Может быть, в сравнении со стальными трубами, сферы применения чугунных труб и не столь респектабельны, тем не менее без них совершенно невозможно представить себе современную цивилизацию. В процессе развития производства на протяжении многих лет, чугунные трубы заняли прочную нишу на рынке, – замечает Стив Карпел (Steve Karpel).

П

роизводство и использование чугунных труб имеет очень длинную историю. И хотя стальные виды этого сортамента выглядят гораздо внушительней и с точки зрения объемов использования, и с точки зрения разнообразия отраслей применения, включая нефтегазовую промышленность и прочие секторы энергетики, сегодня чугунные трубы по-прежнему остаются совершенно необходимым элементом в системах транспортировки питьевой воды, дренажных и сточных вод.
    Фактически основные потребители чугунных труб принадлежат либо к индустрии питьевой воды (чугунные трубы большого диаметра для водопроводов и канализации), либо к строительной индустрии (трубные изделия диаметром меньше 80 мм для систем дренажа и слива), хотя спрос на них есть также и в промышленности.
    Лангенсалза, Германия, 1592 год, известна в истории как самое раннее упоминание об использовании литых чугунных труб, но впервые их действительно широкомасштабное применение произошло во Франции, где в 1664 году был проложен водовод длиной 15 миль, который соединил Версаль с окрестностью.
    И тот факт, что эта система успешно функционировала на протяжении последующих 330 лет, делает очевидной причину, по которой эта продукция остается в большой цене и сегодня: срок ее службы чрезвычайно высок. В хозяйствах многих членов-участников «Клуба Века», действующего при Американской ассоциации по исследованию свойств труб из чугуна с шаровидным графитом, известной под названием «Дипра» (US Ductile Iron Pipe Research Assn – Dipra) и объединяющей более 600 коммунальных предприятий США и Канады, есть водопроводы, которые продолжают исправно функционировать вот уже более 100 лет, а в хозяйстве по крайней мере 16 участников Клуба есть даже водоводы, срок непрерывной службы которых перевалил за 150 лет.
    Металлургическое производство по отливке чугунных изделий ничуть не проще родственного ему сталелитейного производства. Здесь также представлена обширная гамма материалов, которые объединяет единственный критерий: значительно большее, чем в стали, содержание углерода – 2–4 %. В стандартном «сером» литом чугуне углерод образует графитовые флокены, и материал характеризуется коррозионной стойкостью, хорошими литейными и технологическими свойствами.
    50 лет назад было установлено, что свойства серого чугуна можно существенно улучшить, если добавить в него другие металлы, например магний. При этом графитовые флокены приобретают шаровидную форму или форму узелков, что значительно усиливает прочность, жесткость и пластичность отливки, сохраняя при этом все самые лучшие свойства серого чугуна. Так, например, предел прочности на разрыв становится сравним с мягкой сталью – около 60000 фунт./кв. дюйм (psi) или 420 МН/м².
    «Чугун с шаровидным графитом» – один из подвидов этой группы материалов – стал стандартным чугунным сплавом для отливки труб, используемых в системах транспортировки питьевой и сточной воды, а также для целого ассортимента применяемых для таких труб крепежных изделий.
    Трубы из чугуна с шаровидным графитом отливаются по технологии центробежного литья в специальных водоохлаждаемых формах. При этом под термином «литейный чугун» понимаются именно «серые» чугуны, а не чугуны с шаровидным графитом.
    При применении труб из такого чугуна в водоснабжении для дополнительной антикоррозионной защиты на их внутреннюю поверхность обычно наносят раствор цемента. Для специальных применений есть также варианты защитных слоев из эпоксидного покрытия. Для защиты внешней поверхности существует семь разновидностей покрытий, применяемых в зависимости от коррозионной агрессивности почвы (кислотная или щелочная), в которой укладывается водовод.
    Одним из наиболее широко применяемых методов защиты является слой полиэтилена, который устанавливается в виде рукава либо непосредственно на месте монтажа, либо в заводских условиях.
    Сегодня почти не осталось материалов, которым не нашлось бы замены в их конечном применении. Точно так же и трубам из чугуна с шаровидным графитом приходится выдерживать жесткую конкуренцию со стороны труб из стали, бетона и пластиков, таких, как поливинилхлорид и высокопрочный полиэтилен. По мнению «Дипра» (Dipra), трубы из чугуна с шаровидным графитом смогли уверенно сохранить свой исконный рынок благодаря высоким факторам безопасности, одновременно обеспечивая высокую прочность, надежность и устойчивость к ударным нагрузкам и коррозии – они легко выдерживают внутренние напряжения и внешние нагрузки.
    Кроме того, какой бы номинальный диаметр трубы мы ни взяли, трубы из чугуна с шаровидным графитом всегда будут иметь больший фактический внутренний диаметр, чем трубы аналогичного размера из других материалов, что позволяет обеспечить большую пропускную способность и снизить расходы на прокачку.
    «Надо заметить, что рынок чугунных труб сформировался достаточно давно. Это довольно зрелый рынок, и на нем трудно ожидать какого-либо значительного роста», – объясняет Руфнер Пейдж (G. Ruffner Page), президент Бирмингема (Birmingham) – расположенного в штате Алабама подразделения группы МакВэйн (McWane), являющейся одним из крупнейших производителей этой продукции в Северной Америке. «Спрос носит циклический характер, и его тенденции полностью повторяют динамику общего экономического цикла», – говорит он. Тем не менее «благодаря физическим свойствам продукта долгосрочные перспективы выглядят неплохо».
    По его оценкам, объем рынка Северной Америки составляет приблизительно 1,5 миллиона тонн в год и эта величина остается более или менее стабильной уже на протяжении некоторого времени. «Трубы из альтернативных материалов, например из высокопрочного полиэтилена, неприменимы для трубопроводов малого размера, – говорит он. – Похоже, трубы из пластика исчерпали все возможности своего применения».
    «Если сравнивать материалы с точки зрения затрат, то, на первый взгляд, может показаться, что пластиковые трубы дешевле, чем чугунные, – продолжает он. – Но с учетом специальных технологий, которые необходимо применять для приготовления траншей под пластиковые трубы, последние оказываются гораздо дороже с точки зрения монтажа. Чугунные трубы можно класть на нестабильный и непрочный грунт, и при этом они будут держаться сами, независимо от окружающих их материалов крепления. Если принять во внимание все факторы, становится очевидным, что с учетом всего срока службы трубопровода чугун с шаровидным графитом является наиболее экономически выгодным материалом», – добавляет г-н Пейдж.
    Непосредственными клиентами группы МакВэйн являются контракторы, муниципальные власти и розничные дистрибьютеры, что затрудняет оценку объемов фактических конечных применений продукции. Тем не менее, по оценке г-на Пейджа, в США основная доля спроса – приблизительно три четвертых – приходится на рынок нового строительства, а оставшаяся одна четверть – на рынок замен и ремонта.
    С точки зрения применения, по оценке Пейджа, основным – приблизительно 75 % – является применение для систем подачи питьевой воды, и только 25 % – для канализаций.
    Тем не менее в Японии наблюдается обратное соотношение между потреблением труб для нового строительства и потреблением труб для ремонта: по мнению г-на Осаму Куме (Osamu Kume) из корпорации «Кубота Корп» (Kubota Corp), крупнейшего японского производителя, в Японии почти все трубы из чугуна с шаровидным графитом используются для ремонта и замен. По его оценке, текущая потребность в таких трубах составляет 480000 тонн в год, включая системы подачи газа, питьевой воды, системы канализации и отвода сточных вод, но без учета дренажных труб, применяемых в гражданском строительстве.
    Судя по тому, что годовой объем производства упорно продолжает снижаться с 730000 тонн в 1993, похоже, этот рынок претерпел значительное негативное воздействие либо со стороны конкурирующих альтернативных материалов, либо из-за затянувшегося общего спада в экономике, считает Японская федерация производителей стали и чугуна (Japan Iron & Steel Federation).
    В Европе крупнейшим производителем таких труб является промышленная группа «Сант-Гобэн Канализейшэн» (Saint-Gobain Canalisation), штаб-квартира которой расположена в Нанси, Франция. Группа располагает производствами в Великобритании, Германии, Италии, Испании, Бразилии, Южной Африке и Китае. Предпочитая не комментировать состояние спроса на европейском рынке, эта компания, тем не менее, отмечает, что в Великобритании потребности в таких трубах для нового строительства и для капремонта приблизительно одинаковы, тогда как в Европе преобладает использование для замены при капитальном ремонте.
    По словам их представителя в Великобритании, на водообеспечение приходится порядка 90 % всего спроса на трубы из чугуна с шаровидным графитом, а остальные 10 % – это строительство и частный сектор. При этом он добавляет, что в настоящий момент на рынке Европы сложилась весьма непростая конъюнктура. «Здесь ключевыми факторами являются огромный рост цен на такие продукты, как железный лом, кокс, сплавы на основе железа, энергию и страхование. Это увеличение было особенно сильным в 2003 году», – объясняет он, при этом добавляя, что компания все время инвестировала и продолжает инвестировать в новые технологии и продукты, стремясь поддержать свою конкурентноспособность (смотри ниже).

    Новый производитель
    И хотя этот рынок считается в основном сложившимся, похоже, все равно остается место для новых производителей, которые время от времени появляются на нем. В июне 2000 года в Триесте, Италия, вступил в строй завод Сертуби (Sertubi), в комплекс которого входят две электропечи для отливки чугунных чушек и три апарата центробежного литья. Это металлургическое предприятие принадлежит компании «Дуферко Италия» (Duferco Italia) и выпускает в год 100000 тонн труб от 60 до 800 мм диаметром из чугуна с шаровидным графитом для систем водоснабжения и канализаций.
    Почти все поизводители чугунных труб используют в качестве сырья чугунный или стальной лом, а в некоторых регионах оказывается более целесообразным применять доменный чугун и железную руду в качестве сырья. Компания «Электростил Кастингс» (Electrosteel Castings) считает себя единственным в Индии производителем труб из чугуна с шаровидным графитом, для производства которых компания в 1994 году построила завод в Кардаге рядом с Калькуттой. Этой компании также принадлежит два завода – один в Кардаге, а второй в Элавуре, рядом с Ченаи, – по производству труб из серого чугуна с шаровидным графитом.
    Кроме того, компания построила мини-доменную печь мощностью 130000 тонн в год для производства чушек литейного чугуна из добываемой в этом регионе железной руды с малым содержанием фосфора. Для этой печи компания импортирует низкозольный кокс с малым содержанием фосфора. «Электростил Кастингс» производит трубы из чугуна с шаровидным графитом диаметром от 80 до 1000 мм с различными вариантами внутренних и внешних защитных покрытий.

В Северной Америке, как и в большинстве европейских стран, основная доля спроса на трубы из чугуна с шаровидным графитом приходится на новое строительство.

    Несмотря на тяжелую конъюнктуру, сложившуюся на рынке, и весьма обоснованные опасения, судя по всему, трубы из чугуна с шаровидным графитом по-прежнему имеют целый ряд достоинств, которые в комбинации с дальнейшими усовершенствованиями технологии позволят им сохранить свой традиционный рынок. Так, например, компания «Сэнт-Гобен» (Saint-Gobain) заявляет о том, что произвела «революционные изменения в технических условиях систем водоснабжения большого давления», внедрив в прошлом году новый материал собственной разработки – так называемый PAM – на основе цинко-алюминиевого сплава, используемого в качестве внешнего защитного покрытия для труб.
    По заявлению производителя, такое покрытие в комбинации с герметизирующим слоем из голубого эпоксида позволит расширить сферу применения труб из чугуна с шаровидным графитом, продлить их долговечность и исключить необходимость применения полиэтиленовых рукавов. По их словам, эта технология позволит расширить использование таких труб для большинства существующих почв. Кроме того, аналогичная технология может быть применена для защиты сопутствующих крепежных изделий.
    Похоже, век чугуна в производстве труб продлится еще очень долго.