то же время при работе трубопровода выделяется оксид кальция на краях трещин. При взаимодействии со щелочной средой оксид кальция, который изначально представляет собой гелеобразную массу, превращается в гидроксид кальция. Увеличенный объем материала, связанный с этой реакцией, продлевает трещину. Затем гидроксид кальция реагирует с углекислотой в воде, и образуются кристаллы нерастворимого в воде карбоната кальция. Оксиды, переносимые оксидами, такие как оксиды железа, марганца и т.д., Оседают на краях трещины во время работы.

Фирма , имеющая многолетний опыт ремонта бестраншейных труб, занималась разработкой материалов для ремонта трубопроводов оборудования теплоснабжения , как на этапе лабораторных испытаний, так и в ремонтных работах. Специалистам компании пришлось внести изменения в конструкцию используемых агрегатов, поскольку работа с новыми материалами как при смешивании, так и при транспортировке готового раствора с помощью насосов значительно отличается от работы с традиционными цементными растворами.

Для достижения однородности материалы должны перемешиваться гораздо дольше и под гораздо более высоким давлением (часто в три раза) по сравнению с обычным цементным раствором, что усложняет процесс переработки.

После доводки оборудования были проведены работы по ремонту трубопроводов систем теплоснабжения на нескольких участках в Румынии. Первый завод с рабочим объемом 12 млн. Евро был построен в Бухаресте. Дальнейший ремонт проводился в муниципалитетах Петротани, Питешти, Ернут и других.

Отсутствие последующих жалоб свидетельствует о том, что использование специальных цементно-песчаных покрытий очень эффективно при ремонте трубопроводов систем теплоснабжения.

Среди немецких специалистов принято оценивать экономию затрат на бестраншейный ремонт труб как половину стоимости нового строительства. Помимо экономии затрат на ремонт, при использовании специальных цементных покрытий для ремонта тепловых сетей следует ожидать как минимум двукратного увеличения срока службы ремонтируемой территории.