Инженерные байки. Красная поляна

Среди многочисленных гидроэлектростанций, на которых мне довелось побывать, Краснополянская ГЭС  занимает особое место. Первым, кто меня с ней познакомил еще в институте, был  доцент Валентин Саперов, читавшй нам в МЭИ  курс  лекций «Деривационные ГЭС». Оказывается, он когда-то руководил проектированием этой электростанции. Однажды он сказал: «Краснополянская ГЭС подобна музею, там имеются все виды гидросооружений, какие только могут быть на деривационной станции». Позднее я сам увидел, что это правда. В частности, там были все возможные виды водоводов: лотки, каналы, напорные и безнапорные тоннели, а еще больше двух километров напорных стальных трубопроводов.

Строительство  началось вскоре после окончания войны, в 1947 году, и шло ударными темпами.  Ведь в районе Сочи находились четыре из двух десятков дач нашего генералиссимуса, а Сочинские электросети не обеспечивали нужной мощности электроснабжения, поэтому срочно потребовался новый источник энергии. На стройке работали немецкие военнопленные.

С трубопроводами возникли проблемы. Отечественная тяжелая промышленность, заточенная на военные нужды, не могла быстро изготовить 2 км толстостенных труб диаметром до 3,4 м (такой диаметр требовался по энергоэкономическим расчетам). Зато в Германии в советской зоне оккупации на окраине Дрездена нашли работавшую с 1930 года ГЭС Нидерварта, где были клепаные трубопроводы. Правда, их диаметр был 3,2 -2,6 м, зато они вписывались в железнодорожный габарит. По условиям репарации эти трубопроводы (а заодно и гидромеханическое оборудование) срочно демонтировали, порезали на куски и по железной дороге перевезли в Союз для использования на Красной Поляне. Конечно, из-за недостаточного диаметра скорость воды в трубе получилась слишком большой, поэтому 30% энергии терялось на преодоление сопротивлений по длине водовода.

Проект трубопровода Краснополянской ГЭС из старых немецких труб  делали в нашем бюро. Расчеты, выполненные по консервативным нормам того времени, показали, что на некоторых участках местные напряжения существенно превышают допускаемые. Несмотря на это, тогдашний главный инженер бюро Яков Наумович Ветухновский (я с ним познакомился позже и много лет дружно сотрудничал) взял на себя ответственность и, руководствуясь инженерным чутьем, подписал чертежи. «Эти трубы  немцам 15 лет служили и нам еще столько же послужат», - сказал он и не ошибся. А ведь ошибка в то время могла стоить жизни, запросто могли обвинить во вредительстве. В 1949 году при пуске первых агрегатов на ГЭС случилась авария с дисковым затвором, а затем загорелся генератор.  Главный инженер строительства Владимир Ильич Кузьмин находился в тот момент в районе Адлера.  Узнав о пожаре по телефону, он бросился к машине, крикнул водителю «Гони!». И они помчались по узкой дороге, петлявшей в ущелье по берегу реки Мзымта. Результат — страшное ДТП, лобовое столкновение. Кузьмин получил тяжелейшие повреждения, черепно-мозговую травму, еле выжил, не один год приходил в себя, лишь в 1955 вернулся к гидротехническому строительству - уже на Новосибирской ГЭС (мне все это известно не понаслышке, в 70-80е годы жена В.И.Кузьмина работала у меня в отделе, она дружила с моей женой, та бывала у Кузьминых дома. Владимир Ильич в те годы руководил строительством здания СЭВ  на проспекте Калинина в Москве).

А в 1968 году меня направили на Красную Поляну осмотреть стальные трубопроводы и дать заключение об их состоянии. В то время,почти за полвека до Олимпиады Красная Поляна представляла собой маленький захолустный поселок в предгорьи Кавказского хребта.  Вокруг поселка среди старых дубов бродили худые и волосатые кавказские свиньи. Услыхав стук падающих желудей, они бросались на звук и начинали активно копаться своими пятачками в земле. «Чертовы свиньи, - жаловался нам директор ГЭС, - они мне все фундаменты гидросооружений подрывают!»
Мы убедились, что все опоры трубопровода содержались в порядке, защитное лакокрасочное покрытие своевременно обновлялось, никаких видимых дефектов обнаружено не было. Вернувшись в Москву, мы уже собирались написать положительное заключение, как вдруг пришла телеграмма об аварии. При регулировании нагрузки турбин произошел разрыв оболочки на участке деривационного трубопровода на расстоянии примерно 400 м до начала турбинных трубопроводов. В этом месте  труба имела диаметр 2,75 м и толщину оболочки 22 мм. По длине разрыв достигал почти 6 м, через образовавшееся отверстие вытекла  вода из всей деривации, (около 3 км), а также из бассейна суточного регулирования. Фонтан воды при аварии поднялся на несколько десятков метров, размыв грунта достигал глубины 3,5 м, были подмыты фундаменты ряда опор трубопровода.

На поверхности разрыва крупнозернистая структура металла свидетельствовала о хрупком разрушении. Обнаружили видимые дефекты стали: расслои,  внутренние раковины с неметаллическими включениями, старые трещины с внутренней стороны оболочки. Длина трещин достигала 850 мм. Самая большая трещина распространялась вглубь на 15-17 мм по толщине оболочки, т.е. из 22 мм в работе оставалось всего 5-7 мм. Лабораторные исследования образцов металла аварийного звена показали, что по химическому составу и прочностным показателям сталь соответствует отечественной марке Ст2кипящая, однако показатели пластичности были значительно ниже нормы. Отмечена загрязненность структуры и склонность стали к старению. Ультразвуковая дефектоскопия оболочки трубопровода на участке длиной 600 м показала значительное количество дефектов по всей длине участка, основной вид дефектов — расслои в листе.
Основной производственной причиной аварии признали использование стали низкого качества со склонностью к старению. Общий срок эксплуатации трубопровода на двух станциях составил около 35 лет, старение за этот срок произошло значительное. Поскольку при каждом изменении режима работы в трубе возникает гидравлический удар, нагружение трубопровода имело циклический характер, что привело  к постепенному развитию внутренней трещины и в конце концов к окончательному усталостному разрушению.

А лет через пятнадцать опять на северном Кавказе мы сидели в кафе со знакомым руководителем монтажного участка нашего треста, и он рассказывал мне, как они меняли этот старый многострадальный трубопровод. Новый трубопровод диаметром 3,4 м полностью сварной конструкции из отечественной стали, соответствующий требованиям действующих норм, работает на Красной Поляне до настоящего времени.

Один вопрос долго меня мучил: почему немцы делали свои трубы из такой поганой стали? Ответ, как всегда, дала экономика. В начале 1920-х годов грабительские условия Версальского договора обрушили немецкую экономику, она была в глубоком кризисе, а в 1923 году в результате франко-бельгийской оккупации Рурской области  немцы потеряли 88% угля, 70% чугуна и 40% стали. После 1924 года, когда было облегчено бремя выплаты репараций и появились американские инвестиции, начался быстрый рост промышленного производства, уже в 1928 году был превышен довоенный уровень, германская экономика стала первой в Европе. Естественно, бурными темпами росла и выплавка стали, часто в ущерб качеству, как это обычно бывает. Лучшая сталь шла на вооружения, на восстановление морского флота, а в гражданском строительстве использовали то, что попроще. Так что нечему удивляться.

                Февраль 2018