Все стальные трубопроводы, укладываемые в грунт, должны иметь защитные изоляционные покрытия. В зависимости от используемых материалов изоляционные покрытия могут быть:

 

- мастичные битумные;

 

- мастичные полимерные;

 

- из липких полимерных лент;

 

- из экструдированного полиэтилена.

 

В зависимости от условий прокладки трубопровода изоляционные покрытия могут быть двух типов: нормальные и усиленные  Структура изоляционных покрытий из различных материалов приведена в табл. 2.1.

 

Защитные изоляционные покрытия на стальные трубы наносятся механизированным способом в заводских условиях или в условиях производственных баз строительно-монтажных организаций. Изоляция трубопровода липкими лентами производится на месте укладки. Ручным способом выполняются работы при изоляции сварных стыков, фасонных частей трубопровода, запорной арматуры, при исправлении повреждений покрытия, а также при ремонте изоляционного покрытия. Битумные мастики наносятся на просушенную, очищенную от грязи, ржавчины, окалины и пыли и покрытую грунтовкой поверхность трубы. Битумная грунтовка приготовляется из неэтилированного бензина Б70, А76 или А72 и битума БН-90/10 или БН-70/30 (ГОСТ 6617-76), или БНИ-1У (ГОСТ 9812-74).

 

Для приготовления битумной грунтовки необходимое количество битума, предварительно расплавленного, обезвоженного и охлажденного до температуры 70оС, вливают в соответствующее количество бензина при непрерывном перемешивании. Соотношение битума и бензина должно быть 1:3 по объему или 1:2 по массе. Приготовленная грунтовка может храниться в герметически закрытой таре не более 10 суток. Для повышения механической прочности покрытия из битумных мастик в их конструкцию должны входит армирующие слои из стекловолокнистых материалов. Каждый слой мастики армируется стеклохолстом. Для армирования применяются стеклохолсты марок ВВ-К (ТУ 21-33-43-79) и ВВ-Г (ТУ 21-23-44-79). Для приготовления битумной мастик битум нагревается в специальном котле при температуре 140...150 оС до полного расплавления и выдерживается при температуре 170...180 оС для обезвоживания. После полного обезвоживания в битум добавляется наполнитель. 

 

В качестве наполнителя могут быть использованы следующие материалы:

 

- атактический полипропилен (ТУ 6-05-131-2-78);

 

- доломинизированный известняк (ГОСТ 8267-75);

 

- асбест хризалитовый (ГОСТ 12871-67);

 

- талькомагнезит молотый (ГОСТ 21235-75);

 

- низкомолекулярный полиэтилен (ТУ 6-05-10-75).

 

Для предупреждения коксования битумных мастик не следует держать их при температуре свыше 190оС более 1 часа. Признаком коксования битума является появление на поверхности расплавленной массы пузырей и зеленовато-желтого дыма.

 

 

 

Структура защитных покрытий усиленного типа

 

Конструкция и материал покрытия

Толщина слоя или количество слоев

1. Покрытия на основе битумных мастик

 

Битумная грунтовка

0.05 мм

Битумная мастика

2.5 мм

Армирующая обмотка

-

Битумная мастика

2.5 мм

Армирующая обмотка

-

Битумная мастика

2.5 мм

Наружная обертка

-

2.Покрытие на основе полимерных липких лент

 

Грунтовка (праймер)

0.1 мм

Липкая лента

2 слоя

Обертка

1 слой

3. Покрытия из экструдированного полиэтилена

 

Адгезив

0.15

Полиэтилен экструдированный для труб диаметром 500 мм и выше

3.5 мм

 

Примечание: Допускается применять покрытия других структур, обеспечивающих защиту по норматино-технической документации.

 

 

Поверхность изолируемых труб до нанесения грунтовки просушивается, очищается от грязи, ржавчины, неплотно сцепленной с металлом, окалины и пыли. После очистки поверхность металла должна быть шероховатой для обеспечения совместно с грунтовкой достаточное сцепление изоляционного покрытия с трубой. Очистка труб производится специальными очистными машинами. Фасонные поверхности и зоны сварных соединений очищаются вручную плоскими или вращающимися щетками. Грунтовка наносится сразу же после очистки поверхности трубы, ровным слоем без пропусков, сгустков и пузырей. Толщина высушенного слоя грунтовки не должна превышать 0.05 мм. Нанесение покрытия на трубу должно производиться не позднее, чем через сутки после нанесения грунтовки.

 

Мастика наносится по окружности и длине трубы ровным слоем заданной толщины без пузырей и посторонних включений. Слой армирующей обмотки из стеклохолста должен накладываться на горячую мастику по спирали с нахлестом и определенным натяжением, исключающим пустоты, морщины и складки и обеспечивающим непрерывность слоя и необходимую толщину защитного покрытия.

 

Производство изоляционных работ зимой в трассовых условиях допускается при температуре воздуха не ниже минус 25оС и при отсутствии атмосферных осадков. Битумные мастики рекомендуются к применению на газопроводах диаметром до 500 мм с температурой эксплуатации до 35оС. Надежность битумного покрытия значительно повышается с увеличением числа армирующих слоев стеклохолста с применением защитных оберток. В качестве полимерных мастик в настоящее время наиболее эффективной является двухкомпонентная мастика “Фрусис-1000А”. Мастика наносится в трассовых условиях и предназначена для антикоррозионной защиты горячих участков подземных коммуникаций компрессорных станций.

 

Время отвержения мастики 30...60 мин.,

 

Толщина наносимого покрытия 2.5...3.0 мм,

 

Эксплуатационная температура до 80оС.

 

Мастика может с успехом применяться как на прямолинейных участках газопроводов, так и на участках сложной конфигурации ( запорная арматура, фланцы, отводы и т.п. ).

 

Покрытие на основе полимерной мастики “Фрисус-1000А” по своим защитным свойствам приближается к заводскому полиэтиленовому покрытию.

 

В качестве полимерных покрытий на трубопроводах газовой промышленности используются ленты, в основном, зарубежного производства. Эти покрытия являются наиболее распространенным типом изоляционного материала. Существуют различные марки полимерных лент, отличающихся, в основном, допустимой температурой эксплуатации. Краткие характеристики полимерных материалов приведены в таблице Количество слоев липкой ленты и обертки зависит от типа изоляционного покрытия.

 

Тип покрытия

Количество слоев

Обозначение покрытия

 

ленты

обертки

 

Нормальное

1

1

1+1

Усиленное

2

1

2+1

 

Для нанесения на трубы липких полимерных лент и обертки механизированным способом выпускаются специальные изоляционные машины. Некоторые фирмы (например, американская CRC) выпускают агрегаты, в которых объединены очистная и изоляционная машины. Изоляционную машину перед нанесением покрытия из полимерных лент необходимо отрегулировать по скорости поступательного движения машины и углам установки пуль в соответствии с шириной ленты и величины нахлеста. Для обеспечения равномерной и ровной укладки витков ленты шпули должны осуществлять торможение, создающее необходимое натяжение ленты (около 1 кгс/см ширины). Последний и первый витки ленты следует всегда наносить без натяжения. Для этого из рулона надо размотать немного ленты и конец ее свободно наложить на трубу.

 

Весьма важно при нанесении липких лент любым способом следить за тем, чтобы строго соблюдалась нахлестка витков и на покрытии не образовывалось складок, морщин и пузырей. При возникновении дефектов ленту необходимо снять с трубы, и, устранив дефект, намотать вновь. Воздушные прослойки между трубой и полимерной лентой допускаются лишь в зоне сварных швов. Участки трубы с нанесенным пленочным покрытием не должны подвергаться воздействию солнечной радиации. Условия эксплуатации и технологи применения липких лент изложены в “ Инструкции по применению новых изоляционных материалов при капитальном ремонте магистральных газопроводов и компрессорных станций. Р51-155-90 ”.

 

Перед нанесением полиэтиленового покрытия трубы нагреваются в газопламенной печи до 220оС. Затем, на трубу, совершающую вращательно-поступательное движение, из экструдера через щелевую головку выдавливается лента адгезива толщиной 0.15...0.2 и шириной 200...250 мм. Следом, поверх слоя адрезива из другого экструдерра наносится в несколько слоев основное покрытие из полиэтилена. Температура изоляционных материалов на выходе из щелевых головок составляет 200...220оС. Толщина покрытия определяется кратностью нахлеста спирально наматываемой ленты, что регулируется частотой вращения и осевым перемещением трубы. Для получения покрытия толщиной 2.5...3.0 мм выполняется четырех-пятикратный нахлест ленты. Для уплотнения покрытия используется прижимной ролик с фторопластовым покрытием. В результате уплотнения отдельные слои полиэтилена соединяются между собой, образуя монолитное покрытие. После нанесения покрытия трубы охлаждаются водой до температуры 60...70оС. Трубы с заводской изоляцией поставляются в комплекте с термоусаживающимися муфтами для изоляции сварных стыков. Контроль качества защитных покрытий подземных трубопроводов должен осуществляться на всех этапах изоляционно-укладочных работ, по завершении строительства, а также в процессе эксплуатации. Качество нанесенного на трубы защитного покрытия определяется внешним осмотром, измерением толщины, проверкой сплошности и адгезии к металлу. В процессе наложения изоляционного покрытия осуществляется визуальный контроль по всей длине трубы. При этом фиксируются пропуски, трещины, сгустки, складки и гофры, мелкие отверстия. Толщину покрытия следует измерять инструментальным способом через каждые 100 метров изолируемых труб, а также во всех местах, вызывающих сомнение и выборочно по требованию заказчика. Проверка сплошности мастичного покрытия производится дефектоскопом при напряжении 4 кВ на 1 мм толщины покрытия; покрытия из липкой ленты при напряжении 6 кВ.

 

Сцепление мастичного покрытия с трубой проверяется адгезиметром или вручную надрезом покрытия по двум сходящимся под углом 45...600 линиями и отрывом покрытия от вершины угла подреза. Защитное покрытие считается хорошо прилипшим, если оно отрывается от металла кусочками и часть его остается на трубе. Сопротивление отрыва, определенное адгезиметром, должно быть не менее 50 н/м (5 кгс/см2) при температуре воздуха плюс 25 оС. Прилипаемость липких лент определяется отрывом ленты от ленты и ленты от поверхности трубы через сутки после наложения покрытия. Для этого в покрытии делается ножом два разреза под углом 600, и если лента не отслаивается, а поднимается при помощи ножа с некоторым усилием, то адгезия (прилипаемость) считается удовлетворительной. Дефектные места покрытия, выявленные во время проверки его качества, должны быть исправлены до засыпки трубопровода. После исправления ремонтируемые места проверятся вторично.

 

Участки трубопровода, уложенные в грунт, до их сварки в единую нитку, подвергаются интегральной оценки качества защитного покрытия методом катодной поляризации или методом интегральной оценки на переменном (пульсирующем) токе. В процессе эксплуатации трубопровода необходимо периодически осуществлять контроль состояния изоляционного покрытия с целью выявления и устранения сквозных повреждений.