Трубы стальные с внутренним антикоррозионным цементно-песчаным покрытием

cpi_1

Идея нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность водопровода возникла еще в 1836 году в Академии Наук. Спустя 14 лет в Америке был проложен первый трубопровод с цементным покрытием, эксплуатация которого оказалась весьма успешной. Однако этот метод стали применять лишь с 1922г, после изобретения метода разбрызгивания.

В 1933 г. в Америке был санирован первый проложенный в земле проходной трубопровод, а в 1950 г, первый непроходной трубопровод. Сразу после получения хороших результатов способ распространился по всей Америке. В Москве он был впервые применён в конце 70-х годов.

Стальные трубы с цементно-песчаным покрытием (ЦПП) от Ø159мм до Ø2020мм предназначены для строительства подземных трубопроводов хозяйственно-питьевого, промышленного водоснабжения и напорной канализации с температурой транспортируемой жидкости от +0,5ºС до +40ºС под давлением до 1,2МПа (12 кг/см2). Подземные трубопроводы с внутренним покрытием рассчитаны на эксплуатацию при температуре воздуха от -50ºС до +50ºС.     

     Из существующих методов борьбы с внутренней коррозией для систем питьевого и промышленного назначения наибольшее распространение получили покрытия на основе цемента, гарантирующие стабильную пропускную способность трубопроводов в течение требуемого периода безаварийной эксплуатации, составляющего по действующим мировым нормативам не менее 50 лет.

     Защитные свойства цементно-песчаной изоляции (ЦПИ) по отношению к металлу известны уже более 150 лет. Продолжительный период эксплуатации стальных труб с внутренней цементно-песчаной облицовкой на Московском водопроводе подтвердил прекращение аварий по причине коррозии, трубопроводы имеют стабильную пропускную способность, обеспечивается существенная экономия энергозатрат на подачу воды и сохраняется ее качество при транспортировке по трубам. Главным преимуществом данного метода защиты труб, по сравнению с другими известными технологиями, является отсутствие дефицита и низкая стоимость исходных материалов (цемент, песок), а также практически не ограниченный диапазон диаметров обрабатываемых труб.


Основные технические показатели покрытия:

Толщина покрытия (в зависимости от диаметра стальной трубы), мм  - от 4 до 16

Толщина покрытия над сварными швами, мм -  не менее 3

Прочность на сжатие материала покрытия, МПа - не ниже 45

Отпускная прочность покрытия, МПа  - не менее 30

Допускается наличие усадочных трещин шириной раскрытия, мм  -  не более 0,5

 
Характеристика защитных свойств

     Покрытие представляет собой цементно-песчаный раствор, нанесенный под высоким давлением специальным насосом с центробежной головкой на внутреннюю поверхность труб и фасонных частей.

     Особое свойство покрытий на основе цемента состоит в наличии как активного, так и пассивного защитного эффекта.

     Пассивный достигается за счет чисто механической изоляции металлических стенок труб слоем раствора. Разумеется, эффективность защиты тем лучше, чем плотнее структура покрытия. При центробежном методе нанесения это достигается, с одной стороны, за счет очень низкого водоцементного соотношения (0,30-0,36) в исходной смеси и, с другой стороны, за счет большой скорости центробежного набрызга раствора, обеспечивающего высокую степень уплотнения покрытия на внутренних стенках стальных труб.

     Слой цементно-песчаного покрытия не является абсолютно непроницаемым для воды, небольшое количество которой с течением времени проникает на поверхность внутренних стенок стальных труб. Здесь и вступает в действие активная защита от коррозии, и, несмотря на просачивание небольшого количества воды, не происходит коррозии низколегированного железа вследствие щелочной реакции цементного раствора. При гидратации цемента в порах возникает насыщенный раствор гидроокиси кальция, кислотность которого (pH) составляет 12,6. При этих условиях железо пассивируется за счет образования субмикроскопического слоя из окислов железа. Этот чрезвычайно тонкий пассивный слой механически изолирован цементным покрытием от протекающей воды и тем самым удерживается на месте. Таким образом, при постоянном наличии воды обеспечивается долговременная защита трубопровода. Трещины и щели цементного покрытия, находясь в контакте с водой, самозакупориваются выделяющимся карбонатом кальция. Этот активный защитный процесс и называется самолечением цементного покрытия.

     Тонкие несквозные трещины, которые возникают при схватывании цементного раствора, совершенно безвредны, поскольку они затягиваются под водой за счет разбухания материала. Трещины, которые достигают поверхности металла и остаются открытыми, могут затягиваться известняковыми отложениями в любой воде, которая содержит ионы кальция и водопроводные карбонаты. Этот практический опыт подтверждается результатами лабораторных исследований, при которых с помощью микроскопа установлено, что трещины по краям зарастают кристаллами карбоната кальция. В некоторых случаях результаты измерений показали наличие существенной величины прочности на разрыв в зоне трещин.

     Наряду с антикоррозионным защитным эффектом цементно-песчаная облицовка улучшает также гидравлические свойства трубопроводов. Причиной этого является отсутствие наростообразований и отложений, а также возникновение на поверхности покрытия гидрофильного скользкого слоя (гелиевого слоя), образованного мельчайшими частичками глины и железо-марганцевыми соединениями. Есть подтверждения, что после 40 лет эксплуатации труб с цементно-песчаным покрытием, коэффициент их гидравлического сопротивления имел лучшие параметры, чем у новых стальных труб без защитного покрытия. Поэтому в пользу данного метода свидетельствует и фактор экономичности, несмотря на некоторое уменьшение сечения трубы.