Задачи повышения долговечности и надежности трубопроводов в значительной степени определяют условия проживания населения в многочисленных городах и поселениях Российской Федерации. В свою очередь, надежность, долговечность и экологическая безопасность функционирования трубопроводов тепловых сетей во многом зависит от материала, из которого изготовляются эти трубопроводы и детали к ним, полноты выполнения требований нормативно-технической документации по проектированию, строительству и эксплуатации инженерных коммуникаций, применения современных материалов и технологий, а также наличия квалифицированных кадров.

В России на настоящий момент эксплуатируется около 150 тысяч км тепловых сетей в двухтрубном исчислении, в том числе около 30 тысяч км магистральных диаметром от 400 до 1400 мм.

Средний уровень износа сетей достигает 60 % и выше.

По данным бывшего Госстроя РФ 29 тысяч км находится в аварийном состоянии и нуждаются в замене.

Суммарные потери на трубопроводах в тепловых сетях достигают 30 % от произведенной тепловой энергии, что эквивалентно 65-80 млн. т. условного топлива в год.

При существующих темпах и техническом уровне восстановления и ремонта изношенных трубопроводов многие российские города и поселения могут оказаться в состоянии кризиса, а некоторые уже находятся в нем.

Основными причинами тяжелого состояния трубопроводов тепловых сетей являются:

• массовое применение подземной канальной прокладки трубопроводов и использование недолговечных (главным образом, минеральных волокнистых) теплоизоляционных материалов. Фактический срок службы таких трубопроводов для магистральных сетей составляет 12-15 лет, распределительных и квартальных сетей 7-8 лет, т. е. значительно ниже нормативного, равного 25 годам;

• недостаточный контроль органов сертификации и гостехнадзора (энерго надзора) за качеством строительства;

• слабое информационное обеспечение о достоинствах и возможностях новых материалов и конструкций;

• отсутствие должного финансирования работ по программам реконструкции, нового строительства и замены тепловых сетей (для решения проблемы требуется ежегодно менять до 10-12% сетей, фактически меняется менее 1%).

Наиболее эффективной конструкцией трубопроводов тепловых сетей является предварительно изолированные индустриальные стальные трубопроводы ППУ (с пенополиуретановой изоляцией).

В 1994 г. в России было всего несколько предприятий, производящих предизолированные пенополиуретаном трубы (ЗАО "Корпорация ТВЭЛ", ЗАО "МосФлоулайн" и ЗАО "Петерпайп"), то к началу 2004 года их насчитывалось более 70. Так в Центральном округе (ЦФО) около 30, в том числе в г. Москве и Московской области 21 предприятие, в Северо-Западном (СЗФО) - 8, в Поволжском (ПФО) - 9, в Уральском (УФО) - 9, в Сибирском (СФО) -9, в Южном (ЮФО) - 4. Общая примерная мощность этих предприятий составляет около 10 тыс. км в год как магистральных, так и разводящих трубопроводов ППУ (от 57 мм и ниже до 1200 мм). Однако из-за недостатка в финансировании строительства и ремонта тепловых сетей мощность предприятий используется в среднем на 30-60 %. В последние годы в среднем производилось 2-3 тысячи км труб в год.

Для обеспечения массового и качественного применения трубопроводов ППУ был разработан пакет нормативной документации:

• Межгосударственный стандарт ГОСТ 30732-2001 "Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке";

• СТ 4937-001-18929664-04 "Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана со стальным защитным покрытием";

• СП 41-105-2002 "Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке";

• РД 10-400-01 "Нормы расчета прочность трубопроводов тепловых сетей";

• Компьютерные программы "СТАРТ";

• СНиП 41-02-2003 "Тепловые сети";

• СНиП 41-03-2003 "Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов";

• СП 41-107-2004 "Проектирование и монтаж подземных трубопроводов горячего водоснабжения из труб ПЭ-С с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке" и др.

В отличие от устаревших способов прокладки теплотрасс, технология применения трубопроводов ППУ позволяет:

• увеличить срок службы теплотрасс до 30-40 лет;

• снизить тепловые потери при транспортировке до 2%, что существенно сократит расход топлива и электроэнергии (при диаметре труб 1020 мм - 0,106% на 1 км сетей; при диаметре труб 530 мм 0,217% на 1 км сетей; при диаметре труб 219 мм 0,08% на 1 км сетей; падение температуры соответственно при 1020 мм - 0,05 С/км; при 530 мм - 0,12 С/км; при 219 мм - 0,46 С/км);

• снизить капитальные затраты на 15-20%, эксплуатационные в 9 раз, ремонтные в 3 раза;

• уменьшить время прокладки теплотрассы в 3-4 раза;

• исключить аварийность трубопроводов ППУ, благодаря обязательной установке системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением изоляции (СОДК).

Обследование тепловых сетей ООО "Теплосеть сервис" показало, что за последние 9 лет количество повреждений тепловых сетей в г. Москве составило для трубопроводов ППУ около 0,01 на 1 км трассы в год, для прочих прокладок более 1,2, причем основные повреждения были связаны с механическими повреждениями при проведении земляных работ и разрушением элементов для подключения приборов СОДК - 62% и лишь 4% повреждений от внутренней коррозии и 0% от внешней.

Процесс изготовления трубопровода ППУ, состоящего из стальной внутренней трубы, трубы-оболочки и изоляции из пенополиуретана (ППУ), является традиционным. Кольцевое пространство между стальной внутренней трубой и защитной оболочкой заполняется пенополиуретановой композицией. Реакционную смесь заливают с одного конца в зазор между трубами, при этом положение трубопровода ППУ может быть вертикальным, горизонтальным или слегка наклонным.

В России объединенными усилиями производителей трубопроводов ППУ, разработчиков ППУ систем, проектных и научных организаций для создания общероссийского стандарта ГОСТ 30732-2001, который вступил в действие с 01.07.2001. В данном стандарте сформулированы современные требования к ППУ изоляции трубопроводов ППУ.

Трубопроводы ППУ сегодня широко используются в качестве сетей центрального отопления. Широко применяемая сегодня технологическая конструкция «труба в трубе» зарекомендовала себя весьма надежной и эффективной и рассчитана на срок эксплуатации не менее 25 лет при температурах теплоносителя до 130°С (с кратковременным повышением до 150°С).

Особенности трубопроводов ППУ.

Основные требования к ППУ изоляции для трубопроводов ППУ можно сформулировать в общем виде следующим образом:

• достаточно высокая плотность используемых пенополиуретанов (обычно от 60 до 100 кг/м³);

• высокие механические свойства пенополиуретана;

• высокая теплостойкость пенополиуретана (до 150°С);

• термомеханические свойства ППУ должны сохраняться в течение десятилетий эксплуатации;

• ППУ композиция должна обладать отличной текучестью, необходимой для равномерного заполнения внутренней полости трубы длиной до 12 метров;

• ППУ системы не должны содержать озоноразрушающих фреонов;

• повышенные требования к безопасности, если в качестве вспенивающих агентов используются воспламеняющиеся жидкости.