Перспективы производства и применения труб с защитными покрытиями в отраслях экономики Украины

Конкурентоспособность стальных труб на внутреннем и мировом рынках во многом зависит от эксплуатационных свойств и, прежде всего, наличия на них противокоррозионных покрытий. По этому параметру трубы, выпускаемые в Украине, существенно уступают зарубежным.

Сложившаяся в силу ряда причин структура производства и потребления труб в Украине характеризуется неоправданно высокой долей стальных незащищенных труб при недостаточном производстве и использовании труб с покрытиями (7% от общего объема производства).

Анализ обстановки, сложившейся к настоящему времени в области производства и потребления труб в нашей стране, настоятельно требует кардинального изменения структурной и инвестиционной политики в этой сфере. Это связано с крайне низким сроком службы выпускаемых стальных труб, нерациональным их использованием в отраслях экономики и недостаточным объемом производства труб с защитными покрытиями.

Такое положение объясняется тем, что за последние десятилетия отмечено значительное снижение срока службы труб практически во всех сферах их применения, обусловленное, с одной стороны, резким снижением коррозионной стойкости металла и повышением коррозионной агрессивности сред, в которых эксплуатируются трубы, с другой.

Проблема повышения долговечности труб является важнейшей государственной задачей. Эта проблема является наиболее острой в коммунальном хозяйстве — наиболее энергоемком секторе экономики Украины потребление энергоресурсов превышает 40% от общегосударственного), где срок службы труб, в зависимости от способа прокладки, условий эксплуатации, вида изоляции и т.п. в 3-5 раз ниже нормативного. Это приводит к огромным потерям энергоресурсов, металлопродукции и затратам на ремонт, монтаж и прокладку трубопроводов, которые в десятки раз превышают стоимость применяемых при этом труб.

Сегодняшнее состояние инженерных коммуникаций ЖКХ Украины характеризуется такими показателями: потери теплоэнергии превышают 40%, воды — 60%, аварийность возросла в десятки раз (6 аварий на 1 км коммуникаций), затраты на ремонт 1 м инженерных коммуникаций составляют 500-600 грн.

Трубы относятся к категории металлопродукции, подвергающейся наиболее интенсивной коррозии. По ним транспортируются разнообразные агрессивные продукты, они подвергаются почвенной, атмосферной коррозии, воздействию высоких и низких температур, коррозии под действием электрического тока. Низкая коррозионная стойкость труб ведет не только к прямым потерям металла, но и к большим потерям энергоресурсов, а иногда к экологическим катастрофам и человеческим жертвам (Алчевск, Днепропетровск и др.)

Основными отраслями, потребляющими в больших количествах трубы из углеродистых сталей, а, следовательно, и потенциальными потребителями труб с покрытиями, являются: газо- и нефтедобывающая, химическая, нефтеперерабатывающая, сахарная, энергетическая, судостроительная, угольная промышленности, коммунальное хозяйство, мелиорация и сельское хозяйство.

Особенно тяжелое положение со стойкостью труб сложилось в нефтяной промышленности, коммунальном хозяйстве и теплоэнергетике, где используются трубы диаметром от 50 до 1000 мм.

Опыт эксплуатации показал, что в скважинах, в пластовых водах, в которых содержится 240-400 мг/л сероводорода, незащищенные углеродистые трубы выходят из строя через 25-30 суток. При транспортировании высокоминерализованных вод, особенно содержащих хлориды, трубы приходят в негодность через 3-5 месяцев. Есть отдельные месторождения, где трубы работают до 4 лет, но в связи с увеличением объемов глубины бурения и повышением агрессивности рабочих сред сроки эксплуатации труб в нефтедобывающей промышленности неуклонно сокращаются.

Если учесть, что в эксплуатации находится огромная масса труб, которые имеют срок службы (фактический) в два, три, а то и более раз ниже нормативного, то становится очевидным, что простое наращивание выпуска стальных труб становится бессмысленным. По оценке специалистов различных отраслей экономки около 70% существующих трубопроводных систем находится в аварийном состоянии. Решить эту проблему можно только путем коренного изменения структуры производства труб.

В настоящее время только в инженерных коммуникациях ЖКХ Украины находится в эксплуатации около 300 тыс. км трубопроводов и около 700 тыс. км внутридомовых разводок. Учитывая износ инженерных коммуникаций и тот фактор, что с каждым годом количество труб, подлежащих замене будет возрастать — потребность ЖКХ Украины в трубах с антикоррозионными покрытиями оценивается в 8 млн. т, из них 020… 159 мм — 2,4 млн. т; 0200…425 мм — 3,6 млн. т; 0 свыше 530 мм — 2 млн. т.

Учитывая характер транспортируемых сред, условия прокладки трубопроводов, санитарно-гигиенические требования, накопленный ГП «НИТИ» опыт по изучению поведения различных покрытий в условиях эксплуатации наиболее перспективными покрытиями следует считать:

 — для закрытых тепловых сетей и горячего водоснабжения — внутренние эмалевые, наружные — теплогидроизоляционные;

 — для холодного водоснабжения — внутреннее цинковое или эмалевое;

 — для нефтепроводов и труб нефтяного сортамента — внутреннее эмалевое, цинковое или эпоксидное, наружное — полиэтиленовое;

 — для газопроводов и водоводов — внутреннее эпоксидное, наружное — полиэтиленовое;

 — для канализации — внутреннее цементно-песчаное, наружное — полиэтиленовое.

В других отраслях промышленности могут применяться отдельные покрытия или в различных комбинациях.

Эмалирование внутренней поверхности стальных труб при сохранении важнейших преимуществ металла (технологичности и механической прочности) придает трубопроводам новые характеристики — свойства стекла (стойкость ко всем видам коррозии; твердость и гладкость поверхности, высокую гигиеничность). По сравнению с черными, оцинкованными и даже нержавеющими, трубы с данным видом покрытий выгодно отличают следующие достоинства:

 — химическая стойкость ко всем кислотам (кроме плавиковой) и щелочам при нормальных температурах;

 — низкая электропроводность эмали обуславливает защиту металла от «блуждающих токов», поэтому трубопроводы не требуют электрохимической защиты;

 — гладкая, твердая поверхность труб не позволяет образовываться отложениям и органическим наростам, что способствует неизменности сечения трубопроводов и обеспечивает равномерную подачу транспортируемой жидкости, что в свою очередь уменьшает энергопотребление подающих насосов;

 — возможность транспортировки жидких и газообразных сред, имеющих в своем составе до 1 % абразивных веществ (например, песок), при этом срок службы трубопроводов сохраняется;

 — вторичный (при обжиге эмали) нагрев труб снимает в последней усилия, увеличивающие линейные удлинения при пропуске по трубе энергоносителя с температурой до 130°С, что в свою очередь приводит к снижению количества компенсаторов.

Эмалирование труб получило широкое распространение в Америке, Японии, Германии и других странах, а в связи со значительной дороговизной оцинкованных и нержавеющих труб, эмалевое покрытие внутренней поверхности труб на сегодняшний день является наиболее дешевым способом увеличения службы трубопроводов до 50 лет.

Монтаж эмалированных трубопроводов осуществляется любым методом сварки. В местах стыковых соединений наносится специальная паста, защищающая сварочный шов от коррозии.

С целью комплексного решения защиты трубопроводов от наружной и внутренней коррозии, освоена технология наружной теплогидроизоляции трубопроводов. В основу технологии положен метод заливки (впрыска) в межтрубное пространство (между трубой и оболочкой) компонентов, позволяющих получить жесткий пенополиуритан (ППУ), являющийся прекрасным теплоизоляционным материалом.

В зависимости от места прокладки трубопроводов (над землей или под землей), оболочка представляющая гидроизоляционный слой может быть полиэтиленовой или металлической (оцинкованной). Диаметр выпускаемых теплогидроизолированных труб 15-1020 мм.

Помимо увеличения срока службы в 7-10 раз трубы с предлагаемыми покрытиями обеспечивают:

 — с ТГИ — на 90% снижение теплопотерь, на 80% сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу, уменьшение тепловой нагрузки на окружающую среду, на 40% снижение затрат на прокладку трубопроводов, экономию 30 тыс. м’ газа на 1 км трубопровода;

 — с эмалевым покрытием — увеличение на 20% пропускной способности трубопроводов, химическую стойкость практически во всех кислотах и щелочах, пригодность для питьевого водоснабжения и отопления, не требуют анодной и катодной зашиты;

 — с внутренним гладкостным эпоксидным покрытием -увеличение на 10-15% пропускной способности трубопроводов и снижение эксплуатационных затрат на 60% за счет исключения эффекта зарастания сечения; интегральный экономический эффект от использования труб с внутренним антикоррозионным и наружным теплоизоляционным покрытием составляет 200 грн. год на 1 м коммуникаций, что в государственном масштабе составит 44,1 млрд. грн.;

 — гарантированный срок службы труб с предлагаемыми защитными покрытиями составляет 30-50 лет.

Применение труб с защитными покрытиями является одной из важнейших составляющих ресурсосбережения экономики Украины.