Проект распределительной сети низкого давления микрорайона Зашекснинский в городе Череповце

2.2 Сравнение полиэтиленовых труб с металлическими трубами, их достоинства и недостатки

При строительстве подземных газопроводов широко используется полиэтиленовые трубы, которые обладают рядом преимуществ по сравнению со стальными.

Полиэтиленовые трубы для газоснабжения укладывают прямо в грунт без специальной защиты и изоляции, в которых нуждаются стальные трубы. Полиэтиленовые трубы весят в 7 раз меньше стальных аналогичного диаметра и поставляются в бухтах или намотанными на барабаны. Поскольку полиэтиленовые трубы легко режутся и свариваются, то трудоемкость их монтажа в 2-3 раза ниже стальных. Высокая пластичность полиэтиленовых труб для газоснабжения и прочность на разрыв позволяют прокладывать их в пучинистых грунтах и в регионах с повышенной сейсмической активностью.

При правильной организации работ, скорость строительства газопроводов с использованием полиэтиленовых труб для газоснабжения в два-три раза выше скорости строительства из стальных труб. Стоимость строительства газопроводов с использованием полиэтиленовых труб в среднем ниже по сравнению со строительством стальных газопроводов. Затраты труда при использовании полиэтиленовых труб в строительстве газопроводов меньше в три раза, чем при монтаже аналогичных стальных конструкций. В России накоплен достаточно большой опыт применения полиэтиленовых труб для газоснабжения. Однако сегодня их применяют при строительстве немногим более 20% новых газопроводов низкого и среднего давления (5 лет назад не более 2%). В Московской области в этом плане новые технологии при строительстве газопроводов применяются активнее, - протяженность полиэтиленовых труб составляют порядка 65% от общей протяженности строящихся газопроводов с давлением газа до 6 атмосфер. В Европе этот показатель превышает 95%. В Японии, например, в законодательном порядке стальные трубы заменяются на трубы полиэтиленовые.

Немаловажной особенностью применения полиэтиленовых труб для газоснабжения является их высокая устойчивость к различным видам электрохимической коррозии. Расходы на защиту от коррозии снижаются практически до нуля. В европейской части России и Западной Сибири, где активная газификация проводилась в 70-е годы прошлого столетия, проблема изношенности газопроводов вследствие их коррозии требует больших затрат и неусыпного внимания эксплуатационных служб. Использование труб из полиэтилена при ремонте изношенных газопроводов и прокладке новых (строительство газопроводов) позволяет значительно снизить остроту проблемы антикоррозийной защиты и повысить безопасность газовых объектов.

При строительстве газопровода из полиэтиленовых труб используются машины высокой степени автоматизации, что позволяет снизить влияние человеческого фактора при монтаже и укладке труб и повысить безопасность, а также не использовать тяжелую технику, необходимую при прокладке стальных газопроводов. Используются трубы из полиэтилена марки ПЭ-80 и ПЭ-100. Срок службы таких труб может достигать 75 лет без каких-либо затрат на антикоррозийные мероприятия. По прочностным характеристикам ПЭ трубы практически не уступают металлическим, но гораздо легче по весу, что снижает затраты при транспортировке и делает их удобными при монтаже (расстояние между стыками полиэтиленовых труб составляет около 400 метров). Кроме того, в настоящее время идет активное формирование необходимой нормативной базы, позволяющей шире применять полиэтиленовые трубы для газоснабжение, с учетом положительного мирового опыта и территориальных особенностей. Уже сегодня принято решение при строительстве газопроводов с давлением газа до 6 атмосфер использовать только полиэтиленовые трубы.

Это позволит развивать газоснабжение России в русле мировых тенденций: безопасно, быстро, надежно и экономно.

Трубы для газоснабжения производятся из полиэтилена низкого давления по ГОСТ P 50838-95 и предназначены для строительства подземных газопроводов, транспортирующих природные горючие газы, предназначенные в качестве сырья и топлива для промышленного и коммунально-бытового использования.

Соединение труб осуществляется сваркой и с помощью соединительных деталей. Трубы выпускаются диаметром от 20 мм до 400 мм со стандартным размерным отношением SDR (отношение номинального наружного диаметра трубы к номинальной толщине стенки) 9, 11, 13.6, 17, 17.6. Рабочее давление выпускаемых труб от 3 до 12 атмосфер.

Стандартный цвет труб черный. Трубы изготавливаются с четырьмя продольными полосами желтого цвета, размещенными равномерно по окружности сечения труб. Полосы наносятся на трубу коэкструзионным способом - ширина до 4 мм.

Пластиковые трубы в бухтах для транспортировки

Технико-экономические преимущества по сравнению со стальными трубами:

- низкая газопроницательность;

- высокая коррозионная стойкость к внешней среде и транспортируемому газу, обеспечивающая возможность прокладки в агрессивных средах и повышающая срок службы до 50 лет;

- высокая ударопрочность даже в условиях низких температур (интервал рабочих температур от - 20 0С до + 30 0С);

- простота и надежность соединения;

- гибкость, позволяющая применять малое количества фасонных изделий;

- низкая застаиваемость коррозионными отложениями, позволяющая исключить работы по антикоррозийной защите;

- повышенная пропускная способность благодаря гладкой внутренней поверхности;

- эластичность, обеспечивающая меньшую чувствительность к гидравлическому удару и неразрушимость при замерзании воды;

- низкая теплопроводность, обеспечивающая минимальное образование конденсата на поверхности лучшие гигиенические условия внутри зданий;

- трубы легко хранить, складировать, транспортировать и монтировать благодаря малому весу;

- строительство и реконструкция сетей водо - и газоснабжения с применением полиэтиленовых труб дает экономию до 40% затрачиваемых средств по сравнению с традиционными методами.

Для многих наиболее привлекательное преимущество полиэтиленовых труб для газоснабжения - это превосходное соотношение цена / качество по сравнению с трубами других типов и из других материалов.

Прокладка трубопроводов из полиэтиленовых труб осуществляется как обычным траншейным методом, так реиновационными методами - с помощью технологии направленного подземного бурения или с использованием технологии протягивания внутри старой металлической трубы новой пластиковой.

Эти два последних способа позволяют обойтись без вскрытия грунта, демонтажа старых сетей и прочих издержек.

Также на трубы наносится маркировка с указанием метража, производителя / поставщика, размеров, типа материала, даты изготовления и идентификационного знака.

Для изготовления полиэтиленовых труб и деталей трубопроводов применяются термопласты с различными физико-механическими свойствами. На основе этих термопластов создан ряд специализированных марок полимерных материалов. Для обеспечения у таких материалов необходимых эксплуатационных свойств в них вводят различные добавки - пластификаторы стабилизаторы, красители, наполнители, антистатики и другие вещества. В результате такой обработки материалы для изготовления полиэтиленовых труб представляют собой сложные композиции.

Основными видами термопластов, из которых изготавливают полиэтиленовые трубы и детали, являются полиэтилен низкого давления (трубы ПНД) и высокого давления (ПВД), полипропилен (ПП) и непластифицированный поливинилхлорид (ПВХ).

Полиэтилен - продукт полимеризации этилена. В зависимости от метода полимеризации получают полиэтилен высокого, среднего и низкого давления, которые отличаются молекулярной массой, плотностью, степенью кристалличности и разветвленностью макромолекул. Полиэтилен, полученный при высоком давлении (ПВД), называют также полиэтиленом низкой плотности (ПНП), а при среднем и низком давлениях (ПНД) - полиэтиленом высокой плотности (ПВП). Полиэтилен ПВД и ПНД выпускают различных марок, из которых непосредственно получают изделия или композиции с различными добавками для дальнейшей переработки. Сегодня ПНД относят к ПЭ первого поколения. Также в конце 60-х годов появился полиэтилен средней плотности - первый материал из ПЭ второго поколения.

Создание ПЭ средней плотности позволило качественно улучшить материалы, относящиеся к ПЭ первого поколения. Эти материалы обладают более высоким классом минимальной длительной прочности и более высоким сопротивлением к распространению трещин.

На показатель расчетного уровня гидростатического напряжения (Hydrostatic Design Stress - HDS) основывалась первая классификация ПЭ первого и второго поколений. Новая же классификация опирается на класс минимальной длительной прочности (MRS) и включает коэффициент запаса прочности: сокращенные обозначения MRS 6,3, MRS 8 и MRS 10, что соответствует ПЭ-63, ПЭ 80 и ПЭ 100.

Полипропилен (ПП) получают полимеризацией пропилена в присутствии металлоорганических катализаторов. Отличается более высокой, чем пропилен, температурой плавления, длительной прочностью, химической стойкостью и водостойкостью. Однако чувствителен к действию кислорода и других сильных окислителей.

Поливинилхлорид (ПВХ) является продуктом полимеризации винилхлорида, которая осуществляется путем проведения суспензионной, блочной или эмульсионной полимеризации. Поливинилхлорид представляет собой белый или слегка желтоватый порошок. Изделия из него имеют высокую механическую прочность, легко поддаются обработке механическими способами, штамповке и склеиванию. Поливинилхлорид водостоек и химически стоек в агрессивных средах.

К недостаткам ПВХ можно отнести слабую сопротивляемость к удару, низкую теплостойкость, хрупкость при температуре ниже 0°, большой коэффициент линейного расширения.

Полибутен (ПБ) по физико-механическим свойствам сравним с полиэтиленом низкого давления. Особенностью переработки является замедленное протекание процесса кристаллизации, которая при нормальной температуре длится несколько дней, при повышенной температуре процесс кристаллизации ускоряется, но это требует специального оборудования. Полибутен обладает хорошей свариваемостью, однако при монтаже следует иметь в виду его чувствительность к ударным воздействиям при надрезе. На протяжении последних нескольких лет в России активно развивается производство полиэтиленовых труб для водоснабжения, газоснабжения и канализации. При этом, в производстве полиэтиленовых труб происходят изменения как качественного, так и количественного характера. В России появляются новые производители полиэтиленовых труб, а также расширяется ассортимент производимой продукции. За последние несколько лет основная доля труб, производимых в России, приходится на полиэтиленовые трубы.

Сейчас в России полиэтиленовые трубы производят более чем девяносто предприятий. Их число растет с каждым годом из-за растущего спроса. В основной массе это предприятия с небольшими производственными мощностями, продукция которых распространяется на локальных рынках.

Большое количество мелких производителей полимерных труб обусловлено, в первую очередь, легкостью вхождения в бизнес и простотой технологического процесса.

Немаловажным фактором увеличения числа производителей полиэтиленовых труб является быстрая окупаемость вложений. В настоящий момент разброс стоимости оборудования для производства полиэтиленовых труб достаточно значителен.

Основная масса мелких российских производителей работает на экструдерах корейского производства, затраты на приобретение и монтаж которых окупаются в течение 1,5 лет.

Начиная с 2003 года, в российском производстве растет доля продукции, выпущенной на средних предприятиях, в то время как небольшие компании постепенно снижают объемы производства. Если в конце 2003 года около 35% от всего объема произведенных полиэтиленовых труб приходилось на небольшие предприятия, то к концу 2005 эта доля незначительно превышает 20%. При этом в российском производстве стало возможным выделить нескольких крупных производителей полиэтиленовых труб, контролирующих не только локальные рынки, но и реализующих свою продукцию в других регионах.

СОАО «Казаньоргсинтез» предприятие выпускает полиэтиленовые трубы для газопроводов по ГОСТ Р 50864-95 и напорные по ГОСТ 18599-2001 диаметром 10-1200 мм.

До 2006 года трубы производились из полиэтилена собственного производства марок ПЭ-63 и ПЭ-80. Компания «Казаньоргсинтез» с 1 января 2006 года сняла с производства полиэтиленовые трубы из марки ПЭ-63. Такое решение было принято, поскольку марка ПЭ-63 является устаревшей и не соответствует мировым стандартам качества. Производственные мощности переориентированы на выпуск труб из марки полиэтилена ПЭ-80. Распределение предприятий по производству полиэтиленовых труб на территории России неравномерно.

Основными продуцентами полиэтиленовых труб являются Центральный, Поволжский, Уральский, Северо-Западный регионы России. В Северо-Кавказском и Дальневосточном районах производство труб развито слабо.

Значительное увеличение в последние годы объемов производства полиэтиленовых труб в России в первую очередь связано со «строительным бумом». В связи с тем, что полиэтиленовые трубы обладают целым рядом преимуществ перед металлическими, потребительский спрос на них растет. Причем, уровень спроса на полиэтиленовые трубы для водо- и газоснабжения в отдельно взятом регионе зависит от целого ряда факторов. Одним из основополагающих является темп развития стройиндустрии в регионе.

Но интенсивное развитие производства полиэтиленовых труб ограничивается несколькими факторами, связанными с тем, что монтажники и жилищно-коммунальное хозяйство изначально привыкли работать с металлическими трубами. По мнению некоторых производителей полиэтиленовых труб, для водоснабжения, развитие производства тормозится тем, что полиэтиленовые трубы иногда невыгодны для строителей, так как монтаж полиэтиленовой трубы имеет намного меньшую трудоемкость и более длительный срок эксплуатации.

В настоящий момент полиэтиленовые трубы для водо- и газоснабжения в первую очередь конкурируют со сварными водо- и газопроводными трубами небольших диаметров (Ду10-Ду50 и диаметров от 57 до 159 мм). Однако, в связи с тем, что на многих предприятиях стал осваиваться выпуск ПЭ труб больших диаметров, существуют предпосылки для того, чтобы в России начался процесс замещения и металлических труб больших диаметров полиэтиленовыми.

Полиэтиленовые трубы, предназначенные для строительства подземных систем газоснабжения, холодного водоснабжения, а также напорной и безнапорной канализации имеют ряд преимуществ перед традиционными стальными трубами. Полиэтиленовые трубы эффективно работают при длительной эксплуатации, независимо от её условий.

При производстве полиэтиленовых труб чаще всего используется полиэтилен низкого давления.

С 50 годов XX века развитые страны стали использовать трубы из полиэтилена при прокладке, водоснабжения, газоснабжения и канализации. Но даже полвека спустя полиэтиленовые трубы по-прежнему работают, не требуя замены.

Просадка дома, к которому подведен трубопровод, с большей вероятностью вызовет разрушение металлической трубы, нежели полиэтиленовой, так как труба ПНД способна растягиваться без потери своих качеств до 7%.

Однако по сегодняшний день при газификации населенных пунктов используют стальные трубы наземной прокладки под предлогом мнимой дешевизны и простоты. В результате растет количество аварий на этих газопроводах от наезда автотранспорта на опоры, от падающих деревьев, от небрежно сделанной работы, потому что она проводится почти бесконтрольно. А сколько затрат надземная прокладка требует при эксплуатации, ведь трубы надо постоянно подкрашивать масляной краской, следить за состоянием опор и так далее.

Немаловажным фактором, тормозящим развитие производства полиэтиленовых труб, является стабильный рост цен на основные виды пластиков для их производства. По мнению некоторых российских производителей ПЭ труб, в 2005 году Россия стала «нетто-импортером» трубных марок полиэтилена. По их мнению, рост объемов производства полиэтиленовых труб в России, в сочетании с дефицитом сырья для их производства, может привести к тому, что российские производители ПЭ труб будут находиться в сырьевой зависимости от импорта.

Из-за того, что мощности по производству труб в России более чем в два раза превышают потребности рынка, еще несколько лет российское производство будет характеризоваться ростом конкуренции между производителями полиэтиленовых труб.

На сегодняшний день при газификации населенных пунктов используют стальные трубы наземной прокладки под предлогом мнимой дешевизны и простоты. В результате растет количество аварий на этих газопроводах от наезда автотранспорта на опоры, от падающих деревьев, от небрежно сделанной работы, потому что она проводится почти бесконтрольно. А сколько затрат надземная прокладка требует при эксплуатации, ведь трубы надо постоянно подкрашивать масляной краской, следить за состоянием опор и т.д.

Несмотря на весомые преимущества полиэтиленовых труб и мировой опыт в их использовании при газификации, существует целый ряд факторов, которые тормозят его активное применение. Это - недооценка возможности, целесообразности и эффективности применения полиэтиленовых труб в экономике со стороны конечных потребителей, в том числе при формировании программ газификации, строительных программ, программы реформы ЖКХ, занятость рыночной ниши металлическими трубами, недостаточность нормативной базы.

Заключение