Технологический процесс санации тепловых сетей с использованием цементно-песчаного покрытия

Технологический процесс нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) включает в себя пять этапов.

Этап 1. На первом этапе изучаются и анализируются условия прохождения трассы ремонтируемого трубопровода; составляется проект производства работ, в котором определяются места вскрытия трубопроводов, количество и длины технологических захваток (санируемого участка).

Вскрытия (вырезания) трубопроводов производятся с двух сторон для прохождения прочитных снарядов и облицовочного агрегата. Максимальная длина прямой технологической захватки составляет 150 м.

Механический метод обеспечивает высокое качество очистки внутренних поверхностей трубопроводов, являясь наиболее доступным, безопасным и экономичным.

На рис. 2 показана технологическая схема механической прочистки стального трубопровода. Заведение тросов и прочистных устройств в трубопровод осуществляется через вырезы в трубах, доходящих до половины диаметра и длиной от 0,5 до 1,5 м. Вскрывают (вырезают) трубопровод на концах технологической захватки в существующем колодце или в специально открытом котловане, как показано на рисунке.

Этап прочистки завершается после удаления всех наростов и отложений, находящихся внутри трубопровода. По завершению процесса очистки производится проверка внутренней поверхности трубопровода с помощью телеконтроля.

Этап 3. Третьим этапом является собственно нанесение ЦПП.

Цементно-песчаное покрытие представляет собой двухкомпонентную смесь (сухая и жидкая). Сухая часть ЦПП состоит из портландцемента марки ПЦ 500, фракционированного кварцевого песка и базальтовой микрофибры и специальных минеральных добавок. Жидкая часть ЦПП представляет собой смесь минерально-полимерных добавок полифункционального действия. Работы по нанесению ЦПП проводятся при температуре наружного воздуха от +5 до +40 ^ОС. На рис. 3 показан примерный план расположения технологического оборудования и механизмов при облицовке внутренних поверхностей трубопровода ЦПП. Несмотря на большое количество применяемого оборудования и механизмов, располагаются они на строительной площадке довольно компактно, занимая при этом небольшую площадь, что весьма важно для городских условий производства работ.

Сущность способа заключается в нанесении на внутренние поверхности трубопроводов цементно-песчаного покрытия. Осуществляется это центробежным способом с помощью пневматической (рис. 4) или электрической метательной головки (рис. 5) облицовочного агрегата, протаскиваемого внутри трубопровода посредством троса и лебедки (рис. 6).

Протаскивание облицовочного агрегата внутри трубы осуществляется точно так же, как и скребкового снаряда при механической очистке трубопровода.

Основным элементом облицовочного агрегата является метательная головка с центрирующим устройством. К металлической головке цементно-полимерный раствор и сжатый воздух (при использовании пневматической головки) подводятся соответствующими рукавами. Вытекающий раствор из металлической головки равномерно с большой радиальной скоростью разбрызгивается по периферии.

Толщина наносимого слоя покрытия зависит от диаметра труб. За один проход можно нанести слой толщиной от 5 до 12 мм, что обеспечивается скоростью продольного движения облицовочного агрегата и количеством подаваемого раствора.

Толщина наносимого слоя покрытия зависит от диаметра трубы (см. таблицу).

цементирование санация тепловая сеть.

После нанесения покрытия и удаления из трубопровода всех приспособлений, вырезы или торцы труб должны быть плотно закрыты полиэтиленовой пленкой или другими заглушками. Это обеспечивает равномерное твердение покрытия по всей длине трубопровода. Для более быстрого набора марочной прочности ЦПП трубопровод желательно заполнить водой, но не ранее чем через 12 ч после нанесения раствора.

Набравшее марочную прочность затвердевшее ЦПП обладает необходимой прочностью за счет применения высоких марок цемента, а также характеризуется высокой плотностью прилегания к стенкам трубопровода. Достигается это за счет низкого водоцементного отношения (0,32+0,37) и большой скорости центробежного нанесения раствора, обеспечивающей высокую степень уплотнения и прилегания к защищаемой поверхности при ударе о внутреннюю поверхность трубы.

Уникальное свойство цементно-песчаного покрытия заключается в том, что оно обладает как пассивным, так и активным защитным эффектом от коррозии металла. Пассивный защитный эффект достигается за счет чисто механической изоляции металлической стенки трубы слоем раствора. Активный защитный эффект состоит в том, что при гидратации цемента в порах возникает насыщенный раствор гидроокиси кальция, pH которого составляет около 12,6. При этих условиях железо пассивируется за счет образования субмикроскопического покровного слоя из оксидов железа. Этот чрезвычайно тонкий пассивирующий слой механически изолирован цементно-песчаным покрытием от протекающей воды, удерживается на месте и предотвращает дальнейшую коррозию металла обработанного участка трубопровода.

Образовавшиеся в процессе твердения цементно-песчаного покрытия трещины в нем, находящиеся в контакте с водой, затягиваются выделяющимся карбонатом кальция.

Этот активный защитный процесс называют «самолечением» цементного покрытия.

Таким образом, при постоянном наличии воды обеспечивается многолетняя защита трубопровода.

Затвердевшее ЦПП надежно герметизирует небольшие локальные повреждения в теле трубы, а также нарушенные стыковые соединения.

Наряду с антикоррозиционным защитным эффектом цементно-песчаное покрытие улучшает также гидравлические характеристики трубопровода. Причиной этого является отсутствие коррозии и отложений в трубе, а также возникновение на поверхности покрытия скользкого гидрофильного (гелевого) слоя, образованного мельчайшими частичками глины и железомарганцевыми соединениями.

Этап 4. На данном этапе технологического процесса облицовки внутренних поверхностей трубопроводов цементно-песчаным покрытием выполняют контроль качества производства работ.

Визуальный контроль осуществляют с помощью телевизионной системы (рис. 7). Покрытие должно быть сплошным и равномерным (рис. 8). На поверхности покрытия допускаются продольные и поперечные борозды (гребни) глубиной (высотой) не более 1−1,5 мм.

Прочность контрольных образцов готового (затвердевшего) ЦПП определяют испытанием (в лабораторных условиях) образцов-кубов с ребром 70,7 мм, изготовленных из рабочей растворной смеси (рис. 9). Марочная прочность ЦПП на сжатие через 28 суток должна быть не менее 45 МПа.

Последовательность производства работ по санации участка диаметром 500 мм и протяженностью 100 п м следующая.

• 1. Разрытие двух котлованов, вскрытие канальных плит. Демонтаж изоляции труб, вырез технологических отверстий на трубопроводе, откачка воды, видеоконтроль — 24 ч (3 дня).
• 2. Механическая чистка трубопровода, видеоконтроль — 8 ч (1 день).
• 3. Нанесение ЦПП, видеоконтроль — 16 ч (2 дня).
• 4. Заваривание технических отверстий, диагностика сварных швов, восстановление изоляции, установка канальных плит, засыпка котлована — 32 ч (4 дня).
• 5. Благоустройство — 8 ч (1 день).

Как показал опыт облицовки внутренних поверхностей трубопроводов методом ЦПП, сроки производства работ в 10−12 раз короче сроков реконструкции теплосетей. Надежность работы облицованных стальных трубопроводов примерно на порядок выше необлицованных, также продляется срок службы труб. Стоимость производства облицовочных работ при этом составляет 15−40% стоимости реконструкции трубопровода (меньшие цифры соответствуют большим диаметрам).