на предыдущую страницу



*

Эпоксидные материалы для бестраншейного ремонта трубопроводов

*


В последние годы становятся все более разнообразными области применения индустри-альных ЛКМ. Так, в сфере реконструкции и ремонта городских коммунальных систем водоснабжения и канализации появилось новое перспективное направление, получившее название бестраншейной технологии. Новая технология является прекрасной альтернативой открытому способу прокладки, ремонта и реконструкции подземных трубопроводов любого назначения, поскольку по большинству характеристик (экономичности, оперативности, соответствию экологическим требованиям и др.) обладает существенными преимуществами.

Под бестраншейным восстановлением подразумевается ряд операций, позволяющих полностью восстановить или заменить новым пришедший в негодность трубопровод. Технологические операции разнообразны и заключаются, например, в протяжке в старый трубопровод новых труб из различных материалов, нанесении на внутреннюю поверхность изношенного трубопровода защитных покрытий, либо полностью восстанавливающих его не-сущую способность, либо локализующих различные дефекты (свищи, трещины, нарушения в стыках и др.), что предотвращает явления инфильтрации и эксфильтрации.
Реализация бестраншейных технологий предусматривает широкое использование различных ремонтных материалов - смол, компаундов, клеевых композиций, полимерных покрытий, обладающих специфическими свойствами, необходимыми для реализации данной технологии. Знание типов и характеристик этих материалов и условий их применения необходимо для эффективного проектирования и организации работ по бестраншейному ремонту и реконструкции трубопроводов [ 1-9]
На сегодняшний день зарубежная и отечественная практика насчитывает свыше двадцати основных методов бестраншейного восстановления трубопроводов, однако в данной статье рассматривается лишь один из них — использование гибкого комбинированного рукава (чулка), позволяющее формировать на основе композиционных материалов новую трубу внутри старой. Подробное рассмотрение технологии введения в поврежденный участок трубы армированных полимерных оболочек не входит в задачу данной публикации. Отметим лишь, что в качестве связующего обычно используются отверждаемые полиэфирные или эпоксидные олигомеры. Первые из них в нашей стране более распространены для бестраншейной технологии ремонта труб, по-видимому, из-за экономических соображений. Однако сфера применения таких композиций ограничивается только канализационными трубами, в то время как эпоксидные связующие можно применять и для ремонта водопроводных систем. Кроме того, отвержденные эпоксидные композиции предпочтительнее с точки зрения большинства эксплуатационных характеристик и долговечности.
ЗАО «ХИМЭКС Лимитед» на протяжении 15 лет выпускает композицию «Эпофом-1С», которая в соответствии с разработанными технологиями успешно используется для ремонта систем холодного водоснабжения и канализации во многих городах России и ближнего зарубежья. Пленкообразующая основа «Эпофом-1С» представляет собой композицию эпоксидных диановых смол и пластификаторов. В качестве отвердителей применяют продукты на основе третичных аминов. Водопроводные системы восстанавливают методом рукавного покрытия с использованием гибкого комбинированного рукава, который пропитывают составом «Эпофом-1С» с отвердителем, вводят в ремонтируемую трубу и прогревают. В результате на внутренней поверхности трубы формируется комбинированное полимерное покрытие. Свойства покрытия на основе композиции «Эпофом-1С» приведены ниже:

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 35-43
Относительное удлинение при разрыве, % 6-10
Модуль упругости при растяжении, МПа 800-900
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа 65-67
Модуль упругости при изгибе, МПа 1500-1700
Напряжение (номинальное) при сжатии, МПа 95-105
Относительная деформация при сжатии, % 16-17
Модуль упругости при сжатии, МПа 600-620
Твердость, Н/мм2 45-53
Удельная ударная вязкость, кг•см/см2 18-21

Испытания показали, что отвержденный рукавный материал на основе композиции «Эпофом- 1С» обладает хорошей химстойкостью к воздействию различных сред: воды, разбавленных растворов щелочей, минеральных кислот, дизельному топливу при комнатной и повышенной температуре (80 °С), а также высокой абразивостойкостью при воздействии водных дисперсий песка.
Состав не содержит летучих токсичных компонентов, обеспечивает качественную пропитку нетканого полимерного материала и длительный срок хранения рукава (до 3 сут) в неотвержденном состоянии при нормальных условиях и до 5 сут. при охлаждении. Введенный в трубу рукав быстро отверждается горячей водой.
Отвержденный состав представляет собой механически прочный и экологически безопасный материал, прошедший длительную проверку (более 10 лет) в условиях эксплуатации систем водоснабжения и канализации. Цикл работ производится без демонтажа и подъема трубопровода на поверхность. Применение рукавной технологии особенно выгодно, а в некоторых случаях является единственной возможностью при восстановлении трубопроводов, используемых в городском хозяйстве и на внутризаводских технологических схемах. Особые преимущества предлагаемая технология имеет в условиях Крайнего Севера, а также при большой глубине залегания труб и их сложной геoмeтрии.
Первый опыт применения состава «Эпофом-1С», выпускаемого ЗАО «ХИМЭКС Лимитед», в 1993- 1994 гг. компанией «Санлайн» показал, что предлагаемый технологический процесс может успешно конкурировать с применявшимися в то время полиэфирными связующими, в основном датского производства. Санированные в тот период трубы служат до настоящего времени и находятся в удовлетворительном состоянии. Кризис 1998 г. способствовал широкому внедрению отечественного материала при ремонте канализационных сетей в центре С.-Петербурга и технологических трубопроводов на ряде предприятий. В настоящее время группа компаний «СОТ» (Ярославль), УК «ПРиСС» и ООО «ВИС» (С.-Петербург) широко применяют эпоксидное связующее «Эпофом-1С» для санации канализационных трубопроводов. Однако при переходе от труб небольшого диаметра (200—300 мм) к трубам диаметром 700—1500 мм возникали проблемы, связанные с прочностными характеристиками композиционного материала из-за усадки после отверждения. Поэтому для расширения возможностей применения разработанного материала потребовалось выполнение специальной исследовательской работы. Целью данной работы было изучение

- прочностных характеристик изделий на основе «Эпофом-1С» в зависимости от толщины отверждаемого рукава;
- влияния природы и количества отвердителя, а также режима отверждения на усадку изделия;
- влияния на вышеперечисленные свойства состава композиции.
Прочностные характеристики определяли на образцах, предоставленных компанией «СОТ». Исследования были проведены в НПО «Прометей» и СПбГАСУ. Было показано, что увеличение толщины отверждаемого рукава от 7 до 25 мм не приводит к желаемому повышению прочности. Более того, наружные слои рукава уступают в несколько раз по прочности внутренним слоям, что может вызывать растрескивание изделий.
Усадку материала оценивали по изменению объема образца до и после отверждения. Показано, что усадка не зависит от времени прогрева и количества отвердителя, но на ее величину влияет время выдержки композиции с момента введения отвердителя до начала прогревания. Количеством отвердителя на основе третичных аминов в композиции можно регулировать время отверждения смолы, но это не сказывается на физико-химических свойствах отвержденного изделия.
Было также изучено влияние состава композиции на усадку и прочность изделия. При этом основное внимание было уделено выбору эпоксидной смолы, обеспечивающей наилучшие физико-механические свойства. Для этого методами сплавления или смешения были получены образцы олигомеров с различной средней молекулярной массой, вязкость которых возрастала с ее увеличением. Среди образцов с технологически приемлемой вязкостью (3—6 Па • с) была выбрана смола, обеспечивающая минимальную усадку при оптимальном режиме отверждения. Было показано, что наилучшими свойствами обладают образцы с наиболее высокой средней молекулярной массой.
В результате проведенных исследований была разработана композиция XT-170, основные характеристики которой представлены в табл.


Таблица "Характеристика композиций «Эпофом-1С» и ХТ-170"
Наименование показателя Эпофом 1с ХТ-170
1 2 3
Внешний вид и цвет Вязкая жидкость от светло-желтого до коричневого цвета Вязкая жидкость от светло-желтого до коричневого цвета
Массовая доля эпоксидных групп, %, не менее 15 13,5
Динамическая вязкость при25°С,Па·с 3-6 4-6
Время желатинизации при 25°С, мин, не более 140 140

Изделия, полученные с ее использованием с учетом нижеперечисленных рекомендаций, дают усадку не более 1-2 % и выдерживают давление до 35 атм в отличие от материала «Эпофом-1С», усадка которого составляет 6-7 %. Механические и физико-химические свойства матери-алов на основе XT-170 и «Эпофом-1С» аналогичны. Нельзя не отметить существенное повышение прочности полимерного состава на сжатие (показатель «номинальное напряжение при сжатии» составляет 175-177 МПа, что почти в 2 раза превышает таковой для состава «Эпофом-1С). Таким образом, на основе проведенной работы были сделаны следующие выводы:

- длительный опыт работы и эксплуатации восстановленных трубопроводов показывает высокую технологичность применяемых эпоксидных связующих и отличную коррозионную стойкость готовых изделий;

- для получения изделий с высокими механическими показателями следует использовать эпоксидные композиции на основе смол с более высокой средней молекулярной массой по сравнению с традиционными низкомолекулярными эпоксидными олигомерами;

- для увеличения прочности изделия не следует увеличивать толщину рукава, так как это лишь удорожает изделие, но не приводит к желаемому результату. Более того, в некоторых случаях такое повышение может являться причиной брака.

Литература

1. Орлов В.А. Бестраншейная реконструкция и техническое обслуживание водопроводных и водоотводящих сетей. М.: Изд-во МГСУ, 1998.

2. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А. Бестраншейные методы восстановления водопроводных и водоотводящих сетей. М.: Изд-во ТИМР (Траншейной Ассоциации), 2000.

3. Орлов В.А, Харькин В.А. Cтрaтегия и методы восстановления подземных трубопроводов. М.: Стройиздат, 2001. 4. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А Бестраншейные методы восстановления трубопроводов. М.: Изд-во «Прима-Пресс», 2002.

5. Храменков С.В., Орлов В.А., Харькин В.А. Оптимизация восстановления водоотводящих сетей.М.: Стройиздат, 2002.

6. Храменков С.В., Орлов В.А., Харькин В.А. Технологии восстановления подземных трубопроводов бестраншейными методами. М.: Изд-во АСВ, 2004.

7. Храменков С.В. Cтрaтегия модернизации водопроводной сети. М.: Стройиздат, 2005.

8. Орлов В.А., Орлов Е.В. Строительство, реконструкция и ремонт водопроводных и водоотводящих сетей бестраншейными методами. М.: Изд-во ИНФРА-М, 2007.

9. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А. Реконструкция трубопроводных систем. М.: Изд-во АСВ, 2008. 216 с.

*


В.А. Бобылев, В.И. Корольков

«Лакокрасочная промышленность» №5 2010 год





*


к оглавлению