Способ защиты от разрушения газовой коррозией самотечных бетонных труб

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве подземных самотечных бетонных трубопроводов. На бетонные трубы укладывают бетонные панели, верхняя поверхность которых выполнена в виде параболического цилиндра с высотой в замке от толщины трубы до высоты свода естественного равновесия грунта засыпки траншеи, что позволяет увеличить долговечность трубопровода за счет повышения коррозионной стойкости его свода.

Изобретение относится к строительству трубопроводов, в частности к способам предохранения труб от коррозии и износа, Известен способ защиты от разрушения бетонных труб, по которым циркулирует кислотная жидкость, в частности бетонных труб для сточных вод, близкий к заявляемому способу по достигаемому результату (в.з. ФРГ N 3324182, М. Кл. C 23 F 11/04, F 16 L 58/06, заявл. 05.07.83, опубл. 17.01.85). Способ заключается в том, что внутреннюю поверхность бетонных труб обрабатывают щелочным веществом в момент, когда водородный показатель pH на внутренней поверхности этих труб опускается ниже критического значения, при котором кислота может начать разрушение поверхности.

Однако данный способ не обеспечивает надежной защиты от разрушения бетонных труб, поскольку щелочное вещество может смываться с внутренней поверхности бетонных труб сточными водами и тогда поверхность труб будет подвергаться коррозии, это приведет к разрушению труб, что сократит срок их службы. Кроме того, осуществить обработку внутренней поверхности бетонных труб технически достаточно сложно, особенно в действующем трубопроводе, и требует значительных затрат на выполнение этой операции.

Известен также способ антикоррозионной защиты подземного трубопровода, защищенный а.з. Японии N 58-48794, М.Кл. F 16 L 58/10, заявл. 15.12.77, опубл. 31.10.83. Способ включает бурение отверстия в грунте напротив участка трубопровода, который необходимо защитить от коррозии, и нагнетание антикоррозионного состава, который обволакивает наружную поверхность участка.

Однако этот способ не позволяет значительно увеличить срок службы трубопровода, так как защита обеспечивается только на отдельных его участках. При этом возникает необходимость выявления участков, подвергнутых коррозии, с достаточной степенью точности. Кроме того, антикоррозионный состав, растекаясь по поверхности трубы, принимает различную форму, которая зависит от свойств состава и разновидности грунта и защищает от разрушения только определенный участок трубы, не защищая при этом весь свод.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ защиты трубопровода по а.з. Японии N 62-52099, кл. E 03 F 3/04, заявл. 05.09.83, опубл. 04.11.87), выбранный в качестве прототипа. Способ включает установку бетонной панели на поверхность трубы с опиранием пятами на грунт, расположенный рядом. От центральной части бетонной панели в обе стороны вытянуты консольные полки, выступающие за контур корпуса. Способ предназначен для защиты труб, выполненных из гибкого гофрированного листового металла.

Известный способ не позволяет осуществить надежную защиту трубопровода от коррозионного износа, поскольку панель установлена на гофрированный материал трубопровода, сто не может осуществить плотное прилегание панели к поверхности трубы, а значит, труба потеряет герметичность сразу после коррозионного разрушения стенки, что приведет к его неисправности. Кроме того, толщина бетонной панели незначительна и одинакова по всей площади. Поскольку скорость коррозионного разрушения стенки панели пропорциональна ее толщине, то потеря ее несущей способности против вертикального давления грунта с последующим обрушением произойдет за короткий отрезок времени. Таким образом, способ не обеспечивает коррозионную стойкость свода трубопровода и не может увеличить срок службы трубопровода в условиях коррозии.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ защиты от разрушения газовой коррозией самотечных бетонных труб путем установки защитной панели на поверхности трубы так, чтобы обеспечить повышение коррозионной стойкости свода трубы, и сохранить несущую способность даже после разрушения трубы, что приведет к увеличению срока службы трубопровода.

Поставленная задача решается тем, что в способе защиты от разрушения газовой коррозией самотечных бетонных труб, включающем установку бетонной панели на поверхности трубы с опиранием пятами на грунт, расположенный рядом с трубой, согласно предлагаемому изобретению, новым является то, что панель выполняют в виде бетонного свода, имеющего верхнюю поверхность в виде параболического цилиндра, где высоту в замке свода выбирают в пределах от толщины трубы до высоты свода естественного равновесия грунта.

Причинно-следственная связь между совокупностью заявляемых признаков и достигаемым результатом заключается в следующем.

Внутренняя коррозия самотечных бетонных труб обусловлена образованием сероводорода и его последующим превращением в результате окисления в серную кислоту. При этом коррозии подвергается часть трубы, которая омывается газовой средой, т.е. свод. Кроме того, по многолетним наблюдениям за канализационными трубопроводами установлено, что интенсивность разрушения от газовой коррозии по поперечному сечению трубы увеличивается при приближении к замку свода трубы. Это происходит ввиду того, что хотя в течение суток уровень наполнения трубопровода периодически меняется, часть трубы, расположенная в своде, находится под воздействием газовой среды значительно больше времени, чем та часть трубопровода, которая омывается жидкой средой. Поэтому именно свод трубопровода необходимо надежно защищать от разрушения.

Осуществление способа так, что панель выполняют в виде бетонного свода, позволяет увеличить толщину верхней части трубы, т.е. в направлении более интенсивной коррозии, что обеспечивает коррозионную стойкость свода трубы.

Выполнение верхней поверхности бетонного свода в виде параболического цилиндра обеспечивает создание за счет внутреннего трения в грунте эффекта частичной или полной разгрузки свода от вертикального давления (так называемый арочный эффект). Максимально необходимая толщина свода практически возможная в связных грунтах - глинах и т.п. приводит к образованию в грунте свода естественного равновесия, т.е. напряженного состояния в грунте, при котором он удерживает от обрушения сам себя при даже полном коррозионном разрушении свода.

Если высота свода верхней поверхности панели превысит свод естественного равновесия грунта, то это значительно увеличит вес панели, а также не обеспечит условий для создания "арочного эффекта" в грунте.

А если высота в замке свода будет меньше толщины трубы, то это не обеспечит надежность защиты от коррозии.

Заявляемый способ может быть использован для защиты от газовой коррозии новых бетонных труб, а также для усиления эксплуатируемых трубопроводов.

Способ осуществляется следующим образом. В зависимости от разновидности грунта и наружного диаметра трубы рассчитывают высоту свода естественного равновесия. Расчет ведут по известным методикам. Затем бетонную трубу помещают в траншею. На трубу укладывают панель в виде бетонного свода, имеющего верхнюю поверхность в виде параболического цилиндра с высотой в замке свода, соответствующей расчетной величине свода естественного равновесия грунта, но не менее толщины трубы. Свод выполняют из жесткого монолитного бетона с малым водоцементным отношением. При большой высоте свода его укладывают слоями с выдержкой каждого слоя до его первоначального схватывания. Панель опирают пятами на грунт, расположенный рядом с трубой. Затем осуществляют обратную засыпку грунта.

Была проведена опытная проверка самотечных бетонных труб, снабженных бетонным сводом, выполненным согласно заявляемому техническому решению. Например, испытывали трубопровод с наружным диаметром D_н = 50 см и толщиной стенки T = 5 см, который укладывали в плотном грунте с углом внутреннего трения ϕ = 60^o. Величину свода естественного равновесия нужно знать на момент химического разрушения верха трубы, т.е. не раньше чем через несколько лет после обратной засыпки открытых траншей. Грунт обратной засыпки к тому времени успевает стабилизироваться, поэтому величину свода естественного равновесия грунта рассчитывали для закрытой проходки в грунте (Н.Н. Бородавкин. Механика грунтов в трубопроводном строительстве. - М.: Недра, 1986 г., стр. 128) и она составила: Таким образом, толщина бетона на направлении наиболее быстрой коррозии по вертикальной оси трубы увеличилась в 4,8 раза, что приводит к соответствующему увеличению срока коррозионного разрушения свода.

Условно приняв коррозионную стойкость обычной бетонной трубы с таким же диаметром и толщиной стенки за 1, считаем, что коррозионная стойкость бетонной трубы, снабженной бетонным сводом, увеличивается в 4,8 раза до полного разрушения свода. Однако трубопровод может служить еще длительное время, учитывая способность грунта удерживаться от обрушения за счет "арочного эффекта". Таким образом, заявляемый способ защиты позволяет значительно увеличить коррозионную стойкость свода и срок службы самотечных бетонных труб.

Формула изобретения

Способ защиты от разрушения газовой коррозией самотечных бетонных труб, включающий установку бетонной панели на поверхности трубы с опиранием пятами на грунт, расположенный рядом с трубой, отличающийся тем, что панель выполняют в виде бетонного свода, имеющего верхнюю поверхность в виде параболического цилиндра, где высоту в замке свода выбирают в пределах от толщины трубы до высоты свода естественного равновесия грунта.