Соединение и монтаж асбестоцементных труб

Канализационные

Производство труб из асбестоцемента осуществляется из каменного материала, который образуется путем смешивания асбеста, портландцемента и определенного количества воды. Доля асбеста на весь материал составляет всего 15-20%.

Безнапорные асбестоцементные трубы

Цепкое соединение с бетоном позволяет безопасно использовать изделия в разных сферах.

Cодержание статьи

• 1 Применение асбестоцементной трубы
  • 1.1 Хризотилцементные и керамические изделия
• 2 Виды асбестоцементных труб
  • 2.1 Технические характеристики и производство изделий
  • 2.2 Все о хризолитовых трубах (видео)
  • 2.3 Монтаж асбестоцементных трубопроводов
  • 2.4 Похожие статьи

Применение асбестоцементной трубы

Для решения задач современного строительства без асбестоцементных изделий просто не обойтись. С их помощью происходит монтаж водопроводных систем питьевого и технического назначения и систем канализации напорного и безнапорного типа.

Однако, применение изделий из асбестоцемента выходит за рамки наладки трубопроводов. Они незаменимы для устройства мелиорации, дренажей, при прокладке кабелей, а также для сооружения ливневых отводов. Их характеристики позволяют применять изделие для обсадки колодцев, скважин, сооружения мусоропроводов.

Применение материала регулируется СНиП 41-01-2003, в котором указано, что асбестоцементная труба может применяться для сооружения дымоходов. В Западных странах она нашла свое место в системах теплоснабжения и газопроводов. В таких условиях асбестовые конструкции успешно работают несколько десятков лет. Популярно применение материала в ядерной и ракетостроительной промышленности.

Хризотилцементные и керамические изделия

Хризотилцементные трубопроводы – это разновидность асбестовых изделий. Их производство началось совсем недавно. Разница между двумя типами материалов состоит в том, что хризотил максимально безопасный для здоровья и окружающей среды.

Асбестоцементная муфта применяется для соединения керамических трубопроводов

Амфиболовый асбест, который до недавнего времени применялся для канализации, может спровоцировать раковые заболевания.

Он отнесен к группе канцерогенов, так как после попадания в организм он остается в нем на длительный срок, так как выводится из него крайне медленно.

Монтаж трубопровода между собой предполагает резку магистрали. Распил приводит к образованию пилы, которая делает изделия вредоносными. При работе с материалом настоятельно рекомендуется использовать респиратор.

Именно из-за патогенности влияния амфибола на организм сегодня применяется хризотоп. То, как маркируется труба, указывает, что хризотилцементные изделия имеют большую прочность. Например БНТ-100 пригодна для систем с небольшой нагрузкой, а БНТ 150 – отличается универсальностью и может использоваться в любым системах.

Виды асбестоцементных труб

Делятся асбестоцементные изделия в зависимости от их назначения на:

• газопроводные;
• водопроводные;
• канализационные.

В зависимости от режима эксплуатации конструкция бывает:

• напорная;
• безнапорная.

Напорные и безнапорные БНТ изделия регулируются согласно ГОСТ 539-80, ГОСТ 1839-80, ГОСТ 11310-90. Напорная труба имеет диаметр по внутренней стороне от 50 мм до 600 мм. Она может выдерживать давление в пределах от 6 до 9 атмосфер. Характеризуется напорная труба устойчивостью к износу, а также незначительным гидравлическим сопротивлением, что позволяет применять ее для решения строительных задач.

Используется напорная труба при наладке напорного водо-, газопровода, а также для обустройства оросительных и мелиоративных систем. Она пригодна для обустройства колодцев, а также перекрытия построек хозяйственно-бытового назначения.

Безнапорные асбестоцементные трубы или БНТ выпускаются в отрезках от 2,95 м до 5 м. Внутренний диаметр может находиться в пределах от 50 до 500 мм. БНТ пригодны для наладки безнапорных инженерных конструкций: канализации, воздухоотвода и т. д. Они характеризуются тем, что демонстрируют высокое электрическое сопротивление.

Соединение трубопроводов с помощью полиэтиленового тройника

Материал БНТ изделий не боится коррозии. БНТ изделия применяются в качестве опор при закладке заборов, а также других ограждений.

Технические характеристики и производство изделий

На практике асбестоцемент представляет собой фибробетон. Его производство включает такие этапы:

• размельчение асбестового сырья, полученного с добывающих предприятий;
• распушка асбеста с дальнейшей разделкой волокон;
• добавление воды к соотношению цемента с асбестом 85:15;
• изъятие полученной пульпы на барабан с сетчатой структурой;
• наматывание пленки на скалку для придания изделию требуемой толщины стенок.

Производство изделий происходит только под строгим контролем согласно ГОСТ. Вес асбестоцементной трубы на 1 м составляет от 6 до 11 кг. Например, вес 300 мм изделий меньше 500 мм.

Напорная труба выпускается в отрезках по 3,95 или 5 метров. Ее проходное сечение имеет следующие размеры: 100, 150, 200, 250, 300, 400 и 500 мм. Вес изделия варьируется от 45 кг для изделия на 100 мм до 67 кг для изделия на 150 мм или 19 кг – для 300 мм.

Изделия с малым диаметром 100 и 150 больше подходят для обустройства колодцев или мусоропроводов. Незначительный вес допускает их монтаж в частном домовладении. Трубы с диаметром 300 и больше имеют значительный вес, а применяются они для прокладки промышленных трубопроводов.

Также, как другие изделия, напорная труба 300 водонепроницаемая. Диаметр 300 мм позволяет выполнить быстрый и дешевый монтаж системы.

Безнапорные изделия выпускаются в отрезках длиной 3.95 м, диаметр которых составляет от 100 до 200 мм. БНТ 100 имеет вес 24 кг. Изделия 150 имеют вес 37 кг. Безнапорная труба асбестоцементная 200, вес которой не превышает 64 кг, обеспечивает чистую подачу воды по трубопроводу, поэтому ее монтаж популярен в хозяйственной сфере.

Все о хризолитовых трубах (видео)

Монтаж асбестоцементных трубопроводов

Монтируются асбестоцементные трубы согласно некоторым правилам, среди которых:

1. Перед тем, как произвести монтаж, следует обточить наружный диаметр торцов каждой трубы, чтобы подогнать размеры и получить шероховатую поверхность.
2. Соединение отрезков между собой выполняется при помощи муфт. Качественно соединить изделия удается при помощи канавок, нанесенных на муфту. Благодаря резиновым кольцам, которые установлены в канавки, удается выполнить максимально плотное соединение.
3. За компенсацию упругой деформации во время эксплуатации отвечает радиальный зазор, нанесенный на соединение муфты с трубопроводом.
4. Благодаря наличию зазора между торцами, соединение может обойтись без температурных компенсаторов.
5. При нагревании изделие удлиняется только на 0. 4 мм на 5-метровую длину, что в 12 раз ниже, чем удлинение стального аналога.

Чтобы обеспечить плотное соединение, следует выбирать муфту, наружный диаметр которой подходит под размер линии.

Похожие статьи

Соединение асбестоцементных труб

Для того чтобы трубопровод служил долгое время и с ним не было никаких проблем, необходимо изначально правильным образом установить конструкцию, а также как можно лучше и качественней соединить асбестоцементные трубы, применяя необходимые соединительные элементы, арматурные изделия и устройства, призванные компенсировать различные деформации и вибрационные процессы.

Для того чтобы сделать выбор на определенном типе соединительных элементов необходимо определить для каких целей изделие из асбестоцементных труб будет применяться. Немаловажно определить конкретную функцию трубопроводной конструкции.

На заводах-производителях выпускаются асбестоцементные муфты с двумя зубцами, которые аналогичны размерам асбестоцементных элементов, имеющихся в трубопроводной конструкции. Эти соединительные элементы широко применяются в водопроводах. Сам процесс объединения деталей происходит простым способом, задействовав плотное кольцо из резины.

В случае соединения труб, которые не будут подвергаться в процессе эксплуатации напору, используют асбестоцементные муфты. Они сделаны из трубы с толстыми стенами и большим диаметром. Кроме нее, в водопроводах и газопроводах, которые созданы из асбестоцементной трубы могут быть использованы муфты «Жибо» из чугуна.

Для прокладки кабельных соединений используют для скрепления асбестоцементных изделий, которые не будут подвергаться напору муфты из полиэтилена высокого давления.

Фрагмент стыковки: 1,2 — труба хризолитцементная; 3 — муфта; 4 — уплотнительное кольцо из резины

Такой главный элемент в изделии, как соединительный узел должен обладать следующим:

1. В работе с существенным давлением, а также в случае образования вакуумного пространства должен проявлять устойчивую прочность и обладать свойствами плотности.

2. Не поддаваться влиянию неблагополучной среды.

3. Проявлять себя как удобный и простой материал, на который не стоит тратить много времени и сил.

Содержание

1. Каким же образом можно соединить изделия из асбестоцемента?
2. Алгоритм соединения
3. Объединение с помощью муфты, не поддающаяся напору и давлению
4. Соединитель – полиэтиленовая муфта
5. Стыковка с помощью муфты «Жибо» из чугуна

Первым способом объединения является муфта из асбестоцемента с зубчиками. Ее название больше известно как двубортная. Она представляет собой кусок трубы приблизительно около 20 сантиметров. Ее диаметр внутри немного больше чем диаметр снаружи изделий, которые необходимо соединить. За счет имеющихся внутренних креплений – зубчиков, конструкция с таким соединением становится нерушима и монолитна. Данные зубчики имеют разный размер, тем самым прекрасно выполняют свою функцию – удержание резинового кольца.

Прежде чем купить такое изделие необходимо хорошо его рассмотреть и изучить его внешнюю составляющую. Во-первых, на поверхности с внешней стороны изделия должны отсутствовать какие-либо повреждения и расколы. Во-вторых, поверхность внутри изделия должна иметь вид правильного цилиндра, концы должны выглядеть в виде конусов с выступающим элементом.

А как же создается герметичность? Это происходит с помощью резиновых колец, поэтому они должны быть достаточно эластичны, чтобы иметь способность сопротивляться потоку давления и не выскочить из стыка.

Изделия из асбестоцемента необходимо доставлять к месту назначения обязательно перед их установкой. Установка выполняется путем раскладывания их параллельно канавы. Только после тщательной обработки канавы можно приступать укладывать такие изделия. Днище канавы должно быть спроектировано с правильным уклоном, чтобы изделие из асбестобетона могло иметь прочную опору не меньше чем треть окружности.

Во избежание повреждений всей трубопроводной системы не нужно игнорировать необходимые условия установки таких хрупких изделий, правильно подготовленное днище канавы играет важнейшую роль. Там, где должны быть стыки труб делаются небольшие ямы, размеры которых примерно такие же, как ширина днища канавы. Ямы выкапываются длиной около 70 см, а глубиной около 20 см.

Таким прибором, как шаблон из металла, служащего верным помощником в проверке размеров концов элементов, которые нужно соединить, необходимо перед укладкой в канаву проделать эту работу. Сами изделия укладываются на дно канавы, ориентируясь на шнур.

Соединить асбестоцементное и стальное изделие с помощью муфты из асбестоцемента необходимо применить в использовании трубу, конец которой нужно проточить.

Алгоритм соединения

После прокладки изделия в канаву, необходимо установить на него муфту, а именно ее конец с наименьшим выступом плотнее прижать к краю изделия, которое соединяется. Сначала необходимо продвинуть муфту на расстояние больше чем сама муфта, после чего, используя шаблон, необходимо проложить второе изделие, согласно разметке нужного расположения элемента соединения.

Муфту нужно установить так, чтобы она находилась строго по центру всей соединяемой конструкции. Резиновые кольца устанавливаются так, чтобы они создавали прямой угол с горизонтальной осью асбестоцементной конструкции. Нужно держать под контролем положение колец, они не должны иметь искаженный вид или перекручиваться. После того как все детали будут на месте необходимо выстроить центр. Свойства натяжения муфты зависят от того насколько правильно будет ориентирован центр.

Месторасположение труб необходимо проверить, ориентируясь на шнур. После очередной перепроверки месторасположения труб, изделия из асбестоцемента необходимо укрепить и с двух сторон создать плотность грунтовой массой. Особое внимание нужно обратить на кажущуюся мелочь, как обеспечение сухости концов изделий, которые будут образовывать стык. Это предупредит движение и выскальзывание колец в процессе натяжения соединительных узлов.

С помощью домкрата не составит труда создать натяжку муфты на стыковочную часть изделия. Нужно помнить о том, что присоединять их нужно на расстоянии, которое будет позволять делать хороший обхват краев муфты. Натягивание соединителя нужно делать не спеша и размеренно, не допускать, чтобы деталь перекосило.

Используя зазор, который расположен спереди и имеет вид конуса, муфта при натяжении выполняет обхват переднего кольца. Затем следует процесс зажима и его продвижения. Со вторым кольцом аналогично.

Натяжение соединительного узла прекратится именно тогда, когда муфта займет свое центральное место, согласно разметке. Затем необходимо, используя шаблон, сделать проверку правильного месторасположения колец, создающих плотность. Дабы избежать торчащего кольца из соединителя, нужно обеспечить закрепление зазора между элементом трубы и муфтой цементной смесью.

Объединение с помощью муфты, не поддающаяся напору и давлению

Вторым видом соединителя выступает муфта безнапорная. Такой вид соединителя в большинстве случаев используют для трубопроводных систем при установке кабельной сети в основном во влагоемкой среде.

Этого можно добиться с помощью высверливания двух отверстий в муфте, диаметр которых около 2 см. В первую очередь, перед процессом установки трубопроводных элементов, на концах соединяемых деталей нужно сделать отметки месторасположения муфты. Это нужно для централизации. В данном случае процесс монтажа муфты не отличается, на ранее подготовленную трубу одевается муфта. Труба должна уже лежать в канаве. Далее, необходимо обеспечить зазор. Труба, которую необходимо присоединить, продвигается именно до того момента пока он не образуется размером около 5 мм.

После всего, согласно требованиям, производится централизация детали. Для обеспечения герметичности стыков, необходимо их защитить специальной лентой. Ширина ленты составляет около 7 см. Далее, необходимо сместить соединительную деталь на необходимое место стыков, отслеживая отверстия согласно разметке и обеспечивая, чтобы муфта соединяла в себе элементы двух соединяемых изделий. Для создания пропорционального зазора для колец, необходимо вставить в муфту специальные клинья из дерева. Монтажный зазор нужно уплотнить волокном, полученным в результате обработки льна. Уплотнять нужно примерно на третью часть промежутка между торцом изделия и одним из краев муфты.

Вещество органического происхождения в расплавленном состоянии необходимо залить в одно из отверстий. Это нужно делать до момента пока вещество не будет виднеться во втором из отверстий. Именно так происходит заполнение соединительного пространства. Нужно учитывать, что после залития веществом, нужно дать постоять в неподвижном состоянии всей конструкции, высушивать вещество средствами горелок или сушилок нельзя. Оно должно отвердеть самостоятельно.

Как вариант можно процесс соединения сделать с использованием раствора из песка и цемента. В этом случае отличительной чертой установки является то, что в соединителе не потребуется высверливать специальные отверстия.

Соединитель – полиэтиленовая муфта

Этот соединитель широко используем в соединительных процессах асбестоцементных труб, при монтаже трубопроводной конструкции для кабелей в области связей. Особенностью такого соединения является то, что он применим только в сухих средах. Кроме того, диаметр труб должен соответствовать отметкам от 10 см до 30 см.

Отличительной чертой процесса установки является необходимость разогрева муфты. Для этих целей используют бак с горячей водой, нагретой до температуры кипения. Опустив в воду муфту, необходимо оставить ее там примерно на 10–15 минут.

Как уже известно, разогретая муфта должна надеваться на лежащую в канаве трубу пока не почувствуется барьер изнутри. Один из концов второго изделия устанавливается аналогично.

Когда муфту такого вида установить невозможно, используется манжета из металла. Например, ремонтируя канализационную систему с заменой муфты такого вида стыки нужно производить с применением ручного монтажного инструмента в виде зажима. Под манжету необходимо подложить прокладку из гидроизоляционного материала. После такой процедуры остается только зажать манжету. Стыковочные участки после всего монтажа укрепляются смесью из песка и цемента. Слой смеси должен быть более чем 15 мм. Манжета из металла очень удобна в своем применении даже потому, что концы труб не требуют их дополнительной обработки в виде резки. Этот момент, безусловно, является преимуществом над другими видами соединений.

Кроме такой манжеты, есть еще и сварная манжета. Она имеет барьер внутри ее самой, который обеспечивает точную централизацию соединяемых деталей.

Стыковка с помощью муфты «Жибо» из чугуна

Она применяется для соединений водопроводных систем. Фланцевые и втулочные детали муфты делаются из определенной марки чугуна. При использовании такой муфты наклон водопроводной трубы возможен, но не больше чем на 5 градусов.

К преимуществам таких соединителей относится то, что применяя их не нужно с точностью обрабатывать концы труб после их разреза. Кроме того, при эксплуатации ее разрешено затягивать и, если возникнет необходимость, придавать ей плотности.

Устанавливается следующим образом:

1. На конце асбестоцементной трубы устанавливается фланцевая и втулочная деталь вместе с кольцом муфты. Нужно помнить, перед установкой, трубу необходимо уложить в канаву.

2. На противоположный конец трубы устанавливается еще одна фланцевая деталь вместе с кольцом.

3. Производится централизация изделия.

4. Выполняется затягивание фланцевых деталей и шайб с помощью болтов.

Но такой метод соединения асбестоцементных труб имеет недостатки. Болты, с помощью которых затягиваются детали, неустойчивы к коррозийным образованиям. Вследствие чего, наступает преждевременное их разрушение.

Для соединения асбестоцементных труб, имеющих задвижки и отводы, применяется труба из металла, имеющая соединительные фланцевые детали.

Укладка и соединение асбестоцементной напорной трубы

🕑 Время чтения: 1 минута

Напорная асбоцементная труба используется для передачи воды под давлением. Он содержит асбестовое волокно вместо армирующей стали, что делает трубы легче по весу и обеспечивает достаточную прочность.

Трубы напорные асбестоцементные обладают хорошей стойкостью к сероводородной коррозии и агрессивным грунтам. Они имеют низкие эксплуатационные расходы, так как гладкие стенки трубы обеспечивают низкий коэффициент трения.

 Другие три типа асбестоцементных труб:

1. Безнапорные трубы для санитарной канализации
2. Ливневые трубы для подачи ливневых стоков
3. Напорные трубы для использования в качестве водопровода

Содержимое:

0 1. Хранение асбестоцементных труб

2. Траншеи для укладки асбоцементных труб

3. Соединение асбестоцементных труб

• 3.1 Чугунные разъемные соединения
• 3.2 Асбоцементная муфта

4. Укладка фитингов

5. Крепления для асбестоцементных труб

Часто задаваемые вопросы

1. Хранение асбестоцементных труб в чередующихся слоях.

Пирамидальный штабель рекомендуется для труб меньшего диаметра, чтобы сэкономить место, необходимое для хранения.

Высота трубных штабелей не должна превышать 1,5 м.

Чугунные разъемные фитинги и соединения должны быть уложены под навесом и отделены от асбестоцементных труб и фитингов.

Резиновые кольца должны содержаться в чистоте и не подвергаться воздействию смазки, тепла, масла и света.

2. Траншеи для укладки асбестоцементных труб

1. Ширина траншеи над уровнем трубы должна быть как можно меньше, но должно быть достаточно места для соединения труб.
2. Ширина траншеи должна обеспечивать пространство 300 мм с каждой стороны трубы.
3. Трубы должны иметь минимальный слой грунта 750 мм при прокладке под пешеходными дорожками и тротуарами, 900 мм при прокладке под дорогами с легким движением и 1,25 м при прокладке под дорогами с интенсивным движением.
4. Если грунт имеет плохую несущую способность и подвергается интенсивному движению, трубы должны укладываться на бетонную опору.
5. Для каждой шовной ямы должна быть предусмотрена дополнительная траншея глубиной 100 мм.

3. Соединение асбестоцементных труб

Перед началом соединения трубы, соединения и концы труб должны быть очищены жесткой проволочной щеткой от всех незакрепленных частиц.

3.1 Чугунные разъемные соединения

1. Соединение должно состоять из центральной втулки, двух резиновых колец, двух фланцев из чугуна и необходимого количества болтов и гаек, как показано на рисунке 1.  
2. Один фланец и резина кольцо должно быть помещено на конец уже уложенной трубы, а другой фланец, кольца и центральная манжета должны быть надеты на трубу, подлежащую сборке.
3. Резиновое кольцо должно располагаться на половине ширины манжеты от конца уже уложенной трубы.
4. Другую трубу подводят ближе, оставляя зазор 5 мм между двумя концами трубы.
5. Этот зазор облегчит маневрирование прогиба на стыках после сборки и позаботится о расширении трубопровода.
6. Муфта должна быть надвинута на резиновое кольцо под прямым углом к ​​трубе №. 1, а резиновое кольцо должно быть накручено на трубу 2, чтобы сидеть вокруг манжеты.
7. Фланцы должны быть перемещены на обоих концах, чтобы заключить резиновые кольца.
8. Крепежные болты должны быть вставлены через отверстия фланцев, и болты должны быть затянуты попеременно и равномерно для правильной посадки соединения.

Рисунок 1: Чугунные разъемные соединения

3.2 Асбестоцементная муфта

1. Это соединение должно состоять из трех резиновых колец и асбестоцементной муфты, обработанной внутри.
2. Резиновые кольца должны быть установлены в соответствующие канавки после очистки муфты и резиновых колец.
3. Обработанные концы трубы, очищающей муфту, должны быть соответствующим образом смазаны, не наносящими вреда резиновым кольцам или питьевой воде.
4. Сборка должна производиться путем толкания ломом (как показано на рис. 2) или с помощью съемника для труб.
5. Соединения должны выполняться путем укладки труб в одну линию.
6. Любое допустимое отклонение в стыке должно производиться только после завершения соединения.
7. При необходимости переход с чугунной трубы на асбоцементную и наоборот должен производиться с помощью подходящего переходника, показанного на рис. 2.

Рис. 2: Муфта из асбестоцемента

Обычно при прокладке трубопровода требуется определенное количество чугунных фитингов, таких как тройники, отводы, переходы и специальные фитинги, такие как воздушные или шлюзовые задвижки.

1. Все чугунные фитинги должны иметь гладкие концы в соответствии с классом и диаметром производимой трубы.
2. Чугунные фитинги соединяются только чугунными разъемными соединениями.
3. Чугунные специальные фланцевые соединения соединяются в трубопроводе с чугунными фланцевыми переходниками, один конец которых фланцевый, а другой – гладкий.

5. Анкеры для асбестоцементных труб

При соединении чугунных труб необходимо соблюдать осторожность, так как соединения не удерживают концы труб прочно. Во время рабочего или испытательного давления концы труб или специальные концы будут иметь тенденцию выскальзывать из соединения, особенно в случае глухой заглушки, используемой для закрытия трубопровода, а также в случае угловых изгибов и тройников.

Чтобы прочно удерживать их в трубопроводе, необходимо закрепить эти концы труб и специальные концы против направления тяги.

1. Анкеровка должна состоять либо из монолитного бетона, либо из кладки, встроенной в цементный раствор.
2. Анкеры должны быть выдвинуты к твердому грунту со стороны траншеи.
3. Форма анкеров зависит от типа используемых спец.
4. Они должны быть распределены по всей ширине траншеи и перенесены вертикально по бокам и над специальными частями примерно на 15 см.
5. Площадь опоры по бокам траншеи должна быть пропорциональна осевой нагрузке и несущей способности сторон траншеи.

Часто задаваемые вопросы

Каковы преимущества асбестоцементных труб?

Трубы напорные асбестоцементные обладают хорошей стойкостью к сероводородной коррозии и агрессивным грунтам. Они имеют низкие эксплуатационные расходы, так как гладкие стенки трубы обеспечивают низкий коэффициент трения.

Как правильно укладывать цементные трубы?

Штабель должен иметь форму пирамиды или трубы, уложенные вдоль и поперек чередующимися слоями. Высота штабеля труб не должна превышать 1,5 м.

Какой минимальный почвенный покров должен быть обеспечен для асбестоцементных труб в различных условиях?

Трубы должны иметь минимальное покрытие грунта 750 мм при прокладке под пешеходными дорожками и тротуарами, 900 мм при прокладке под дорогами с легким движением и 1,25 м при прокладке под дорогами с интенсивным движением.

Подробнее

Как установить железобетонную трубу (ЖБК)?

Как укладывать и соединять керамические трубы?

Какие основные типы трубных принадлежностей?

Асбест под нашими улицами

Одно время в Соединенных Штатах использование асбестоцементных (АС) труб в системах распределения питьевой воды было очень популярно. Впервые он был установлен еще в 1930-х годах, а пик установки пришелся на середину 20 века. Его использовали из-за легкого веса, низкого коэффициента трения и устойчивости к коррозии. К сожалению, позже в ходе научных исследований было обнаружено, что люди, потребляющие воду с высоким содержанием асбеста в течение длительного времени, могут столкнуться с повышенным риском развития доброкачественных полипов кишечника и повышенным риском развития рака, включая мезотелиому. Из-за этого Агентство по охране окружающей среды США (EPA) обнародовало правила контроля уровня асбеста в питьевой воде.

В соответствии с Законом о безопасной питьевой воде содержание асбеста ограничено 7 миллионами волокон на литр (MFL) воды. Есть несколько известных случаев выхода из строя трубы переменного тока и потенциальных проблем со здоровьем из-за обнаружения высокого уровня асбеста в питьевой воде. В 1985 году в городе Вудсток, штат Нью-Йорк, возникли проблемы с трубами переменного тока.1 В 2016 году в Девине, штат Техас, в воде был обнаружен уровень асбеста, превышающий нормальный.2 Школы в Арпе, штат Техас, столкнулись с проблемами с трубами переменного тока в прошлом году.3 В конечном итоге возникла обеспокоенность по поводу содержания асбеста в питьевой воде. завершилась новая установка трубы переменного тока в системах питьевой воды, но это не обязательно потребовало или привело к замене существующей трубы переменного тока.

Сегодня тысячи миль труб переменного тока все еще находятся в земле, и многие из них достигли или достигают конца своего жизненного цикла, что приводит к потенциальным проблемам для потребителей воды. Согласно исследованию HDR Engineering, в США и Канаде проложено более 600 000 миль труб переменного тока с типичным расчетным сроком службы 50 лет4. Кроме того, трубы переменного тока могут содержать до 12 процентов асбестового волокна. В своей инициативе «Больше не захоронены» (BNL) Американская ассоциация водопроводных сооружений (AWWA) оценила средний ожидаемый срок службы трубы переменного тока в США5. Например, на западном побережье средний срок службы трубы переменного тока оценивается в 65–105 лет. , в зависимости от допущения «длительный срок службы» или «короткий срок службы».

Частота разрывов труб является одним из показателей состояния водопроводных труб в распределительной сети. Исследование Университета штата Юта показало, что частота разрывов чугунных (CI) труб в США составляет 35/100 миль в год, что на 43% больше, чем за последние 6 лет6. значительны и резко увеличиваются (то же исследование показало, что частота поломок в США для AC составляет 10/100 миль в год, что означает увеличение на 46 процентов за последние 6 лет). Более тревожным среди инженеров является то, что в то время как отказы труб CI обычно начинаются с малого (с небольшой утечки) и постепенно перерастают в полный разрыв, давая раннее предупреждение до того, как произойдет катастрофический магистральный разрыв, труба переменного тока часто выходит из строя при первом разрыве без предварительного предупреждения. .

Асбестоцементная труба изначально использовалась из-за ее легкого веса, низкого коэффициента трения и устойчивости к коррозии. К сожалению, позже было обнаружено, что люди, потребляющие воду с высоким содержанием асбеста в течение длительного времени, могут столкнуться с повышенным риском развития доброкачественных полипов кишечника и повышенным риском развития рака, включая мезотелиому.

Решение проблем с трубами переменного тока

Итак, как коммунальное предприятие решает проблему старения труб переменного тока? Существует четыре основных варианта тщательного управления водопроводом переменного тока:

1. Полная замена трубы переменного тока: При таком подходе конечный результат заключается в том, что переменного тока не остается, поэтому весь риск снижается. Однако типичная стоимость полной замены составляет 1 миллион долларов за милю, и этот процесс может занять до 50-100 лет.

2. Оценка состояния на рабочем месте: Эта стратегия гарантирует, что ваши трубы будут тщательно проверены профессиональным инженером, который обучен и имеет опыт оценки состояния. Но это может занять до 2-3 лет и стоить от 3000 до 5000 долларов за милю водопровода. Оценки состояния на рабочем столе в значительной степени основаны на возрасте и истории поломок труб и, следовательно, не оптимальны для прогнозирования «первых» поломок. Кроме того, настольные активы основаны на произвольных предположениях и весах (т. е. старые трубы нуждаются в замене больше, чем новые трубы). Как упоминалось ранее, это не всегда так. Более продвинутое статистическое моделирование может помочь расшифровать различия между различными переменными, хотя многие из этих подходов могут не учитывать важность некоторых смежных деталей, таких как близость к легкорельсовому транспорту или вклад высоты или материала трубы, что влияет на его точность.

3. Детальная оценка физического состояния на уровне трубы: В результате получается очень точная и надежная оценка тестируемой трубы, которая может занять всего несколько месяцев. Однако затраты могут варьироваться от 20 000 до 50 000 долларов за милю, и он предоставляет анализ только для конкретной выбранной трубы. Оценка физического состояния, как правило, является трудоемкой, и для корреляции и подтверждения требуются многочисленные физические измерения. Результаты трудно экстраполировать на общесистемные рекомендации. Кроме того, нужно быть осторожным, чтобы не нарушить целостность трубы переменного тока во время испытаний.

4. Цифровая оценка состояния с использованием искусственного интеллекта (ИИ), в частности машинного обучения. Машинное обучение использует большие сложные наборы данных, содержащие больше переменных, чем люди могут обработать с помощью современных инструментов. Этот объективный, основанный на данных метод преодолевает человеческие ограничения с присущими им субъективностью и предубеждениями и дает результаты, которые помогают коммунальным предприятиям принимать эффективные решения о замене труб переменного тока. Коммерчески доступное готовое цифровое решение для оценки состояния (COTS) с использованием машинного обучения может обеспечить оценку состояния всей системы распределения воды за 4-8 недель по цене менее 100 долларов за милю.

Для некоторых водоканалов с приемлемым количеством труб переменного тока может иметь смысл первый подход: просто заменить все трубы переменного тока. Для коммунальных служб, располагающих временем, финансированием и инженерными ресурсами, может подойти второй подход. Третий вариант лучше всего подходит для больших магистральных труб, которые нельзя допустить «до отказа». Для многих коммунальных служб четвертый подход, использующий машинное обучение на основе данных, может быть очень быстрым, точным и доступным подходом для полного общесистемного анализа, который затем можно использовать для определения приоритетности трубы переменного тока для замены, обнаружения утечек или клапана. техническое обслуживание или дальнейший детальный анализ.

Технологическая компания Fracta (Редвуд-Сити, Калифорния) в настоящее время работает с более чем 30 водоканалами США над оценкой состояния их систем питьевого водоснабжения с использованием собственного программного обеспечения COTS для цифровой оценки состояния водопровода. Он рассчитывает и визуализирует вероятность отказа (LoF) для каждого сегмента водопровода. Оценка LoF представляет собой математическую вероятность отказа трубы и, используемая в сочетании с последствиями отказа (CoF), уровнем обслуживания, гидравлическим моделированием и т. д., может помочь принять решение о замене трубы переменного тока.

Запатентованное компанией Fracta программное обеспечение COTS для цифровой оценки состояния водопровода рассчитывает и визуализирует вероятность отказа (LoF) для каждого сегмента водопровода в заданной сети.

Практический пример: EBMUD

Муниципальный коммунальный округ Ист-Бэй (EBMUD, Окленд, Калифорния) сотрудничает с Fracta с 2016 года. По трубопроводу протяженностью около 4200 миль агентство снабжает водой 1,4 миллиона клиентов EBMUD на площади 332 кв. -мильный район. Трубы состоят из заглубленного чугуна (35 процентов), асбоцемента (30 процентов), стали (26 процентов) и ПВХ (9 процентов).процент). Исторически EBMUD заменял около 10 миль распределительных труб в год. Подход к отбору проектов был реактивным, заменялись только многократно ломавшиеся трубы. Хотя основная частота отказов EBMUD находилась в пределах отраслевых стандартов, частота отказов росла.

В 2014 году компания EBMUD разработала программу реконструкции трубопроводов для повышения коэффициента замены экономически эффективным, эффективным и устойчивым образом с основной целью снижения ежегодного коэффициента поломок. В 2016 году EBMUD начала выбирать проекты замены, оценивая риски, и увеличила скорость замены труб до 15 миль в год. В ближайшие годы EBMUD увеличит годовой коэффициент замены до 20 миль. Имея большой запас стареющих чугунных и асбестоцементных труб, анализ рисков EBMUD становится все более упреждающим и стратегическим при определении правильных труб для замены.

В 2016 году Fracta смоделировала 4200 миль трубопроводов питьевой воды EBMUD, а затем в 2017 году коммерциализировала свою модель оценки состояния трубопровода. перерывы, испытанные EBMUD. Прогнозируемые результаты были в пределах 10-15% от фактических результатов. Теперь EBMUD использует Fracta в качестве дополнительного инструмента для выбора труб для замены.

Резюме

Труба переменного тока представляет долгосрочный риск для предприятий водоснабжения и обслуживаемых ими сообществ. Поскольку срок службы тысяч километров труб переменного тока приближается к концу, коммунальные предприятия не могут больше ждать, чтобы принять меры. Логистически и экономически невозможно заменить всю трубу переменного тока в краткосрочной или среднесрочной перспективе. Вместо этого лучше оценить состояние каждого сегмента трубы и, исходя из вероятности и последствий отказа, определить приоритетность решений о замене.

Средства цифровой оценки состояния, использующие машинное обучение, имеются в продаже. Они предлагают быструю, точную и доступную альтернативу для определения риска отказа трубы переменного тока по сравнению с традиционными методологиями настольной и физической оценки. Включение использования таких инструментов в надлежащую программу управления трубами переменного тока может способствовать снижению рисков для здоровья и связанных с ними социально-экономических последствий, связанных со старением и износом труб переменного тока.