КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ТЕПЛОПРОВОДОВ.

ТЕМА 10.

1. Конструкции тепловых сетей при различных видах прокладки: подземные, надземные, канальные, бесканальные. Типы канальных прокладок. Конструкции бесканальных прокладок.
2. Трасса и профиль тепловой сети.
3. Конструкции переходов через естественные и искусственные препятствия.
4. Защита подземных и надземных теплопроводов от коррозии.
5. Трубы и арматура.
6. Компенсация температурных удлинений.
7. Подвижные и неподвижные опоры.
8. Тепловой расчет сети.

 

1. Теплопроводы прокладывают подземным или надземным способом. Подземный способ является основным в жилых районах, так как при этом не загромождается территория и не ухудшается архитектурный облик города. Надземный способ применяют обычно на территориях промышленных предприятий при совместной прокладке энергетических и технологических трубопроводов. В жилых районах надземный способ используют только в особо тяжелых условиях вечномерзлотные и проседающие при оттаивании грунты, заболоченные участки, большая густота существующих подземных сооружений, сильно изрезанная оврагами местность, пересечение естественных и искусственных препятствий.

Подземные теплопроводы в настоящее время прокладывают в проходных и непроходных каналах (применявшиеся ранее полупроходные каналы сейчас не используют) или бесканальным способом. Кроме того, в жилых микрорайонах распределительные сети прокладывают иногда в технических подпольях (коридорах, тоннелях) зданий, что удешевляет и упрощает строительство и эксплуатацию.

При прокладке в каналах и технических подпольях зданий теплопроводы защищены со всех сторон от механических воздействий и нагрузок и в некоторой степени от грунтовых и поверхностных вод. Для восприятия собственного веса теплопровода устанавливают специальные подвижные опоры. При бесканальной прокладке теплопроводы непосредственно контактируют с грунтом и внешние механические нагрузки воспринимаются трубой и теплоизоляционной конструкций. При этом подвижных опор не устанавливают, а теплопроводы укладываю прямо на грунт или слой песка и гравия. Стоимость бесканальной прокладки на 25—30% меньше, чем в каналах, однако условия работы теплопроводов тяжелее.

Глубина заложения теплопроводов от верхнего уровня каналов или изоляционной конструкции (при бесканальной прокладке) доповерхности земли составляет 0,5—0,7 м. При высоком уровне грунтовых вод его искусственно снижают устройством попутного дренажа из гравия, песка и дренажных труб под каналом или изоляционной конструкцией.

Каналы в настоящее время изготовляют, как правило, из унифицированных сборных железобетонных деталей. Для защиты от грунтовых и поверхностных вод наружную поверхность каналов покрывают битумом с оклейкой гидрозащитным рулонным материалом. Для сбора влаги, которая попадает внутрь каналов, их дну следует придавать поперечный уклон не менее 0,002 в одну сторону, где делаются иногда закрытые (плитами, решетками) лотки, по которым вода стекает в сборные приямки, откуда отводится в водостоки.

Следует отметить, что, несмотря на гидроизоляцию каналов, естественная влага, содержащаяся в грунте, проникает в них через их наружные стенки, испаряется и насыщает воздух. При охлаждении влажного воздуха на перекрытиях и стенках канала скапливается влага, которая стекает вниз и может вызывать увлажнение изоляции.

В проходных каналах обеспечиваются наилучшие условия для работы, эксплуатации и ремонта теплопроводов, однако по капитальным затратам они являются наиболее дорогими. В связи с этим сооружать их целесообразно только на наиболее ответственных участках, а также при совместной прокладке теплопроводов с другими инженерными коммуникациями. При совместной прокладке различных коммуникаций проходные каналы называют коллекторами. В городах в настоящее время они получили широкое распространение На рис. показано сечение типового односекционного коллектора.

Проходные каналы (коллекторы) оборудуют естественной или принудительной вентиляцией, обеспечивающей температуру воздуха в канале не выше 40⁰C в периоды ремонтов и не выше 5O⁰C при работе, электрическим освещением с напряжением до 30 В, телефонной связью. Для сбора влаги в пониженных точках трассы устраивают приямки, сообщающиеся с водостоками или оборудованные откачивающими насосами с автоматическим или дистанционным управлением.

Габаритные размеры проходных каналов (коллекторов) выбирают из условия свободного доступа ко всем элементам теплопроводов, позволяющего проводить полный капитальный ремонт их без вскрытий и разрушений дорожных покрытий. Ширину прохода в канал принимают не менее 700 мм, а высоту — не менее 2 м (допускается принимать высоту до балки 1,8 м). Через каждые 200—250 м по трассе делают люки, оборудованные для спуска в канал лестницами или скобами В местах расположения большого количества оборудования могут устраиваться специальные уширения (камеры) или сооружаться павильоны.

Непроходные каналы применяют обычно для теплопроводов диаметром до 500—700 мм. Изготовляют их прямоугольной, сводчатой и цилиндрической формы из железобетонных плит и сводов, асбестоцементных и металлических труб и др. При этом между поверхностью теплопроводов и стенками канала оставляют, как правило, воздушный зазор, через который происходит высыхание тепловой изоляции удаления из них влаги из каналов. В качестве примера на рис. 6 5 показано сечение прямоугольного непроходного канала, изготовляемого из унифицированных сборных железобетонных деталей.

Габаритные размеры непроходных каналов выбирают в основном в зависимости от расстояния между теплопроводами и между поверхностями теплоизоляционной конструкции и каналов, а также из условия обеспечения удобного доступа к оборудованию в камерах. Для уменьшения расстояния между теплопроводами оборудование на них иногда устанавливают вразбежку.

Бесканальную прокладку применяют обычно для труб небольших диаметров (до 200—300 мм), так как при прокладке таких труб в непроходных каналах условия их работы получаются практически более рудными (из-за заноса воздушного зазора в каналах грязью и сложности удаления лаги из каналов при этом). В последние годы в связи с повышением надежности бесканальной прокладки теплопроводов (путем внедрения сварки, более совершенных теплоизоляционных конструкций и др.) ее начинают использовать и для труб больших диаметров 500 мм и более).

Теплопроводы, прокладываемые бесканальным способом подразделяют в зависимости от вида теплоизоляционной конструкции: в монолитных оболочках, литые (сборно-литые) и засыпные (рис. 6.6) и в зависимости от характера восприятия весовых нагрузок: разгруженные и неразгруженные.

Конструкции в монолитных оболочках выполняют обычно в заводских условиях. На трассе производится только стыковая сварка отдельных элементов и изоляция стыковых соединений. Литые конструкции могут изготовляться как в заводских условиях, так и на трассе путем заливки трубопроводов (и стыковых соединений после опрессовки) жидкими исходными теплоизоляционными материалами с последующим их схватыванием (затвердеванием). Засыпную изоляцию выполняют на смонтированных в траншеях и опрессованных трубопроводах из сыпучих теплоизоляционных материалов.

К разгруженным относятся конструкции, в которых теплоизоляционное покрытие обладает достаточной механической прочностью и разгружает трубопроводы от внешних нагрузок (веса грунта, веса проходящего на поверхности транспорта и т. п.). К ним относятся литые (сборно-литые) и монолитные оболочки.

В неразгруженных конструкциях внешние механические нагрузки передаются через тепловую изоляцию непосредственно на трубопровод. К ним относятся засыпные теплопроводы.

При бесканальной прокладке особенно большое значение имеет защита теплопроводов от воздействий грунтовых и поверхностных вод и блуждающих токов. С этой целью применяют антикоррозионные покрытия поверхности труб, влагозащитные оболочки и электрохимическую защиту, а также устраивают попутный дренаж с песчаной и гравийной подсыпкой. На рис. 6.7 показаны сечения применяемых для отвода грунтовых и поверхностных вод конструкций бесканального теплопровода в монолитной оболочке. Аналогичные конструкции используются при других типах бесканальных теплопроводов, а также при канальной прокладке.

Песчаную подсыпку (рис. 6.7,а) выполняют обычно при прокладке теплопроводов в сухих грунтах. При невысоком уровне грунтовых вод и малом их дебите вместо песчаной подсыпки устраивают гравийную или прокладывают специальные дренажные трубы (рис. 6.7,6). При высоком уровне грунтовых вод и большом их дебите выполняют песчаную и гравийную обсыпку всей конструкции с прокладкой одной дренажной трубы (рис. 6. 7,в), а иногда и двух дренажных труб с обеих сторон. Гравийная обсыпка, обладая высокой пористостью, служит в определенной мере воздушным зазором, что особенно важно при бесканальной прокладке.

В представленной на рис. 6.7, в конструкции гравийная обсыпка выполнена для подающего трубопровода, так как он имеет тепловую изоляцию.

Обратный трубопровод защищается только антикоррозионным покрытием. Такая конст-

конструкция оправдывается экономически при высокой стоимости изоляции и сложности поддержания ее в сухом состоянии.

Для устройства дренажа обычно используют асбестоцементные, керамические, бетонные и железобетонные безнапорные трубы с цилиндрическими или щелевыми водоприемными отверстиями. Для предохранения дренажных труб от засорения грунтом отверстия в них обсыпают гравием или щебенкой, а для прочистки дренажных труб используют контрольные колодцы. В последние годы появились предложения* применять для устройства дренажа трубы из фильтрующего пористого бетона, (трубофильтры), которые выполняют роль трубчатой дрены и гравийного фильтра, что упрощает и удешевляет конструкцию. Уклон труб попутного дренажа должен быть не менее 0,003.

Современные бесканальные конструкции не допускают поперечных перемещений (вылетов) трубопроводов, возникающих при температурных деформациях, поэтому все повороты трассы (участки самокомпенсации) и гибкие компенсаторы располагают в непроходных каналах и нишах. Места входов и выходов бесканальных теплопроводов в каналы и ниши, а также в камеры и подвалы зданий наиболее опасны в отношении доступа влаги и заноса каналов грязью.

На подземных теплопроводах оборудование, требующее обслуживания (задвижки, сальниковые компенсаторы, дренажные устройства, спускники, воздушники и др.), размещают в специальных камерах, а гибкие компенсаторы — в нишах. Камеры и ниши, как и каналы, сооружают из сборных железобетонных элементов. Конструктивно камеры выполняют подземными или с надземными павильонами. Подземные камеры устраивают при трубопроводах небольших диаметров и применении задвижек с ручным приводом. Камеры с надземными павильонами обеспечивают лучшее обслуживание крупногабаритного оборудования, в частности, задвижек с электро- и гидроприводами, которые устанавливают обычно при диаметрах трубопроводов 500 мм и более. На рис. 6.8 показана конструкция подземной камеры.

Габаритные размеры камер выбирают из условия обеспечения удобства и безопасности обслуживания оборудования. Для входа в подземные камеры в углах по диагонали устраивают люки — не менее двух при внутренней площади до б м² и не менее четырех при большей площади. Диаметр люка принимают не менее 0,63 м. Под каждым люком устанавливают лестницы или скобы с шагом не более 0,4 м для спуска в камеры. Днище камер выполняют с уклоном ≥0,02 к одному из углов (под люком), где устраивают прикрываемые сверху решеткой приямки для сбора воды глубиной не менее 0,3 м и размерами в плане 0,4X0,4 м. Вода из приямков отводится самотеком или при помощи насосов в водостоки либо приемные колодцы.

Для защиты камер от грунтовых и поверхностных вод их наружную поверхность оклеивают несколькими слоями гидроизола или металлоизола, а иногда дополнительно накладывают на внутреннюю поверхность стен и днища цементную штукатурку. Для уменьшения вероятности затопления камер в периоды аварий спускные дренажи теплопроводов следует выводить за стены камер, особенно при установке оборудования с электроприводами.

Надземные теплопроводы прокладывают на отдельно стоящих опорах (низких и высоких) и мачтах, на эстакадах со сплошным пролетным строением в виде ферм или балок и на тягах, прикрепленных к верхушкам мачт (вантовые конструкции). На промышленных предприятиях применяют иногда упрощенные прокладки: на консолях (кронштейнах) по конструкциям зданий и подставках (подушках) по крышам зданий. На рис. 6.9 показаны основные виды надземной прокладки теплопроводов.

Опоры и мачты выполняют, как правило, железобетонными или металлическими. Пролетные строения эстакад и анкерные стойки (неподвижные опоры) обычно изготовляют металлическими. При этом строительные конструкции, могут сооружаться одно-, двух-, и многоярусными.

Прокладка теплопроводов на отдельно стоящих опорах и мачтах является наиболее простой и применяется обычно при небольшом числе труб (две — четыре). В настоящее время разработаны типовые конструкции отдельно стоящих низких и высоких железобетонных опор, выполняемых с одной стойкой в виде Т-образной опоры и с двумя отдельными стойками или рамами в виде П-образных опор. Для уменьшения количества стоек трубопроводы большого диаметра могут использоваться в качестве несущих конструкций для укладки или подвески к ним трубопроводов малого диаметра, требующих более частой установки опор. При прокладке теплопроводов на низких опорах расстояние между их нижней образующей и поверхностью земли должно быть не меньше 0,35 м при ширине группы труб до 1 5 м и не менее 0,5 м при ширине более 1,5 м.

Прокладка теплопроводов на эстакадах является наиболее дорогой и требует наибольшего расхода металла. В связи с этим ее целесообразно применять при большом числе труб (не менее пяти-шести) а также при необходимости регулярного надзора за ними. При этом трубопроводы больших диаметров опираются обычно непосредственно на стоики эстакад, а малых — на опоры, уложенные в пролетном строении.

Прокладка теплопроводов на подвесных (вантовых) конструкциях является наиболее экономичной, так как позволяет значительно увеличить расстояние между мачтами и тем самым уменьшить расход строительных материалов. При совместной прокладке трубопроводов различных диаметров между мачтами выполняются прогоны из швеллеров, подвешенных на тягах. Такие прогоны позволяют устанавливать дополнительные опоры для трубопроводов малых диаметров.

Для обслуживания оборудования (задвижек, сальниковых компенсаторов) устраивают площадки с ограждениями и лестницами стационарные при расстоянии от низа теплоизолирующей конструкции до поверхности земли 2,5 м и более или передвижные — при меньшем расстоянии а в труднодоступных местах и на эстакадах — проходные мостики. При прокладке теплопроводов на низких опорах в местах установки оборудования должно предусматриваться покрытие поверхности земли бетоном, а на оборудовании — устройство металлических кожухов, исключающих доступ к нему посторонних лиц и защищающих его от атмосферных осадков.

1. При проектировании теплоснабжения новых районов на первом этапе требуется выбрать направление (трассу) тепловых сетей от источника тепла до потребителей. Производится это по тепловой карте района с учетом материалов геодезической съемки местности, плана существующих и намечаемых надземных и подземных сооружений и коммуникаций, данных о характеристике грунтов и высоте стояния грунтовых вод и др.

При выборе трассы тепловых сетей исходят из следующих основных условий: надежности теплоснабжения,

§ быстрой ликвидации возможных неполадок и аварий,

§ безопасности работы обслуживающего персонала,

§ наименьшей длины тепловой сети и минимального объема работ по ее сооружению.

При этом учитывают также возможность совместной прокладки теплопроводов с другими инженерными сетями (водопроводом, газопроводом, канализацией, электрическими кабелями и др.), если это допускается по условиям надежности всех сетей и безопасности их обслуживания. Совместная прокладка может выполняться как подземным способом (в непроходных и проходных каналах, городских и внутриквартальных коллекторах), так и надземным (многоярусные опоры, мачты, эстакады). Такие решения обычно приводят к снижению суммарных затрат на строительство и эксплуатацию инженерных сетей.

В жилых районах городов трассу теплопроводов прокладывают, как правило, в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы зеленых насаждений. При обосновании допускается прокладка теплопроводов под проезжей частью и тротуарами.

Распределительные сети с d≤300 мм прокладываются также технических подпольях, коридорах и тоннелях (высотой не менее 1,6 м) жилых и общественных зданий.

Для уменьшения коррозии подземных теплопроводов при прокладке трассы следует избегать пересечений и сближений с источниками блуждающих токов (трамвайными путями, отсасывающими кабелями постоянного тока и др.), заболоченными местами, участками, подвергающимися затоплению, загрязненными территориями.

На территории, не подлежащей застройке, применяется, как правило, надземная прокладка теплопроводов на низких опорах. При этом трасса тепловых сетей должна намечаться вдоль автомобильных дорог (за исключением насыпей дорог I, II и III категорий) или с учетом устройства дорог для строительства и обслуживания тепловых сетей. Не допускается по условиям надежности прокладка теплопроводов вдоль бровок оврагов, террас и искусственных выемок при просадочных грунтах. Для снижения затрат на строительство и эксплуатацию тепловых сетей следует избегать и пересечений рек, оврагов, заболоченных мест.

На площадках предприятий тепловые сети прокладываются обычно в специально отведенных технических полосах вне проезжей части совместно с технологическими трубопроводами независимо от параметров теплоносителя и среды как надземным, так и подземным способом.

Пересечение теплопроводов с инженерными сетями и различными сооружениями производится на разных уровнях с соблюдением определенных расстояний между ними, а также с выполнением мероприятий, устраняющих вредное взаимное влияние их. При этом для снижения затрат на строительство тепловых сетей и для повышения надежности теплоснабжения пересечение их со сложными коммуникациями (железными и автомобильными дорогами, трамвайными путями, линиями метрополитена, реками и т. п.), зданиями и сооружениями желательно производить под углом 90°; для линий метрополитена этот угол допускается уменьшать до 60°, для остальных — до 45°. Минимально допустимые расстояния в свету по горизонтали и вертикали от наружной грани строительных конструкций или оболочки бесканальной прокладки тепловых сетей до зданий, сооружений, коммуникаций и инженерных сетей для различных случаев указаны в СНиП II-36-73.

Выбранная трасса тепловых сетей наносится на план геодезической съемки местности с привязкой основных направлений к зданиям и другим сооружениям. По трассе для намечаемого типа прокладки теплопровода на основе тепловых нагрузок потребителей определяются ориентировочно диаметры расчетных участков и затем типы и расположение компенсаторов и неподвижных опор, а также камер при подземной прокладке. Для снижения затрат на сооружение подземных теплопроводов следует выбирать минимальное число камер, сооружая их только в местах установки приборов и оборудования, нуждающегося в обслуживании: сальниковых компенсаторов, задвижек, дренажей. К уменьшению числа камер приводит использование естественной компенсации, гибких (радиальных) и двусторонних осевых компенсаторов.

По трассе тепловых сетей строится продольный профиль на основе натурной съемки и проекта вертикальной планировки (организации рельефа) местности. На продольный профиль наносятся: планировочные и черные отметки земли, уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые коммуникации и сооружения с указанием их отметок, уклоны участков тепловых сетей. Если теплопроводы проектируются с дренажем, его также отражают на профиле. В качестве примера на рис. 6.3 показаны трасса и профиль участка подземного теплопровода в непроходном канале.

Уклон тепловых сетей на участках должен приниматься не менее 0,002 независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки, за исключением отдельных участков: при пересечениях, прокладке по мостам и т. п., где допускается прокладка без уклона. На подводках к отдельным зданиям при подземной прокладке уклон должен выполняться от здания к ближайшей камере для предотвращения затопления подвалов зданий. На трассе тепловых сетей в низших точках намечаются спускные устройства, а в высших — воздушники, которые размещаются в камерах. Спуск воды из трубопроводов осуществляется в сбросные колодцы с отводом воды из них самотеком или насосами (непосредственно из трубопроводов) в системы канализации (при обеспечении температуры воды не выше 4O⁰C) и в поглощающие колодцы.

3. При пересечении теплопроводами различных коммуникаций и препятствий — инженерных сетей (водопровода, канализации, газопровода, электрических кабелей и пр.), железных и автомобильных дорог, трамвайных путей, рек, оврагов, строительных конструкций зданий и сооружений различного назначения — используют специальные конструкции, обеспечивающие надежную и безопасную работу всех инженерных коммуникаций и сооружений и минимальные затраты на сооружение теплосети. При этом необходимо соблюдать определенные расстояния как по вертикали, так и по горизонтали, регламентируемые СНиП 11-36-73, исключающие их взаимное влияние.

В городских условиях при подземной прокладке теплопроводов пересечение их с другими инженерными сетями производят обычно в футлярах (трубах), выведенных за пределы габаритов тепловых сетей не менее, чем на 2 м.

При пересечении автомобильных и железных дорог, трамвайных путей, линий метрополитена в городских условиях при возможности производства строительных и ремонтных работ открытым способом применяют непроходные железобетонные каналы.

При длине пересечения до 50 м и неэкономичности производства работ открытым способом используют стальные трубы (футляры), во всех остальных случаях — полупроходные и проходные каналы (тоннели).

При пересечении рек, оврагов, открытых водоемов, железных дорог общей сети и т. п. наиболее простыми способами являются прокладка теплопроводов по постоянным автодорожным и железнодорожным мостам, а при их отсутствии надземная (воздушная) прокладка на подвесных (вантовых) переходах, эстакадах и опорах (мачтах).

При пересечении электрифицированных железных дорог надземную прокладку выполняют выше токонесущих подвесок (по ГОСТ 9238—73) и со сплошным защитным настилом. При пересечении рек и открытых водоемов находит применение также подводная прокладка теплопроводов в специальных тоннелях и дюкерах. Подводные тоннели представляют собой круглые проходные каналы, выполненные из стальных листов сваркой и усиленные ребрами жесткости. Применяют их, как правило, при большом числе прокладываемых инженерных сетей и длинных подводных переходах. Дюкер (рис. 6.10) представляет собой непроходной канал, изготовляемый из стальной трубы (футляра), внутри которой размещается теплопровод. Прокладка в дюкерах применяется при небольшом числе труб и коротких подводных переходах. Для удержания тоннелей и дюкеров под водой сверху на них надевают чугунные или железобетонные грузы (полукольца).

4. Наружная коррозия подземных трубопроводов является в настоящее время основной причиной аварий в тепловых сетях. В связи с этим защита от нее относится к важнейшим вопросам, которые приходится решать при проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения.

По виду наружная коррозия трубопроводов бывает сплошной равномерной и язвенной очаговой. Наибольшую опасность представляет приводящая к сквозным повреждениям (свищам) язвенная очаговая коррозия. Сплошная равномерная коррозия менее опасна. Наружную коррозию подземных трубопроводов по природе подразделяют на химическую, электрохимическую и электрическую (от блуждающих токов).

Химическая коррозия возникает от действия на металл различных газов и жидкостей, поступающих из окружающего грунта через изоляцию к поверхности трубы. Химическая коррозия относится к сплошной коррозии и при ней толщина стенки трубы уменьшается равномерно. Электрохимическая коррозия возникает в результате взаимодействия металла, выполняющего роль электродов, с агрессивными растворами грунта, выполняющими роль электролита. Коррозия стали протекает в анодной зоне, где наблюдается выход ионов металла в грунт.

Электрохимическая коррозия имеет в основном характер местной очаговой коррозии и при ней на трубопроводах возникают местные язвы и каверны большой глубины, которые могут развиваться сквозные отверстия в стенке трубы.

Электрическая коррозия возникает при воздействии на трубопровод электрического тока, движущегося в грунте. В грунт токи попадают в результате утечек из рельсов электрифицированного транспорта — их называют блуждающими. Попадая на трубопровод, они движутся по нему, а вблизи тяговой подстанции выходят из трубопровода в грунт, образуя очаги электрокоррозии.

На интенсивность протекания коррозионных процессов оказывают влияние:

¨ температурный режим теплопровода,

¨ наличие влаги,

¨ кислорода и агрессивные соли и кислоты, содержащиеся в грунте, в грунтовых водах и иногда в тепловой изоляции.

Температура поверхности трубы оказывает основное влияние на интенсивность поступления к ней кислорода и других агрессивных газов. При повышении температуры, с одной стороны, увеличивается скорость диффузии кислорода из воды, с другой, уменьшается растворимость его в воде вследствие снижения коэффициента абсорбции и парциального давления кислорода. При этом происходит подсушивание изоляции и перемещение обескислороженной влаги к периферии вследствие действия градиента температур. В результате скорость коррозии сначала растет, достигая максимума при 65—75°С, а затем снижается*. При температуре 1000C коррозия практически отсутствует, что подтверждается опытом эксплуатации паропроводов.

При понижении температуры происходит приток обогащенной кислородом и другими агрессивными газами влаги из грунта через изоляцию к поверхности трубопровода, т. е. переменная температура теплоносителя действует как «насос», поставляющий агрессивные газы к трубопроводу, что дополнительно увеличивает их коррозию.

Кроме того, при влажных грунте и изоляции возрастает электропроводимость, что значительно увеличивает опасность электрической и электрохимической коррозии.

Методы защиты теплопроводов от наружной коррозии можно разделить на общие и специальные. К общим методам относятся такие, которые выполняют совместную защиту теплопроводов от наружной коррозии и увлажнения, к специальным — которые оосуществляют защиту только от наружной коррозии.

К основным общим методам защиты подземных теплопроводов относятся нанесение на наружную поверхность тепловой изоляции покровного слоя, защищающего ее от проникания влаги и механических повреждений, отвод воды от теплопроводов путем понижения уровня грунтовых вод и устройства попутного дренажа, создание условий для высыхания изоляции через воздушный зазор вокруг теплопровода и вентиляции каналов и др.

Специальными методами защиты являются: нанесение на поверхности труб антикоррозионных покрытий, понижение коррозионной агрессивности грунта и тепловой изоляции, электрические методы защиты и меры, уменьшающие сток тока с трубопровода в грунт, а также создание тепловых режимов, способствующих затуханию коррозионных процессов.

При нанесении на поверхность труб антикоррозионных покрытий устраняется непосредственный контакт металла с агрессивными газами и солями, проникающими с влагой при увлажнении изоляции, и тем самым уменьшается коррозия. Антикоррозионные покрытия выполняются, как указывалось выше, из обмазочных и оберточных материалов в несколько слоев (изола или бризола на изольной мастике), эпоксидных или органосиликатных эмалей и красок, стеклоэма-

лей или др.

Понижение коррозионной агрессивности грунта и тепловой изоляции производится путем их пассивации, т. е. создания щелочной среды, при которой коррозионные процессы затухают. Пассивация грунта может производиться путем введения в него извести, битумперлита — едкого натра.

К электрическим методам защиты от коррозии относятся электрический дренаж, катодная и протекторная защита.

При электрическом дренаже осуществляется отвод блуждающих токов, попавших на трубопровод, по проводнику обратно к источнику. При этом прекращается выход ионов металла из трубопровода в грунт, т. е. электрическая коррозия. Для отвода тока используют поляризованный электродренаж, который обладает односторонней проводимостью.

При катодной защите на трубопровод накладывают отрицательный потенциал, переводя весь защищаемый участок трубопровода в катодную зону. В качестве анодов применяют отходы черного металла, которые помещают в грунт вблизи трубопровода. Отрицательный полюс источника постоянного тока соединяют с трубопроводом, а положительный — с анодом.

При протекторной защите участок трубопровода превращают в катод без постороннего источника тока, а в качестве анода используют металлический стержень, помещаемый в грунт рядом с трубопроводом, из металла с более отрицательным потенциалом, чем железо, например, цинк, магний, алюминий и их сплавы. Между трубопроводом и анодом устанавливается электрический контакт. В образованной таким образом гальванической паре коррозирует протектор (анод), а трубопровод защищается от коррозии.

К специальным мерам, снижающим величину блуждающих токов в теплопроводах, относится повышение переходного электрического сопротивления между трубопроводами и грунтом путем применения теплоизоляционных конструкций с низкой электропроводимостью, установки электроизолирующих прокладок на опорах, фланцевых соединениях и т. п.

Защита от наружной коррозии путем создания и поддержания определенных тепловых режимов основывается на указанной выше зависимости скорости (интенсивности) коррозии от температуры поверхности стальной трубы.

Теплоизоляционные материалы и конструкции. Тепловая изоляция устраивается на трубопроводах, арматуре, фланцевых соединениях, компенсаторах и опорах для следующих целей:

1) уменьшения потерь тепла при его транспортировании, что снижает установленную мощность источника тепла и расход топлива;

2) уменьшения падения температуры теплоносителя, подаваемого к потребителям, что снижает требуемый расход теплоносителя и повышает качество теплоснабжения;

3) понижения температуры на поверхности теплопровода и воздуха в местах обслуживания (камерах, каналах), что устраняет опасность ожогов и облегчает обслуживание теплопроводов.

Кроме того, теплоизоляционные покрытия выполняют иногда роль антикоррозионной защиты наружной поверхности стальных труб и оборудования, что повышает их долговечность и надежность теплоснабжения.

Для тепловой изоляции применяют материалы, имеющие низкую теплопроводность и низкий коэффициент коррозионной активности, малое водопоглощение, высокое электросопротивление и высокую механическую прочность. Не допускается использовать материалы, подверженные горению и гниению, а также содержащие вещества, способные выделять кислоты, крепкие щелочи, вредные газы и серу.

Наиболее тяжелые условия для работы теплопроводов возникают при подземной канальной и особенно бесканальной прокладке вследствие увлажнения тепловой изоляции грунтовыми и поверхностными водами и наличия в грунте блуждающих токов. В связи с этим к важнейшим требованиям к теплоизоляционным материалам относятся

малое водопоглощение, высокое электросопротивление, а при бесканальной прокладке высокая механическая прочность.

В качестве тепловой изоляции в тепловых сетях в настоящее время применяют в основном изделия из неорганических материалов (минеральной и стеклянной ваты), известково-кремнеземистые, совелитовые, вулканитовые, а также составы, изготовляемые из асбеста, бетона, асфальта, битума, цемента, песка или других компонентов для бесканальной прокладки: битумоперлит, асфальтоизол, армопенобетон, асфальтокерамзитобетон и др.

В зависимости от вида используемых изделий тепловую изоляцию подразделяют на оберточную (маты, полосы, шнуры, жгуты), штучную (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, полуцилиндры, сегменты, скорлупы), заливочную (монолитную и литую), мастичную и засыпную.

Оберточные и штучные изделия · применяют для всех элементовтепловых сетей и могут быть как съемными — для оборудования, требующего обслуживания (сальниковые компенсаторы, фланцевые соединения), так и несъемными. Крепят их при помощи бандажей, проволоки, винтов и т. п., выполненных из оцинкованных, кадмированных или коррозионно-стойких материалов, и покровного слоя. Заливочную и засыпную изоляцию применяют обычно для элементов тепловых сетей, не требующих обслуживания. Мастичную изоляцию допускается использовать для запорной и дренажной арматуры и сальниковых компенсаторов при условии выполнения съемных конструкций для патрубков сальниковых компенсаторов и сальников уплотнении арматуры. Основные данные применяемых в настоящее время теплоизоляционных материалов и изделий приведены в табл 6.1.

ОСНОВНЫЕ ДАНННЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Материалы и изделия	Максимальная температура теплоносителя,0С	Теплопроводность, Вт/м2 *0С, при 200С и влажности, %	Плотность, кг/м2
Минеральная вата		0,05	0,13
Изоляция: Из минеральной ваты Из непрерывного стекловолокна Из штапельного стекловолокна		0,06 0,06   0,05	0,17 0,13   0,12	170* 75*
Изделия: Совелитовые Вулканитовые Известково-кремниземистые		0,08 0,085 0,065	- - -	400* 400* 225*
Монолитные: Армопенобетон битумоперлит Асфальтокерамзитобетон Пенобетон фторопласт		0,1 0,09 0,12 0,12 0,06	0,16 - - 0,16 -
Самоспекающейся асфальтоизоол		0,1	-
Плиты торфные		0,065	0,09	220*

 

*Максимальное значение.

Теплоизоляционные конструкции стальных трубопроводов при надземной и подземной канальной прокладке, а также при бесканальной прокладке в монолитной оболочке состоят обычно из трех основных слоев: противокоррозионного, теплоизоляционного и покровного. Противокоррозионный слой накладывается на наружную поверхность стальной трубы и выполняется из обмазочных и оберточных материалов в несколько слоев (изола или бризола на изольной мастике, эпоксидных или органосиликатных эмалей и красок, стеклоэмали и др.). Поверх него укладывается основной теплоизоляционный слой из оберточных, штучных или монолитных изделий. За ним идет покровный слой, защищающий теплоизоляционный слой от воздействия влаги и воздух