Сайт научно-технического журнала «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад»

Эффективный материал покрытий для чугунных трубопроводов из ВЧШГ

О. А. Продоус, генеральный директор ООО «ИНКО-инжиниринг»

Производство чугунных раструбных труб насчитывает более пяти столетий и активно продолжается до настоящего времени. До появления чугунных труб с шаровидным графитом (ВЧШГ) потребители труб из серого чугуна сталкивались с проблемой появления продуктов коррозии и отложений на внутренней поверхности труб, влияющих на величину их гидравлических сопротивлений и пропускную способность. Большая конкуренция на рынке трубной продукции из ВЧШГ стимулирует для швейцарских производителей труб выпуск продукции нового поколения с покрытием внутренней и наружной поверхности труб из полиуретана (PUR). Полиуретан — это полимерный материал, обладающий высокой коррозионной, химической стойкостью и долговечностью, он диэлектричен и морозоустойчив. Поэтому чугунные трубы c таким покрытием обладают свойствами пластмассовых труб — не коррозируют и не обрастают отложениями и преимуществами металлических труб — высокой прочностью, способностью выдерживать большие давления, надежностью и долговечностью. Значение pH транспортируемой по ним среды от 1 до 14.

По допустимому рабочему давлению трубы, согласно европейскому стандарту EN 545:2010, классифицированы на классы: С20, С25, С30, С40, С50, С64, С100, где С — допустимое рабочее давление, бар (кг/см²) [1]. Максимально допустимое рабочее давление в трубопроводе принимают: P_max = 1,2 C, МПа (бар).

Серийно производятся трубы диаметром: 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 800, 900 и 1000 мм и имеют толщину полиуретанового покрытия для труб диаметром 80÷150 мм — 1,3 мм, а для труб диаметром 200÷1000 мм — 1,5 мм. Наружное покрытие труб — битум на оцинкованное основание труб либо полиуретан на наружную поверхность труб ВЧШГ. Внутреннее покрытие — полиуретан на оцинкованное основание труб.

Отличительной особенностью трубопроводов, проложенных из чугунных труб с полиуретановым покрытием, является их высокая пропускная способность, обеспеченная гладким полиуретановым покрытием.

Проведенные исследования шероховатости внутренней поверхности труб с полиуретановым покрытием внутренней поверхности импортного производства показали их высокую пропускную способность и эффективные гидравлические характеристики [1, 2]. Трубы выпускаются по европейскому стандарту по EN 545:2010 [3].

В таблице 1 представлены характеристики пропускной способности труб и удельных потерь напора по длине по всему сортаменту выпускаемых труб с полиуретановым покрытием внутренней поверхности.

Таблица 1

В таблице 2 для сравнения в качестве примера приведена выборка значений гидравлических характеристик трубопровода диаметром 300 мм, PN10 c различным видом материала внутреннего покрытия [1].

Таблица 2

q, л/сГидравлические характеристики трубопроводасредняя скорость, ν, м/судельные потери напора 1000i, мм/мПолиэтилен300112,01,596,18Полиуретан300112,01,594,77

где, i — удельная потеря напора на трение по длине, мм/м.

Сравнение значений удельных потерь напора для труб с полиуретановым покрытием и труб из полиэтилена показывает, что для труб с полиуретановым покрытием удельные потери напора на 30% меньше значений для напорных полиэтиленовых труб (4,77 < 6,18 на 30%), что позволяет получить снижение энергетических затрат при эксплуатации чугунных трубопроводов с полиуретановым покрытием.

Рис. 1. Стыковое соединение труб

Также достоинством чугунных раструбных труб с полиуретановым покрытием является возможность их монтажа без предварительной подготовки основания под монтируемый трубопровод из щебня и песка. Смонтированный трубопровод обсыпают местным грунтом, а при засыпке скалистыми грунтами требуется обязательное покрытие наружной поверхности труб полиуретаном.

Стыковое соединение труб раструбное — подвижное, одно или двухкамерное, как показано на рис. 1.

Соединение труб производится с помощью специальных монтажных устройств, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Монтаж трубопровода

Устройство стыкового узла типа «раструб-втулка», обеспечивает отклонение раструбного и втулочного концов труб до 5–6 градусов, что позволяет производить плавное трассирование трубопровода.

Другим достоинством таких труб является их устойчивость к истиранию — износостойкость, гарантированная сочетанием характеристик полиуретана: эластичности и сопротивления на разрыв. Устойчивость к истиранию регламентирована европейским стандартом EN598, действующим во всех странах мира [4].

На рис. 3 представлены графики стойкости к гидроабразивному износу труб из различных материалов, полученные по данным Технологического университета Дармштадта, Германия, на основании исследований, проведенных по DIN19534.

Рис. 3. Истираемость поверхности труб из различных материалов

Таким образом, высоконапорные чугунные трубы ВЧШГ с полиуретановым покрытием являются трубами последнего поколения, обеспечивающими:

— коррозионную и химическую стойкость к транспортируемым средам (pH 1÷14);

— стойкость к истиранию рабочей внутренней поверхности труб;

— повышенную пропускную способность за счет малых потерь напора на трение по длине;

— экономию электроэнергии при транспортировании различных сред.

Поэтому трубы ВЧШГ с полиуретановым покрытием внутренней поверхности могут использоваться для монтажа трубопроводов систем водоснабжения, канализации, газопроводов, продуктопроводов (гидротранспорт — сырья и продуктов на их основе) и технологических трубопроводах, работающих под большим давлением.

Литература

1. Продоус О. А. Чугунные трубопроводы для горнодобывающей промышленности. Сборник трудов // Международная научно-техническая конференция «Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2017» // Санкт-Петербургский горный университет, 2017. — С. 82–84.
2. Александров В. И., Кибирев В. И. Оценка эффективности применения полиуретановых покрытий гидротранспортных трубопроводов в сравнении со стальными трубопроводами // Журнал «Обогащение руд», издательство: Издательский дом «Руда и металлы». М., 2016. — С. 51–66.
3. EN 545:2010. Взамен EN 545:2006. МКС 23.040.10; 23.040.40 Версия на английском языке. «Трубы, фитинги, арматура и их соединения из чугуна с шаровидным графитом для водопроводов. Требования и методы испытаний».
4. EN 598:2007 + A1:2009:E «Трубы, фитинги, арматура из чугуна с включениями шаровидного графита и их соединения для применения в наружных канализационных системах — Требования и методы испытания // Европейский стандарт. 2009.

Скачать статью в pdf-формате: Эффективный материал покрытий для чугунных трубопроводов из ВЧШГ