Сегодня речь пойдет об интереснейшем продукте – хризотил-цементных трубах. Сразу небольшой экскурс в минералогию: хризотил это разновидность всем известного асбеста.
Сначала об асбесте вообще. Это природный минерал, гидросиликат магния. В зависимости от примесей и структуры образует разновидности – хризотиловые, или белые, асбесты и амфиболовые асбесты.
Хризотил никогда не был радиоактивным или ядовитым, прикосновение и близкое соседство к нему безопасно совершенно. Более активны в этом отношении кислотостойкие амфиболовые асбесты, поэтому их запрещено не только применять, но и добывать во всем мире и в России. Именно благодаря отдалённым негативным последствиям бесконтрольного применения амфиболовых асбестов во время второй мировой войны в Европе и появился повод к отрицательному отношению к любому асбесту.
Волокна хризотилового асбеста, не обладая кислотостойкостью, попав в лёгкие, частично растворяются, а частично выводятся. Период полувыведения – от 7 часов до 10 суток. Для волокон же целлюлозы (натуральное растительное волокно, например, из древесной пыли) этот период в тысячи раз больше.
В дальнейшем речь пойдёт об асбестоцементных изделиях, где волокна асбеста химически связаны с цементом (упакованы в цементную матрицу) и поэтому имеют совсем иные свойства, они просто безопасны. Применение асбестоцементных изделий в строительстве с медицинской точки зрения определяется Гигиеническими нормативами ГН 2.1.2/2.2.2.1.1009-00, утверждёнными Минздравом РФ в 2001 году. Любую опасность надо оценивать разумно: никто из нас не согласится выпить ведро самой чистой и полезной воды, но все мы, даже не задумываясь, ходим по безусловно канцерогенному асфальту, вдыхаем ядовитые выхлопы автомобилей, курим, поедаем солёную и копчёную рыбу… Эти продукты в перечне канцерогенов стоят намного впереди асбеста!
Типоразмеры асбестоцементных напорных труб определяются ГОСТ 539-80, методы испытаний – ГОСТ 11310-90. В советское время асбестоцементные трубы были фондируемым материалом и использовались практически полностью в мелиоративных сооружениях Среднеазиатских республик.
Государственных нормативных документов по применению в промышленном и гражданском строительстве асбестоцементных труб просто не было. С распадом Советского Союза появилась реальная возможность применения асбестоцементных труб в России, что потребовало создания нормативной базы.
Во-первых, был переиздан СНиП Тепловые сети. В тексте СНиП 41-02-2003 пунктом 10.3. определены параметры теплоносителя, при которых возможно применение неметаллических труб – это давление не более 1,6 МПа и температура не более 115 С. Пункт 10.4. позволяет использовать неметаллические трубы, как в открытых, так и закрытых системах горячего хозяйственно-питьевого водоснабжения.
СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. пунктом 8.21. определяет асбестоцементные трубы, как основной материал для трубопроводов холодного водоснабжения и требует дополнительного обоснования для применения металлических труб.
Наконец, в 2004 году был издан Свод правил СП 41-106-2004 Проектирование и монтаж подземных трубопроводов теплоснабжения и горячего водоснабжения из асбестоцементных труб.
Ввиду действия закона РФ “О техническом регулировании” предприятия, выпускающие асбестоцементные изделия, регламентируют требования к своей продукции частными техническими условиями. Асбестоцементные напорные трубы выпускаются длиной 4 или 5 метров и с проходным сечением 100, 150, 200, 300, 400 и 500 мм. В советское время в районе Симферополя был проложен водовод длиной около 20 км из труб с проходным сечением более 700 мм, однако изготовление труб большого диаметра представляет собой более сложную технологическую задачу.
Асбестоцемент – это фибробетон, то есть, бетон, армированный волокном. Полученный с добывающего предприятия асбест механически измельчают и распушают до разделения волокон, добавляют воду и в количестве 15 % подмешивают к 85 % цемента.
Полученную пульпу выливают на сетчатый барабан и отжатую плёнку толщиной 0,2 мм и шириной, как длина будущей трубы, наматывают на скалку, добиваясь необходимой толщины стенки, а, значит, и прочности трубы. В процессе изготовления трубы волокна асбеста ориентируются, в основном, по касательной, что и обеспечивает высокую прочность при нагружении внутренним давлением. В частности, предприятие “Сухоложскасбоцемент”, расположенное в Свердловской области, выпускает напорные трубы для теплопроводов Ду 100 мм на рабочее давление 1,6 МПа, гарантируя работоспособность при 150 С. Эта труба при испытаниях на разрушение внутренним давлением выдерживает не менее 5,8 МПа, а образец длиной 200 мм раздавливается усилием не менее 1600 кГ.
Любой вид асбестоцементной продукции заводы сопровождают санитарно-эпидемиологическим заключением.
Концы каждой трубы по наружному диаметру обтачиваются для получения точного размера и заданной шероховатости. Соединение труб в трубопровод производится при помощи асбестоцементных же муфт, имеющих на внутренней поверхности канавки с установленными в них упругими резиновыми кольцами.
Кольца имеют сложное сечение – похожи на манжеты – и под действием давления воды в трубопроводе надёжно поджимаются к уплотняемым поверхностям. В месте соединения трубы и муфты предусмотрен гарантированный радиальный зазор, позволяющий при упругой деформации резинового уплотнителя изгиб трубопровода до 3 угловых градусов в каждом соединении.
Монтажный зазор между торцами труб позволяет обойтись без температурных компенсаторов. Асбестоцемент имеет коэффициент температурного удлинения в 12 раз меньше, чем у стали. Пятиметровая асбестоцементная труба при нагреве на 100 С удлиняется всего на 0,4 мм.
При этом каждый конец трубы упруго деформирует резиновое кольцо на 0,2 мм.
Коэффициент теплопроводности у асбестоцемента в 140 раз меньше, чем у стали, а стенка асбестоцементной трубы толще, чем у стальной, в три…четыре раза. Поэтому асбестоцементная труба допускает применение упрощённой теплоизоляции – засыпной (керамзит, граншлак).
А в случае применения пенополиуретановой теплоизоляции её слой в три раза тоньше, чем на стальной трубе. Например, для трубы Ду 100 мм достаточно всего 14 мм пенополиуретана.
Асбестоцемент является хорошим диэлектриком, поэтому асбестоцементные трубопроводы, да ещё поделенные на пятиметровые электроизолированные секции резиновыми кольцами, не подвержены электрохимической коррозии под действием блуждающих токов и не нуждаются в гидроизоляции. Поэтому им нет равноценной замены для трубопроводов в промышленных зонах, городах с электротранспортом и на железнодорожных станциях, где все магистрали вытянуты вдоль путей.
Наиболее полно преимущества асбестоцементных труб реализуются при бесканальной прокладке – не нужны лотки, отпадает необходимость в гидроизоляции и катодной защите, не надо возиться с минераловатной изоляцией в траншее или с обязательной по СНиП системой оперативного диспетчерского контроля влажности теплоизоляции в случае применения пенополиуретана.
Существующая технология изготовления асбестоцементных труб позволяет получить только прямолинейные изделия. Конечно, из асбестоцементной пульпы можно отлить в опалубке любой тройник или крестовину, но волокна асбеста в них будут расположены хаотично, а не направленно и о прочности такого изделия говорить не приходится.
Поэтому все фасонные изделия в асбестоцементных трубопроводах традиционно были стальными. В месте перехода с асбестоцемента на сталь применялись фланцевые сальниковые уплотнения.
Необходимость гидроизоляции и крепления стальной “фасонки” к неподвижной опоре вынуждала на каждом отводе или повороте трассы из асбестоцементных труб строить тепловую камеру. В этом году челябинская компания ОАО “НИИтракторсельхозмаш” разработала и запатентовала нормаль, представляющая собой набор бетонных коллекторов-”кубиков”, в которые и залита вся “фасонка”, заканчивающаяся на торцевых поверхностях коллектора стандартными асбестоцементными муфтами.
Корпус коллектора, благодаря развитой поверхности, играет роль неподвижной опоры, бетон защищает сталь от воздействия влаги и снижает потери тепла. Можно в подобном коллекторе разместить не стальные, а пластиковые фасонные части – тогда корродировать будет вообще нечему. Упомянутая нормаль достаточно универсальна – содержит коллекторы на различные диаметры труб, переходы с одного диаметра на другой, повороты, отводы, выходы из-под земли…
Для монтажа-демонтажа муфт, садящихся резиновыми кольцами на уплотнительные поверхности труб с ощутимым натягом, спроектированы и отработаны монтажные приспособления.
При необходимости укоротить трубу можно воспользоваться ножовкой по металлу. А вот проточить конец трубы, чтобы уплотнить в муфте – проблема. Распространённый токарный станок 16К20 работает с заготовкой длиной немногим больше метра, да и то с люнетом.
А если труба длиной метра четыре? В хризотиловой промышленности также имеется запатентованное приспособление, которое позволяет после подгонки прямо на краю траншеи вручную за пару минут проточить под уплотнение конец асбестоцементной трубы любой длины.
Немного экономики.
Стальная водогазопроводная труба Ду 100 мм стоит сегодня более 250 руб./м. Такая же, но асбестоцементная – 50…60 руб./м. Подземный трубопровод из асбестоцементных труб без поворотов и отводов стоит втрое дешевле, чем из стальных.
По конкретному проекту реконструкции участка подземной теплотрассы Ду 300 мм длиной 70 м: разница в стоимости замены стальной трубы на стальную или асбестоцементную составила 250 тыс. руб. Это стоимость ремонта, а впереди – эксплуатационные расходы, которые для асбестоцементной трубы втрое меньше.
Асбестоцементные теплотрассы успешно эксплуатируются в Курске, Белгороде. На Урале – в Миассе и в Челябинске.
Российские энергетики далеко не пионеры в использовании хризотил-цементных труб, их свойства по достоинству оценили в десятках стран мира, где они активно используются. Среди таких стран Индия, Китай, Иран, Таиланд и многие другие.
Для этих стран вопрос использования хризотил-цементных труб это решение проблемы водоснабжения многомиллиардного населения, которое составляет 2/3 населения планеты. Более доступного решения этой стратегической задачи не существует.
Сегодня рынок предлагает великое множество самых различных труб – просто стальных, стальных с различными покрытиями, нержавеющих, труб из цветных металлов, полимерных, металлопластиковых, керамических, высокопрочных чугунных с шаровидным графитом, который даже немного деформируется не разрушаясь. Не существует лишь одной универсальной для всех случаев трубы – дешёвой, вечной, простой в монтаже для любых условий.
Наверное, универсальность в сложных и противоречивых условиях недостижима. Поэтому нужна исчерпывающая и объективная информация обо всех трубах вообще, чтобы правильно определить именно ту, единственную… Выбирайте.
