Трубы в ППУ изоляции – минимум тепловых потерь в магистралях

1 Труба ППУ – ключевые параметры по ГОСТу

Трубные изделия с пенополиуретановым изоляционным слоем представляют собой конструкции, состоящие из двух труб. Изготавливают их по следующей технологии:

• берется обычная стальная труба, на нее наносят теплоизоляционный слой;
• полученное изделие устанавливают в специальную оболочку, изготавливаемую из полиэтилена либо из оцинкованного листа.

Все работы осуществляются по ГОСТ 30732 (действует с 2006 года). Этот документ также описывает характеристики, которым обязательно должны соответствовать готовые трубные изделия, и определяет сферу их применения.

По ГОСТ 30732 стальная труба со слоем пенополиуретана подходит для монтажа в проходных каналах различных тепловых коммуникаций и для размещения тепломагистралей по надземной технологии. Рабочая температура в таких сетях не может превышать 140–150 °С, а давление – 1600 Па.

Стальные трубы со слоем пенополиуретана

ГОСТ разрешает использовать описываемые трубные изделия и в иных трубопроводах. Нередко стальная труба в пенополиуретановой изоляции применяется для монтажа систем, по которым транспортируются газообразные вещества и нефть. Отдельно отметим, что изолированные конструкции допускается устанавливать в непроходных каналах. Но в этом случае ГОСТ требует четкого согласования их технических параметров со специализированными проектными организациями. Без одобрения сотрудников таких предприятий изделия для непроходных каналов выпускать нельзя.

Стальная труба по ГОСТ 30732 имеет следующие характеристики:

• диаметр (наружный) – 3,2–142 см;
• длина – 8–12 м (изделия сечением до 219 мм) и более 12 м (сечение выше 273 мм);
• толщина стенки – 3–12 мм;
• толщина слоя ППУ – 26–90 мм (рекомендованная), 0,55 мм (минимальная).

Вес рассматриваемых труб варьируется. Для изделий с сечением (наружным) 32 мм он составляет 2,4 кг на каждый погонный метр (если оболочка изготавливается из полиэтилена) и 3,2 кг (оцинкованная сталь). А вот трубы диаметром 426 мм и более имеют уже значительно больший вес (от 100 и 103 кг соответственно).

ГОСТ, кроме того, оговаривает длину оболочек из полиэтилена (она всегда делается как минимум на 10 см больше самой трубы) и ее предельное отклонение от рекомендованных величин.

2 Изделия в изоляции – эксплуатационные достоинства и неизбежные недостатки

Описываемые трубы имеют высокую долговечность (время службы – до 30 лет без обязательных ремонтов) и отличный показатель теплопроводности. Также выделим такие их достоинства:

• повышенная плотность;
• приемлемый уровень поглощения транспортируемых жидкостей;
• относительно малый вес (стальная труба с полипропиленовой защитой ощутимо легче изделий с изоляцией из армопенобетона или пенополиминерала);
• широкий разброс температур эксплуатации (от -70 до +150°);
• не нужно выполнить мероприятия по дополнительной антикоррозионной защите труб;
• минимальные тепловые потери (до 2 %).

Немаловажно и то, что конструкции в ППУ изоляции продаются комплектами, включающими в себя компенсаторы, тройники, разнообразные отводы и арматуру, которые облегчают и значительно ускоряют процесс установки и подключения коммуникаций.

Конструкция в ППУ изоляции

Трубы в ППУ изоляции имеют и недостатки. К таковым относят:

• недостаточную устойчивость пенополиуретана к воздействиям механического характера;
• потенциальную пожароопасность изделий (ППУ слой относится к легковоспламеняющемуся виду покрытий);
• невозможность выполнить ремонт отдельной трубы (при повреждении всего одного изделия приходится менять весь участок тепломагистрали);
• необходимость установки добавочного слоя теплоизоляции в случаях, когда трубопровод эксплуатируется при температурах, не соответствующих требованиям Госстандарта (в качестве дополнительного материала обычно используется полимербетон либо Вектор – достаточно дорогостоящее покрытие).

Еще один момент. Любая тепломагистраль либо трубопровод (даже с малой протяженностью) необходимо оборудовать ОДК-системами. Они обеспечивают дистанционный оперативный контроль за сетью. С одной стороны, монтаж систем ОДК дает возможность уменьшить риск образования опрессовок и свести к минимуму тепловые потери. С другой стороны, оперативно-дистанционные комплексы ощутимо повышают стоимость монтажа и эксплуатации магистралей.

3 Неподвижная опора для изолированных труб – важный элемент конструкции

Установка трубопроводов с ППУ изоляцией требует применения различных дополнительных приспособлений. Одно из них – неподвижная опора. Она выполняет сразу несколько важных функции. Прежде всего, неподвижная опора нивелирует нагрузки на трубы, возникающие от их колебаний. Также она предотвращает движения трубных изделий в продольно-поперечных направлениях и не позволяет им "гулять" во время эксплуатации.

Неподвижная опора производится двух типов:

• для надземных магистралей;
• для трубопроводов, прокладываемых под землей.

Опоры для надземных магистралей

В первом случае неподвижная опора имеет цинковый защитный слой. Во втором дополнительная защита изделия обеспечивается полиэтиленовым покрытием. При этом любая неподвижная опора выпускается из стали высокого качества. Это придает конструкции безупречную надежность и прочность.

Комбинация защитного оцинкованного либо полиэтиленового покрытия, стали и пенополиуретана придают опорным изделиям особые свойства. Они не боятся микроорганизмов, плесени, никогда не гниют, прекрасно сопротивляются воздействию воды и разных химически агрессивных веществ.

Кроме того, неподвижная опора хорошо воспринимает серьезные механические нагрузки. Ее единственный недостаток – большой вес. Но это неизбежно. Легкая опорная конструкция просто-напросто не выполнит возлагаемые на нее задачи.

4 Сильфонные компенсаторы для труб в пенополиуретановой изоляции

Прямоугольные участки тепломагистралей между несколькими опорами, которые мы описали выше, слегка наращивают свою протяженность при колебаниях температурного режима эксплуатации трубопровода. Такое явление обусловлено расширением материалов магистрали. Образовывающиеся при этом сжатия, растяжения и напряжения способны стать причиной разрушения либо значительного изгиба труб.

Прямоугольные участки тепломагистралей

Избежать описанной ситуации позволяют специальные сильфонные компенсаторы. Их гофры могут упруго деформироваться и нивелировать негативные последствия расширения материалов, идущих на производство трубных изделий.

Компенсаторы поставляются потребителям в несжатом положении (так называемое нулевое состояние). Эксплуатируются они при тех же показателях давления и рабочей температуры, что и сами трубы со слоем пенополиуретана. Заметим, что потребитель может заказать сильфонные компенсаторы, рассчитанные на давление (рабочее) выше 1600 Па.

Компенсирующие приспособления обычно производятся с одним сильфоном. Когда осуществляется монтаж такого приспособления, его растягивают до требуемой величины, ориентируясь на показатель повышения сжатия при осевом ходе и на эксплуатационную температуру. Если же величина сжатия превышает амплитуду движения одного устройства, следует применять компенсаторы с двумя сильфонами.

Напоследок добавим, что стальные трубы в пенополиуретановой изоляции в настоящее время используются для:

• монтажа газо- и нефтепроводов;
• прокладки теплосетей;
• обустройства систем подачи горячей и холодной воды.