Трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) — это современное решение для строительства напорных сетей водоснабжения и водоотведения, сочетающее в себе лучшие свойства чугуна и стали. В статье подробно разобраны технические, эксплуатационные и экономические преимущества ВЧШГ перед полиэтиленовыми трубами (ПЭ 100).
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ) сочетает в себе свойства:
- коррозионную стойкость чугуна;
- механические свойства стали: пластичность, прочность на разрыв, ударопрочность, высокое относительное удлинение и т.п.
Эти свойства получены при модифицировании жидкого чугуна магнием. В результате модифицирования частицы графита в ВЧШГ находятся в виде маленьких сфер (шариков), исключая любой риск образования и распространения трещин, одновременно придавая чугуну пластичность и прочность.
Благодаря способу изготовления трубы ВЧШГ обладают следующими преимуществами:
- Устойчивость к пиковым нагрузкам под давлением, грунтовым нагрузкам и подвижке грунта при подземной прокладке, поверхностным надрезам и царапинам при перевозке и строительстве, ударным нагрузкам. Трубы из ВЧШГ могут укладываться непосредственно в грунт на глубину до 8-16 метров и более, имеют высокую надежность по сравнению с трубами из других материалов.
- Стойкость к электрохимической коррозии, поскольку электрическое сопротивление ВЧШГ в 3,6 - 4,8 раза больше, чем стали, а стыки труб между собой уплотнены непроводящими резиновыми манжетами.
- Защита от коррозии и зарастания прохода труб: внутренняя поверхность центробежно-литых труб из ВЧШГ покрывается специальной цементно-песчаной защитой, предохраняющей трубы и улучшающей гидравлические свойства трубопровода. Трубы из высокопрочного чугуна можно рассматривать как улучшенный с точки зрения механических свойств вариант труб из серого чугуна. Данные обширных исследований о сравнении степени коррозии труб из ВЧШГ и из серого чугуна показывают, что ВЧШГ, как минимум, столь же коррозийно-устойчив, как и серый чугун. Исходя из близкого физического сходства с трубами из серого чугуна, и основываясь на длительности эксплуатации чугунных трубопроводов, можно сделать прогноз о сроках службы трубопроводов из ВЧШГ.
- Повышенная пропускная способность.
- Долговечность.
- Нет необходимости использовать температурные компенсаторы.
- Эксплуатация в условиях изменения давления и температуры.
- Повышенная прочность.
- Экологичность.
- Экономичность и простота монтажа.
При одинаковых типоразмерах площадь внутреннего проходного сечения трубы из ВЧШГ с цементно-песчаным покрытием намного (до 30%) превышает площадь проходного сечения труб из ПЭ 100. Меньший внутренний диаметр труб из ПЭ по сравнению с трубами из ВЧШГ приведет к увеличению затрат на перекачку транспортируемой жидкости вследствие дополнительных затрат электроэнергии или необходимости применения для получения того же проходного сечения трубопровода труб из ПЭ большего диаметра (т.е. по трубам ВЧШГ существует возможность прокачки бОльших объемов жидкости)
Срок службы труб из ВЧШГ – не хуже труб из серого чугуна – измеряется столетиями (имеются множественные практические подтверждения). В отличие от опыта эксплуатации ПЭ труб – пока не более 40-50 лет (первые ПЭ трубы появились в 70-е годы ХХ века).
Наряду с обычными механическими характеристиками, большое значение имеет такой показатель, как кольцевая жесткость. В случае ПЭ самая большая кольцевая жесткость = 32 кН/кв.м. Для чугунных труб этот показатель – около 400 кН/кв.м.
В виду незначительного линейного теплового расширения ВЧШГ и свойств раструбного соединения (компенсации теплового расширения в каждом раструбе) в трубопроводе из ВЧШГ.
При изменении среды на 50° С километровый трубопровод из ПЭ увеличивается в длину на 10 м. Такие изменения ставят под угрозу герметичность трубопровода. На первый взгляд удлинение едва ли кажется опасным, но на самом деле вследствие неконтролируемого теплового расширения и возникновения внутреннего напряжения в стенках трубопроводов и фитингов оно грозит серьезными последствиями вплоть до разрушения трубы, фитингов или мест соединения трубопроводов.
У труб из ВЧШГ нет значительной разницы в показателях прочности при изменениях рабочего давления, а также при рабочей температуре водопроводов от обычной (от 0º C до +35º C) до самых экстремальных условий прокладки трубопровода (от -60º С до + 60º С).
В то время как превышение нормативного рабочего давления на несколько процентов или установленной температуры на несколько градусов весьма ощутимо сказываются на долговечности ПЭ трубопровода. Трубы из ПЭ при эксплуатационной температуре выше +22º С начинают терять прочность, жёсткость и пространственную стабильность.
ПЭ трубы имеют особенность – сочетание воздействия низкой температуры и/или высокого давления с ударом по трубе может спровоцировать быстро распространяющуюся трещину длиной до нескольких сотен метров. Такой трубопровод ремонту не подлежит. В случае с чугунной трубой повреждения всегда локальны.
Процесс старения ПЭ труб сопровождается снижением эластичности, прочности, повышением хрупкости и самопроизвольным ломко-подобным растрескиванием. Полимерные трубы стареют по всей массе, в то время как коррозия металлических труб начинается с поверхности. Пластмассовые трубы разрушаются как бы «вдруг» и полностью, а в металлических — образуются свищи, которые можно заделывать, например, сваркой.
Трубы из ВЧШГ не допускают никакого влияния вредных веществ (углеводородов), находящихся в почве урбанизированных районов, на чистоту транспортируемой воды, за счет полной непроницаемости стенок чугунного трубопровода, в отличие от пластиковых труб.
Для монтажа труб из ВЧШГ не требуются затраты электроэнергии на сварку, специальное сварочное оборудование, высококвалифицированный персонал и высокотехнологичный контроль качества сварных швов. Термальная плавка стыков – метод, наиболее широко используемый для сварки встык труб из ПЭ, достаточно сложен и требует персонала, обученного обращению с оборудованием для плавки в соответствии с рекомендациями поставщика труб или соответствующего оборудования. Этот метод не только отнимает много времени, но и требует дорогостоящей техники для того, чтобы плотно удерживать трубу и/или фитинг, расплавлять трубу, соединять трубу с правильной нагрузкой.
На стоимость трубопровода существенно влияет также объем необходимых затрат, связанных с земляными работами при прокладке трубопровода. В соответствии с действующими нормативными документами этот объем зависит от материала труб – в итоге стоимость погонного метра готового трубопровода из ВЧШГ и ПЭ 100 отличается гораздо больше, чем стоимость исходного сырья.
Дело в том, что вследствие малой прочности труб из полиэтилена относительно труб из ВЧШГ требования к траншеям при прокладке трубопроводов из ПЭ намного выше. Стандарты, связанные с рекомендуемой практикой установки пластиковых подземных трубопроводов, предусматривают засыпку трубы частицами минимального размера, зависящего от диаметра трубы, так, чтобы почва была равномерно уплотнена для того, чтобы обеспечить равномерные пассивные боковые силы почвы– все это приводит к удорожанию строительства.
Прочность, присущая трубам из ВЧШГ, позволяет использовать при строительстве трубопровода траншеи с плоским ложем и свободной засыпкой или с траншеи с плоским ложем и засыпкой с небольшим уплотнением. То есть, отсутствует необходимость тщательной подготовки песчаного основания под трубопровод, обратной засыпки песком и вывоза местного грунта.
Благодаря этому при соизмеримых ценах на сами трубы, как материал, суммарные затраты на строительство трубопровода из ПЭ выше, чем на строительство трубопровода из ВЧШГ.
Заключение.
Трубы из ВЧШГ давно признаны одним из лучших материалом для строительства водопроводов и канализаций. Его превосходные прочность и долговечность позволяют проектировать трубопроводы при традиционных подходах и устанавливать их с уверенностью, что реальные условия эксплуатации, в которых им предстоит служить, не окажутся невыполнимыми для труб из ВЧШГ.
При изначальном выборе материала для труб следует принимать во внимание, что учёт долгосрочных перспектив со временем поможет избежать непомерных расходов, связанных с ранней заменой подземных трубопроводов.
Свойства труб из ВЧШГ доказаны временем – этот продукт находится на рынке уже более 60 лет, а если учитывать его предшественника - трубы из серого чугуна, то уже несколько столетий.
Каждый из критериев – прочность, долговечность, пропускная способность, фактор надёжности, реальный опыт прокладки трубопроводов – подтверждает:
Трубы из ВЧШГ – наиболее оптимальны для использования в строительстве трубопроводов водоснабжения и водоотведения.
