В нашей стране трубопроводный транспорт успешно функционирует уже длительное время. Большая часть трубопроводных систем состоит из стальных труб, тем не менее, видно увеличение объемов использования труб из полимерных материалов. Например, полиэтиленовые трубопроводы распространены в газоснабжении, для организации водоснабжения применяют полипропиленовые трубы, для водоотведения – системы из армированного полипропилена. Поливинилхлорид предназначен для трубопроводов и газоходов в химической промышленности, стеклопластик предназначен для работы с агрессивными рабочими средами.
Особенности разрабатываемых сегодня нефтегазовых месторождений свидетельствуют о том, что применение полимерных трубопроводов для организации системы транспортировки позволяет добиться лучших технико-экономических показателей. Трубы из стеклопластика широко применяют в нефтегазодобывающей отрасли в силу плохой теплопроводности (в результате чего энергоноситель охлаждается медленнее), низкой адгезии примесей в продукте и отсутствии отложений. Кроме этого достоинством такой арматуры является быстрая установка. Ряд компаний, работающих в нефтяной отрасли, к преимуществам пластикового трубопровода относят снижение стоимости ремонта и продление межремонтных сроков.
Оснащать системы из композитных материалов необходимо соответствующей трубопроводной арматурой. Высокая эффективность функционирования достигается при установке на пластиковый трубопровод пластиковой запорно-регулирующей арматуры. Тем не менее, это не всегда доступно.
В нашей стране нет предприятий, выпускающих пластиковую и стеклопластиковую арматуру, поэтому отечественные потребители вынуждены закупать импортное оборудование, что противоречит проводимой политике импортозамещения. При этом на рынке присутствует широкий ассортимент металлической арматуры на разные температуры и давления. Поэтому распространена ситуация, когда на пластиковый трубопровод устанавливают запорные устройства из стали со всеми характерными для них недостатками. В некоторых случаях наоборот – композитную арматуру устанавливают на металлические трубопроводы, которые, как правило, футерованы или имеют защитное покрытие. На сегодняшний день на отечественном рынке уже сложились условия и предпосылки для организации отечественного производства композитной трубопроводной арматуры.
Возможности и сферы использования композитной трубопроводной арматуры
Рассмотрим возможности использования оборудования из композитов, принимая во внимание существующий сегодня объем потребления задвижек, кранов и другой металлической арматуры (таблица 1). Значительный уровень спроса характерен для нефте-, газодобывающей и перерабатывающей промышленностях (порядка 30%). Еще примерно 40% приходится на «традиционные» для нашей страны сферы: энергетическую, химическую, металлургическую, а также на водоснабжение и водопотребление. Согласно представленным данным, большая часть оборудования работает с коррозионно-активными средами при температуре не более 150 oС и не больших давлениях до 2,5МПа. Поэтому использование «пластиковой» арматуры возможно во всех сферах, в том числе и для работы с агрессивными средами, при этом применение способствует продлению долговечности и увеличению надежности системы.
Таблица 1 - Распределение потребителей запорной арматуры по отраслям промышленности
| Объем потребления по отраслям | Область применения | Рабочая среда | Температура | Давление | Условный диаметр |
| Химическая 11% | Материальные трубопроводы транспортировки агрессивных сред; сточные, хозяйственно-бытовые, производственные трубопроводы | Растворы кислот и щелочей; вода минеральная; хлорированная вода | До +150°С | До 2,5 Мпа | Ду 25-300 мм |
| Добыча и транспортировка нефти и газа 17% | Нефтепроводы; газопроводы распределительных сетей, сточные, хозяйственно-бытовые, производственные трубопроводы | Сероводород, этан, метан, бутан, пропан; аммиак-газ; пластовая вода, хлорид кальция, хлорид натрия | До +120°С | До 2,5 Мпа | Ду 25-500 мм |
| Нефтегазопереработка 13% | Магистральные нефтепродуктопроводы; мазутопроводы; сточные, хозяйственно-бытовые, производственные трубопроводы | Сернистая нефть; сероводород; бензиловый спирт; мазут; минеральные масла; нитробензол; гексан; хлорированная вода | До +80°С | До 2,5 Мпа | Ду 25-500 мм |
| Черная и цветная металлургия 7% | Технологические сети — хозяйственно-бытовые, сточные, производственные трубопроводы | Растворы кислот и щелочей; горячая и холодная вода | До +60°С | До 2,5 Мпа | Ду 25-800 мм |
| Энергетическая 13% | Технологические сети, теплопроводы; водоподготовка; производственные, сточные, хозяйственно-бытовые, производственные трубопроводы | Горячая вода; промышленные стоки; морская вода; вода минеральная | До +150°С | До 2,5 Мпа | Ду 25-800 мм |
| Водоподготовка и водоотведение 14% | Магистральные сети и распределительные сети — теплопроводы, канализация, водоподготовка; сточные, хозяйственно-бытовые водоводы | Горячая и холодная вода; промышленные стоки; вода минеральная; хлорированная вода | До +150°С | До 2,5 Мпа | Ду 25-800 мм |
При использовании пластиковых труб и арматуры достигается синергетический эффект, который способствует активному внедрению композитных материалов на отечественный арматурный рынок.
На сегодняшний день основными поставщиками такой арматуры являются зарубежные компании. В производстве оборудования они используют термопласты ПВХ, ХПВХ, ПП, которые пригодны для эксплуатации при температурах не более 80 oС, тем самым ограничивая направления применения, так как в большинстве сфер работают с высокими температурами (таблица 1).
Совсем недавно в нашей стране начали использовать термопласты и реактопласты для производства дисковых затворов и шаровых кранов (таблица 2). В результате использования агрессивностойких материалов в конструкции удалось получить устройства с высокой химической стойкостью ко многим рабочим средам: водяным и парообразным; органическим растворителям; нефтегазовым; кислым и щелочным различной концентрации, в том числе и с механическими примесями; пищевым. Таким образом, применять отечественную пластиковую трубопроводную арматуру можно в различных сферах: в жилищно-коммунальном хозяйстве, энергетической и химической промышленностях, нефтегазовом секторе.
Таблица 2 - Технические характеристики российской запорной арматуры
| Характеристика | ШАРОВЫЙ КРАН (ШК) | ДИСКОВЫЙ ПОВОРОТНЫЙ ЗАТВОР (ЗД) |
| Давление PN | до 2,5 Мпа | до 1,6 Мпа |
| Температура рабочих сред | от -70°С до + 150°С. | от -70°С до + 150°С. |
| Температура окружающей среды | от -70°С до +50°С | от -70°С до +50°С |
| Материал корпуса | композит на основе термореактивных смол Констафтор Г, Констафтор 1000 | композит на основе термореактивных смол |
| Условный проход | Ду 25-100 | Ду 50-200 |
| Материал шара (ШК), диска (ЗД) | композиты Констафтор 1000; Кон-стафтор 1000П | металло-полимерный композит, стойкий в коррозионноактивных средах |
| Класс герметичности | А по ГОСТ Р 54808-2011 | |
| Присоединение к трубопроводу | фланцевое | межфланцевое |
| Присоединительные размеры фланцев | по ГОСТ 12815-80 | |
| Направление движения рабочей среды | двухстороннее | |
| Расположение ШК на трубопроводе | любое | |
| Рабочие среды | нефтепродукты; химически активные среды (кислые и щелочные с механическими включениями и без механических включений); вода бытовая, промышленная, морская; пар; пищевые и биологические среды; гидро- и пневмопульпы крупностью частиц до 2 мм | |
| Варианты управления | ручной привод; ручной привод с редуктором; электропривод; пневмопривод | |
Рост масштабов использования трубопроводных систем из полимерных и композитных материалов в совокупности с увеличением объемов транспортировки и переработки высокоагрессивных сред обуславливают необходимость становления в нашей стране собственного производства композитной трубопроводной арматуры. При этом организация опытно-промышленных испытаний в разных областях применения и в разнообразных условиях работы будет способствовать ее более быстрому внедрению.
