Ученые ЮУрГУ разработали технологию возведения высотных дымовых труб из композитов уникальным методом вертикального подращивания

В городе Глазов в Удмуртии действует единственный в России и один из крупнейших в мире производителей изделий из циркониевых сплавов – Чепецкий механический завод. Над предприятием возвышаются трубы высотой более 100 метров, которые с 1946 года обеспечивают работу этого крупнейшего в стране производителя металлического урана. Но мало кто знает, что именно в этих трубах внедрена уникальная разработка ученых кафедры «Строительные конструкции и инженерные сооружения (СКиИС)» Архитектурно-строительного факультета ЮУрГУ – сэндвичевая стеклопластиковая оболочка.

Трехслойные трубы

Гигантские трубы промышленных предприятий, высота которых достигает 150 метров, диаметр – 8 метров, при ближайшем рассмотрении захватывают дух. Примерно такое же ощущение возникает при рассматривании египетских пирамид: в голове не укладывается, как эти колоссальные конструкции могут быть возведены человеком. К тому же мало просто возвести трубу – нужно также обеспечить ее эксплуатацию в течение, как минимум, 50-ти лет.

Действующий парк дымовых труб в России исчисляется десятками тысяч единиц различной конструкции из разных материалов – кирпича, металла и железобетона. Большинство из них физически изношены и нуждаются в ремонте и реконструкции, что влечет за собой огромные финансовые затраты. Поэтому поиск экономичных и надежных технических решений – актуальная сегодня проблема. И в ЮУрГУ такое решение нашли.

Более 15 лет на базе научной школы «Строительные пластмассовые конструкции» под руководством  профессора, доктора технических наук, заслуженного изобретателя РФ Владимира Асташкина ведется интересная и сложная работа. Одно из достижений – сэндвичевая стеклопластиковая оболочка, которая состоит из двух слоев стеклопластика и теплоизоляционного слоя волокнистого конструкционного заполнителя, проложенного между ними. Ученые кафедры «СКиИС» проектируют и изготавливают коррозионностойкие строительные конструкции из полимерных материалов, работают над повышением их надежности и долговечности. Одним из результатов стала премия правительства РФ 2013 года в области науки и техники за разработку нового поколения конструкций дымовых труб и газоходов из стеклопластика.

Перевезти и не сломать

Выбрасываемые трубой дымовые газы являются главной причиной ее изнашивания: в трубе образуется большое количество химически агрессивного конденсата, который и повреждает поверхность трубы. Поэтому конструкции из традиционных материалов имеют очень ограниченный безремонтный срок эксплуатации.

Есть еще одна проблема. До сих пор для возведения новой стеклопластиковой трубы или газохода используется горизонтальный способ намотки: сначала изготавливаются отдельные участки трубы, которые затем транспортируются на место эксплуатации и только там монтируются. Из-за крупногабаритности конструкций (а их диаметр может достигать 6-ти и более метров) их транспортировка на далекие расстояния бывает практически невозможна: из-за большой поперечной нагрузки они могут получить повреждения и стать непригодными еще до монтажа.

Решить эту проблему можно благодаря сэндвичевой структуре труб. По словам авторов данной разработки, профессора кафедры «СКиИС» Владимира Асташкина и директора научно-образовательного центра «Строительство» ЮУрГУ Максима Мишнева, сама «сэндвичевая» структура – это уже давно не ноу-хау, но использование ее именно для труб и газоходов – новаторство, которое позволяет повысить жесткость конструкций, что не даст им сломаться при транспортировке, повышает теплоизоляцию и стойкость к агрессивному воздействию газов.

«Выращенный» газоотвод

В 2012 году в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» ученые центра «Строительство» и кафедры «СКиИС», получили грант на разработку комплексной мобильной установки. Она позволяет производить и монтировать трубы из полимерных композиционных материалов в вертикальном положении и непосредственно на месте эксплуатации. Пока установка сконструирована в лабораторном масштабе. Но она действует и уже позволила решить задачу, которую ставили перед собой ученые: получить способ изготовления труб и газоходов путем не горизонтальной, а вертикальной намотки с подращиванием.

Мобильная установка представляет собой вертикально установленную консольную оправку высотой 2 метра. На нее наматывается стеклоткань, пропитанная связующим веществом. Когда происходит затвердевание намотанного участка, он сдвигается наверх, при этом процесс намотки не прекращается. Таким образом, установка сочетает в себе принцип действия конвейера и стапельную технологию, когда конструкция изготавливается на месте в статичном положении.

При вертикальном подращивании длина изделия теоретически не ограничена, а его диаметр может достигать 20 метров. При этом еще одно важное преимущество – в разы уменьшается количество стыков, так как изготавливаемые участки трубы или газохода гораздо длиннее, чем при горизонтальном изготовлении. А значит, уменьшается и стоимость их дальнейшего обслуживания.
Мобильность установки позволяет перевозить ее на конкретное предприятие, чтобы установить внутри трубы и уже там, путем вертикального подращивания, осуществить намотку газохода из полимерного композиционного материала – стеклопластика. В дальнейшем при эксплуатации этой трубы можно будет снизить температуру отводимых газов со 180-200 градусов до «точки росы» – 60-70 градусов. Благодаря своим свойствам, стеклопластик, в отличие от кирпича или железобетона, не подвергается агрессивному воздействию конденсата и не дает испарениям повредить саму трубу. При этом обеспечивается значительная экономия теплоэнергии, которая будет направлена на производственный процесс предприятия, и даже обеспечивается дополнительная очистка уходящих газов.

Казалось бы, все идеально: разработанная на научном уровне, апробированная на практике, запатентованная, признанная на уровне правительства РФ технология. Но по сложившейся русской традиции ожидаешь подвоха. И он, пусть небольшой, но есть. К сожалению, пока массовому внедрению и распространению данной разработки мешает излишняя осторожность многих производственников. На большинстве предприятий все делается по старинке. К тому же, даже профессиональные рабочие со стажем далеко не всегда знают научную сторону выполняемых процессов. Еще одна трудность – отсутствие нормативных документов по проектированию конструкций по разработанной в ЮУрГУ технологии.

Но ученые кафедры «Строительные конструкции и инженерные сооружения» и УНЦ «Строительство» не останавливаются на достигнутом. Продолжается работа не только по научно-исследовательскому направлению, но и по привлечению нового поколения будущих ученых. Задел есть: сегодня студенты-бакалавры принимают более активное участие в научных исследованиях центра и кафедры. Ведется работа и по сотрудничеству с промышленными предприятиями  страны. На основе исследований и разработок ученых ЮУрГУ было возведено и успешно эксплуатируется более 120 дымовых труб высотой до 150 метров и подводящих газоходов на предприятиях  металлургии и теплоэнергетики Москвы, Урала, Сибири, Ставрополья, Удмуртии, Дальнего Востока, Украины.

Контактное лицо по новости Екатерина Сырцева, тел. 267-99-83, 8-951-476-69-68
Вы нашли ошибку в тексте:
Просто нажмите кнопку «Сообщить об ошибке» — этого достаточно. Также вы можете добавить комментарий.