Неметаллические трубопроводы

Кроме стальных труб в тепловых сетях используют и неметаллические трубы из асбестоцемента, стекла, полиэтилена, полипропилена, винипласта, которые обладают высокой антикоррозионной стойкостью и значительно дешевле стальных труб. Асбоцементные (практически сейчас не применяются) и стеклянные трубы хрупки, соединяются сложными стыковыми конструкциями. Трубы из полимерных материалов и винипластовые трубы обладают высокой эластичностью и хорошо соединяются сваркой. Такие трубопроводы используются для внутренних систем горячего водоснабжения и конденсатопроводов с температурами до 100 °С и давлениях до 2,5 МПа.

Для производства винипластовых труб используется поливинилхлорид в непластифицированном виде (жесткий ПВХ (PVC ) – «винилпласт»). Недостаток винипластовых труб – низкая теплостойкость (до 75 °С). С целью повышения теплостойкости его модифицируют дополнительным хлорированием (CPVC), доводя содержание хлора до 60-65% с обычного – 57%. Высокое содержание хлора в ПВХ вызывает ограничения в применении PVC и CPVC-труб для водоснабжения.

Трубопроводы из стеклопластика по своим прочностным характеристикам близки к стальным трубам. На российском рынке они появились давно (более 20 лет), но как указывалось выше, из-за сложности соединения труб и фасонных изделий не нашли широкого применения.

Металлополимерные трубопроводы

Конструкция металлополимерных трубопроводов состоит из нескольких слоев:

внешний слой – сшитый полиэтилен, устойчивый к воздействию ультрафиолетовых лучей;

средний слой – алюминиевая труба с толщиной стенки 0,2-2 мм, сваренная по длине встык или внахлест;

внутренний слой – сшитый полиэтилен.

Использование алюминиевой прослойки (рис. 4.9 ) позволяет получить более низкий коэффициент линейного расширения и защиту от коррозии. Кроме того, трубу можно сгибать, после чего она сохраняет приданную ей форму. Труба имеет высокую прочность, выдерживает давление до 20 МПа и температуру до 95°С. Используется для трубопроводов диаметром от 14 до 110 мм.

Рис. 4.9. Труба металлополимерная:1 – стойкий к ультрафиолету полиэтилен; 2 – алюминиевая труба, кромки которой сварены лазером встык; 3 – сшитый полиэтилен

4.3. Конструкции тепловой изоляции

Применение различных теплоизоляционных материалов и конструкций обуславливается, как было указано выше местоположением изолируемых трубопроводов, их диаметром, температурой теплоносителя и окружающей средой, а также требованиями к изоляции.

Хорошая тепловая изоляция облегчает обслуживание подземных камер, проходных каналов и тепловых пунктов, а также устраняет опасность о горячую поверхность трубопроводов и арматуры. Тепловая изоляция труб уменьшает падение температуры теплоносителя при движении его по теплопроводу, обеспечивая тем самым нормальное теплоснабжение потребителей, поэтому выбор конструкции тепловой изоляции имеет важное для правильной организации эксплуатации теплопроводов значение.

Теплоизоляционная конструкция – «это конструкция, состоящая из одного или нескольких слоев теплоизоляционного материала (изделия), защитно-покровного и элементов крепления» [cybg 41-03-2003].

Покровной слой – «это элемент теплоизоляционной конструкции, установленный на наружной поверхности тепловой изоляции для защиты от механических повреждений и воздействия окружающей среды».

Конструкции тепловой изоляции трубопроводов и оборудования согласно [СНиПа 41-03-2003] должны отвечать требованиям:

энергоэффективности – иметь оптимальное соотношение между стоимостью теплоизоляционной конструкции и стоимости тепловых потерь через изоляцию в течение расчетного срока эксплуатации;

эксплуатационной надежности и долговечности – выдерживать – без снижения теплозащитных свойств и разрушения эксплуатационные, температурные, механические, химические и другие воздействия в течение расчетного срока эксплуатации;

безопасности для окружающей среды и обслуживающего персонала при эксплуатации.

Необходимо, чтобы материал, применяемый для тепловой изоляции, обладал:

малой гигроскопичностью, т. е. чтобы он не впитывал влагу из окружающей среды, так как с увеличением влажности материала увеличивается его коэффициент теплопроводности;

малым объемным весом, так как от веса зависит прочность бандажей (сетки, проволоки и т. д.);

достаточной механической прочностью, обеспечивающей сохранность изоляции под действием внешних усилий;

достаточной температуроустойчивостью, т.е. способностью сохранять первоначальные свойства в условиях рабочих температур; совершенно недо­пустимо применение горючих изоляционных материалов;

стойкостью против гниения, вследствие чего нельзя применять мате­риалы органического происхождения;

экономичностью.

Наконец, очень важным условием для изоляционного материала является отсутствие в нем веществ, могущих вызвать коррозию труб. Поэтому для изо­ляции теплопроводов нельзя применять, например, такие вещества, как шлак, имеющий в своем составе серу.

В зависимости от происхождения основного сырья, физических свойств, структуры, формы и технологии изготовления теплоизоляционные материалы классифицируются:

жесткие материалы или формованные штучные изделия: плиты, скорлупы, сегменты, кирпичи, блоки, получаемые способом уплотнения, формования, прессования;

гибкие материалы, или оберточные обволакивающие изделия, к которым относятся: маты, полужесткие плиты или скорлупы, войлок, асбестовая бумага и картон, жгуты, шнуры, алюминиевая гофрированная и негофрированная фольга;

рыхлые или сыпучие материалы для мастичной и набивной конструкций тепловой изоляции, к которым относятся: смеси различных волокнистых материалов, набивки минеральной ватой.

Для теплопроводов с температурой теплоносителя от 20 ⁰С до 300 ⁰С для всех способов прокладки, кроме бесканальной, следует применять теплоизоляционные материалы с плотностью не более 200 кг/м³ и коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии не более 0,06 Вт/(м·К) при средней температуре 25 ^оС.

При бесканальной прокладке для теплопроводов с положительными температурами теплоносителей следует применять материалы с плотностью не более 400 кг/м³ и коэффициентом теплопроводности не более 0,07 Вт/(м·К) при температуре материала 25 ^оС и влажности указанной в соответствующих государственных стандартах или технических условиях [6].

Под плотностью теплоизоляционного материала , кг/м³, понимается величина, определяемая отношением массы материала ко всему занимаемому им объёму, включая поры и пустоты.

Наиболее распространенным являются масляно-битумные по­крытия по грунту, а также покрытия изолом или бризолом по изольной мастике.

Весьма эффективным является стеклоэмалевое покрытие, со­стоящее из смеси кварцевого песка, полевого шпата, глинозема, буры и соды. Для повышения сцепления с металлом в состав вводят оксиды никеля, хрома, меди и другие добавки. Водный густой состав наносится на поверхность трубы, высушивается и оплавляется на поверхности трубы в кольцевом электромагнит­ном индукторе при температуре около 800°С.

Стыковые соеди­нения труб могут покрываться эмалью при помощи передвиж­ных установок. Недорогим антикоррозийным средством являет­ся покрытие краской ЭФАЖС на эпоксидной смоле. Находят применение другие эпоксидные эмали. Для теплопроводов, на­ходящихся в жестких температурно-влажностных условиях, весь­ма эффективна металлизация поверхности алюминием газотермическим способом. Алюминиевое покрытие наносится па по­верхность трубы при помощи газопламенных или электродуговых аппаратов газовой или воздушной струей. Установка по ме­таллизации алюминием может входить в поточно-механизиро­ванную линию по теплоизоляции труб.

Перед нанесением антикоррозионного покрытия поверхность труб зачищается от коррозии и окалины механическими щетками или пескоструйными аппаратами и при необходимости обезжи­ривается органическими растворителями.

Полносборные теплоизоляционные конструкции – наиболее индустриальный вид изоляции – изготавливаются на заводе с про­тивокоррозионной обработкой труб и с креплением покровного слоя поверх основного слоя изоляции.

Полносборные теплоизоляционные конструкции (ТК) состоят из теплоизоляционных изделий (основной теплоизоляционный слой) и покровного слоя, соединенных между собой крепежными деталями, и деталей крепления на трубопроводе.

Изоляция стыков, фасон­ных частей, арматуры, компенсаторов и др. производится после монтажа всех элементов участка теплосети изготовленных на заводе штучных теплоизоляционных изделий.

Комплексные теплоизоляционные конструкции состоят из тех же элементов, что и полносборные, но собраны в единую конструкцию без соединения крепежными деталями.

Сборные комплектные теплоизоляционные конструкции пред­ставляют собой полный комплектный набор теплоизоляционных изделий, элементов покрытия и крепежных деталей по размерам и диаметрам.

В прилож. 4 приведены конструкции теплоизоляционные полносборные и комплектные для тепловых сетей.

ТК разделяются в зависимости от материала основного теплоизоляционного и покровного слоев.

Подвесные теплоизоляционные конструкции – основной спо­соб теплоизоляции теплопроводов надземной и подземной каналь­ной прокладок. Выполняется из изделий минеральной ваты, стек­ловаты, вулканитовых изделий, известково-кремниевых и других материалов. В прилож. 1 и 2 приведены допускаемые мате­риалы для основного слоя изоляции в зависимости от способа прокладки теплосети.

В настоящее время изготовление подвесных теплоизоляцион­ных конструкций, как правило, осуществляется сборкой штучных заготовок с закреплением покровным слоем и деталями крепле­ния. Сборка изоляционных конструкций на объекте монтажа из готовых элементов (сегментов, полос, матов, скорлуп и полуци­линдров) связана с большой затратой ручного труда.

При монтаже теплоизоляции из мягких материалов (плит, ма­тов) при нанесении покровного слоя неизбежно уплотнение ма­териала теплоизоляционного слоя. Это должно учитываться при расчете необходимого количества материала коэффициентом уплотнения (прил. 8).

Для изоляции запорной арматуры находят применение съем­ные конструкции набивной изоляции в виде тюфяков, заполнен­ных минеральной или стеклянной ватой, перлитом и другим теп­лоизоляционным материалом. Оболочка тюфяков изготавливает­ся из стеклоткани.

Покровный слой при надземной прокладке на открытом возду­хе, как правило, выполняет функции защитного покрытия от про­никновения атмосферной влаги. Используется фольгоизол, фольгорубероид, армопластмассовые материалы, стеклотекстолит, стек­лопластик, сталь листовая углеродистая и листовая оцинкованная, листы, ленты и фольга из алюминиевых сплавов (прил. 6 и 7).

При прокладке в непроходных каналах используют более де­шевые армопластмассовые материалы, стеклотекстолит, стекло­пластик, стеклорубероид, рубероид. В тоннелях допускается так­же применять фольгоизол, фольгорубероид и алюминиевую фоль­гу дублированную.

При выборе материала для защитного покрытия в зависимости от способа прокладки теплопроводов следует руководствоваться нормами [3, прилож. 3].

Крепление покровного слоя из листового металла производят самонарезающими винтами, планками или бандажами из упако­вочной ленты или лентами из алюминиевого сплава, оболочки из стеклопластика, фольги и других материалов, крепят бандажами из алюминиевой или упаковочной ленты, оцинкованной стальной ленты и проволоки. Покрытие из кровельной стали окрашиванием атмосферостойкими красками.

На рис. 1 приведен пример теплоизоляции трубопровода минераловатными плитами.

Рис. 4. Тепловая изоляция трубопроводов минеральными матами на подвесках:

1, 2 – маты, 3 – подвеска; 4 – бандаж; 5 – сшивка

 Оберточные конструкции выполняют из прошивных матов или из мягких плит на синтетической связке, которые сшивают попе­речными и продольными швами. Покровный слой крепится так­же, как и в подвесной изоляции.

Оберточные конструкции в виде теплоизоляционных жгутов из минеральной или стеклянной ваты после наложения их на поверх­ность также покрывают защитным слоем. Изолируют стыки, фа­сонные части, арматуру.

Мастичная изоляция применяется также для теплоизоляции на месте монтажа арматуры и оборудования. Применяют порошко­образные материалы: асбест, асбозурит, совелит. Замешенная на воде масса накладывается на предварительно нагретую изолиру­емую поверхность вручную. Применяется мастичная изоляция редко, как правило, при ремонтных работах.