Трубопроводы. История и современность

Жизнь – это движение во всех проявлениях, в том числе движение жидкостей и газов, изначально хаотичное. Человек на протяжении истории развития цивилизации своей деятельностью старался упорядочить окружающее пространство, подчинить это движение своей воле.

Жизнь неразрывно связана с водой, и одной из самых ранних задач развития цивилизации неизбежно стала непрерывная транспортировка воды.

Вероятнее всего, сама природа подсказала решение этой задачи, первый желоб, а впоследствии и подобие трубы человек изготовил из ствола дерева. Следующим шагом, упростившим изготовление трубопровода, явилось применение глины.

С развитием обрабатывающего инструмента технологическим новшеством при строительстве трубопроводов предсказуемо стало применение камня.

Так, например, при использовании как дерева, так глины и камня был создан один из самых ранних знаменитых водопроводов древнего города Мохенджо-Даро – в настоящее время это земли современного Пакистана. Удивляет тот факт, что возраст этих самых водопроводных и канализационных труб исчисляется не одним тысячелетием и составляет не менее 4 тысяч лет.

В некоторых источниках встречаются занятные слухи о первом применении металла при производстве труб в Древнем Египте, которые являются ровесницами каменных труб древнего города Мохенджо-Даро. Удивительно, но уже в то время медные трубы формовались с продольным швом, а кромки кузнечной сваркой соединялись внахлест. Те же источники утверждают, что экземпляр такой трубы хранится в одном из музеев Берлина. Справедливости ради стоит отметить, что медные «пращуры» современных труб укладывались во все те же каменные желоба и замазывались известью для герметичности и сохранности.

Спустя 2 тысячи лет настоящими мастерами прокладки трубопроводов стали инженеры Древнего Рима. Они применяли литые трубы из бронзы и трубы из свинцового листа с паяным швом. Трубопроводы стали многокилометровыми дорогостоящими инженерными сооружениями. Вокруг индустрии доставки и использования воды возникла настоящая промышленность по производству свинцовых труб и сборке трубопроводов.

В Средние века появились новые задачи развития человечества, далекие от инженерии. Развитие технологий изготовления труб почти замерло.

Однако, с появлением и производством огнестрельного оружия, где применялся процесс отливки пушечных стволов, все изменилось. Поэтому неудивительно, что технология создания огнестрельного оружия вдохновила пытливые умы к идее создания литых чугунных водопроводных труб.

Пальма первенства технологической гонки вооружений долго находилась в руках германских промышленников. И как это часто бывает в истории, военные технологии обогатили «мирную» инфраструктуру. Похоже, именно литейщики из Зигена в конце 15 века изготовили первые литые чугунные водопроводные трубы и колосники для печей.

Так, например, Уильям Мердок в далеком 1807 году стал основателем трубопровода подачи и транспортировки газа для системы освещения города Лондона. Благодаря этому Лондон стал первым в мире городом, освещаемым газовым светом. Удивительно, но для создания трубопровода использовались трубки мушкетов.

С получением стали, усовершенствованием технологий литья, ковки и кузнечной сварки связано изготовление первых стандартизованных стальных труб в большом количестве, шел 19 век, разгар промышленной революции.

В перовой половине 19 века широко распространился способ получения стальных труб из обработанного на прокатном стане «свернутого» листа. Для соединения продольных кромок применялась кузнечная сварка. Процесс занимал много времени, был дорог и трудозатратен.

Спустя несколько десятилетий братья Маннесман изобрели метод винтовой прошивки стальных болванок для получения толстостенной гильзы, а также пильгер-процесс раскатки гильзы в бесшовную трубу.

По-прежнему технологически сложными и несовершенными оставались методы стыковки и герметизации отдельных труб при сборке в трубопроводы. Здесь применяли пайку, кузнечную сварку, применение муфт, клепку. Но все эти способы сдерживали неизбежный из-за прогресса рост давлений и температур переносимого вещества.

Все изменилось с появлением принципиально новой технологии - электродуговой, и чуть позже газовой сварки.

Заметную, если не ключевую, роль в изобретении новых способов соединения металлов сыграли русские ученые. В.В. Петров в 1802 году обнаружил эффект электрической дуги, Н.Н. Бернадос в 1882 году первым сварил металлы с использованием угольного электрода, а Н.Г. Славянов в 1888 году стал автором метода дуговой сварки плавящимся металлическим электродом.

Открытие, разработка и внедрение газовой и электродуговой сварки на рубеже 19 и 20 веков сравнимы с изобретением колеса. В этих авторских методиках скрывались настолько широкие возможности для развития технологии внутри себя, что претерпевая небольшие изменения и включая в себя новые открытия фундаментальных наук, основная идея электро-газосварки не менялась на протяжении всего 20 века и до настоящего времени является безальтернативной при изготовлении и ремонте трубопроводов.

Дальнейшее развитие технических характеристик трубопроводов сопряжено с усовершенствованием сварного шва трубы, что в свою очередь теснейшим образом связано с усложнением формы свариваемых кромок, со способами их обработки при подготовке к сварке. От правильности формы и точности размеров кромки зависит скорость и качество сварки при сборке труб в участки, участков в трассы.

С увеличением доли механизированного труда, автоматизации процессов подготовки трубы под сварку неизбежно появился запрос на новые мобильные приспособления, которые смогли бы на месте обеспечить станочное качество обработки кромки, так появились труборезы и торцеватели. Особое место среди приспособлений этого класса заняли разъемные труборезы, они позволили быстро, а главное точно «в размер», обрабатывать трубу прямо посреди трассы за счет возможности разборки разъема, что ощутимо сократило время рабочего цикла от подготовки кромки до стыкования и сварки.

В наши дни процесс производства труб, как и сами трубы являются обыденным явлением, лишь частью инженерных коммуникаций. И конечно же мало кто задумывается, что процесс создания труб имеет очень богатую историю, уходящую своими корнями в глубокую древность. Труборез для труб, торцеватель для труб, вальцовка труб, развальцовка труб – все эти инструменты, детали и связанные с ними процессы, значительно облегчающие непосредственную работу с всевозможными трубами, понятны лишь нашим современникам. А жители древнего города Мохенджо-Даро, задействованные в создании своего первого водопровода, могли лишь только мечтать о таких полезных и надежных «помощниках».

В древние времена, сегодня и в обозримом будущем способ непрерывного переноса вещества неразрывно связан с трубопроводами. Возможно, через несколько десятилетий уже сам человек сможет перемещаться по ним в вакуумных поездах с пока недостижимыми для современного гражданского транспорта скоростями в 1200 км/ч.

Таким образом, трубопроводы относятся к немногим «вечным» технологиям на службе у человечества.