К теплофикационным трубопроводам относятся трубопроводы городских тепловых сетей и большинство трубопроводов тепловых сетей промышленных предприятий.
Особенности теплофикационных трубопроводов заключаются:
а) в большом разнообразии способов укладки труб (подземные— канальные и бесканальные, надземные);
б) в невысоком давлении теплоносителя в трубах (до 16 кГ/см2);
в) в относительно низкой температуре нагрева стенок труб (150—250°С);
г) в большом диапазоне диаметров труб (от 50 до 600 мм в разводящих тепловых сетях, до 1200 мм на выходах от ТЭЦ).
По «Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды» теплофикационные трубопроводы с давлением до 16 кГ/см2 и температурой до 250°С относятся к 4-й категории, не подлежащей регистрации в органах Госгортехнадзора.
Условия работы теплофикационных трубопроводов определяются прежде всего способом их прокладки.
При подземной прокладке в непроходных каналах трубопроводы, как правило, укладываются на подвижных опорах скользящего типа и работают на изгиб от нагрузки собственным весом и весам тепловой изоляции. Для этой прокладки характерны: полная разгрузка трубопроводов от действия веса грунта и временной нагрузки от проезжающего транспорта, отсутствие ветровой нагрузки. Неблагоприятными факторами прокладки в непроходных каналах являются наружная коррозия труб из-за периодического увлажнения тепловой изоляции на трубах («капель» с плит перекрытия каналов и капиллярное увлажнение) и отсутствие возможности регулярного осмотра с целью контроля за состоянием труб и теплоизоляционных конструкций.
При прокладке в проходных туннелях (и внутри зданий) трубопроводы часто укладываются на подвижных опорах каткового типа. Это создает более благоприятные условия работы трубопровода, чем в предыдущем случае. Возможность регулярного наблюдения и осмотров снижает опасность разрушений, вызванных, например, осадкой опор. Наилучшие условия при прокладке трубопроводов в вентилируемых проходных туннелях создаются и для теплоизоляционных конструкций, которые здесь не подвергаются увлажнению.
Однако вследствие больших капитальных затрат строительство проходных туннелей ограничивается головными участками магистральных тепловых сетей (на территории ТЭЦ) и совместной укладкой с другими коммуникациями под проездами больших городов с интенсивным уличным движением (например, в Москве, Киеве).
Бесканальные подземные прокладки теплопроводов в настоящее время применяются в значительно меньших масштабах, чем в непроходных каналах. Однако благодаря большим технико-экономическим преимуществам бесканальных теплопроводов следует ожидать их широкого внедрения в строительстве тепловых сетей в ближайшее время.
Особенности бесканальных прокладок:
а) полная или частичная (при разгруженных конструкциях изоляции) передача нагрузок на трубы от веса грунта и временных нагрузок от колес автомашин:
б) передача на трубы сил трения;
в) дополнительные напряжения, возникающие в трубах при неравномерной осадке грунта под трубами;
г) неблагоприятные условия работы тепловой изоляции, которая подвергается усиленному увлажнению из-за непосредственного контакта с окружающим грунтом.
Из-за отсутствия регулярного контроля за состоянием трубопроводов и теплоизоляционных конструкций делаются невозможными предупредительные ремонты и своевременное устранение повреждений труб, носящих, чаще всего, коррозийный характер.
Воздушная (надземная) прокладка теплопроводов распространена в тепловых сетях промышленных предприятий. Ее специфические особенности:
а) наличие изгибающих напряжений в стенках труб от вековых нагрузок;
б) дополнительные изгибающие напряжения в трубах от ветровой нагрузки и от неравномерного нагрева труб (паровых) в пусковом периоде;
в) преимущественное применение Катковых опор, уменьшающих осевые усилия и напряжения в трубах от сил трения;
г) замена сальниковых компенсаторов на гибкие (П- и S-об- разные и др.), что позволяет во много раз снизить усилия, передаваемые на неподвижные опоры трубопроводов.
Условия работы теплоизоляционных конструкций надземных теплопроводов облегчены по сравнению с подземными прокладками в непроходных каналах, так как здесь трубы не имеют постоянного контакта с влажной средой (грунтом), а от увлажнения атмосферными осадками их достаточно надежно защищают внешние покрытия (из рулонных битумных материалов или асбестоцемента) .
Условия работы изоляционных конструкций подземных теплофикационных трубопроводов существенно зависят от температурного режима при эксплуатации тепловых сетей. Увлажнение изоляции и наружная коррозия труб в теплопроводах с круглогодовой нагрузкой, а также в производственных паропроводах значительно меньше, чем в сетях, отключающихся на лето.
В связи с этим для первых может быть допущено некоторое снижение требований в части ограничения влагопоглощения теплоизоляционных материалов и водонепроницаемости наружных покровных слоев. В тепловых сетях, выключаемых на лето, следует рекомендовать просушку изоляции прогревом трубопроводов не реже 1 раза в месяц в течение суток до температуры 70—80°С с одновременной вентиляцией каналов и камер через открытые люки.
Неблагоприятны и специфичны условия работы трубопроводов при сооружении тепловых сетей в просадочных грунтах (лёссовой и лёссовидной структуры), а также в сейсмических районах, районах вечной мерзлоты, горных выработок, болотистых грунтах.
Требования к проектированию и сооружению теплопроводов в особых условиях подробно рассмотрены во «Временных указаниях по прокладке тепловых сетей в особых условиях», разработанных Одесским филиалом института Оргэнергострой.
