195030, Россия, г.Санкт-Петербург, ул.Коммуны, 67, лит. Ж
Тел: (812) 347-78-47 Факс: (812) 325-77-75

ЗАО "ХИМЭКС Лимитед" принимало участие в международной конференции "NO-DIG МОСКВА".

подробнее

 

3 июня 2010

ЗАО "ХИМЭКС Лимитед" принимало участие в международной конференции "NO-DIG МОСКВА",которая прошла в Москве в Выставочном Центре "Крокус-Экспо".

На конференции был представлен наш доклад на тему:

Разработка и опыт применения эпоксидного связующего для санации трубопроводов

В.А. Бобылев, В.И.Корольков

    Изложены общие сведения о способах бестраншейного  ремонта трубопроводов. Приведено описание двух марок эпоксидных композиций - «Эпофом-1С» и ХТ-170, применяемых в качестве связующих для восстанавливаемых труб, и свойств отвержденных полимеров. Даны конкретные примеры использования разработанных материалов в практике ремонта трубопроводов.

Ключевые слова: ремонт трубопроводов, бестраншейный способ ремонта труб, эпоксидные олигомеры, отвержденные эпоксидные композиции

    В сфере реконструкции,  ремонта и восстановления городских коммунальных систем водоснабжения и канализации в последние десятилетия появилось новое перспективное направление, получившее название бестраншейной технологии.  Это направление является реальной альтернативой открытому способу, поскольку по большинству параметров (экономичности, оперативности, соответствию экологическим требованиям и других) располагает существенными преимуществами. Под бестраншейным восстановлением подразумевается ряд операций, позволяющих полностью восстановить существующий ветхий трубопровод или заменить его новым на трассе. Операции по бестраншейному восстановлению отличаются разнообразием и заключаются, например, в протяжке в старый трубопровод новых труб из различных материалов, полностью восстанавливающих несущую способность ветхих трубопроводов или локализующих различного рода дефекты (например, свищи, трещины, нарушения в стыках и пр.), предотвращая тем самым явления инфильтрации и эксфильтрации.

    Реализация бестраншейных технологий предусматривает широкое использование различных ремонтных материалов - олигомеров, компаундов, клеевых композиций, полимерных покрытий, каждое из которых имеет свою специфику, соответствующую принятой технологии. Знание типов и характеристик этих материалов и условий их применения является необходимым условием для эффективного проектирования и организации работ по бестраншейному ремонту и реконструкции трубопроводов.     На сегодняшний день зарубежная и отечественная практика насчитывает свыше двадцати основных методов бестраншейного восстановления трубопроводов, однако из разнообразных методов в данной статье рассматривается лишь один - использование гибкого комбинированного рукава (чулка), позволяющее формировать новую композитную трубу внутри старой.

    В качестве связующего обычно используются отверждаемые полиэфирные или эпоксидные олигомеры. Первые из них в нашей стране являются более распространенными для бестраншейной технологии  ремонта труб, по-видимому, из-за экономических соображений. К тому же в этом случае легче получить стабильные при комнатной температуре композиции, быстроотверждаемые при нагревании до 80-1000 С. Однако сфера применения таких композиции ограничивается только канализационными трубами, в то время  как эпоксидные связующие можно применять и для ремонта водопроводных систем. К тому же отвержденные эпоксидные композиции являются более предпочтительными с точки зрения большинства эксплуатационных характеристик и долговечности.

    Бестраншейный ремонт систем холодного водоснабжения успешно решается с помощью материалов, созданных на основе эпоксидных смол. В частности, ЗАО «ХИМЭКС Лимитед» (г. С.-Петербург) на протяжении 15 лет выпускает композицию «Эпофом-1С», которая, в соответствии с разработанными технологиями, успешно используется для ремонта канализаций и систем холодного водоснабжения во многих городах России и ближнего зарубежья.

    Эта композиция представляет собой пропиточный компаунд, производимый по  ТУ 2225-596-11131395-2000 (с изм. №1) в виде двухупаковочного состава  в комплекте с отвердителем аминного типа. Указанный компаунд не содержит летучих токсичных компонентов и  обеспечивает качественную пропитку нетканого полимерного материала, а также  длительный срок хранения рукава (до 5-ти суток) в неотвержденном состоянии при нормальных условиях. Физико-механические показатели отвержденного полимерного материала на основе композиции «Эпофом-1С» приведены ниже.

Свойства материалов на основе композиции «Эпофом-1С»

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа

35-43

Относительное удлинение при разрыве, %

6-10

Модуль упругости при растяжении, МПа

800-900

Разрушающее напряжение при изгибе, МПа

65-67

Модуль упругости при изгибе, МПа

1500-1700

Напряжение (номинальное) при сжатии, МПа

95-105

Относительная деформация при сжатии, %

16-17

Модуль упругости при сжатии, МПа

600-620

Твердость, Н/мм2

45-53

Удельная ударная вязкость, кг×см/см2

18-21

    Легко убедиться в том, что отвержденный полимер обладает комплексом высоких прочностных характеристик, дающих возможным рекомендовать его в качестве основы для изготовления труб. Следует добавить, что проведенные исследования подтвердили хорошие защитные свойства полимера: стойкость к воздействию горячей и холодной воды, растворов солей, щелочей, минеральных кислот, моторных топлив, смазочных масел, а также высокую абразивоустойчивость к истиранию кварцевым песком. Введенный в трубу рукав быстро отверждается горячей водой.

    Полученный материал представляет собой механически прочный и экологически безопасный продукт, прошедший длительную проверку  в условиях эксплуатации трубопроводных систем. Выполнение работ возможно на действующих технологических системах без их полного отключения, а также в условиях движения городского транспорта. В некоторых случаях, когда невозможно использовать имеющиеся технологические колодцы, необходим отрыв котлованов в начале и конце ремонтируемого участка.

Технологический процесс  включает следующие стадии:

•·    очистка внутренней полости трубопровода от отложений;

•·     введение в трубопровод композиционного рукава с его последующим отверждением;

•·     телевизионное обследование внутренней полости трубопровода.

    Очистка трубопроводов производится гидродинамическим способом с применением специальных машин типа КО-502 (на базе а/м КАМАЗ) и илососов любых марок, обеспечивая полное восстановление проходного сечения труб. Введение внутрь трубопровода композиционного рукава выполняется методом выворачивания. Предварительно пропитанный специальным эпоксидным составом рукав из нетканого синтетического материала, вводится в существующий трубопровод давлением воды и отверждается за счет ее кратковременного нагрева.

    Покрытие можно наносить на вновь построенные и уже находящиеся в эксплуатации трубопроводы диаметром 100-1000 мм и длиной до 200 м, уложенные под землей, изготовленные из стали, чугуна, железобетона, асбоцемента, керамики или других материалов и предназначенные для перекачки воды, канализационных стоков любой агрессивности, пульпы, нефти и нефтепродуктов. Толщина покрытия колеблется от 5 до 22 мм в зависимости от диаметра трубопровода. Профиль труб может быть круглым, прямоугольным или любой другой формы. Возможно использование покрытия для вентиляционных трубопроводов, внутренних и наружных водостоков жилых и промышленных зданий. Наличие на покрываемом участке трубопровода местных сужений, углов и поворотов, выполненных с применением стандартных отводов, не является препятствием для прохождения рукава. Запорная арматура (задвижки, краны, обратные клапаны и т.п.) должна быть демонтирована с последующей установкой на место. Средняя скорость выполнения всего комплекса работ одной бригадой из 10-12 человек составляет 50 погонных метров за смену.

    Значительная толщина и высокая механическая прочность отвержденного рукава позволяют восстанавливать работоспособность трубопроводов, имеющих сквозные коррозионные и механические повреждения или частичное разрушение труб. При этом обеспечивается восстановление герметичности изношенных и вышедших из строя участков трубопроводов, антикоррозионная защита материала труб и защита их внутренней поверхности от абразивного износа. Срок службы трубопроводов с нанесенным покрытием в зависимости от условий эксплуатации - до 50 лет.

    Телевизионное обследование внутренней полости трубопровода проводится стандартным комплексом, обеспечивающим полный обзор и запись изображения на всей длине трубопровода, что гарантирует достоверность и полноту контроля качества выполнения работ при сдаче объекта заказчику. пыт выполнения работ в различных условиях показывает, что предлагаемая технология снижает стоимость работ по восстановлению трубопроводов на 15-30% по сравнению с традиционными способами ремонта. Применение рукавной технологии особенно выгодно, а в некоторых случаях является единственной возможностью при восстановлении трубопроводов, используемых в городском хозяйстве и на внутризаводских технологических схемах. Особые преимущества предлагаемая технология имеет при больших глубинах залегания трубопроводов.

    Первый опыт применения в ООО «Санлайн» в 1993-94 гг. технологического процесса с использованием  связующего «Эпофом-1С»,  производимого нами,   показал, что такой процесс может конкурировать с процессом,  основанным на  использовании применявшихся в то время полиэфирных связующих преимущественно  датского производства. Санированные в то время трубы служат до настоящего времени и находятся в удовлетворительном состоянии. Кризис 1998 г. способствовал широкому внедрению нашего материала при ремонте канализационных сетей в центре С.-Петербурга и технологических трубопроводов на ряде предприятий. В настоящее время группа компаний «СОТ» (г. Ярославль), УК «ПРиСС» и ООО «ВИС» (г. С.-Петербург) широко применяет эпоксидное связующее «Эпофом-1С» при санации канализационных трубопроводов, а также для трубопроводов холодного водоснабжения. Однако при переходе от труб небольшого диаметра 200-300 мм к трубам  диаметром 700-1500 мм возникает ряд проблем, связанных с прочностными характеристиками, а также усадкой изделия после отверждения. Поэтому для расширения объема применения разработанного материала потребовалось выполнение дополнительной исследовательской работы. Данная работа предусматривала:  

•·    изучение прочностных характеристик изделий на основе «Эпофом-1С» в зависимости от толщины отверждаемого рукава;

•·    изучение влияния на усадку изделия природы и количества отвердителя, а также  режима прогрева отверждаемого рукава;

•·     влияние на вышеперечисленные свойства состава композиции.

    Изучение прочностных характеристик проводили на образцах, предоставленных компанией «СОТ» (г. Ярославль). Было показано, что увеличение толщины  отверждаемого рукава от 7 до 25 мм не приводит к желаемому увеличению прочности. Более того, наружные слои рукава уступают в несколько раз по прочности внутренним слоям, что может приводить к растрескиванию изделий. Исследования были проведены в НПО «Прометей» и СПб ГАСУ.

    Усадку материала оценивали по изменению объема образца смолы с отвердителем до и после отверждения. Установлено, что усадка не зависит от времени прогрева и количества отвердителя, а существует зависимость усадки от времени выдерживания материала с момента введения отвердителя до начала прогревания. Также было изучено влияние на усадку и прочность изделия состава композиции. При этом основное внимание было уделено подбору эпоксидной смолы, обеспечивающей наилучшие физико-механические свойства. Для этого методами сплавления или смешения были получены образцы с различной средней молекулярной массой. Естественно, с её увеличением вязкость систем заметно возрастала. Однако в приемлемом диапазоне от 3 до 6 Па*с удалось изучить ряд систем и выбрать ту, которая обеспечивала минимальную усадку при оптимальном режиме отверждения. Было показано, что наилучшими свойствами обладают образцы с наибольшей средней молекулярной массой. В результате этих исследований была разработана композиция ХТ-170. Отвержденные полимеры на ее основе имеют механические и физико-химические свойства, аналогичные описанным выше материалам на основе «Эпофом-1С». Нельзя не отметить при этом существенное повышение прочности полимерного состава на сжатие  (показатель «Номинальное напряжение при сжатии» составляет 175-177 МПа, что почти вдвое превышает таковой для состава «Эпофом-1С).  Изделия, выполненные с ее использованием, дают усадку не более 1-2% и выдерживают давление до 35 атмосфер, в отличие от отвержденного материала «Эпофом-1С», характеризуемого более значительной величиной усадки.

Физико-химические характеристики композиций «Эпофом-1С» и ХТ-170

п/п

Наименование показателя

Эпофом 1с

ХТ-170

1

Внешний вид и цвет

Вязкая жидкость от светло-желтого до коричневого цвета

2

Массовая доля эпоксидных групп, %, не менее

15

13,5

3

Динамическая вязкость при 250 С, Па*с, в пределах

3-6

4-6

4

Время желатинизации

при 85 0 С, не более

140

140

    Таким образом,  на основе проделанной работы  были сделаны следующие выводы - рекомендации.

1. Длительный опыт работы и эксплуатации восстановленных трубопроводов показывает высокую технологичность эпоксидных связующих и отличную коррозионную стойкость готовых изделий. 

2. Для   получения  изделий с высокими механическими показателями следует использовать эпоксидные композиции на основе смол с более высокой, по сравнению с традиционными низкомолекулярными эпоксидными олигомерами, величиной средней  молекулярной массы.

3. Не следует увеличивать толщину рукава для увеличения прочности  изделия. Это увеличит только его стоимость, но не приведет к желаемому результату. Более того,  в некоторых случаях такое повышение может служить причиной  брака.

Литература

Орлов В.А. Бестраншейная реконструкция и техническое обслуживание водопроводных и водоотводящих сетей. М.: Изд-во МГСУ, 1998.

Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А.  Бестраншейные методы восстановления водопроводных и водоотводящих сетей. М.: ТИМР (Траншейной Ассоциации), 2000.

Орлов В.А, Харькин В.А. Стратегия и методы восстановления подземных трубопроводов. М.: Стройиздат. 2001.

Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А. Бестраншейные методы восстановления трубопроводов. М.:  Прима-Пресс, 2002.

Храменков С.В., Орлов В.А., Харькин В.А. Оптимизация восстановления водоотводящих сетей  М.: Стройиздат. 2002.

Храменков С.В., Орлов В.А., Харькин В.А. Технологии восстановления подземных трубопроводов бестраншейными методами.  М.: АСВ, 2004.

Храменков С.В.  Стратегия модернизации водопроводной сети. М.: Стройиздат, 2005. 308с.

Орлов В.А., Орлов Е.В. Строительство, реконструкция и ремонт водопроводных и водоотводящих сетей бестраншейными методами. М.:  ИНФРА-М,  2007.

 Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А. Реконструкция трубопроводных систем. М.: АСВ, 2008. 216с.

 Положение о санации водопроводных и водоотводящих сетей /Госкомитет РФ по строительству и жилищно-коммунальному комплексу. М.: Прима-Пресс,  2004. 43с.

 

 

 

 

 

 

 

 

подробнее