Как повысить качество строительства полиэтиленовых трубопроводов?
Автор: М.А.Зуев, С.В. Иванов.
Рынок полимерных труб, из которых максимальные объемы продаж приходятся на полиэтиленовые, в России на протяжении последних десятилетий стабильно растет. Преимущества полимерных труб (коррозионная стойкость, малый удельный вес, трещиностойкость, длительный срок эксплуатации и др.) по сравнению с трубами из других материалов, а также существенно меньшая стоимость прокладки и эксплуатации привели к быстрому вытеснению ими стальных труб из объемов строительства и реконструкции наружных и внутренних трубопроводов рабочим давлением до 16 бар. Сейчас на долю трубопроводов из полиэтилена приходится уже около 35% от общего объема эксплуатируемых и около 87% строящихся распределительных трубопроводов в нашей стране.
Рассмотрим для примера Программу газификации Ленинградской области на 2012–2015 гг. Её финансирование в объеме 102,9 млрд. руб. осуществлялось за счет областного и муниципальных бюджетов, внебюджетных источников и инвестиций ПАО «Газпром». Программа предполагала строительство около 30 межпоселковых и других газопроводов различного давления, большая часть из которых полиэтиленовые, а это сотни километров. Планировалось также строительство двух АГНКС и новых котельных в Бокситогорском, Всеволожском, Подпорожском, Сланцевском и Лужском районах. И если в 2010 г. уровень газификации Ленинградской области вне городов составлял всего 56,7% (в городах — 68,8%, на селе — 33,4%), то на 01.01.2014 г. — уже 61,2%, а в 2015 г. он дошел до 75%. В ходе реализации этой программы остро встал вопрос обеспечения качества строительства, которое носит многоступенчатый характер и включает проверку квалификации персонала, используемых материалов, оборудования и соблюдения технологии.
Несомненно, входной контроль полиэтиленовых труб очень важен, т.к. некоторые производители в погоне за прибылью выпускают некондиционную продукцию, поставляя на рынок фальсификат. однако не менее важны надежное сварочное и вспомогательное оборудование и квалифицированные кадры (сварщики, прорабы, ИТР). Если в производственных условиях прорабы и мастера по разным причинам не проводят необходимый входной контроль труб и деталей, операционный контроль за выполнением подготовительных и сварочных работ, допускают авралы и штурмовщину на объектах, то операторысварщики, видя отсутствие контроля, перестают соблюдать технологию сварки. Основным правилом их работы становится «быстрее и с меньшими усилиями». Неквалифицированный персонал, работа на изношенном или ненадежном оборудовании также не способствуют поддержанию необходимого качества. В силу этих причин довольно распространенным явлением при строительстве полимерных трубопроводов стал брак при выполнении сварных соединений, некоторые примеры которого приведены на рис. 1–7.
Рис. 1. Установка муфты с ЗН на трубу ∅ 500 мм с повышенной овальностью без применения деовализатора, с помощью кувалды. В результате – обрыв спирали ЗН муфты.
Рис. 2. Проведение сварки труб Ø 500 мм муфтой с ЗН при постоянно подтекающей в зону сварки воде. В итоге сварное соединение не выдержало гидравлических испытаний, пришлось его вырезать и вваривать с помощью двух новых муфт с ЗН вместо него катушку.
Рис. 3. Приварка муфтой с ЗН шарового крана ∅ 225 мм. Сварщик вопреки инструкции в ручном режиме увеличил время сварки муфты почти вдвое (что зафиксировано в сварочном протоколе). В итоге расплав полиэтилена вытек, и пришлось заменять не только муфту, но и дорогой шаровой кран.
Рис. 4. Сварщик попытался приварить накладной уход ∅ 450\500 мм – 110 мм типа «Toploading» без применения специального позиционера, просто при мотав его проволокой к трубе. В результате накладной уход оторвался после первого приложения механической нагрузки.
Рис. 5. Результат сварки труб ∅ 90 мм, смотанных с бухты, муфтой с ЗН без применения позиционера. Расплав полиэтилена вытек в щель между трубой и деталью.
Рис. 6. В результате сварки труб ∅ 32 мм муфтой с ЗН без позиционера трубы сдвинулись в процессе сварки и произошла утечка во время пневмоиспытаний.
Рис. 7. Приварка седловых отводов ∅ 63х63 мм: а – сварщик, в нарушение рекомендаций производителя, прорезал фрезой основную трубу, не дав до конца остыть соединению. После прорезки деталь сдвинулась с места. В итоге после снятия ременного хомута седловой отвод оторвался от трубы; б – отвод приварен в ручном режиме, с увеличением времени сварки вдвое (что зафиксировано в сварочном протоколе). В итоге произошла температурная деформация соединения; в – при испытании в лаборатории приваренный с соблюдением всех правил седловой отвод оторвался от трубы при минимальной нагрузке. Причина – основная труба не соответствовала ГОСТ Р 508382009 из-за использования производителем некачественного сырья.
Массовый брак может в конечном счете дискредитировать передовые технологии. Поэтому первостепенным становится обеспечение качества сварочных работ, особенно для объектов повышенной опасности. Эту задачу призвана решать Система аттестации сварочного производства (САСв) на объектах, подконтрольных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору. Она включает, в числе прочего, аттестацию персонала по сварочному производству, сварочных материалов, сварочного оборудования и сварочных технологий, в том числе и задействованных при сварке изделий из полиэтилена. Координирует и организует эту работу в РФ Национальное агентство контроля сварки (НАКС). Ее рабочими органами являются аттестационные центры (АЦ) и аттестационные пункты (АП), созданные на всей территории страны. В Санкт-Петербурге в 2006 г. на базе ООО «ЦТФРегион» был открыт аттестационный пункт Северо-Западного регионального головного аттестационного центра (СЗР‑1ГАЦ‑27 АП), специализирующийся на аттестации персонала в области сварки полимеров. АП оснащен постами для проведения практических занятий, экзаменов по сварке полимеров, оборудованием для подготовки трубных катушек и заготовок. В учебном классе размещено самое современное оборудование для сварки встык нагретым инструментом, деталями с ЗН, экструзионной сварки.
При прохождении аттестации в этом АП сварщики поэтапно проходят специальную подготовку по программам НАКС на всех типах сварочного оборудования в соответствии с заявкой, что позволяет формировать у них устойчивые навыки и приемы выполнения необходимых технологических операций, и процедуру аттестации, позволяющую оценить их теоретическую и практическую подготовку. Все сотрудники АП имеют большой производственный опыт, аттестованы НАКС на 3 и 4 уровень и при проведении специальной подготовки стараются донести до сварщиков необходимость строгого соблюдения технологий сварки, объясняя особенности сварочных процессов в термопластах.
С 2006 г. по настоящее время в нашем АП было аттестовано около 1350 сварщиков и специалистов сварочного производства разных уровней, которыми можно укомплектовать не один десяток строительных и коммунальных организаций.
ООО «ЦТФРегион» имеется также Лаборатория контроля качества, включающая лабораторию неразрушающего контроля и испытательную лабораторию. Это позволяет оперативно и достоверно проводить оценку качества сварных соединений. Область ее аттестации включает системы газоснабжения (наружные газопроводы из полиэтиленовых и композиционных материалов, детали и узлы, газовое оборудование), а также строительные конструкции.
Лаборатория неразрушающего контроля позволяет проводить визуальный и измерительный, а также ультразвуковой контроль (дефектоскопию) сварных соединений. Лаборатория оснащена современным ультразвуковым дефектоскопом «УЗД‑50» с набором хордовых преобразователей для всех типоразмеров труб и комплект СОПов, что позволяет проводить ультразвуковой контроль практически всех сварных соединений, предусмотренных нормативной документацией.
Испытательная лаборатория способна выполнять комплекс механических статических и технологических испытаний образцов из металла (изделий и сварных соединений) и полимеров и их сварных соединений на статическое растяжение, сплющивание и отрыв. Разрушающие испытания проводятся на современной разрывной машине «ИР 5047–50–11» с программнотехническим комплексом фирмы «Точприбор» (Россия), специально разработанной для испытания полимеров по многим параметрам. Результаты механических испытаний сварных соединений и основного материала отличаются высокой точностью, в отличие от разрывных машин устаревшей конструкции. Профессиональный подход к делу аттестационного пункта СЗР‑1ГАЦ‑27АП, а также работа лаборатории контроля качества ООО «ЦТФРегион» — наш вклад в дело обеспечения качества при строительстве и реконструкции объектов инфраструктуры Северо-Западного региона России.
