В конце второго десятилетия XXI века монтаж теплотрасс и трубопроводов ГВС из готовых к укладке труб в заводской тепловой изоляции наконец-то стал нормой, и вытеснил из практики работы тепловиков старые технологии. Процесс внедрения теплоизолированных труб в практику строительства теплотрасс начался почти 50 лет назад, когда американские инженеры разработали способ утепления труб пенополиуретаном. Они же предложили помещать трубы, изолированные вспененным полимером, в дополнительную защитную оболочку, и выполнять эти работы не в полевых условиях строящегося трубопровода, а до того – в заводских цехах.
Назначение
Основными задачами внедрения в практику монтажа трубопроводов предизолированных труб является снижение тепловых потерь и продление срока службы трубных магистралей за счет более высокого уровня их антикоррозионной защиты. Теплоизолированные трубы не случайно были разработаны и впервые использованы на практике в 70-е годы прошлого столетия. Именно тогда в мире впервые значительно повысились цены на все основные энергоносители. Многие страны были вынуждены приступить к разработке и реализации национальных энергетических программ, стимулирующих энергосберегающие технологии и более рациональное расходование ресурсов.
Недостатки традиционных способов утепления трубопроводов
До того, как в арсенале строителей трубопроводов появились готовые теплоизолированные трубы, для монтажа теплосетей использовался обычный стальной трубопрокат. После окончания сварочных работ трубы и соединительную арматуру приходилось изолировать минеральной ватой и предохранять от влаги обмоточными материалами и битумом. Чтобы попытаться защитить подземные участки теплотрасс и трубопроводов ГВС от контакта с подпочвенными водами, их приходилось прокладывать в предварительно построенных бетонных каналах.
Несмотря на высокую стоимость прокладки таких трубопроводов, их эксплуатационные характеристики были далеки от идеала. Значительные тепловые потери в теплотрассах того времени были обусловлены недостаточной защитой от увлажнения, быстрым старением и физическим разрушением слоя теплоизоляции. Еще одним следствием намокания изоляции являлось быстрое развитие разрушающих трубы коррозионных процессов. Только переход к использованию современных, надежно защищенных от доступа влаги и коррозии теплоизолированных труб, позволил решить вопрос надежности и эффективной работы тепловых сетей.
Особенности конструкции
Сегодня в арсенале строителей трубопроводов состоят два вида теплоизолированных труб. Одни их них - это те самые, изобретенные почти 50 лет назад, изолированные пенополиуретаном трубы ППУ. А также разработанные позднее, и не менее эффективные на этапах строительства и эксплуатации тепловых сетей, теплоизолированные трубы ППМ. Так принято называть трубы, тепловой и антикоррозионной изоляцией которых является слой загустевшей пенополимерминеральной композиции. Оба вида теплоизолированных труб имеют характерные преимущества и некоторые недостатки.
Конструктивно теплоизолированные трубы ППУ состоят из четырех основных составляющих – стальной рабочей трубы, окружающего её слоя тепловой изоляции и внешней защитной оболочки. Ещё одним неотъемлемым атрибутом конструкции теплоизолированных труб ППУ являются пронизывающие слой изоляции медные проводники СОДК. Их наличие позволяет подключать теплоизолированные трубы к единой электронной системе контроля, способной сигнализировать о намокании слоя пенополиуретана из-за нарушения герметичности внешней оболочки.
В зависимости от конечного назначения труб ППУ, их внешняя оболочка может быть выполнена из сплошного полиэтилена (ПЭ), или спирально навитой оцинкованной стальной ленты (ОЦ). Значительно проще устроены теплоизолированные трубы ППМ. Основная стальная труба этих изделий окружена слоем, состоящим из смеси пенополиуретана и твердых частиц минерального заполнителя. Например, кварцевого песка. Этот материал препятствует утечке тепла, защищает металл теплоизолированных труб от доступа влаги и коррозии, и одновременно является достаточно твёрдым, чтобы выдержать прямой контакт с грунтом.
Технические характеристики
| Показатель | Значение |
|---|---|
| Плотность* | не менее 60 кг/м3 |
| Прочность при сжатии при 10%-ой деформации в радиальном направлении | не менее 0,3 МПа |
| Теплопроводность при средней температуре 50°C | не более 0,033 Вт/м°C |
| Водопоглощение при кипячении в течение 90 минут (для труб с ПЭ оболочкой) | |
| при температуре 23±2°C при температуре 140±2°C** |
не менее 0,12 МПа не менее 0,08 МПа |
| Прочность на сдвиг в тангенциальном направлении | |
| при температуре 23±2°C при температуре 140±2°C |
не менее 0,2 МПа не менее 0,13 МПа |
| Радиальная ползучесть теплоизоляции при температуре испытания 140°C | |
| в течение 100 часов в течение 1000 часов |
не более 2,5 мм не более 4,6 мм |
* Плотность среднего слоя изоляции
** Определяется по требованию заказчика
| Размеры теплоизолированных труб ППУ в ПЭ оболочке | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Наружный диаметр и минимальная толщина стенки стальных труб * | Тип 1 | Тип 2 | ||||
| Средний наружный диаметр изолированных труб с ПЭ оболочкой | Расчётная толщина слоя ППУ | Средний наружный диаметр теплоизолированных труб с ПЭ оболочкой | Расчётная толщина ППУ | |||
| Номинальный | Предельное отклонение (+) | Номинальный | Предельное отклонение (+) | |||
| 32 x 3,0 | 90; 110; 125 | 2,7; 3,5; 3,7 | 26,0; 36,5; 43,5 | – | – | – |
| 38 x 3,0 | 110; 125 | 3,2; 3,7 | 33,0; 40,5 | – | – | – |
| 45 x 3,0 | 125 | 3,7 | 37,0 | – | – | – |
| 57 x 3,0 | 125 | 3,7 | 31,5 | 140 | 4,1 | 38,5 |
| 76 x 3,0 | 140 | 4,1 | 29,0 | 160 | 4,7 | 39,0 |
| 89 x 4,0 | 160 | 4,7 | 32,5 | 180 | 5,4 | 42,5 |
| 108 x 4,0 | 180 | 5,4 | 33,0 | 200 | 5,9 | 43,0 |
| 133 x 4,0 | 225 | 6,6 | 42,5 | 250 | 7,4 | 54,5 |
| 159 x 4,5 | 250 | 7,4 | 41,5 | 280 | 8,3 | 55,5 |
| 219 x 6,0 | 315 | 9,8 | 42,0 | 355 | 10,4 | 62,0 |
| 273 x 7,0 | 400 | 11,7 | 57,0 | 450 | 13,2 | 81,5 |
| 325 x 7,0 | 450 | 13,2 | 55,5 | 500 | 14,6 | 79,5 |
| 426 x 7,0 | 560 | 16,3 | 58,2 | 600; 630 | 16,3 | 77,6; 92,5 |
| 530 x 7,0 | 710 | 20,4 | 78,9 | – | – | – |
| 630 x 8,0 | 800 | 23,4 | 72,5 | – | – | – |
| 720 x 8,0 | 900 | 26,3 | 76,0 | – | – | – |
| 820 x 9,0 | 1000 | 29,2 | 72,4 | 1100 | 32,1 | 122,5 |
| 920 x 10,0 | 1100 | 32,1 | 74,4 | 1200 | 35,1 | 120,5 |
| 1020 x 11,0 | 1200 | 35,1 | 70,4 | – | – | – |
| 1220 x 11,0 | 1425 | 38,2 | 79,0 | – | – | – |
| 1420 x 12,0 | 1600 | 41,2 | 90,0 | – | – | – |
* Толщину стенки стальной трубы устанавливают в проекте. По согласованию с проектной организацией допускается также применение труб других диаметров.
| Размеры труб ППУ в ОЦ оболочке | |||
|---|---|---|---|
| Наружный диаметр и минимальная толщина стенки стальных труб * | Размеры оболочки из тонколистовой оцинкованной стали | Расчётная толщина слоя ППУ ** | |
| Номинальный диаметр | Минимальная толщина | ||
| 32 x 3,0 | 100; 125; 140 | 0,55 | 46,0; 53,5 |
| 38 x 3,0 | 125; 140 | 0,55 | 43,0; 50,5 |
| 45 x 3,0 | 125; 140 | 0,55 | 39,5; 47,0 |
| 57 x 3,0 | 140 | 0,55 | 40,9 |
| 76 x 3,0 | 160 | 0,55 | 41,4 |
| 89 x 4,0 | 180 | 0,6 | 44,9 |
| 108 x 4,0 | 200 | 0,6 | 45,4 |
| 133 x 4,0 | 225 | 0,6 | 45,4 |
| 159 x 4,5 | 250 | 0,7 | 44,8 |
| 219 x 6,0 | 315 | 0,7 | 47,3 |
| 273 x 7,0 | 400 | 0,8 | 62,7 |
| 325 x 7,0 | 450 | 0,8 | 61,7 |
| 426 x 7,0 | 560 | 1,0 | 66,2 |
| 530 x 7,0 | 675; 710 | 1,0 | 71,5; 89,0 |
| 630 x 8,0 | 775; 800 | 1,0 | 71,5; 84,0 |
| 720 x 8,0 | 875; 900 | 1,0 | 76,5; 89,0 |
| 820 x 9,0 | 975; 1000 | 1,0 | 76,5; 89,0 |
| 920 x 10,0 | 1075; 1100 | 1,0 | 76,5; 89,0 |
| 1020 x 11,0 | 1175; 1200 | 1,0 | 76,7; 89,2 |
| 1220 x 11,0 | 1375; 1425 | 1,0 | 79,0; 91,5 |
| 1420 x 12,0 | 1575; 1600 | 1,0 | 77,0; 89,5 |
* Толщина стенки стальной трубы определяется проектом.
** Величина справочная.
Основы технологии производства
Определённую сложность конструкции теплоизолированных труб ППУ удалось частично компенсировать за счет продуманной технологии изготовления. На первом этапе подготавливается нужного диаметра ПЭ или ОЦ оболочка длиной 12 метров. Затем внутрь этой заготовки вводится стальная труба со смонтированными центраторами и прикреплёнными к ним проводниками СОДК. Внешняя оболочка будущей теплоизолированной трубы одновременно является несъёмной формой для изготовления слоя тепловой изоляции. Закрыв торцы конструкции специальными крышками, под оболочку остается просто ввести необходимый объём реагентов, образующих пенополиуретан.
Несколько иначе выглядит процесс изготовления теплоизолированной трубы ППМ. Для этого используются стационарные открывающиеся формы. В них помещают стальные трубы-заготовки, после чего последовательно заполняют формы жидкой массой вспененного полимерминерального композита. Остывая, этот газонаполненный материал густеет и постепенно превращается в твёрдое и достаточно прочное вещество. Теплоизолированные трубы ППМ дешевле широко распространенных труб ППУ, но отличаются бо́льшим весом. Это несколько затрудняет их транспортировку на значительные расстояния.
Преимущества и перспективы применения
Теплоизолированные трубы ППУ и ППМ уже стали настоящим, и являются неоспоримым будущим тепловых сетей и трубопроводов водоснабжения. Они дороже стального трубопроката, утепленного минеральной ватой, но в несколько раз эффективнее в плане снижения потерь тепла, лучше защищены от коррозии и рассчитаны на срок эксплуатации в 40-50 и более лет. Трубопроводы, построенные из современных теплоизолированных труб, практически не нуждаются в ремонтах. Это является дополнительной составляющей их технической и экономической целесообразности.
Статьи на эту тему:
| Теплоизоляция труб | Стальная труба в ППУ изоляции | ППУ изоляция | Предизолированные трубы | Теплоизоляция труб |