Жумагалиев Е.К., Елеусинова А.Е.
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
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. Эти проблемы становятся особенно актуальными в городских условиях, где ограниченные возможности для проведения масштабных ремонтных работ требуют использования инновационных технологий восстановления.Рисунок 1. Участок внутренней поверхности трубопроводас отложениями и коррозией.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 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 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 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, 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:Высокая прочность самонесущей конструкции после отверждения рукава,Минимальное уменьшение поперечного сечения трубопровода после санации ввиду наименьшей толщины рукава по сравнению с прочими способами,Поставка продукции полностью готовой для монтажа в заводском исполнении,Высокая скорость монтажных работ (100 м за 8-14 часов),Гладкая внутренняя поверхность, улучшающая скольжение потока,Возможность применения любых форм и сечения трубопроводов,Слой, устойчивый к химическому и абразивному воздействию,Возможность подбора параметров материала для каждого конкретного случая.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.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.
Номер журнала Вестник науки №12 (81) том 3
Ссылка для цитирования:
Жумагалиев Е.К., Елеусинова А.Е. ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ САНАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРНО-КОМПОЗИТНЫХ РУКАВОВ-ЛАЙНЕРОВ С УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ОТВЕРЖДЕНИЕМ // Вестник науки №12 (81) том 3. С. 1644 - 1654. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/19933 (дата обращения: 23.06.2025 г.)
Вестник науки © 2024. 16+