Эксплуатационники или заложники аварий? Снова об утечках воды

Утечку воды из труб как процесс можно рассматривать по-разному. В настоящее время не существует классификации утечек из напорных трубопроводов, но думаю, что это временно. Дело в том, что есть утечки, возраст которых может исчисляться десятилетиями, и при этом видимых проблем у эксплуатационников не возникает. Точнее, текут деньги в землю, но незаметно, т. к. грунт справляется, т. е. хорошо поглощает потерянную воду. Но бывает и так, что «море воды» из разгерметизированного участка становится причиной крупных ремонтов, вплоть до перекладки дефектного участка сети. �звестны даже такие случаи, когда из-за инфильтрации воды в грунт пришлось переселять жителей нескольких рядом стоящих домов по причине разрушения фундаментов из-за размыва грунтов. Так в чем же причина утечек? «Вода камень точит» — это выражение в полной мере относится и к напорным трубопроводам. При этом нужно помнить, что насос создает давление для перемещения несжимаемого столба жидкости внутри трубопровода. Поэтому герметичность — его главнейшая эксплуатационная характеристика, а потеря напора — главный энергетический и эксплуатационный показатель. Вполне понятно, что в «ветхом» трубопроводе насос расходует больше электроэнергии на перемещение воды и преодоление местных потерь и потерь напора по длине. �звестно, например, что необходимость установки регуляторов давления или замены насосов на более мощные связана, в том числе, и с утечками. Вода всегда разрушает в трубопроводе слабое место. Как видно из табл. 1, у стальных и чугунных труб существует несколько слабых мест, а вот у пластмассовых — удивительно, но не существует вообще. Причем металл всегда стареет и разрушается. Он подвержен коррозионному разрушению железобактериями, блуждающими токами и внутренними отложениями. Это в полной мере относится к стальным трубам и в несколько меньшей — к чугунным. При этом определяющим фактором является качественный состав транспортируемой воды. В жесткой воде внутренних отложений всегда больше, чем в мягкой. Это бесспорно. Есть отложения — есть и среда для жизни железобактерий и других организмов. Поэтому износ внутренней поверхности стальных и чугунных труб с участием железобактерий и отложений есть причина обветшания трубопровода, усугубляемая также динамическими воздействиями транспорта, подвижками грунтов, возникающими при промерзании и оттаивании. В настоящее время уровень развития инженерных сетей водоснабжения, канализации и теплоснабжения в России существенно отстает от растущих потребностей населения. Примерно 50 тыс. км трубопроводов находятся в «ветхом» состоянии, а 5 тыс. км сетей были проложены в конце XIX или в начале XX в. Если официальная расчетная повреждаемость трубопроводов составляет примерно 12—17 повреждений на 100 км, то фактическая — 40—120, а потери воды при ее транспортировании в некоторых районах страны доходят до 40%. Объясняется это структурой, качеством и направлением использования труб. В России более 70% ресурса труб составляют металлические (стальные и чугунные) и около 30% — неметаллические трубы. В других странах наоборот: удельный вес стальных труб не превышает 20% общего объема, большая часть систем обеспечивается неметаллическими трубами — пластиковыми и железобетонными. Чрезвычайно металлоемкая структура использования металлических труб привела к тому, что, по оценке специалистов МЧС России, аварийность трубопроводов ежегодно возрастает в 1,7—2 раза и в настоящее время их изношенность составляет от 50 до 70%. В них теряется около половины транспортируемой воды и тепла. Но утечка — это следствие, а какова причина? Рассмотрим трубопровод как конструкцию, в которой могут быть использованы по усмотрению авторов проекта трубы из различных материалов — стальные, чугунные, железобетонные и пластиковые. �звестно, что в системах водоснабжения России за последние 100 лет эксплуатации трубопроводов использовались трубы из всех перечисленных материалов. Металлические трубы соединяют сваркой «стык в стык», чугунные — на резиновых уплотнительных кольцах (соединение типа «раструб–втулка»), железобетонные напорные — тоже: «раструб–втулка» на резиновом уплотнительном кольце. Полиэтиленовые — только путем стыковой сварки с помощью сварочной машины или с помощью электромуфт, а поливинилхлоридные и полипропиленовые — на резиновых уплотнительных кольцах. Таким образом, только в двух случаях обеспечивается стопроцентно гарантированная герметичность трубопровода — при сварке в стык стальных и полиэтиленовых труб. Во всех остальных случаях потенциально возникает возможность утечек в стыковых соединениях из-за динамических воздействий транспорта на трубопровод, из-за подвижки грунтов по причине промерзания, из-за выдавливания из грунта камней и т. п. Приведем пример. В Санкт-Петербурге эксплуатируется многокилометровая водопроводная сеть из чугунных раструбных труб, из статистики аварийности которой известно, что примерно: — 50% аварий — из-за расхождения стыковых соединений труб; — 50% аварий — из-за переломов труб и внутренней коррозии. При этом нужно учитывать, что ежегодно в городе на стальных и чугунных трубопроводах происходит около 2000 аварий. В последнее время лоббисты чугунных труб усилили пропаганду труб из чугуна с шаровидным графитом, но ни в одной публикации не сказано о стыковых соединениях, которые являются потенциальным источником возможных утечек. Есть также сожаление о том, что сортамент фитингов из чугуна оставляет желать лучшего. А ведь тройники, отводы, муфты и т. п. соединяются тоже на резиновых уплотнительных кольцах. Так что и лоббистам, и потребителям таких труб есть над чем задуматься. Теперь о трубопроводах из стальных труб. Ранее нами отмечалось, что серьезным недостатком металлических и особенно стальных труб является зарастание их внутренней поверхности. �з-за этого существенно снижается против расчетной пропускная способность трубопроводов. Так, например, по указанной причине отмечено снижение в 1,5—2 раза пропускной способности трубопроводов в Костроме, Нижнем Новгороде, Казани, Ульяновске, Волгограде, Самаре. В Омске, Новосибирске, Кемерове, Барнауле, Хабаровске и Чите — в 2—2,5 раза. А в Архангельске, Мурманске, Великом Новгороде и Петрозаводске — в 2,5—3 раза. Естественно, что для компенсации потерь напора приходится увеличивать давление в сети за счет установки более мощных насосов или прокладывать дополнительные линии. А это также и дополнительные затраты, причем весьма значительные. Противоположная картина в трубопроводах из пластиковых труб. В настоящее время ни в одной стране мира не отмечено ни одной аварии на полиэтиленовых трубопроводах, изготовленных из труб, выпускаемых такими признанными лидерами, как Uponor и KWH pipe (Финляндия). А ведь ими более 35 лет выпускаются пластиковые трубы, которые соответствуют наивысшему критерию качества — МС �СО 9001. Такой успех объясняется довольно просто. Вернемся к конструкции трубопровода из полиэтиленовых труб. Как уже отмечалось, стык — это монолит, выполненный из полиэтилена посредством разогрева подготовленных торцов труб сварочным «зеркалом» до определенной температуры и гидравлического сдавливания с последующим остыванием. При длине труб 12 м общее количество стыковых соединений на одном километре трубопровода всегда меньше, чем на трубопроводе из чугунных труб. Да и ведут себя стыки иначе. Так, при катастрофических землетрясениях в Японии в 1995 и 2001 г. «живыми» остались только трубопроводы системы водоснабжения из полиэтиленовых труб. Первое промышленное производство полиэтиленовых труб началось в Англии в 1939 г. Затем в 1956 г. в США было организовано крупномасштабное производство полиэтиленовых труб. В настоящее время объем мирового производства полиэтиленовых труб всех видов составляет более 1,2 млн. т в год. Уникальная комбинация положительных свойств полиэтилена сделала его наиболее предпочтительным материалом также для газопроводов, являющихся технически более ответственным сооружением, чем водопровод или канализация. По настоящее время безаварийно эксплуатируется в Москве на Донской улице первый в России распределительный газопровод из полиэтиленовых труб, построенный в августе 1961 г. Думаю, что других комментариев не требуется. �з сказанного следует, что полиэтилен и любые утечки несовместимы. Другими словами, полиэтилен — это самый герметичный материал, наилучшим образом показавший себя в экстремальных условиях, в том числе при длительной эксплуатации трубопроводов. Таким образом, расширенное использование пластмассовых труб (из полиэтилена и поливинилхлорида) в напорных трубопроводах систем водоснабжения, как показывает практика, позволяет эксплуатационникам «Водоканалов» гарантированно перейти из категории заложников аварий в категорию «спокойно спящих». Оснований для этого вполне достаточно.