CC BY
0УДК 69 Жумагалиев Е.К., Елеусинова А.Е.
Жумагалиев Е.К.
магистрант ОП 7М07352- «Инженерные системы и сети» Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилёва
(г. Астана, Казахстан)
Елеусинова А.Е.
канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Строительство» Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилёва
(г. Астана, Казахстан)
ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ САНАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРНО-КОМПОЗИТНЫХ РУКАВОВ-
ЛАЙНЕРОВ С УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ОТВЕРЖДЕНИЕМ
Аннотация: статья посвящена изучению современных методов восстановления трубопроводов, с акцентом на технологию санации с использованием полимерно-композитных рукавов-лайнеров, самоотверждающихся под воздействием ультрафиолетового излучения. Рассматриваются особенности этой технологии, её преимущества и области применения, включая водопроводные, канализационные и промышленные сети. Особое внимание уделено экологическим и экономическим аспектам, а также анализу факторов, влияющих на выбор метода восстановления. Представлены этапы процесса санации, включая предварительную очистку, установку лайнера и его отверждение, обеспечивающие долговечность и надежность инженерных систем. Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации методов ремонта трубопроводов в условиях плотной городской застройки и сложных эксплуатационных условий.
Ключевые слова: трубопроводы, санация, рукав-лайнер, ультрафиолетовое излучение, восстановление, коррозия, гидравлические характеристики, инженерные сети, экологическая безопасность, экономическая эффективность.
1644
Современные инженерные сети являются ключевыми элементами инфраструктуры, обеспечивающими бесперебойную работу различных отраслей экономики и жизнеобеспечения населения.
Наиболее распространенным материалом для устройства канализации, трубопроводов нефти, газа, воды и технологических трубопроводов является углеродистая и низколегированная сталь, кроме этого, применяются трубы из чугуна, бетона и других материалов. Данные материалы не обладают высокой стойкостью к коррозии и внутренним отложениям в процессе эксплуатации [6].
При транспортировке сточных вод по канализационным напорным и, в особенности, безнапорным коллекторам сетей водоотведения, стенки труб подвергаются воздействию содержащихся в сточных водах газов и агрессивных сред, что вызывает разрушение стенок, ведущее впоследствии к утечкам и, вызванным ими, аварийным ситуациям.
В случае насыщенности транспортируемой среды солями жесткости, асфальто-парафинистыми соединениями, коррозионно-активными добавками и механическими примесями, трубопроводы подвергаются значительной коррозии стенок, абразивному износу, а также отложениям на внутренней поверхности. Коррозия стенок труб приводит к нарушению герметичности трубопроводов, утечкам транспортируемой среды, что вызывает риск безопасности жизнедеятельности людей, загрязнению окружающей среды.
Отложения на внутренней поверхности труб приводят к повышению гидравлического сопротивления транспортируемой среды, что увеличивает нагрузку на насосное и технологическое оборудование. Впоследствии отложения могут приводить к полной закупорке трубопроводов, что ведет к полной остановке процесса транспортировки среды, сопровождающееся выходом из строя технологического оборудования и возникновению аварийных ситуаций, негативно влияющих на экологию и человека [7] (рисунок 1).
Эксплуатация трубопроводов, особенно в условиях агрессивных сред и высоких нагрузок, сопровождается их постепенным износом, что влечет за собой снижение эксплуатационных характеристик и рост аварийных рисков.
1645
Эти проблемы становятся особенно актуальными в городских условиях, где ограниченные возможности для проведения масштабных ремонтных работ требуют использования инновационных технологий восстановления.
Наилучшими показателями по стойкости к агрессивным средам и отложениям солей имеют полимерные материалы. Однако, зачастую технически сложно и экономически неэффективно осуществление замены стальных, чугунных, бетонных и других труб на полимерные по причине стесненности в условиях плотной городской застройки, либо насыщенности попутными и/или пересекающимися коммуникациями.
В таких случаях наиболее эффективным в целях ремонта, восстановления работоспособности и продления сроков службы трубопроводов является применение различных способов санации - защиты внутренней поверхности путем нанесения покрытий, предотвращающих коррозию стенок труб и отложения на внутренней поверхности.
Санация трубопроводов — это эффективный подход к продлению срока службы инженерных систем, минимизирующий затраты и сокращающий сроки
Рисунок 1. Участок внутренней поверхности трубопровода с отложениями и коррозией.
1646
проведения ремонтно-восстановительных работ. Среди существующих методов особое внимание привлекают технологии, основанные на применении полимерно-композитных материалов. Одним из перспективных решений является использование полимерно-композитных рукавов-лайнеров, самоотверждающихся под воздействием электромагнитного
(ультрафиолетового) излучения. Этот метод сочетает в себе надежность, экономичность и экологическую безопасность, что делает его востребованным в различных областях применения.
В данной статье рассматриваются особенности и преимущества метода санации трубопроводов с использованием полимерно-композитных рукавов-лайнеров, а также анализируются факторы, определяющие выбор технологии в зависимости от состояния трубопроводной системы и условий ее эксплуатации. Исследование направлено на выявление оптимальных решений для повышения долговечности инженерных сетей при минимальных затратах и негативном воздействии на окружающую среду.
В соответствии с международной классификацией, внутренние защитные покрытия для восстановления трубопроводов могут быть выполнены в виде:
• набрызговых слоёв, обеспечивающих защиту от коррозии и улучшение гидравлических характеристик,
• беспрерывных покрытий, создающих единый защитный слой на всей длине трубопровода,
• спиральных оболочек, обеспечивающих дополнительную прочность и герметичность конструкции,
• точечных (местных) покрытий, применяемых для ремонта отдельных дефектных участков.
Из широкого спектра существующих технологий восстановления трубопроводных сетей следует выделить наиболее распространённые:
1. Покрытие внутренней поверхности цементно-песчаной смесью. Этот метод используется для восстановления трубопроводов, подверженных
1647
коррозии. Покрытие создаёт защитный слой, который предотвращает дальнейшее разрушение стенок трубы и улучшает её эксплуатационные характеристики.
2. Протаскивание новой полиэтиленовой трубы внутрь изношенной. Существует два варианта этой технологии: с разрушением старой трубы и без него. В первом случае используются специальные механизмы, такие как пневмопробойники, для разрушения старого трубопровода перед протаскиванием новой трубы. Во втором случае новая труба размещается внутри существующей, выполняя функции гидроизоляции и герметизации.
3. Протаскивание эластичной полимерной трубы. Этот метод предполагает использование предварительно сложенной или стянутой трубы, которая после установки внутри восстанавливаемого трубопровода принимает необходимую форму. Это позволяет минимизировать затраты на земляные работы и снижает время выполнения работ.
4. Применение эластичных компонентов из листового материала с зубчатой скрепляющей текстурой. Данный подход позволяет быстро и надёжно восстанавливать участки трубопровода, создавая прочные и долговечные соединения.
5. Использование эластичных комбинированных рукавов. Такие рукава создают новую композитную трубу внутри существующего трубопровода. Они обладают высокой прочностью, долговечностью и устойчивостью к воздействию агрессивных сред.
6. Применение узкорулонной навивки. Метод предполагает использование бесконечных профильных лент, которые наматываются на внутреннюю поверхность изношенной трубы, создавая новый защитный слой.
7. Установка точечных покрытий. Эта технология применяется для локального ремонта повреждённых участков трубопровода, позволяя устранить дефекты без полной реконструкции системы [1].
Выбор применения того или иного способа восстановления трубопроводов определяется после проведения детальных диагностических
1648
исследований и технической экспертизы. При выборе технологии учитываются следующие факторы:
• текущее состояние трубопровода,
• характер и степень повреждений,
• эксплуатационные требования,
• экономическая целесообразность,
• экологические ограничения [2].
Рисунок 2. Метод санации полимерно-композитным рукавом лайнером самоотверждающимся под воздействием электромагнитного (ультрафиолетового) излучения.
Одним из методов с использованием рукавов является санация трубопроводов полимерно-композитным рукавом-лайнером,
1649
самоотверждающимся под воздействием электромагнитного
(ультрафиолетового) излучения, относящийся к современным инновационным технологиям восстановления трубопроводов (рисунок 2).
Особенностями метода являются:
1. использование УФ-излучения позволяет существенно сократить время отверждения материала.
2. полимерно-композитный рукав создаёт устойчивый к механическим и химическим воздействиям слой, увеличивающий срок эксплуатации трубопровода.
3. технология не требует масштабных земляных работ, что делает её идеальной для использования в условиях плотной городской застройки.
4. метод подходит для восстановления трубопроводов различного назначения, включая водопроводные, канализационные и промышленные сети.
5. гибкость и адаптивность технологии позволяют использовать её даже на сложных участках с ограниченным доступом.
Преимущества метода санации полимерно-композитным рукавом лайнером:
1. Высокая прочность самонесущей конструкции после отверждения
рукава,
2. Минимальное уменьшение поперечного сечения трубопровода после санации ввиду наименьшей толщины рукава по сравнению с прочими способами,
3. Поставка продукции полностью готовой для монтажа в заводском исполнении,
4. Высокая скорость монтажных работ (100 м за 8-14 часов),
5. Гладкая внутренняя поверхность, улучшающая скольжение потока,
6. Возможность применения любых форм и сечения трубопроводов,
7. Слой, устойчивый к химическому и абразивному воздействию,
8. Возможность подбора параметров материала для каждого конкретного случая.
1650
Внешний диаметр и толщину стенки рукава-лайнера подбирают в соответствии с геометрическими размерами трубопровода, его техническому состоянию, давлению и характеру транспортируемой среды, а также уровню грунтовых вод при их наличии [5]. Правильность подбора параметров подтверждается расчетом (рисунок 3).
Рисунок 3. Внутренняя поверхность трубопровода после санации рукавом-лайнером самоотверждающимся под воздействием электромагнитного
(ультрафиолетового) излучения.
Применение инновационных методов, таких как санация с использованием полимерно-композитных рукавов, открывает новые перспективы в области реконструкции инженерных сетей. Дальнейшие исследования будут сосредоточены на оптимизации технологии, разработке новых материалов для повышения прочности и адаптации методов к различным эксплуатационным условиям.
Эти подходы позволят обеспечить надёжность и долговечность инженерных систем, минимизируя затраты и сокращая сроки выполнения работ, что особенно актуально в условиях плотной городской застройки.
1651
Выводы.
Рассмотренные в статье современные технологии санации трубопроводов демонстрируют высокую эффективность в условиях сложных эксплуатационных требований. Особое внимание уделено методу использования полимерно-композитных рукавов-лайнеров,
самоотверждающихся под воздействием ультрафиолетового излучения. Данный подход обеспечивает значительное повышение долговечности и надежности трубопроводных систем, минимизируя трудозатраты и экономические издержки.
Анализ преимуществ метода, включая его экологическую безопасность, сокращение времени выполнения работ и универсальность применения, подтверждает перспективность его использования в инженерных системах различного назначения. Предложенные этапы реализации технологии, от очистки до отверждения рукавов-лайнеров, позволяют адаптировать её под различные эксплуатационные условия, включая городские сети с ограниченным доступом.
Будущие исследования будут направлены на оптимизацию данного метода, разработку новых композитных материалов с улучшенными характеристиками, а также адаптацию технологий для использования в условиях высокой коррозионной активности и сложных климатических факторов. Реализация этих задач будет способствовать повышению эффективности инфраструктурных систем и их устойчивости к внешним воздействиям.
1652
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Сравнение современных бестраншейных способов восстановления трубопроводов. [Электронный ресурс]. URL: https://id-yug.com/images/id-yug/Bulatov/2018/4/PDF/2018-V4-30-36.pdf (дата обращения: 23.11.2024);
2. Mishra T. Microtunneling Vs Horizontal Directional Drilling: Understanding the Differences Between These Key Trenchless Methods. URL: https://w.trencMesspedia.com/whats-the-difference-between-microtunneling-and-^дата обращения: 15.11.2021);
3. Санация трубопроводов: что это такое и в чем ее преимущества. [Электронный ресурс]. URL: https://tz-pt.ru/sanatsiya-truboprovodov/ (дата обращения: 23.11.2024);
4. Метод бестраншейной санации труб. [Электронный ресурс]. URL: https://rekat.org/stati/Bestransheinaia-sanatciia-truboprovodov.php (дата обращения: 23.11.2024);
5. Санация трубопровода: применение, преимущества и особенности. [Электронный ресурс]. URL: https://nioteks.ru/articles/sanatsiya-truboprovoda/ (дата обращения: 23.11.2024);
6. Технология санации трубопровода — тренд в мире бестраншейных технологий. [Электронный ресурс]. URL: https://zavodgnb.ru/text-news/tehnologiya-sanacii-truboprovoda-trend-v-mire-bestransheynyh-tehnologiy/ (дата обращения: 23.11.2024);
7. Орлов В. А., Хренов К. Е., Богомолова И. О. Восстановление ветхих трубопроводов предварительно сжатыми полимерными трубами // Вестник МГСУ. 2014. № 2. С. 105-113;
8. Swagelining as a method of trenchless pipelines rehabilitation / G. Wrobel [et al.] // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2009. N 33 (1). P. 27-34
1653
Zhumagaliyev E.K., Eleusinova A.E.
Zhumagaliev E.K.
L.N. Gumilyov Eurasian National University (Astana, Kazakhstan)
Eleusinova A.E.
L.N. Gumilyov Eurasian National University (Astana, Kazakhstan)
INNOVATIVE METHODS OF PIPELINE REHABILITATION: USE OF POLYMER-COMPOSITE LINER SLEEVES WITH ULTRAVIOLET CURING
Abstract: the article is devoted to the study of modern methods ofpipeline restoration, with an emphasis on the technology of rehabilitation using polymer-composite liner sleeves that self-cures under the influence of ultraviolet radiation. The features of this technology, its advantages and areas of application, including water supply, sewerage and industrial networks, are considered. Particular attention is paid to environmental and economic aspects, as well as an analysis of the factors influencing the choice of restoration method. The stages of the rehabilitation process are presented, including preliminary cleaning, liner installation and its curing, ensuring the durability and reliability of engineering systems. The results of the study can be used to optimize pipeline repair methods in dense urban areas and difficult operating conditions.
Keywords: pipelines, rehabilitation, liner sleeves, ultraviolet radiation, restoration, corrosion, hydraulic characteristics, utility networks, environmental safety, economic efficiency.
1654
