Системы водоснабжения курсовая

Курсовая работа

В настоящее время работа отечественных систем водоснабжения сопряжена с рядом проблем, обусловленных ослаблением государственного влияния на анализируемую отрасль, повышением стоимости топливно-энергетических ресурсов, изношенностью водо-, тепловых сетей и оборудования, отсутствием инвестиций на техническое перевооружение и несоответствие традиционно применяемых технологий водоснабжения современным научно-техническим и экономическим требованием. Нерешенность этих технических и экономических проблем негативно сказывается на качестве и энергетической эффективности водоснабжения.

Действующие системы спроектированы и построены несколько десятилетий назад. За прошедшее с тех пор время многие заложенные в основу проектов водо- и водо- и теплоисточников, систем транспорта воды и теплоты и теплоиспользующих систем концептуальные технические и технологические решения устарели. Несмотря на высокую эффективность комбинированного производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, доля систем водоснабжения в общей выработке тепловой энергии в России снижается. Связано это, прежде всего с тем, что отечественные системы водоснабжения эксплуатируются на основе устаревших и малоэффективных технологий, разработанных еще в 50-е годы, прежде всего технологий регулирования отпуска воды и тепла и обеспечения пиковой мощности. Это приводит к тому, что тепловая и электрическая энергия, поставляемые от ТЭЦ, нередко стоят дороже, чем энергоресурсы, предлагаемые раздельными энергоисточниками. Этому способствует также топливная политика: введение лимитов на поставку газа и завышенные цены на топливо. Более половины отечественных систем централизованного водоснабжения находятся в кризисном состоянии, что обусловлено использованием устаревшего оборудования, износом сетей, низким уровнем культуры эксплуатации и практически полным отсутствием финансирования на реновацию. Данные обстоятельства и обуславливают актуальность темы нашей курсовой работы.

1. Общее состояние систем

1.1. Состояние систем водоснабжения и канализации в РФ

Недостаточная пропускная способность существующих трубопроводов, изношенность которых подчас достигает 56%, сдерживает добычу углеводородов. Однако, по его мнению, отсутствие надежного законодательного обеспечения не позволяет привлечь инвестиции в отрасль. Что касается самого законопроекта, то среди ключевых его моментов обозначены вопросы собственности, обеспечение порядка доступа, доля иностранного участия, определение перечня объектов, относимых к магистральным трубопроводам, тарифообразование, статус региональных систем газоснабжения, не включенных в единую систему.

10 стр., 4547 слов

Прокладка трубопровода в системе водоснабжения

... 1. Системы водоснабжения и режимы их эксплуатации водоснабжение технологический трубопровод 1.1 Усовершенствования основных элементов систем водоснабжения и их классификаций Под системой водоснабжения подразумевается ... очередь подразделяются по отраслям промышленности (водопроводы химических комбинатов, тепловых электростанций, металлургических заводов и т.п.); ? по территориальному признаку ...

В результате анализа современного состояния отечественных систем водоснабжения можно сформулировать следующие основные направления совершенствования технологий водоснабжения:

  • изменение структуры покрытия пиковых тепловых нагрузок систем водоснабжения путем комбинированного использования централизованных и децентрализованных водо- и теплоисточников;
  • совершенствование технологий регулирования нагрузки на базе перехода к количественному регулированию и низкотемпературному теплоснабжению;
  • рациональное использование избытков пара производственных отборов турбин для обеспечения пиковой тепловой мощности;
  • повышение энергетической и экономической эффективности водо- и теплоисточников, в том числе источников пиковой тепловой мощности;
  • повышение надежности систем водоснабжения путем совершенствования технологий противокоррозионной обработки теплоносителя и защиты его от вторичного насыщения коррозионно-активными газами.

С целью повышения и развития преимуществ систем водоснабжения отечественными инженерами созданы технологии комбинированного водоснабжения, которые объединяют в себе структурные элементы централизованных и децентрализованных систем водоснабжения.

Основоположником изменения структуры отечественных систем водоснабжения является профессор А.И.. Андрющенко. Под его руководством в Саратовском государственном техническом университете были разработаны комбинированные системы тепло-, энергоснабжения с мини-ТЭЦ. В таких системах на удаленной от города крупной ТЭЦ, которая может работать и на угле, отработавшим паром турбин нагревается только вода для горячего водоснабжения и подпитки местных отопительных систем. От ТЭЦ горячая вода с температурой 60-65 °С по однотрубной магистральной сети отправляется в тепловые пункты или непосредственно к потребителям. Отопление же отдельных зданий осуществляется от местных мини-ТЭЦ, работающих только в отопительный период и обеспечивающих как базовую, так и пиковую тепловую нагрузку.

Проектирование и эксплуатация централизованной системы водоснабжения поселений в зависимости от местных условий и принятой системы водоснабжения должны обеспечивать:

  • хозяйственно-бытовое и питьевое водопотребление в жилых, общественных зданиях и организациях;
  • потребности организаций коммунального хозяйства;
  • производственные нужды промышленных, сельскохозяйственных и лесохозяйственных организаций, использующих технологические процессы, для которых требуется вода питьевого качества, или для которых экономически нецелесообразно сооружение отдельной системы водоснабжения тушение пожаров;
  • собственные нужды станций водоподготовки, промывку водопроводных и канализационных сетей.

Подача воды из системы централизованного водоснабжения допускается с ограниченными по времени перерывами или снижением подачи.

Вода из систем централизованного водоснабжения может подаваться водопотребителям, потребности которых не допускают перерывов в водоснабжении, при условии оборудования систем централизованного водоснабжения дополнительными сооружениями и устройствами, обеспечивающими непрерывность подачи воды. Проекты указанных сооружений и устройств должны согласовываться и утверждаться в составе проекта системы централизованного водоснабжения, требующей непрерывной подачи воды.

34 стр., 16772 слов

Вода в пищевой промышленности

Предприятия пищевой промышленности загрязняют в основном воду, в меньшей степени воздух и почву. Сброс загрязненных сточных вод предприятиями пищевой промышленности составляет 2–3 % сброса предприятиями всех отраслей промышленности РФ. Различная степень загрязнения сточных вод и ...

В зависимости от степени обеспечения среднемесячной подачи воды централизованные системы водоснабжения и их элементы — водопроводы — подразделяются на три категории.

Выделяются централизованные системы водоснабжения и водопроводы первой, второй и третьей категории.

1. Системы водоснабжения и водопроводы первой категории должны обеспечивать 95% проектного объема подачи воды.

2. К централизованным системам водоснабжения и водопроводам первой категории относятся централизованные системы водоснабжения и водопроводы, режим эксплуатации которых допускает:

  • снижение уровня подачи воды на питьевые и хозяйственно-бытовые нужды на не более чем 30% расчетного расхода;
  • снижение уровня подачи воды на производственные нужды до предела, установленного аварийным графиком работы объектов хозяйственной деятельности;
  • продолжительность периода снижения уровня подачи воды не более 3 суток.

3. На время выключения поврежденных и включения резервных элементов централизованной системы водоснабжения первой категории (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и др.) допускается перерыв в подаче воды или снижение уровня подачи воды ниже пределов, указанных в абзацах первом и втором пункта второго настоящей статьи, на период, не превышающий 10 минут.

Системы водоснабжения и водопроводы второй категории обеспечивают 90 % проектного объема подачи воды.

К централизованным системам водоснабжения и водопроводам второй категории относятся централизованные системы водоснабжения и водопроводы, режим эксплуатации которых допускает:

  • снижение уровня подачи воды, предусмотренного для централизованных систем водоснабжения первой категории до величин, указанных в абзацах первом и втором пункта второго статьи 11 настоящего Федерального закона;
  • продолжительность периода уровня снижения подачи воды до 10 суток.

На время выключения поврежденных и включения резервных элементов централизованной системы водоснабжения второй категории или проведения ее ремонта допускается перерыв в подаче или снижение уровня подачи воды ниже предела, указанного в абзаце втором пункта второго настоящей статьи на период, не превышающий 6 часов.

Системы водоснабжения и водопроводы третьей категории обеспечивают 85% проектной мощности подачи воды.

К централизованным системам водоснабжения и водопроводам третьей категории относятся централизованные системы водоснабжения и водопроводы, режим эксплуатации которых допускает:

  • снижение уровня подачи воды, предусмотренного для централизованных систем водоснабжения первой категории до величин, указанных в абзацах первом и втором пункта второго статьи 11 настоящего Федерального закона;
  • продолжительность периода снижения уровня подачи воды не более 15 суток.

На время проведения ремонта допускается перерыв в подаче воды или снижение уровня подачи воды ниже предела, указанного в абзаце первом пункта второго настоящей статьи, на период, не превышающий 24 часа.

13 стр., 6063 слов

Водоснабжение (зданий)

... вода при прохождении по трубам, через водомеры, нагревательные приборы и другие устройства. Третьим фактором, регламентирующим давление воды, является высота здания. Вода ... воды второго типа является коммунальный водопро­вод. В этом случае водоснабжение деревень и городов производится централизованно по сети труб, ... она должна поступать к потребителям. Подача воды под давлением необходима в трех ...

Категория водопроводов централизованных систем водоснабжения определяется в зависимости от их функционального назначения в системе централизованного водоснабжения. К водопроводам различных категорий применяются требования, установленные для соответствующей категории централизованной системы водоснабжения.

2. Объединенные хозяйственно-бытовые, питьевые и производственные водопроводы поселений с численностью населения:

  • более 50 тысяч человек — относятся к первой категории;
  • от 5 до 50 тысяч человек — относятся ко второй категории;
  • менее 5 тысяч человек — относятся к третьей категории;

3. Сельскохозяйственные групповые водопроводы относятся к первой категории.

4. Объединенные водопроводы, обеспечивающие подачу воды для противопожарных целей, относятся к первой категории.

1.2. Состояние систем водоснабжения и канализации в городе

Все трубопроводы в городе по материалу, из которого они изготовлены, можно разделить на две группы: металлические и неметаллические. Главная отличительная особенность металлических труб — прочность, неметаллических — коррозионная стойкость и, как следствие этого, долговечность. Причем общеизвестно, что прочностные свойства стальных труб, например, в системах водоснабжения и водоотведения используются всего лишь на 2-4 %.

В качестве самых первых труб, которые начал использовать человек, скорее всего, был тростник или дерево с выгнившей сердцевиной. При помощи их человеку удалось обеспечить подачу воды к своему жилищу или в поле, т.е. в нужном ему направлении. Это было величайшим открытием, поскольку при отсутствии направленности движения возникающие изменения не могут накапливаться и процесс лишается единой внутренне взаимосвязанной линии. В конце каменного века наряду с трубами из дерева началось применение труб из глины. В медный век в обиход вошли медные трубы. Появившиеся примерно 3000 лет до нашей эры бронзовые трубы расширили области применения труб. Первые чугунные трубы были отлиты в 1465 г. Они позволили человечеству коренным образом решить вопросы водоснабжения и водоотведения. Необходимо отметить такую особенность труб: они изготавливались практически из всех видов материалов, которые открывало человечество. Трубы из новых материалов появляются по мере того, как потребителями выдвигаются новые требования к ним или когда возникают определенные условия, требующие использования трубной продукции из новых видов материалов или с другими свойствами. Например, деревянные, гончарные, трубы из цветных металлов в течение длительного времени обеспечивали потребность строительства и ремонта.

Но когда возросли требования к удобству монтажа, появились более совершенные чугунные трубы. В первую очередь с их помощью обеспечивалась подача воды и отвод канализационных стоков. Почти 400 лет такой набор труб удовлетворял потребности пользователей. Первые стальные трубы появились только в 1852 г. и были изготовлены из листа с помощью сварки. В дальнейшем совершенствование технологии прокатки металла позволило изготовить бесшовные стальные трубы. Стальные трубы всегда выполняли роль катализатора в ускорении технического прогресса, их применение обеспечивало возможность использовать принципиально новые конструктивные решения механизмов, сооружений. Например, благодаря стальным трубам пар использовался как двигательная сила в машинах и как источник тепла. Применение стальных труб в промышленном и жилищном строительстве позволило создать более совершенные устройства для отопления, освещения, водоподачи и водоотведения. Из стальных труб можно сооружать трубопроводы значительной протяженности, используя в них высокое давление, что особенно важно при транспортировке нефти и газа. Научно-технический прогресс XIX и XX вв. выдвинул новые требования к трубам: необходимо было преодолеть основной недостаток стальных труб — коррозионную активность, из-за которой они ржавеют и зарастают по внутренней поверхности. При этом они должны были быть достаточно длинными — 4-5 м. Так появились железобетонные, а затем асбестоцементные трубы. Но все они имели существенные недостатки: тяжесть, громоздкость, неудобство при транспортировке и монтаже, недостаточно надежные стыковые соединения. Во второй половине XX в., который характеризуется развитием органической химии, для сооружения технологических трубопроводов стали применять трубы из полимерных материалов, так называемые пластмассовые трубы. Следует отметить, что текущая аварийность, к примеру, металлических и пластмассовых труб отличается приблизительно в 100 раз. Это следствие не только аварийного состояния трубопроводных систем инженерного обеспечения, но и коренных различий между металлическими и пластмассовыми трубами. Даже в благополучных скандинавских странах аварийность на металлических трубопроводах превышает аварийность на пластмассовых в 8–10 раз.

7 стр., 3399 слов

Технология изоляции трубопроводов

... различные рулонные обертки 1.3 Изоляция трубопроводов покрытием Пластобит-40 Полимерные покрытия обладают высоким электросопротивлением, очень технологичны ... труб в порошкообразном или жидком виде в заводских или базовых условиях. Наиболее перспективны заводские покрытия, обеспечивающие высокие эксплуатационные свойства. Полимерные ленты предназначены для изоляции наземных и подземных трубопроводов ...

Конструкция водозаборной скважины обеспечивают возможность проведения замеров дебита, уровня и отбора проб воды, а также производства ремонтно-восстановительных работ при применении импульсных, реагентных и комбинированных методов регенерации при эксплуатации водозаборной скважины.

Конструкция оголовка водозаборной скважины должна обеспечивать ее полную герметизацию, исключающую проникновение в межтрубное и затрубное пространство водозаборной скважины поверхностных вод и загрязнений.

Для монтажа и демонтажа секций скважинных насосов должно предусматриваться устройство люков, располагаемых над устьем скважины, с применением средств механизации.

Шахтные колодцы сооружаются в безнапорных водоносных пластах, сложенных рыхлыми породами и залегающих на глубине до 30 м.

При мощности водоносного пласта до 3 м сооружаются шахтные колодцы со вскрытием всей мощности пласта. При большей мощности водоносного пласта допускается устройство шахтных колодцев со вскрытием части пласта.

Шахтные колодцы должны быть оборудованы вентиляционными трубами, выведенными выше поверхности земли на высоту не менее чем 2 м. Отверстие вентиляционной трубы должно быть защищено колпаком с сеткой.

Конструкция шахтного колодца должна обеспечивать его герметизацию, исключающую проникновение в шахтный колодец поверхностных вод и загрязнений.

Гоpизонтальные водозабоpы сооружаются на глубине до 8 м в безнапоpных водоносных пластах, пpеимущественно вблизи поверхностных водотоков. Гоpизонтальные водозабоpы могут сооружаться в виде каменно-щебеночной дpены, тpубчатой дpены, водосбоpной галеpеи или водосбоpной штольни. Водозаборы в виде каменно-щебеночной дрены сооружаются для систем временного водоснабжения. Для водозабора в виде каменно-щебеночной дрены прием воды производится через щебеночную призму, уложенную на дно траншеи, с устройством обратного фильтра.

14 стр., 6509 слов

Защита нефтепромысловых трубопроводов от коррозии

... поверхности трубопровода и его изоляционного покрытия. Обнаруженные крупные дефекты устраняются. В работе рассмотрены виды коррозии, которой подвергаются трубопроводы при длительной эксплуатации, причины коррозии трубопроводов, а также способы защиты трубопроводов от коррозии. 1. Виды коррозии Коррозия в зависимости от механизма ...

Для водозаборов первой и второй категории должно обеспечиваться устройство водосборных галерей. Водосборные галереи сооружаются из сборного железобетона с щелевыми отверстиями или окнами с козырьками. Под железобетонными звеньями водосборной галереи должно обустраиваться основание, исключающее осадку их относительно друг друга. С боков водосборной галереи в пределах ее водоприемной части устанавливаются устройства обратного фильтра.

Трубчатые дрены сооружаются на глубине до 5 — 8 м для систем водоснабжения второй и третьей категории. Водоприемная часть водозаборов из трубчатых дрен сооружается из керамических, асбестоцементных, железобетонных, пластмассовых и металлических перфорированных труб с круглыми или щелевыми отверстиями с боков и в верхней части трубы. Нижняя часть трубы (не более 1/3 по высоте) должна быть без отверстий. Минимальный диаметр труб должен составлять 150 мм.

Диаметры трубопроводов горизонтальных водозаборов определяются для периода низкого стояния уровня грунтовых вод. Расчетное наполнение составляет 0,5 диаметра трубы. Скорость течения воды в трубах должна приниматься не менее 0.7 м/с.

Водозаборы в виде штольни сооружаются в соответствующих орографических условиях.

Для исключения выноса частиц породы из водоносного пласта при проектировании водоприемной части горизонтальных водозаборов должен устанавливаться обратный фильтр, состоящий из двух — трех слоев.

Горизонтальные водозаборы должны быть защищены от попадания в них поверхностных вод и загрязнений.

Для наблюдения за работой трубчатых и галерейных водозаборов, их вентиляции и ремонта, также в местах изменения направления водоприемной части в плане и вертикальной плоскости сооружаются смотровые колодцы.

Комбинированные горизонтальные водозаборы сооружаются в виде двухпластовых систем с верхним безнапорным и нижним напорным водоносными пластами. Комбинированный горизонтальный водозабор сооружается в виде горизонтальной трубчатой дрены, каптирующей верхний безнапорный пласт, к которой снизу или сбоку подключены патрубки фильтровых колонн вертикальных скважин — усилителей, заложенных в нижнем пласте.

Сооружения, входящие в состав водозаборных сооружений систем водоснабжения, использующих поверхностные источники водоснабжения, подразделяются на основные и второстепенные. К основным сооружениям относятся сооружения, эксплуатация которых обеспечивает подачу расчетного расхода вода потребителям. Ко второстепенным сооружениям относятся сооружения, повреждение которых не приводит к снижению подачи воды потребителям.

2. Содержание водоснабжающих сетей

2.1. Обслуживание и профилактика сетей

Инженерные сети крепко опутали все современные здания. Вросшие в тело домов, они представляют собой их нервную и кровеносную системы. Бурно развиваясь (как и все технологии) в двадцатом веке, они достигли сейчас своего высшего развития, нацеленного на привнесение максимального удобства в быт.

Всем и каждому известны такие составляющие комплекса инженерной сети, как водопровод, канализация, газопровод, система теплоснабжения, электрическая сеть. Реже приходится слышать о дождевой канализации, системах кондиционирования, вентиляции и пожаротушения, но это не значит, что эти инженерные сети менее важны.

8 стр., 3984 слов

Технологии изготовления стальных труб

... способ нанесения цинкового покрытия. Трубопроводы, уложенные вдоль электрифицированных дорог, подвергаются действию блуждающих токов. Под их влиянием происходит разрушение поверхности труб. Защита труб от их ... качества. Качество труб во многом зависит от качества трубных заготовок (круг, лист, штрипс), что, несомненно, повышает потребительские качества трубной продукции. Трубы выпускают различных ...

Инженерные сети настолько привычно поддерживают комфорт, что мы воспринимаем их как данность, но непредвиденная авария может превратиться в настоящую трагедию.

Сегодня в производстве комплектующих для инженерных систем применяется широкий спектр как традиционных материалов и технологий, так и самых новейших разработок. Однако даже недавно проложенные инженерные сети нуждаются в регулярной профилактике, не говоря уж о тех, чей возраст скрыт туманом времени.

На водопроводе, в зависимости от материала труб и соединений, отрицательно сказывается низкое качество воды и резкие перепады температур. Возникает коррозия, на внутренних стенках образуется вредный налет.

Регулярных профилактических работ требует система отопления. Необходимо в установленный срок чистить трубы, иначе неизбежно происходит снижение эксплуатационных характеристик, а затем и авария.

Немало хлопот доставит в непогоду засоренная дождевая канализация. Ливневки и водостоки постепенно забиваются сучьями, листвой, грязью и перестают выполнять свои функции. А плохо работающая вентиляция кровли — это сырые потолки или преждевременно пришедший в негодность утеплитель.

Засорение канализации часто происходит от попадания посторонних предметов. Именно канализация — это обычно наиболее «проблемная» составляющая инженерной системы.

Но если забитая внутренняя канализация грозит лишь неприятным запахом и отсутствием элементарных удобств, то утечка газа или замыкание в электропроводке может привести к самым печальным результатам.

Представленное выше отнюдь не полное перечисление возникающих проблем отчетливо свидетельствует в пользу регулярной профилактики инженерных систем. Ведь гораздо эффективнее устранить причину, чем бороться с последствиями.

Без профилактики проблемы обычно появляются совершенно неожиданно. Внезапная авария — это потеря времени, сил и средств. Профилактические мероприятия по обслуживанию инженерных сетей позволят избежать дорогостоящего ремонта, который часто требуется при аварийной поломке.

В процессе профилактики выявляются и ликвидируются все негативные факторы, возникающие при эксплуатации инженерных сетей, ведущие к их преждевременному износу, снижению качества работы и выходу из строя.

Доверять обслуживание инженерных сетей лучше тем, кто их прокладывал, если, конечно, вы остались довольны итогами работ по установке. Наличие проектной документации и знание особенностей конкретного объекта позволит значительно упростить процедуру профилактики.

2.2. Противокоррозионная защита

Долговечность и безаварийность работы трубопроводов напрямую зависит от эффективности их противокоррозионной защиты. Для сведения к минимуму риска коррозионных повреждений трубопроводы защищают антикоррозионными покрытиями и дополнительно средствами электрохимзащиты (ЭХЗ).

При этом изоляционные покрытия обеспечивают первичную («пассивную») защиту трубопроводов от коррозии, выполняя функцию «диффузионного барьера», через который затрудняется доступ к металлу коррозионноактивных агентов (воды, кислорода воздуха).

При появлении в покрытии дефектов предусматривается система катодной защиты трубопроводов — «активная» защита от коррозии.

Для того, чтобы защитное покрытие эффективно выполняло свои функции, оно должно удовлетворять целому ряду требований, основными из которых являются: низкая влагокислородопроницаемость, высокие механические характеристики, высокая и стабильная во времени адгезия покрытия к стали, стойкость к катодному отслаиванию, хорошие диэлектрические характеристики, устойчивость покрытия к УФ и тепловому старению. Изоляционные покрытия должны выполнять свои функции в широком интервале температур строительства и эксплуатации трубопроводов, обеспечивая их защиту от коррозии на максимально возможный срок их эксплуатации.

21 стр., 10500 слов

Строительство магистральных трубопроводов

... и в проекте организации строительства линейной части магистральных трубопроводов выделять подготовительные работы из общего комплекса строительно-монтажных ... базы для сборки труб в секции, приготовления битумной мастики, стационарной изоляции труб и централизованного технического ... высотной съемке трассы трубопровода и государственной геодезической сети; o снять плодородный слой земли и переместить ...

История применения защитных покрытий трубопроводов насчитывает более 100 лет, однако до сих пор не все вопросы в этой области благополучно решены. С одной стороны, постоянно повышается качество защитных покрытий трубопроводов, практически каждые 10 лет появляются новые изоляционные материалы, новые технологии и оборудование для нанесения покрытий на трубы в заводских и трассовых условиях. С другой стороны, становятся все более жесткими условия строительства и эксплуатации трубопроводов (строительство трубопроводов в условиях Крайнего Севера, в Западной Сибири, освоение морских месторождений нефти и газа, глубоководная прокладка, строительство участков трубопроводов методами «наклонно-направленного бурения», «микротоннелирования», эксплуатация трубопроводов при температурах до 100 °С и выше, и др.).

Рассмотрим основные типы современных антикоррозионных покрытий трубопроводов заводского и трассового нанесения, их преимущества, недостатки, область применения.

Антикоррозионные покрытия трубопроводов трассового нанесения.

Для изоляции трубопроводов в трассовых условиях в настоящее время наиболее широко применяют три типа защитных покрытий:

  • а) битумно-мастичные покрытия;
  • б) полимерные ленточные покрытия;
  • в) комбинированные мастично-ленточные покрытия (покрытия типа «Пластобит»).

Битумно-мастичные покрытия.

На протяжении многих десятилетий битумно-мастичное покрытие являлось основным типом наружного защитного покрытия отечественных трубопроводов. К преимуществам битумно-мастичных покрытий следует отнести их дешевизну, большой опыт применения, достаточно простую технологию нанесения в заводских и трассовых условиях. Битумные покрытия про-ницаемы для токов электрозащиты, хорошо работают совместно со средствами электрохимической защиты. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии» конструкция битумно-мастичного покрытия состоит из слоя битумной или битумно-полимерной грунтовки (раствор битума в бензине), двух или трех слоев битумной мастики, между которыми находится ар-мирующий материал (стеклохолст или стеклосетка) и наружного слоя из защитной обертки. В качестве защитной обертки ранее использовались оберточные материалы на битумно-каучуковой основе типа «бризол», «гидроизол» и др. или крафт-бумага. В настоящее время применяют преимущественно полимерные защитные покрытия толщиной не менее 0,5 мм, грунтовку битумную или битумно-полимерную, слой мастики битумной или битумно-полимерной, слой армирующего материала (стеклохолст или стеклосетка), второй слой изоляционной мастики, второй слой армирующего материала, наружный слой защитной полимерной обертки. Общая толщина битумно-мастичного покрытия усиленного типа составляет не менее 6,0 мм, а для по-крытия трассового нанесения нормального типа — не менее 4,0 мм.

17 стр., 8100 слов

Монтаж трубопровода

... шлама (смесь воды с каменным углем или порошком руды). Компоненты трубопровода Трубопровод это не просто набор труб, сваренных вместе. Это – система, которая представляет собой эффективную транспортную систему, ... стандартам давления и прочности для транспортировки природного газа. Кроме того, на трубы наносят специальное покрытие, чтобы они не разрушались вследствие коррозии, когда их поместят в ...

В качестве изоляционных мастик для нанесения битумно-мастичных покрытий применяются: битумно-резиновые мастики, битумно-полимерные мастики (с добавками полиэтилена, атактического полипропилена), битумные мастики с добавками термоэластопластов, мастики на основе асфальтосмолистых соединений типа «Асмол». В последние годы появился целый ряд битумных мастик нового поколения, обладающих повышенными показателями свойств.

Основными недостатками битумно-мастичных покрытий являются: узкий температурный диапазон применения (от минус 10 до плюс 40 °С), недостаточно высокая ударная прочность и стойкость к продавливанию, повышенная влагонасыщаемость и низкая биостойкость покрытий. Срок службы битумных покрытий ограничен и, как правило, не превышает 10-15 лет. Рекомендуемая область применения битумно-мастичных покрытий — защита от коррозии трубопроводов малых и средних диаметров, работающих при нормальных температурах эксплуатации. В соответствии с требованиями ГОСТа Р 51164-98 применение битумных покрытий ограничивается диаметрами трубопроводов не более 820 мм и температурой эксплуатации не выше плюс 40 °С.

Полимерные ленточные покрытия.

Полимерные ленточные покрытия за рубежом стали применяться в начале 60-х гг. прошлого века. В нашей стране пик применения полимерных ленточных покрытий пришелся на 70-80 гг., на период строительства целой сети протяженных магистральных газопроводов. К настоящему времени на долю полимерных ленточных покрытий на российских газопроводах приходится до 60-65% от их общей протяженности.

Конструкция полимерного ленточного покрытия трассового нанесения в соответствии с ГОСТ Р 51164-98 состоит из слоя адгезионной грунтовки, 1 слоя полимерной изоляционной ленты толщиной не менее 0,6 мм и 1 слоя защитной полимерной обертки толщиной не менее 0,6 мм. Общая толщина покрытия — не менее 1,2 мм.

При заводской изоляции труб количество слоев изоляционной ленты и обертки увеличивается. При этом общая толщина покрытия должна составлять: не менее 1,2 мм — для труб диаметром до 273 мм, не менее 1,8 мм — для труб диаметром до 530 мм и не менее 2,4 мм — для труб диаметром до 820 мм включительно.

Начиная с 1 июля 1999 г., после введения в действие ГОСТа Р 51164-98, применение липких полимерных лент при трассовой изоляции газопроводов ограничено диаметрами труб не выше 820 мм и температурой эксплуатации не выше плюс 40 °С. Для нефте- и нефтепродуктопроводов допускается применять ленточные покрытия трассового нанесения при изоляции труб диаметром до 1420 мм, но при этом общая толщина покрытия должна составлять не менее 1,8 мм (наносятся 2 слоя полимерной ленты и 1 слой защитной обертки).

В системе полимерного ленточного покрытия функции изоляционной ленты и защитной обертки различные. Изоляционная лента обеспечивает адгезию покрытия к стали (не менее 2 кг/см ширины), стойкость к катодному отслаиванию, выполняет функции защитного барьера, препятствующего проникновению к поверхности труб воды, почвенного электролита, кислорода, т.е. коррозионноактивных агентов. Защитная обертка служит в основном для повышения механической, ударной прочности покрытия. Она предохраняет ленточное покрытие от повреждений при укладке трубопровода в траншею и засыпке его грунтом, а также при усадке грунта и технологических подвижках трубопровода.

Полимерные ленты, защитные обертки поставляются комплектно с адгезионной грунтовкой (праймером) заводского изготовления.

Для наружной изоляции трубопроводов в настоящее время применяются в основном отечественные изоляционные материалы производства ОАО «Трубоизоляция», (г. Новокуйбышевск, Самарской область): адгезионные грунтовки типа «П-001», «НК-50», полимерные ленты типа «НК ПЭЛ-45», «НКПЭЛ-63», «Полилен», «ЛДП», защитная обертка «Полилен О». Основ-ными зарубежными поставщиками изоляционных материалов для нанесения полимерного ленточного покрытия являются фирмы: «Polyken Pipeline Coating Systems» (США), «Altene» (Италия), «Nitto Denko Corporation», «Furukawa Electric» (Япония).

К преимуществам ленточных покрытий следует отнести: высокую технологичность их нанесения на трубы в заводских и трассовых условиях, хорошие диэлектрические характеристики, низкую влагокислородопроницаемость и достаточно широкий температурный диапазон применения.

Основными недостатками полимерных ленточных покрытий являются: низкая устойчивость к сдвигу под воздействием осадки грунта, недостаточно высокая ударная прочность покрытий, экранировка ЭХЗ, низкая биостойкость адгезионного подслоя покрытия.

Опыт эксплуатации отечественных газонефтепроводов показал, что срок службы полимерных ленточных покрытий на трубопроводах диаметром 1020 мм и выше составляет от 7 до 15 лет, что в 2-4 раза меньше нормативного срока амортизации магистральных трубопроводов (не менее 33 лет).

В настоящее время в ОАО «Газпром» проводятся масштабные работы по ремонту и переизоляции трубопроводов с наружными полимерными ленточными покрытиями после 20-30 лет их эксплуатации.

Комбинированное мастично-ленточное покрытие.

Большой популярностью пользуется комбинированное мастично-ленточное покрытие типа «Пластобит». Конструктивно покрытие состоит из слоя адгезионного праймера, слоя изоляционной мастики на основе битума или асфальтосмолистых соединений, слоя изоляционной полимерной ленты толщиной не менее 0,4 мм и слоя полимерной защитной обертки толщиной не менее 0,5 мм. Общая толщина комбинированного мастично-ленточного покрытия составляет не менее 4,0 мм.

При нанесении изоляционной битумной мастики в зимнее время ее, как правило, пластифицируют, вводят добавки специальных масел, которые предотвращают охрупчивание мастики при отрицательных температурах окружающей среды. Битумная мастика, наносимая по праймеру, обеспечивает адгезию покрытия к стали, и является основным изоляционным слоем покрытия. Полимерная лента и защитная обертка повышают механические характеристики и ударную прочность покрытия, обеспечивают равномерное распределение изоляционного мастичного слоя по периметру и длине трубопровода.

Практическое применение комбинированных покрытий типа «Пластобит» подтвердило их достаточно высокие защитные и эксплуатационные характеристики. Данный тип покрытия в настоящее время наиболее часто применяют при проведении работ по ремонту и переизоляции действующих нефтепроводов, имеющих битумные покрытия. При этом в конструкции битумно-ленточного покрытия применяют преимущественно полиэтиленовые термоусаживающиеся ленты, обладающие повышенной теплостойкостью и высокими механическими характеристиками, а в качестве изоляционных мастик используют специальные модифицированные битумные мастики нового поколения.

Основные недостатки комбинированного мастично-ленточного покрытия те же, что и у битумно-мастичных покрытий — недостаточно широкий температурный диапазон применения (от минус 10 до плюс 40 °С) и недостаточно высокие физико-механические показатели свойств (ударная прочность, стойкость к продавливанию и др.).

Заводские покрытия труб.

Для наружной изоляции трубопроводов наиболее часто применяются следующие типы заводских покрытий:

  • а) заводское эпоксидное покрытие;
  • б) заводское полиэтиленовое покрытие;
  • в) заводское полипропиленовое покрытие;
  • г) заводское комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие.

Данные типы покрытий отвечают современным техническим требованиям и обеспечивают долговременную, эффективную защиту трубопроводов от почвенной коррозии.

В разных странах отдается предпочтение различным типам заводских покрытий. В США, Англии, Канаде наиболее популярны эпоксидные покрытия труб, в Европе, Японии и России предпочтение отдается заводским покрытиям на основе экструдированного полиэтилена. Для изоляции морских трубопроводов и «горячих» (80-110 °С) участков трубопроводов применяются, как правило, полипропиленовые покрытия. Комбинированные ленточно-полиэтиленовые покрытия используются в основном для изоляции труб малых и средних диаметров с температурой эксплуатации до плюс 40 °С.

Заводское полиэтиленовое покрытие.

Впервые однослойные полиэтиленовые покрытия труб на основе порошкового полиэтилена стали применяться в конце 50-х — начале 60-х гг. прошлого века. Технология нанесения однослойного полиэтиленового покрытия аналогична технологии нанесения покрытий из порошковых эпок-сидных красок. Из-за низкой водостойкости адгезии и стойкости к катодному отслаиванию однослойные полиэтиленовые покрытия не получили достаточно широкого применения. Им на смену пришли двухслойные покрытия с «мягким» адгезионным подслоем. В конструкции такого покрытия в качестве адгезионного слоя применялись изоляционные битумно-каучуковые мастики («мягкие» адгезивы) толщиной 150-300 мкм, наносимые по слою праймера, а в качестве наружного ударопрочного слоя использовался экструдированный полиэтилен толщиной не менее 2,0-3,0 мм.

После того как фирмой «BASF» (Германия) был разработан сополимер этилена и эфира акриловой кислоты («Lucalen»), который впервые был опробован в конструкции заводского полиэтиленового покрытия труб в качестве термоплавкого полимерного клеевого подслоя, в практику строительства трубопроводов было внедрено двухслойное полиэтиленовое покрытие с «жестким» адгезионным подслоем. Позднее был разработан еще целый ряд термоплавких клеевых композиций на основе сополимеров этилена и винилацетата, этилена и акрилата. Двухслойные полиэтиленовые покрытия получили очень широкое применение и на долгие годы стали основными заводскими покрытиями труб.

Конструктивно двухслойное полиэтиленовое покрытие состоит из адгезионного подслоя на основе термоплавкой полимерной композиции толщиной 250-400 мкм и наружного полиэтиленового слоя толщиной от 1,6 мм до 3,0 мм. В зависимости от диаметров труб общая толщина покрытия составляет не менее 2,0 (для труб диаметром до 273 мм включительно) и не менее 3,0 мм (для труб диаметром 1020 мм и выше).

Для нанесения двухслойных полиэтиленовых покрытий применяются как отечественные, так и импортные изоляционные материалы (термоплавкие композиции на основе сополимеров — для нанесения адгезионного слоя и композиции термосветостабилизированного полиэтилена — для нанесения наружного слоя).

С целью повышения устойчивости двухслойных полиэтиленовых покрытий к воздействию воды и стойкости к катодному отслаиванию при повышенных температурах проводится обработка поверхности очищенных труб (пассивация) раствором хромата. При правильном подборе изоляционных материалов двухслойное полиэтиленовое покрытие обладает достаточно высокими показателями свойств и отвечает техническим требо-ваниям, предъявляемым к заводским покрытиям труб. Оно способно обеспечить защиту трубопроводов от коррозии на срок до 30 лет и выше.

Еще более эффективным наружным антикоррозионным покрытием является заводское трехслойное полиэтиленовое покрытие труб, конструкция которого отличается от двухслойного полиэтиленового покрытия наличием еще одного слоя — эпоксидного праймера. Эпоксидный слой обеспечивает повышенную адгезию покрытия к стали, водостойкость адгезии и стойкость покрытия к катодному отслаиванию. Полимерный адгезионный подслой является вторым, промежуточным слоем в конструкции трехслойного покрытия. Его функции состоят в обеспечении сцепления (адгезии) между полиэтиленовым наружным слоем и внутренним эпоксидным слоем. Наружная полиэтиленовая оболочка имеет низкую влагокислородопроницаемость, выполняет функции «диффузионного барьера» и обеспечивает покрытию высокую механическую и ударную прочность. Сочетание всех трех слоев покрытия делает трехслойное полиэтиленовое покрытие одним из наиболее эффективных наружных защитных покрытий трубопроводов.

Трехслойное полиэтиленовое покрытие отвечает самым современным техническим требованиям и способно обеспечить эффективную защиту трубопроводов от коррозии на продолжительный период их эксплуатации (до 40-50 лет и более).

Для нанесения трехслойного полиэтиленового покрытия используют специально подобранные системы изоляционных материалов: порошковые эпоксидные краски, адгезионные полимерные композиции, композиции термосветостабилизированного полиэтилена низкой, высокой и средней плотности. В настоящее время при нанесении трехслойных полиэтиленовых покрытий на российских предприятиях применяются исключительно импортные изоляционные материалы: порошковые эпоксидные краски; композиции адгезива и полиэтиленаи др.

Заводское полипропиленовое покрытие.

В Европе заводские покрытия труб на основе экструдированного полипропилена занимают 7-10 % от объема производства труб с заводским полиэтиленовым покрытием.

Полипропиленовое покрытие обладает повышенной теплостойкостью, высокой механической, ударной прочностью, стойкостью к продавливанию и абразивному износу.

Основная область применения полипропиленовых покрытий — противокоррозионная защита «горячих» (до 110-140 °С) участков трубопроводов, защита от коррозии трубопроводов, подводных переходов, участков трубопроводов, строящихся методами «закрытой» прокладки (проколы под дорогами, прокладка труб методом наклоннонаправленного бурения и т.д.).

Конструкция заводского полипропиленового покрытия аналогична конструкции заводского трехслойного полиэтиленового покрытия труб. Для нанесения покрытия используются порошковые эпоксидные краски, термоплавкие полимерные композиции и термосветостабилизированные композиции полипропилена. Из-за высокой ударной прочности полипропиленового покрытия его толщина может быть на 20-25 % меньше толщины поли-этиленового покрытия труб (от 1,8 мм до 2,5 мм).

Полипропиленовые покрытия имеют, как правило, белый цвет, что обусловлено использованием в качестве основного светостабилизатора добавки двуокиси титана.

К недостаткам полипропиленовых покрытий следует отнести их пониженную морозостойкость. Стандартное полипропиленовое покрытие рекомендуется применять при температурах строительства трубопроводов до минус 10 °С, а температура окружающей среды при хранении изолированных труб не должна быть ниже минус 20 °С. Специально разработанное морозо-стойкое полипропиленовое покрытие может применяться при температурах строительства трубопроводов до минус 30 °С и температурах хранения изолированных труб до минус 40 °С.

Для нанесения заводских полипропиленовых покрытий используются порошковые эпоксидные краски поставки фирм «3M» (США), «BASF Coatings» (Германия), композиции адгезива и полипропилена поставки фирм «Borealis», «Basell Polyolefins». Технология заводской изоляции труб с двухслойным и трехслойным полипропиленовыми покрытиями освоена на ГУП «Московский опытно-экспериментальный трубозаготовительный комбинат» и ОАО «Выксунский металлургический завод».

Заводское комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие.

Для противокоррозионной защиты трубопроводов малых и средних диаметров (до 530 мм) в последние годы довольно широко и успешно используется комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие. Комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие наносится на трубы в заводских или базовых условиях. Конструктивно покрытие состоит из слоя адгезионной грунтовки (расход грунтовки — 80-100 г/м2), слоя дублированной полиэтиленовой ленты (толщина 0,45-0,63 мм) и наружного слоя на основе экструдированного полиэтилена (толщина от 1,5 мм до 2,5 мм).

Общая толщина комбинированного ленточно-полиэтиленового покрытия составляет 2,2-3,0 мм.

В конструкции комбинированного покрытия полиэтиленовая лента, нанесенная по адгезионной грунтовке, выполняет основные изоляционные функции, а наружный полиэтиленовый слой защищает ленточное покрытие от механических повреждений при транспортировке, погрузке и разгрузке изолированных труб, при проведении строительно-монтажных работ.

В качестве изоляционных материалов для нанесения комбинированного покрытия могут использоваться адгезионные грунтовки и дублированные полиэтиленовые ленты поставки фирм «Polyken Pipeline Coating Systems» (США), «Altene» (Италия), «Nitto Denko Corporation» (Япония) или аналогичные отечественные материалы: грунтовки типа «НК-50», «П-001», изоляционные ленты «НК-ПЭЛ 45», «НК-ПЭЛ 63», «Полилен» производства ОАО «Трубоизоляция» (г. Новокуйбышевск Самарской обл.).

По показателям свойств комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие уступает заводским двухслойным и трехслойным полиэтиленовым покрытиям труб, но в то же время в значительной степени превосходит битумно-мастичные и полимерные ленточные покрытия трубопроводов. Покрытие внесено в российский стандарт ГОСТ Р 51164-98. В настоящее время комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие применяется преимущественно для наружной изоляции труб нефтегазопромыслового сортамента, а также при строительстве межпоселковых газопроводов низкого давления.

Заключение

Мы в основном привыкли к организации водоснабжения на основе стального трубопровода, который со временем начинал доставлять немало проблем не только владельцам квартир и жилых домов, но и крупным предприятиям. Прокладка труб из стали, несомненно, более дешева по сравнению с прокладкой трубопровода из меди, однако качество воды, поступающей по такому водопроводу, существенно ниже. Проблема центрального водоснабжения осложняется тем, что практически во всех крупных городах вода хлорируется, что в итоге приводит к образованию достаточно опасных химических соединений. Прогрессивное решение — прокладка труб из пластика, латуни или меди — в большинстве случаев решает проблему загрязненности воды, скорого выхода из строя и как следствие ремонта трубопровода, однако такие системы требуют особого подхода при развертывании.

К концу ХХ века потребление воды увеличилось настолько, что многие экологи всерьез забили тревогу по поводу ее нерационального использования. Первые результаты действий экологов и заинтересованных организаций — разработка систем очистки воды и повторное использование очищенной воды — увы, не изменили ситуацию. Во многих городах России власти уже заявили, что вода из центрального водоснабжения должна употребляться только в технических целях. Однако большинство семей не могут себе позволить приобрести фильтр или покупать очищенную воду в магазине. Поэтому вопрос о дополнительной очистке воды остается актуальным.

Прежде чем достичь квартиры или коммерческого объекта потребителя, вода проходит километры пути по сети городского водоснабжения. Пока вода находится в центральном трубопроводе, она соответствует нормам, принятым в данном регионе. Но как только вода попадает в конкретную сеть водоснабжения (многоквартирный дом или предприятие), ее качество меняется, как правило, в худшую сторону. Если вода не сливается в течение нескольких часов, внутренние стенки труб начинают обрастать налетом, который способствует разрушению водопровода изнутри и загрязнению воды ионами металлов, что сильно увеличивает расходы на ремонт трубопровода.

Прокладка трубопровода в большинстве случаев представляет собой «палку о двух концах». Если меняется центральный трубопровод, то индивидуальные сети остаются без ремонта (ситуация характерна для Москвы) и наоборот — если и осуществляется прокладка труб из химически устойчивых материалов в индивидуальных сетях, то центральная сеть не ремонтируется. Результат всегда один — загрязненная вода.

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/vodoprovodnyie-seti/

1. Громов А.В., Каликин А.А. Строительство магистральных трубопроводов (линейная часть).

– М., 2005.

2. Асцатуров А.С., Гошко А.И. Трубопроводы целевого назначения. Справочник в двух книгах. – М., 2006.

3. Жуков М.А., Красовский Б.М., Кислицын М.А. Особенности процессов коррозии и накипеобразования в открытых системах водоснабжения// Промышленная энергетика, 2001, № 9.

4. Исаев Н. И. Теория коррозионных процессов. — М., Металлургия, 2001.

5. Новая технология изготовления трубопроводов в пенополиуретановой изоляции: гибкие теплотрассы на основе ПЕКС-трубы//.

6. И. В. и др. Защита подземных металлических сооружений от коррозии. Справочник.