С развитием сетей газоснабжения в 1970-е годы большую популярность у предприятий снабжения завоевал полиэтилен. Основой для подобного решения послужили следующие преимущества данного сырья: отсутствие коррозии, гибкость и небольшой вес, экономичность и, прежде всего, наличие надежной техники для соединения материала.
Благодаря гомогенной сварке деталей создается сварное соединение, превосходящее по долговечности саму трубу: сварное соединение не является «слабым звеном» в цепи трубопровода, а, напротив, представляет собой его своеобразное армирование. С дальнейшим развитием типов материала в сторону большей прочности и большему сопротивлению к внешним воздействиям, например к царапинам, ПЭ стал представлять все больший интерес и для предприятий водоснабжения.
Применение техники сварки с использованием закладного нагревательного элемента сделало возможным соединение труб больших диаметров (∅710 мм), а разнообразие фасонных изделий, например тройников или отводов (∅225) существенно облегчило промышленное применение данной технологии. Все же не стоит забывать, что, несмотря на особые свойства ПЭ и постоянное технологическое развитие его качества, ремонтные работы на полиэтиленовых трубопроводах неизбежны — прежде всего, из-за растущего спектра применения.
Причиной повреждений могут быть подвижки грунта, обусловленные глубинными земляными работами на соседних с трубопроводом участках, или же царапины, оставленные ковшом экскаватора. Кроме того, ремонтные работы могут быть вызваны ошибками при проектировании, выборе типа материала или прокладке трубопровода. Для качественного ремонта сетей или же для врезки в них необходимо обладать соответствующим опытом.
В области технологии ремонта и монтажа отводов особое место занимает технология стыковой сварки, обязательной при которой является резка трубопровода. Применение деталей с закладным электронагревательным элементом для этих же целей представляет, таким образом, интересную альтернативу вышеназванной технологии. Чтобы получить качественное сварное соединение с применением электромуфтовой сварки, нужно тщательно очистить рабочую поверхность трубы.
Выход транспортируемой среды в месте ремонта недопустим. Для предприятий газоснабжения существуют четко сформулированные меры безопасности для проведения ремонтных мероприятий. При ремонте водопроводных систем негерметичность запорных элементов может привести к проблемам качества сварного соединения вследствие появления остаточной воды. Именно поэтому утечку транспортируемой среды в месте соединения в момент проведения сварки нужно максимально уменьшить.
Врезка в существующие трубопроводные сети. Выделение участка магистрального трубопровода газоили водоснабжения для проведения ремонтных и подсоединительных работ всегда сопряжено с большими финансовыми затратами. Интересную альтернативу резке трубопровода представляет применение патрубков-накладок с отводами больших диаметров. Использование этих деталей позволяет существенно снизить затраты на инсталляцию аппаратуры для резки и не мешает обычному режиму снабжения потребителей.
Традиционным способом блокирования при врезке в существующие (действующие) трубопроводы является сегментная блокада, которая может быть осуществлена следующими способами: тампонаж (перекрытие арматуры); пережатие трубопровода; установка запорного шара. Пережатие трубопроводов из ПЭ является обычной практикой в газоснабжении, однако применение этой техники рекомендуется только для труб диаметром до 160 мм, с толщиной стенки до 10 мм.
Чтобы избежать повреждений трубопровода степень пережатия не должна превышать 0,8. Неконтролируемое пережатие трубы до полного перекрытия потока недопустимо. Иногда также необходимо проведение дополнительных мероприятий, например ступенчатого многократного пережатия трубы с промежуточной дегазацией. В системах водоснабжения установка оборудования для пережатия может быть произведена только после снижения давления.
Остаточная вода удаляется из зоны сварки при помощи ремонтной отводной трубы (штуцера, патрубка). Расстояние между участками сжатия не должно быть меньше пятикратного диаметра трубы. При установке запорного шара давление в трубопроводе в зависимости от типа запорного шара и рекомендаций производителя не должно превышать 1 атм. При установке двойной блокировки рекомендуется производить промежуточное устранение воздуха.
В системах газоснабжения применяются запорные шары из специальных материалов, которые при низком давлении можно установить «голыми руками». В водоснабжении используются эластичные резиновые шары, перекрывающие практически весь размерный ряд, при установке которых не требуется дополнительных приспособлений.
Меры безопасности. При проведении ремонтных работ на магистральном газопроводе все операции должны проводиться с надлежащим соблюдением мер безопасности. Сварка при выходе транспортируемой среды недопустима.
Врезка под давлением без блокады. При расширении протяженности газои водопроводных сетей большое преимущество имеет так называемая горячая врезка, то есть монтаж отводного трубопровода без ущерба для снабжения потребителя при полном рабочем давлении в системе. С применением современных патрубков-накладок в первую очередь в сочетании с запорным элементом становится возможным монтаж отводов с диаметром проходного сечения от 123 мм (соответствует номинальному ∅160 мм, SDR 11).
Ремонт. С помощью механических соединительных элементов, основу которых составляют клеммовые соединения, можно соединять трубопроводы из различных материалов, при этом наружные диаметры этих труб могут существенно отличаться друг от друга. Механические соединительные элементы для трубопроводов из ПЭ, как правило, обеспечивают надежное осевое силовое замыкание, даже если переносимые силы лежат значительно выше значений прочности трубы.
Уплотнение соединения достигается при использовании эластомерного уплотнительного элемента. Чтобы противодействовать текучести и гибкости материала при клеммовом соединении в ряде случаев необходимо применять распорные втулки внутри трубы. Для ремонта небольших повреждений можно использовать усиливающие ремонтные накладки. Наличие остаточной воды не имеет, как правило, никакого влияния на качество соединения. Долговечным такое соединение (не в пример сварному, которое соответствует сроку эксплуатации трубы до 100 лет) назвать нельзя.
Применение компрессионных фитингов для подключения домов к водопроводам. Обычно для этих целей используются устойчивые к осевым нагрузкам фитинги. Важной отличительной особенностью такой детали от механической муфты является то, что при проведении ремонтных работ с использованием шунта (катушки) можно перемещать муфту по всей необходимой для облегчения монтажа длине трубы.
При сжатии навинчивающейся накидной гайки во время монтажа фитинга одновременно возрастает запрессовка уплотнительного элемента. Это динамическое уплотняющее воздействие позволяет экономить физические усилия при монтаже, помимо этого, дает уверенность в прочном уплотнении соединения даже при неравномерной поверхности трубы.
Металлические муфты для соединения ПЭ-водопроводов диаметром более 63 мм. Металлические муфты устойчивы к осевым растяжениям, просты в установке при малом выходе транспортируемой воды, а потому надвижные муфты являются идеальным решением для проведения ремонтных работ. В зависимости от конструкции уплотнительной и клеммовой систематики современные трубные муфты могут применяться на полиэтиленовых трубопроводах от SDR 17,6 до SDR 11 без использования внутренней упорной гильзы.
Установка механических ремонтных накладок. Участки трубопровода, частично поврежденные (например, ковшом экскаватора), могут быть приведены в исправное состояние при помощи ремонтных накладок из высококачественной стали. В зависимости от диаметра трубы в распоряжении потребителя имеются цельные и составные конструкции. Монтаж осуществляется завинчиванием гаек. Важно учесть, что длина ремонтной накладки должна быть достаточной (особенно на ПЭ-трубе), с целью исключения возможности расползания материала в месте порыва. Уплотнение осуществляется при помощи специально разработанного профильного уплотнительного полотна.
Технология сварки. Решение проблемы «остаточной воды» при подсоединении к дому следующее. Ремонтная втулка снижает в смонтированном состоянии возможность попадания остаточной воды в зону сварки за счет вмонтированного уплотнительного контура. Герметичность сохраняется при достижении давления около 1 бар. Предпосылкой для применения ремонтных втулок является их удобство при использовании в любой части трубопровода вследствие большой гибкости. Тем не менее, их применение ограничено диаметрами от 32 до 63 мм при SDR 11.
Проблема остаточной воды при диаметром более 63 мм. Технология применения ремонтных втулок ограничена 63 мм вследствие негибкости трубопроводов больших диаметров и связанных с этим сложностей монтажа. Другой возможностью не допустить появления остаточной воды в зоне сварки является распространенная в области газоснабжения технология установки запорного шара, которая вследствие большой эластичности позволяет перекрывать различные по диаметру трубопроводы.
Для установки запорного шара сначала нужно просверлить в трубе отверстие. Сверло вводится через патрубок-накладку. Этот патрубок-накладка может быть приварен к трубе и после окончания ремонта заварен при помощи заглушки. Альтернативой может выступить непривариваемый патрубок, который демонтируется после врезки, а вырезанное отверстие заваривается усиливающей заглушкой-накладкой. Так можно избежать появления застоявшейся воды, которая может собраться под куполом патрубка-накладки.
Запорный шар существенно снижает вероятность попадания остаточной воды в зону сварки. Следует обратить внимание, что перед запорным шаром не должно быть давления, то есть накапливающаяся вода должна выводиться через просверленное отверстие. После завершения процесса врезки или ремонтных работ при помощи вставной пригоночной детали или надвижной муфты запорный шар вытягивается из трубы, а отверстие заваривается одним из вышеописанных способов. По истечении срока охлаждения деталей и промывки водопровода он снова готов к эксплуатации.
Альтернатива запорного шара — пленочная заглушка. Новые открытия в области пленочной технологии предлагают интересную альтернативу установке запорного шара — использование водорастворимых пленок. Они снижают возможность попадания воды в зону сварки на определенное время, а затем растворяются в ней. Мембрана состоит из нетоксичного поливинилалкоголя (PVAL) и полиэтиленовой вставки, допущенной к применению в снабжении питьевой водой.
Для монтажа пленочная мембрана вводится в открытый конец трубопровода. Уплотнение происходит за счет интегрированных уплотнительных губок. После восстановления трубопровода остатки пленочной мембраны вымываются при промывке водопровода. Локальные повреждения поверхности труб, борозды и царапины (по DVGW допустимы повреждения до 10 % толщины стенки трубы) или даже сквозные повреждения могут быть устранены при помощи усиливающих накладок.
Повреждения на трубах диаметром до 50 мм ремонтируются усиливающими накладками. Выход транспортируемой среды во время сварки недопустим. При необходимости пробоины в трубе временно закрываются пробками также из полиэтилена (до окончания сварки). Важно то, что место повреждения должно быть полностью перекрыто специальной холодной зоной, предусмотренной в конструкции усиливающей заглушки-накладки типа VVS. Ремонт крупных повреждений производится при помощи так называемых ремонтных накладок.
Отличительной особенностью данных ремонтных накладок можно назвать следующее: наличие сварной зоны не только на поверхности, прилежащей к трубе, но и на боковом плече. Таким образом, можно проводить ремонт повреждений на протяженных участках, возвращая трубопроводу прежние эксплуатационные качества (в частности, полное рабочее давление), так как данная конструкция дает возможность приваривать друг к другу сколь угодно большое количество накладок.
Монтаж осуществляется при применении технологии сварки седловых деталей. Предварительное прижатие ремонтных хомутов происходит с помощью специальных прижимных устройств или устройств собственного изготовления. В случае если повреждения трубы выходят за пределы центральной холодной зоны седлового элемента или зона сварки перекрывает место повреждения, необходимо закрыть зазор между трубой и поверхностью седлового элемента ПЭ-материалом, например, с использованием ручных экструдеров.
Таким образом, полиэтиленовые трубопроводы прекрасно зарекомендовали себя в области водои газоснабжения. Несмотря на превосходные эксплуатационные качества ПЭ-сетей, полностью избежать производственных повреждений нельзя. Представленные в данной статье способы ремонта сетей из ПЭ с использованием механических фитингов или деталей с закладным нагревательным элементом предлагают технически элегантные и экономически выгодные альтернативы традиционно применяемой технологии ремонта.
