Почему игнорируют Асбестоцементные трубы?
Вячеслав Чесноков, Владимир Бабич
Зимой, в самый разгар холодов, в газетах и по телевидению нередко появляются леденящие душу сообщения: «В городе Н-ске в сорокаградусный мороз из-за разрушения теплотрассы остались без отопления 127 многоэтажных домов. Мёрзнут 17 тысяч человек! Местной прокуратурой возбуждено уголовное дело…».
Надо отчётливо представлять, что в центральные СМИ попадают только самые «жареные» факты. А сколько аварий остаётся «за кадром» из-за невыигрышности подачи – либо мороз «всего» двадцать градусов, либо «накрылась» система отопления всего лишь в посёлке и страдают от холода не 17 тысяч, а «лишь» три тысячи наших сограждан. Не хотелось бы быть на их месте…
Возникает наивный вопрос: «Отчего же рвутся тепловые сети, которые летом при ремонте опрессовали (испытали) повышенным давлением воды, ведь это противоречит здравому смыслу?» Да нет никакого противоречия, как не было и опрессовки. Просто на сегодня по России износ теплопроводов превышает 70 %. Поэтому никакой здравомыслящий руководитель эксплуатирующей организации не позволит летом подать в сети повышенное давление, зная, что всё будет рваться последовательно, пока не заменишь все ржавые трубы. А на это в бюджете никаких денег не хватит!
Вот и надеются кто – на чудо, кто - на всепрощающий «русский авось» до ближайших холодов, когда для обеспечения теплоснабжения давление всё равно приходится увеличивать. После чего на пороге соответствующего кабинета появляются люди в погонах на синих кителях…
Положение усугубляется тем, что за последние пять лет цена стальных труб, основы всех существующих теплотрасс, выросла раза в три, а коррозионная стойкость по сравнению с советским металлом во столько же раз снизилась. Вот и выходит, что, идя проторённым путём, страна шагает к катастрофе. Понятно, надо ходить иначе, но как? Тратить вдесятеро больше денег, опережая старение инженерных сетей? Или разумно экономить, меняя технологии?
Есть ли реальные пути избежать кризиса, не взвинчивая затраты? Конечно, но для этого надо снизить расходы на строительство и реконструкцию теплопроводов, а также эксплуатационные расходы. Давайте посчитаем, из чего состоят расходы при строительстве теплотрасс?
Это, во-первых, стоимость проектных работ. Она определяется по различным методикам, но есть вариант – как доля от стоимости всего строительства. Вот здесь вдвойне важно применить дешёвые материалы, снизить их количество и применить технологии строительства с наименьшими трудозатратами. Тогда и проект подешевле станет. Но такой подход невыгоден проектировщикам, так как они получат меньше за свой проект.
Эксплуатационные расходы зависят, в свою очередь, как от конструкции теплопровода, то есть, что построил, то и восстанавливать придётся, так и от износостойкости (срока службы) применённых материалов.
Одним из путей выхода из кризиса является применение асбестоцементных напорных труб. Сегодня в мире проложено около трёх миллионов километров асбестоцементных трубопроводов, из них в РФ – более миллиона. Асбестоцементные трубы известны очень давно. При технически обоснованном и грамотном их применении получены великолепные результаты.
Сначала об асбесте вообще. Это природный минерал, гидросиликат магния. В зависимости от примесей и структуры образуются разновидности – хризотиловые или белые асбесты, и амфиболовые асбесты. Белый асбест никогда не был радиоактивным или ядовитым, прикосновение и близкое соседство к нему совершенно безопасно.
Активны в канцерогенном отношении кислотостойкие амфиболовые асбесты, поэтому их запрещено не только применять, но и добывать. Именно благодаря отдалённым негативным последствиям бесконтрольного применения амфиболовых асбестов в огнестойких конструкциях боевых морских судов во время второй мировой войны и появился в Европе повод к отрицательному отношению к любому асбесту вообще.
В дальнейшем речь пойдёт об асбестоцементных изделиях, где волокна асбеста химически связаны с цементом (упакованы в цементную матрицу), поэтому имеют совсем иные свойства и просто безопасны. Пример из школьной химии: ядовитый газ хлор сжигает и убивает всё живое, а без хлористого натрия (это поваренная соль, в крови её около 4 %) человек жить не может. Собственно асбестовая пыль при использовании асбестоцементных материалов не выделяется.
Применение асбестоцементных изделий в строительстве с медицинской точки зрения определяется Гигиеническими нормативами ГН 2.1.2/2.2.2.1.1009-00, утверждёнными Минздравом РФ в 2001 году. Любую опасность надо оценивать разумно: никто из нас не согласится, не сходя с места, выпить ведро самой чистой и полезной воды, однако все мы, даже не задумываясь, ходим по безусловно канцерогенному асфальту, вдыхаем канцерогенные выхлопы автомобилей, курим, поедаем солёную и копчёную рыбу…
Все эти продукты в перечне канцерогенов стоят далеко впереди асбеста. А, к примеру, на предприятии «Сухоложскасбоцемент» (г. Сухой Лог Свердловской области), ежедневно контактируя с асбестом, работает более 700 человек. Онкологических заболеваний там нет и не было.
Типоразмеры асбестоцементных напорных труб определяются ГОСТом 539-80, методы испытаний – ГОСТом 11310-90. В советское время асбестоцементные напорные трубы были строго фондируемыми и использовались практически полностью в мелиоративных сооружениях. Государственных нормативных документов по применению асбестоцементных труб в промышленном и гражданском строительстве просто не было.
Для широкого применения асбестоцементных труб на строительных объектах в России потребовалось создание соответствующей нормативной базы. Были переизданы СНиП «Тепловые сети», в них определены параметры теплоносителя, при которых возможно применение в сетях теплоснабжения неметаллических труб – это давление не более 1,6 МПа и температура не более 1150С. Эти Правила позволяют использовать неметаллические, т. е. и асбестоцементные трубы, как в открытых, так и закрытых системах горячего хозяйственно-питьевого водоснабжения.
СНиП «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» определяют асбестоцементные трубы, как основные для трубопроводов холодного водоснабжения и требуют от проектировщиков обоснования применения металлических труб. Есть также опыт применения асбестоцементных труб в хозфекальной канализации. А в 1965 году вблизи г. Энгельс Саратовской области был построен и сдан в эксплуатацию асбестоцементный газопровод высокого давления (0,5 МПа) диаметром 200 мм и длиной 3,5 км.
Наконец, в 2006 году переиздали Свод правил «Проектирование и монтаж подземных трубопроводов теплоснабжения и горячего водоснабжения из асбестоцементных труб». Главные отличия новой редакции:
а) возможность применения асбестоцементных труб в сетях объектов не только третьей, но и второй категории надёжности теплоснабжения, т. е. для отопления жилых домов и общественных зданий, а это прорыв, появление реального рынка для производителей и возможности серьёзно сэкономить для «продвинутых» проектировщиков и строителей;
б) заявлен срок службы теплопроводов из асбестоцементных труб в 25 лет. Это вызвало необходимость подтверждения работоспособности резиновых уплотнителей в реальных условиях. Московский НИИ эластомеров завершил разработку и испытания уплотнительных колец из теплостойкой резины. Вопрос решён;
в) «узаконена» конструкция специальных узлов поворотов, отводов, переходов с одного диаметра на другой, выхода из-под земли и пр. (более подробно см. ниже);
г) в СНиП «Тепловые сети» упомянута применительно к стальным трубам разработанная во ВНИПИэнергопроме (г. Москва) и предназначенная для бесканальной прокладки пенополимерминеральная теплоизоляция. В Своде правил пенополимерминеральную теплогидроизоляцию разрешено применять для асбестоцементных труб. Её свойства близки к пенополиуретановой, но при нанесении на поверхности образуется полупроницаемая корка с несущей способностью до 12 кГ/см2. Эта корка не пропускает в монолит теплоизоляции влагу извне, зато при эксплуатации позволяет изоляции избавляться от паров воды. Высокая прочность корки позволяет прокладывать изолированные трубы бесканально.
ОАО НИИтракторосельхозмаш (г. Челябинск) располагает утверждёнными и зарегистрированными Госстандартом техническими условиями и технологическим регламентом на пенополимерминеральную теплоизоляцию для асбестоцементных напорных труб, и изготовлена опытная партия предварительно изолированных таким способом асбестоцементных труб. Для них в отличие от пенополиуретановой изоляции не нужна оболочка из полиэтиленового рукава, а в составе изоляции по весу более 40% дешёвого строительного песка. Стоимость материалов для изоляции погонного метра трубы диаметром 100 мм не превышает 300 рублей.
В соответствии С Законом «О техническом регулировании» предприятия, выпускающие асбестоцементные изделия, определяют требования к своей продукции частными техническими условиями. Асбестоцементные напорные трубы выпускаются длиной 3,95 или 5 метров и с проходным сечением 100, 150, 200, 250, 300, 400 и 500 мм. В советское время в районе Симферополя был проложен водовод длиной около 20 км из труб с проходным сечением более 700 мм, однако изготовление труб большого диаметра технологически более сложно.
Асбестоцемент – это фибробетон, то есть бетон, армированный волокном. Полученный с добывающего предприятия асбест механически измельчают и распушают до разделения волокон, после чего в количестве 15 % подмешивают к 85 % цемента и добавляют воду. Эту пульпу выливают на сетчатый барабан и отжатую плёнку толщиной 0,2 мм и шириной в длину будущей трубы наматывают на скалку, добиваясь необходимой толщины стенки, а значит и прочности трубы. В процессе изготовления трубы волокна асбеста ориентируются, в основном, по касательной, что и обеспечивает высокую прочность при нагружении трубы внутренним давлением.
Завод «Сухоложскасбоцемент» в г. Сухой Лог Свердловской обл. с 1937 года выпускает напорные асбоцементные трубы, в частности, для теплопроводов, на рабочее давление 1,6 МПа, гарантируя их работоспособность при 150С. Труба диаметром 100 мм при испытаниях на разрушение внутренним давлением выдерживает не менее 5,8 МПа, а образец длиной 200 мм раздавливается усилием лишь не менее 1600 кГ.
Любой вид асбестоцементной продукции заводы сопровождают санитарно-эпидемиологическим заключением – опасная продукция на рынок не поставляется.
Концы каждой трубы по наружному диаметру обтачиваются для получения точного размера и заданной шероховатости. Соединение труб в трубопровод производится при помощи асбестоцементных же муфт, имеющих на внутренней поверхности канавки с установленными в них упругими резиновыми кольцами.
Кольца имеют сложное сечение – похожи на манжеты - и под действием давления воды в трубопроводе надёжно поджимаются к уплотняемым поверхностям. В месте соединения трубы и муфты предусмотрен гарантированный радиальный зазор, обеспечивающий вследствие упругой деформации резинового уплотнителя изгиб трубопровода до 3 угловых градусов в каждом соединении. Монтажный зазор между торцами труб позволяет обойтись без температурных компенсаторов.
Асбестоцемент имеет коэффициент температурного удлинения в 12 раз меньше, чем у стали. Пятиметровая асбестоцементная труба при нагреве на 1000С удлиняется всего на 0,4 мм. При этом каждый конец трубы упруго деформирует резиновое кольцо на 0,2 мм.
Коэффициент теплопроводности у асбестоцемента в 140 раз меньше, чем у стали, а стенка асбестоцементной трубы толще, чем у стальной, в три-четыре раза. Поэтому асбестоцементная труба допускает применение упрощённой теплоизоляции – засыпной (керамзит, граншлак). А в случае применения пенополиуретановой теплоизоляции её слой в три раза тоньше, чем на стальной трубе. Например, для трубы диаметром 100 мм достаточно всего 14 мм пенополиуретана.
Более совершенная теплоизоляция – пенополимерминеральная. Она предназначена для бесканальной прокладки труб, но при этом не нуждается в герметичной защитной оболочке из полиэтилена и благодаря своим свойствам не требует применения сложной системы оперативного диспетчерского контроля влажности теплоизоляции.
Асбестоцемент является хорошим диэлектриком, поэтому асбестоцементные трубопроводы, да ещё поделенные резиновыми кольцами на четырёх-пятиметровые электроизолированные секции, не подвержены электрохимической коррозии под действием блуждающих токов и не нуждаются ни в катодной защите, ни даже в гидроизоляции. Поэтому им нет равноценной замены для трубопроводов в промышленных зонах, городах с электротранспортом и на железнодорожных станциях, где все магистрали вытянуты вдоль путей. В этих условиях стальные трубы служат всего года два.
Наиболее полно экономические преимущества применения асбестоцементных труб реализуются при бесканальной прокладке – не нужны лотки, отпадает необходимость в гидроизоляции и катодной защите, не надо возиться с минераловатной изоляцией в траншее или с обязательной системой оперативного диспетчерского контроля влажности теплоизоляции как в случае применения пенополиуретана.
Действующая технология изготовления асбестоцементных труб позволяет получать только прямолинейные изделия. Конечно, из асбестоцементной пульпы можно отлить в опалубке любой тройник или крестовину, но волокна асбеста в них будут расположены хаотично, а не направленно, и о прочности такого изделия говорить не приходится.
Поэтому все фасонные изделия в асбестоцементных трубопроводах традиционно были стальными. В месте перехода с асбестоцемента на сталь применялись фланцевые сальниковые уплотнения. Необходимость гидроизоляции и крепления стальной «фасонки» к неподвижной опоре вынуждала на каждом отводе или повороте трассы из асбестоцементных труб строить тепловую камеру.
В НИИтракторосельхозмаше разработана и запатентована нормаль, представляющая собой набор специальных узлов - бетонных коллекторов-«кубиков», в которые и залита вся «фасонка», заканчивающаяся на торцевых поверхностях коллектора стандартными асбестоцементными муфтами. Бетонный корпус коллектора благодаря развитой поверхности играет роль неподвижной опоры, защищает сталь от воздействия влаги и снижает потери тепла.
Можно в подобном коллекторе разместить не стальные, а пластиковые фасонные части и тогда корродировать будет вообще нечему. Хотя даже при коррозионном разрушении стальных фасонных элементов специальный узел продолжит работать, так как канал в бетоне останется неизменным. Упомянутая нормаль достаточно универсальна - содержит коллекторы на различные диаметры труб, переходы с одного диаметра на другой, повороты, отводы, выходы из-под земли…
Для монтажа-демонтажа муфт, садящихся резиновыми кольцами на уплотнительные поверхности труб с ощутимым натягом, спроектированы и отработаны монтажные приспособления. Сейчас в работе уже «третье поколение», самое совершенное из ручных.
При необходимости укоротить трубу можно воспользоваться ножовкой по металлу. А вот проточить конец трубы, чтобы уплотнить его в муфте – проблема. Распространённый токарный станок 16К20 работает с заготовкой длиной немногим больше метра, да и то с люнетом (дополнительной опорой). А если труба длиной метра три с половиной? Такие станки не на каждом заводе найдёшь! У нас есть также запатентованное приспособление, которое позволяет после подгонки по длине прямо на краю траншеи вручную за пару минут проточить под уплотнение конец асбестоцементной трубы любой длины, подобно тому, как затачивают точилкой карандаш.
Немного об экономике.
Стальная водогазопроводная труба диаметром 100 мм стоит сегодня около 280 руб./м. Такая же, но асбестоцементная – около 70 руб./м (отпускная цена завода). Подземный бесканальный теплопровод из асбестоцементных труб если мало поворотов и отводов стоит втрое дешевле, чем из стальных.
По конкретному проекту реконструкции участка подземной двухтрубной теплотрассы диаметром 300 мм и длиной 70 м разница в стоимости замены стальной трубы на асбестоцементную составила 250 тыс. руб. Это стоимость ремонта, а эксплуатационные расходы для асбестоцементной трубы втрое меньше.
Асбестоцементные теплотрассы успешно эксплуатируются в Курске, Белгороде, Подмосковье, на Урале - в Миассе, Челябинске, Сухом Логе.. Локальная тепловая сеть с диаметром труб 100 мм и длиной 125 м на рынке стройматериалов «Кирпич» в Челябинске позволила снизить капзатраты с 1050 тыс. руб. до 600 тыс. руб. В течение четырёх сезонов эксплуатации никаких замечаний не было.
Без замечаний отработали два отопительных сезона реконструированные участки теплотрассы в посёлке автоматно-механического завода в том же Челябинске, и впервые за много лет снег над теплотрассами не таял, тепло в жилые дома подавалось непрерывно. Примеры можно продолжить.
Заметим, в ведении «Челябкоммунэнерго» находится 58 км тепловых сетей, в основном, в двухтрубном исполнении. За год на восстановительный ремонт расходуется 5600 тыс. руб., т.е. 96, 55 рубля на погонный метр.
Сегодня на рынке предлагается великое множество самых различных труб – просто стальных, стальных с различными покрытиями, нержавеющих, труб из цветных металлов, полимерных, металлопластиковых, керамических, высокопрочных чугунных с шаровидным графитом, который даже немного деформируется, не разрушаясь. Не существует лишь одной трубы - универсальной для всех случаев – дешёвой, вечной, простой в монтаже для любых условий. Наверное, универсальность в сложных и противоречивых условиях недостижима. Поэтому нужна исчерпывающая и объективная информация обо всех трубах вообще, чтобы правильно определить именно ту, единственную… Чем же определяется выбор?
В Москве и Подмосковье резко вырос объём применения полимерных труб. Вне сомнения, в ряде случаев этот выбор абсолютно оправдан – минимальная трудоёмкость бесканальной прокладки – смотал с барабана и закопал! Но, с другой стороны – низкая максимальная температура эксплуатации препятствует их применению, а уж температурным испытаниям и подавно. И цена!..
Традиционные стальные трубы тоже не остаются без внимания. Проектные организации, идя на поводу эксплуатирующих, не желающих расставаться с устаревшими технологиями, «штопают» прохудившиеся теплотрассы всё теми же стальными трубами, прекрасно зная, что жить такой трубе –5-10 лет. На радость нерадивому подрядчику, который специально нарушает технологию, чтобы его пораньше пригласили на ремонт и снова дали заработать.
В сложившейся ситуации преимущества асбестоцементных труб – низкая цена, высокая износостойкость, низкая теплопроводность, возможность бесканальной прокладки с упрощённой засыпной или индустриальной теплоизоляцией – сыграли с ними злую шутку. Проектировщикам, которые зарабатывают в процентах от стоимости строительства, применение асбестоцементных труб невыгодно. Подрядчикам, которые построили асбестоцементную теплотрассу, грозит безработица – ремонтировать асбестоцементный трубопровод ещё долго не придётся. Зато муниципальным органам за те же деньги придётся выполнять вдвое больше работы.
Между тем, в водопроводе, горячем водоснабжении, канализации и отоплении в соответствующих сетях при диаметрах до 200…300 мм асбестоцементным напорным трубам ни по капитальным затратам, ни по эксплуатационным расходам альтернативы сегодня нет. Но, увы, нет пока и законодательных условий, побуждающих к рациональному использованию бюджетных средств при строительстве и реконструкции таких трубопроводных сетей.
Генеральный директор ОАО НИИтракторосельхозмаш Вячеслав Чесноков
Главный конструктор г. Челябинск Владимир Бабич
