Еще раз о трубах для инженерных сетей

Чтобы понять причины столь плачевного состояния подземных трубопроводов, следует вспомнить, что в фактической структуре их использования в бывшем СССР 70% занимали стальные трубы, гидроизолированные тем или иным образом; 5% — чугунные трубы; 25% — трубы неметаллические, в том числе 4% — пластмассовые. В 1990 г. СССР потреблял 24 млн. т стальных труб, что в два раза больше, чем США, Япония и ФРГ вместе взятые. Это одна сторона вопроса. Вторая заключается в беспрецедентной протяженности подземных трубопроводов России. В настоящее время в эксплуатации находится свыше 2 млн. км наружных трубопроводов, в том числе в системе ЖКХ около 1 млн. км (523 тыс. км водопроводов, 163 тыс. км канализации, 366 тыс. км тепловых сетей) и около 3 млн. км внутридомовых сетей. Статистика свидетельствует о том, что металлические трубопроводы находятся в критическом состоянии: требуют полной замены 67 тыс. км стальных и 60 тыс. км чугунных труб. Необходимо добавить, что 70 тыс. км стальных и 51 тыс. км чугунных труб нуждаются в срочном ремонте и восстановлении пропускной способности. При этом динамика выхода трубопроводов из строя просто устрашающая: за пять лет — с 1993 г. по 1998 г. — протяженность уличных сетей, подлежащих замене, выросла на 46,6%. Аналогичная ситуация сложилась и с трубопроводами системы водоотведения: из общей протяженности в 163 тыс. км требуют немедленной замены 58 тыс. км. По данным Московского института гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана, повсеместное нарушение герметичности трубопроводов водоснабжения и канализации весьма негативно сказывается на здоровье населения практически во всех регионах России, это приводит к вспышкам острых кишечных заболеваний, гепатиту и др. тяжелым желудочным заболеваниям. Другой негативный момент заключается в огромных материальных потерях, которые из года в год несет Россия вследствие аварийного состояния подземных инженерных коммуникаций. По официальным данным статистики, «утечки и неучтенные расходы воды в системах водоснабжения составляют в среднем по России 15% (3 млрд. 339,2 млн. куб. м) от всей подачи воды в год, а в ряде городов утечки достигают 30%». По данным известной фирмы SEBA KMT (Германия), производящей приборы для диагностики, утечки из отверстий круглого сечения (сквозные проржавления) в металлических трубах, в зависимости от давления, приводят к потерям колоссального количества питьевой воды из сети (табл. 1). Приведенные в табл. 1 цифры могут быть в несколько раз больше, если дефекты имеют форму трещин или переломов. А если это расхождение стыков (для чугунных труб), то это равнозначно простой перекачке питьевой воды в грунт. По государственным расценкам 1 куб. м воды сегодня стоит 2,5 руб., и, следовательно, потери от утечек в прошлом году составили 8,3 млрд. руб. Однако член-корреспондент Российской экологической академии В. С. Ромейко совокупный ущерб от утечек воды в системе ЖКХ оценивает в $6,5 млрд. в год и называет ситуацию, сложившуюся с состоянием подземных трубопроводов, «подземным Чернобылем». «Без преувеличения, от эффективности наших действий в сфере ЖКХ во многом зависит благополучие граждан и общественная стабильность», — весной прошлого года заявил Президент В. В. Путин и дал поручение Правительству разработать федеральную программу реформ, о которой мы упомянули выше. По нашей оценке, протяженность инженерных сетей системы ЖКХ, требующих замены, в проекте этой программы занижена в 2—3 раза. Это побудило группу специалистов обратиться к Президенту России с открытым письмом, в котором уточняются некоторые цифры и содержатся конкретные предложения о внесении дополнений в проект программы (журнал «Трубопроводы и экология», № 3, 2001 г.). В чем же заключается эффективность этих предложений? Считая, что именно состояние трубопроводов определяет положение России и что это положение сложилось из-за непомерно большого количества металлических трубопроводов, предлагается максимально отказаться от применения металлических труб, заменив их трубами из полимерных материалов. При нормативном давлении и температуре транспортируемой воды 20 оС срок их службы не менее 50 лет, они не корродируют и не зарастают изнутри, т. е. сохраняют неизменной пропускную способность в течение всего срока эксплуатации. Нужно отметить, что ориентация на пластмассовые трубы была принята в СССР практически одновременно с экономически развитыми странами. По прогнозам к 2000 г. объем производства этих труб должен был составить 1 млн. 100 тыс. т в год. Увы, этим планам не суждено было сбыться: в 2000 г. в России было выпущено всего 50 174 т труб и деталей для трубопроводов из термопластов: из полиэтилена (PE) — 42 500 т и 4000 т — из поливинилхлорида (PVC). Семинар Европейской ассоциации пластмассовых труб и фитингов (TEPPFA), состоявшийся в Хельсинки в марте нынешнего года, свидетельствует о том, что пластмассовые трубы для инженерных сетей успешно применяются в более чем ста странах мира. Этому способствуют их высокая надежность в эксплуатации, малый вес, технологичность монтажа. Эти трубы являются технически гладкими, они не корродируют и не зарастают карбонатными отложениями, т. е. сохраняют неизменной пропускную способность весь срок эксплуатации. Российские специалисты только теперь, к сожалению, поняли, что нельзя укладывать в грунт незащищенные стальные трубы — следует предварительно нанести на их внутреннюю поверхность цементно-песчаное покрытие, а на внешнюю — гидроизоляцию, после чего их стоимость не пойдет ни в какое сравнение со стоимостью пластмассовых труб. Рассмотрим причины утечек из стальных и чугунных труб (табл. 2). �з табл. 2 видно, что у стальных и чугунных труб существует несколько слабых мест. Металл по своей природе всегда подвержен старению и разрушению, причем природа разрушения металла сложная. Металл разрушается железобактериями, блуждающими токами и внутренними отложениями. К тому же скорость разрушения существенно зависит от состава транспортируемой воды. Поэтому износ внутренней поверхности стальных и чугунных труб с участием железобактерий и отложений на внутренней поверхности — важнейшая причина обветшания трубопроводов, значительно усугубляемая динамическими воздействиями на него транспорта и подвижками грунтов вследствие промерзания и оттаивания. Следует специально и всесторонне рассмотреть вопрос о применении чугунных труб с шаровидным графитом, сильно лоббируемый и предполагаемый для использования при строительстве трубопроводов водоснабжения. Учитывая беспрецедентные протяженности сетей водоснабжения, о чем упоминалось выше, в этом вопросе нет мелочей, все здесь играет огромную роль: и стоимость, и затраты электроэнергии, и надежность в эксплуатации, и долговечность. Рассмотрим эти вопросы по порядку. Начнем со стоимости. Цена труб из ЧШГ (чугун с шаровидным графитом) диаметром 100—300 мм с внутренним цементно-песчаным покрытием равна 350—1000 руб. за один погонный метр. Стоимость 1 п. м полиэтиленовых труб низкого давления (ПНД) среднего («С») типа: с наружным диаметром 110 мм — 75 руб., 160 мм — 150 руб., 200 мм — 280 руб., 300 мм — 550 руб.; труб тяжелого («Т») типа: с наружным диаметром 110 мм — 111 руб., 160 мм — 225 руб., 200 мм — 420 руб., 300 мм — 795 руб. О затратах электроэнергии на перекачку воды. Потери напора на трение, как известно, зависят от качества внутренней поверхности трубопровода, т. е. от ее шероховатости. Коэффициент эквивалентной равномерно зернистой шероховатости (Кэ) чугунных труб без цементно-песчаного покрытия равен 0,47 мм, с покрытием — 0,4 мм. Кэ пластмассовых труб — 0,02 мм. Желающие могут посчитать, как этот факт трансформируется в стоимость электроэнергии, в какую копеечку это влетает ЖКХ России и, соответственно, налогоплательщику! О надежности. Анализ данных по отказам стальных и чугунных труб (табл. 3) свидетельствует о том, что основной причиной аварийности стальных труб является их сквозное проржавление (свищи) (от 35% до 100%) и некачественная сварка стыков труб (от 10% до 64%). Статистика аварийности чугунных труб в пяти городах страны свидетельствует о том, что раструбный стык на резиновом уплотнителе является их самым слабым местом. На рис. 1 приведена структура аварийности чугунных раструбных труб. Кроме того, срок службы чугунных труб (50—70 лет) значительно превышает срок службы резиновых уплотнителей. Во всяком случае, до сих пор нет доказательств, что они равнопрочны. Однако вполне убедительно доказано, что сварной стык полиэтиленовых труб равнопрочен самой трубе, а срок их службы для PE80 — 80 лет, а PE100 — 100 лет. По данным европейских и скандинавских фирм, эксплуатирующих трубопроводы из пластмассовых труб, за более чем 40 лет их эксплуатации не зарегистрировано ни одного случая разгерметизации трубопроводов по причине нарушения качества пластмассовых труб. В настоящее время мировой лидер в производстве труб из пластмассы, фирма Uponor (Финляндия) удваивает срок службы отдельных трубных изделий вдвое и их гарантийный срок увеличивается до 100 лет. Конечно, желающие могут укладывать в грунт и золотые трубы. Однако муниципальные «Водоканалы», диктующие свои условия при приемке инженерных сетей в эксплуатацию, обязаны руководствоваться здравым смыслом. А здравый смысл и приведенная статистика подсказывают, что в обозримом будущем ликвидировать последствия «подземного Чернобыля» возможно только с помощью пластмассовых труб.