ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОМПОЗИТНОЙ НАМОТКИ

Кратко о композитных трубах.

Газонефтяная отрасль:

У труб из углеродистой стали, которые традиционно используются в системах сбора нефти, системах закачки воды, весьма непродолжительный срок службы. Они обладают слабым антикоррозионным сопротивлением и подвержены влиянию агрессивных компонентов, которые в различной степени содержатся в углеводородах, так и, как CS2, H2S, а также минерализованной воды, продуктов коррозии. Более того, на многих нефтяных месторождениях наблюдается зараженность пластовых и сточных вод сульфаторедуцирующими бактериями. В связи с этим, вследствие активной коррозии, межремонтные сроки составляют 5-6 лет. На многих нефтяных месторождениях приходится заменять отдельные участки труб из углеродистой стали через каждые два года. На Астраханских промыслах, где содержание сероводорода в газе 30%, а углекислоты - до 15% общий срок службы трубопровода не превышает полутора-двух лет.

Увеличение срока службы трубопроводов возможно благодаря проведению дорогостоящих ремонтов, введению равномерно распределяемой катодной защиты, системе закачки антикоррозионных ингибиторов. Однако наличие в пластовой жидкости песка, солей и других примесей ведет к разрушению защитной пленки, делая ингибирование недостаточно эффективным. Актуальность вопроса борьбы с коррозией возрастает по мере старения трубопроводов. В России трубопроводы настолько старые, что, по мнению ряда экспертов, "латать дыры" становится бессмысленно. Примерно 30% трубопроводов России имеют "возраст" от 20 до 30 лет, еще 25% - старше 30 лет. По данным ВНИИСТ ежегодно на нефтепромысловых трубопроводах происходит до 40-70 тысяч отказов, 90% которых являются следствием коррозионных повреждений. Из общего числа аварий на долю систем нефтесбора приходится 50-55%, на долю коммуникаций поддержания пластового давления 30-35%. Сокращается срок службы труб. 42% из них не выдерживают пятилетней эксплуатации, а 17% служат менее двух лет. На ежегодную замену нефтепромысловых сетей расходуется 7-8 тысяч км. труб, или 400-500 тыс. тонн стали.

Напрашивается вывод, что искать решение проблемы необходимо кардинальным способом - применять трубы, которые не подвержены коррозии, что позволит впредь не заботиться об антикоррозионном покрытии, не проводить ингибирование, исключить дорогостоящие ремонты и устранение утечек, получить трубопроводы со сроком безремонтной эксплуатации эквивалентным сроку разработки месторождений - до 20-50 лет. С точки зрения экономической эффективности одним из наиболее приемлемых вариантов решения данной проблемы является переход к композитным трубам. При применении композитных труб, необходимо исходить из того, что не может быть универсального решения оптимального для любого случая применения. Выбор зависит от многих факторов: природно-климатических условий, характеристики транспортируемой среды, рабочего давления, температуры, длительности предполагаемой эксплуатации, технологических возможностей монтажа на данном объекте, условий соединения труб, глубины залегания и пр.

Жилищно-коммунальное хозяйство:

Состояние трубопроводных систем ЖКХ по-прежнему остается нерешенной проблемой, как в техническом, так и в финансовом плане. С каждым годом из-за отсутствия действенных мер протяженность трубопроводов, требующих замены, возрастает. Эффект от мероприятий по экономии топлива, теряется в тепловых сетях. Долговечность тепловых сетей в 2–3 раза ниже, чем за рубежом, и не превышает 10–15 лет. Отсутствие централизованного подхода к нормативу коэффициента полезного действия и амортизации трубопроводов горячей воды и теплоснабжения при передаче потребителю горячей воды и тепла приводит к размытости ответственности за содержание, строительство и эксплуатацию этих сетей, за что в конечном итоге расплачивается потребитель, т. е. конкретные граждане.

Проблемы повышения устойчивости и надежности функционирования инфраструктуры жилищно-коммунального хозяйства становятся, в настоящее время, актуальными как никогда. Современное состояние ЖКХ иллюстрируют следующие данные: износ коммунальной инфраструктуры составляет более 60 %, у примерно четверти основных фондов полностью исчерпан эксплуатационный ресурс. Физический износ коммунальных сетей составляет: водопровода – 65,3 %, канализации – 62,5 %, тепловых сетей – 62,8 %. И как следствие – за десятилетний период количество аварий выросло более чем в 6 раз. Более половины общего числа аварий сетей происходит из-за их ветхости. Насыщение грунта техногенными коммуникациями, блуждающими токами, электролитическими смесями способствует ускорению процессов коррозии стальных трубопроводов, а повышенные температуры, как известно, сами по себе ускоряют химические, в том числе и коррозионные процессы.

Природа материала – стали, какие бы изоляционные схемы защиты не применялись, – остается прежней, в связи с чем идет постоянное лечение больного «трубопровода» под наблюдением врача – мониторинга. Создана целая отрасль, называемая защитой трубопроводов от коррозии. Актуальность вопроса борьбы с коррозией возрастает по мере старения трубопроводов. В России трубопроводы настолько старые, что недалек тот день, когда латать дыры станет бессмысленно. Общая стоимость ремонтных работ трубопроводов ЖКХ составляет более 15 млрд. руб. в год. Планово-предупредительный ремонт инженерных сетей ЖКХ полностью уступил место аварийно-восстановительным работам, затраты на проведение которых в 3 раза выше строительства новых трубопроводов. Одна-две аварии на километр трубопровода в год. Более 600 тыс. аварий ежегодно, на устранение которых тратится более 60 млрд. рублей. Ежегодно в РФ меняется менее 1% общей протяженности сетей, или 2% аварийных фондов, в то время как для предотвращения дальнейшего их износа требуется увеличить объем работ по реконструкции и замене сетей не менее чем до 5 % их общей протяженности или 8,2 % аварийных фондов. На одного жителя России приходится 7,5 тыс. рублей платежей в год только на восстановление изношенных сетей трубопроводов и каждый год эта цифра будет возрастать.

С точки зрения экономической эффективности одним из наиболее приемлемых вариантов решения данной проблемы является переход к базальтопластиковым и стеклопластиковым трубам. Стекло- и базальтопластики являются одними из важнейших представителей группы композитных пластиков. Высокие физико-механические показатели, а также стойкость к воздействию агрессивных сред определили широкое использование этих материалов во многих областях промышленности.

Базальтопластиковые трубы.

Одним из направлений является использование базальтоволокнистых материалов. Получаемые из природного сырья (базальтов, диабазов, амфиболитов) тончайшие базальтовые нити с успехом можно использовать в качестве основы для производства полимерных композиционных материалов. Базальтопластиковые композиты сегодня рассматриваются как одни из наиболее перспективных материалов в современных строительных технологиях. По физико-химическим свойствам они во многом превосходят такие материалы, как сталь, асбест и другие традиционные строительные составляющие, применяемые в конструкциях трубопроводов систем горячего водоснабжения. К тому же они химически устойчивы в агрессивных средах и экологически безопасны. И еще немаловажный фактор. Огромные запасы базальтового сырья в нашей стране и относительно невысокая стоимость делают его использование весьма заманчивым, в частности, и при прокладке теплосетей.

Базальтопластиковые трубы из могут быть применены для строительства трубопровода с температурой эксплуатации до 115.С и давлении до 1,5 МПа со сроком эксплуатации при этих постоянно действующих максимальных нагрузках не менее 25 лет при утолщении стенки до 5 мм. Применяемое эпоксидное связующее обеспечивает гидролитическую стойкость до 120.С (заключение СЭС).

Базальтопластиковые теплоизолированные трубы - новая концепция высокоэнергоэффективных трубопроводов горячего водоснабжения и теплоснабжения. Пожалуй, самое главное преимущество базальтопластиковых труб - их долговечность, что в первую очередь определяется высокой коррозионной стойкостью. Такие трубы хорошо выдерживают действие корродирующих грунтов и не требуют специальной электрохимической защиты. Они устойчивы к воздействию микроорганизмов, грунтовых и сточных вод, инертны к биовредителям. Благодаря всему этому срок их службы существенно возрастает - до 50 лет и более.

Кроме того, базальтопластиковые трубы имеют существенные эксплуатационно-монтажные преимущества по сравнению с обычными стальными. При одинаковых диаметрах они обладают повышенной пропускной способностью теплоносителя, поскольку гидравлическое сопротивление в них в 1.5 раза ниже. Весьма важно и то, что базальтопластиковые трубы в 3 - 4 раза легче стальных. При укладке теплосетей их монтаж значительно упрощается и, соответственно, становится дешевле. В этом случае не требуется использование подъемно-транспортных машин и механизмов: вес погонного метра такой трубы составляет всего от 1.6 до 8 кг.

Производство базальтопластиковых труб успешно ведется с применение наших станков и оборудования.

Общими преимуществами базальтопластиковых труб являются:

• высокая герметичность и прочность, нечувствительность к истиранию,
• высокая ремонтнопригодность – аналогично свойствам стальных труб с однородной структурой стенки;
• конструкция резьбового соединения, его высокая прочность и применяемый клей позволяют производить монтаж при любых погодных условиях при температуре до –25°С. Время сборки одного резьбо-клеевого стыка менее 5 мин., что позволяет смонтировать до 1000 м трубопровода в день;
• высокоэффективная теплоизоляция исключает тепловые потери: не более 2 °С на километр;
• материал труб и конструкция соединений допускает повышение температур до 130 °С, рабочее давление регламентируется толщиной стенки;
• малая масса, что снижает затраты при транспортировке и монтаже. Например, базальтопластиковая труба ДВН = 150 мм длиной 6 м без теплоизоляции весит 30 кг, в теплоизоляции – 50 кг;
• гладкая внутренняя поверхность, что позволяет использовать в трубопроводах меньший диаметр;
• отсутствие любых видов коррозии, в том числе электрохимической от воздействия блуждающих токов;
• высокая термостабильность, коэффициент температурного расширения в 10 раз меньше, чем у труб из термопластов;
• имеют свойство самокомпенсации, температурные осевые нагрузки на опоры в 10 раз меньше, чем возникают при эксплуатации стальных трубопроводов;
• простота ремонта в случае внешних повреждений (бандаж, накладка, клеевая заплата, замена части трубы и т. п.);
• соединение труб не требует сварочной техники и соответствующей проверки сварных швов;
• стоимость теплоизолированной трубы с учетом затрат на монтаж практически равна стоимости теплоизолированной стальной трубы с учетом затрат на монтаж и ниже стоимости труб из термопластов в изоляции.

Стеклопластиковые трубы.

Благодаря способности стеклопластиковых труб противостоять коррозии, выдерживать экстремальные температуры (–50 – +120oС) и высокое давление, они находят широкое применение в самых разнообразных отраслях народного хозяйства. Стеклопластиковые трубы производятся по технологии намотки на оправку пропитанного эпоксидным (или полиэфирным) связующим стекловолокна. Основным сырьем являются стекловолокна и смолы, которые производятся в России.

Особое значение имеют процесс намотки и научно обоснованный подход к разработке технологии этого процесса. Автоматизация намотки, увеличение числа контролируемых технологических параметров, а также повышение точности их контроля и измерения способствуют не только повышению производительности труда и улучшению качества изделий, но и позволяют уменьшить число операций, снизить численность персонала и сделать технологию безотходной.

Область применения

Из-за своих уникальных свойств стеклопластиковые трубы имеют следующее при­менение:

• системы горячего и холодного питьевого и технического водоснабжения;
• промышленное и коммунальное водоотведение;
• транспортировка агрессивных сред;
• технологические трубопроводы для промышленных установок;
• транспортировка нефтепродуктов;
• системы сероочистки;
• системы пожаротушения;
• прокладка трубопроводов по морскому и речному дну;
• дымоходы для агрессивных сред;
• вентиляционные трубы;
• дренажные и обсадные трубы;
• колодцы;
• фильтры для водоподготовки и др.

Преимущества стеклопластиковых труб:

• В процессе эксплуатации трубопроводов не происходит отложение солей и парафинов, что значительно снижает гидравлические потери;
• Температура эксплуатации от -50 до +120°С, что превышает температурный диапазон эксплуатации полимерных труб;
• Высокая стойкость к абразивному и гидроабразивному износу;
• Трубы могут иметь антистатическое покрытие (при необходимости);
• Высокая стойкость к воздействию бактерий обеспечивает хорошее качество питьевой воды;
• Стойкость к электрохимической коррозии исключает проведение мероприятий по электрохимической защите стеклопластиковых трубопроводов;
• Диэлектрические свойства стеклопластика позволяют использовать трубы в качестве изоляционных изделий;
• Радиопрозрачность;
• Низкая стоимость текущего ремонта;
• Срок эксплуатации стеклопластиковых труб выше в 10 и более раз, чем у металлических, что в комплексе с вышеперечисленным даёт ощутимый экономический эффект от замены металла стеклопластиком.

Мы производим станки модельного ряда РПН-Ф3, предназначенные для производства стеклопластиковых труб диаметром от 70мм до 1000 мм и более.

 

В обзоре ипользованы материалы:
В. И. Грейлих "Новая концепция высокоэнергоэффективных трубопроводов горячего водоснабжения и теплоснабжения"
В. Е. Бухин "Стеклопластиковые трубы"