1.5.4. Материалы и покрытия для изоляции газопроводов
Основным компонентом изоляционных покрытий являются битумы. Это — остаточные продукты переработки нефти, представляющие собой твердую, плавкую или вязкожидкую смесь углеводородов и их производных. Компонентами грунтового состава битумов служат минеральные масла, смолы и асфальтены (Марки битумов БНИ-1У, БНИ-У, БН)
На основе битумов изготавливают битумные мастики. Они представляют собой смесь битума с наполнителями и пластификаторами и бывают 3-х типов: битумно-минеральные, битумно-резиновые и битумно-полимерные.
Широкое применение имеют битумно-минеральные мастики. В качестве наполнителей данных мастик используют доломитизированный известняк, асфальтовый известняк или доломит, а в качестве пластификатора — зеленое масло. Мастики приготовляют следующим образом. Битумный котёл загружают кусками битума и нагревают до 150 о С. Затем при перемешивании добавляют наполнитель и повышают температуру до 180 о С. Мастика готова.
Грунтовка ГФ — 021. Обзор,нанесение.
Битумно-резиновые мастики должны удовлетворять требованиям ГОСТ 15836-76 и иметь более высокие технические свойства, чем битумно-минеральные. В качестве наполнителей в них используют резиновую крошку, получаемую дроблением старой амортизированной резины. Пластификаторами могут служить кроме зеленого масла, веретенное и трансформаторное, полидиен.
Для противокоррозионных покрытий трубопроводов широко используются битумно-резиновые мастики заводского изготовления типа МБР.(МБР-65,75,90,100). Мастику МБР-90 используют в летнее время, МБР-100 в летнее время в южных районах, МБР-65,75 — в зимнее время.
Из битумно-полимерных мастик наибольшее распространение получили битумно-полидиеновая (битудиен), битумно-полиэтиленовая, (битулен), битумно-полидиено-полипропиленовая (БПП). При выполнении изоляционных работ при температурах до — 15 о С применяется зеленое масло, при t до — 25 о С — полидиен или низкомолекулярный полиизобутилен марок П-8 и П-20 или 5% раствор полиизобутилена, П-200 в зеленом масле. Мастики битудиен-3 (tраз — 70 о С) и битулен — 80 используются в зимнее время, а мастики битудиен-Л и битудиен-90 в летнее.
Битумно-полиэтиленовую мастику (битулен) приготовляют с добавкой к битуму порошкообразного нестабилизированного полиэтилена высокой плотности в количестве 5%. Мастики приготовляют в полевых и заводских условиях термомеханическим способом путем смешения полиэтилена высокой плотности при t = 140 о С.
По сравнению с битумно-резиновыми мастиками битулены имеют большую вязкость и устойчивость, меньше деформируются под действием сжимающих напряжений, меньше растворяются в ароматических углеводородах.
Битумную грунтовку (праймер), представляющую собой раствор битума в бензине, наносят на поверхность труб для улучшения прилипаемости изоляционных мастик с металлической поверхностью трубопровода. Для приготовления грунтовки применяется битум марок БНН-1У-3, или БН-1У, который подогревают до температуры 100 о С и тонкой струей вливают в бензин с перемешиванием.
Часть первая: рекомендации по нанесению грунтовки с кварцевым песком поверхность
Для усиления изоляции применяются армирующие обертки из бризола, гидроизола или стекловолокнистого материала. Бризол приготовляют на основе битума и дробленной старой вулканизированной резины с добавлением асбеста и пластификаторов. Бывает 3-х марок: БР-С (средней термостойкости) для работ при температуре воздуха — -5 ÷ +30 о С; БР-М (морозостойкий) для работ при температуре воздуха -10 ÷ +20 о С без подогрева, а при температуре воздуха -10 ÷ -25 о С с подогревом; БР-Т(термостойкий), применяемый в южных районах при t воздуха 5 ÷ 45 о С. Кроме того, применяется бризол БР-П с повышенным сопротивлением разрыву.
Недостатки бризола: слипаемость при 30 о С, хрупкость при отрицательных температурах ниже — 15 о С (без подогрева), недостаточно высокая водостойкость и прочность.
Гидроизол — беспокровный материал, изготовленный пропиткой асбестовой бумаги нефтяными битумами. Из-за высокой водонасыщаемости его полностью вытеснил бризол.
Стеклохолст — стекловолокнистый рулонный материал, состоящий из штапельных стеклянных волокон, скрепленных синтетическим связующим. В качестве связующего используют поливинилацетатную эмульсию, мочевиноформадегильную смолу. Стеклохолст обладает хорошими диэлектрическими свойствами, малой гигроскопичностью и высокой химической стойкостью. Его применяют при температурах воздуха от — 30 о С до 30 о С. Обладает высокой прочностью и меньшей стоимостью по сравнению с бризолом.
Изоляционные покрытия на трубы наносятся в заводских условиях. Для изоляции газопроводов применяют поливинилхлоридные и полиэтиленовые пленки, покрытые с одной стороны слоем клея. Защита пленок от механических повреждений обеспечивается наложением оберток из бризола, пленочного материала ПДБ (полимерно-дегтевобитумный материал, состоящий из битума, полиэтилена высокого давления, полиэтилена низкого давления, полизобутилена, газогенераторной смолы.
Из пластифицированного поливинилхлорида используются следующие изоляционные ленты: в осенне-летний период — ПИЛ и ПВХ -СЛ,- 20 о С, в зимнее время — ЛМЛ (морозостойкая — 60 о С); для изоляции горячих участков газопровода в условиях жаркого климата — теплостойкие ленты ЛТЛ. Данные ленты обладают высокими антикоррозионными свойствами, химической стойкостью к растворителям, влагоустойчивы.
Применяют также полимерные композиции, наносимые на трубы в порошкообразном или жидком виде, обладающие высокой химической стойкостью. Наносят их на трубы методом горячего напыления в виде сплошного покрытия требуемой толщины. Применяется напыление порошка полиэтилена высокой плотности.
Перспективным методом является индустриальный способ нанесения полимерных покрытий на трубы в заводских условиях из порошков полимеров в псевдосжиженном состоянии на основе электронной технологии. Толщина покрытия 1 мм — время нанесения 35-60с. К порошкообразному полиэтилену добавляется стабилизатор (тилкофен), антистаритель (сажа), наполнитель (окись хрома).
Широкое применение получили порошкообразные эпоксидные полиэфирные, виниловые, фенольные и др. смолы в сочетании с антикоррозионными добавками. Такие покрытия толщиной 0,15-0,25 мм наносят на нагретую поверхность труб методом электростатического напыления.
Используются и жидкие полимерные композиции на основе эпоксидных и фурановых смол, модифицированных каменноугольными, полиэфирными, полиамидными смолами. Наиболее распространены 2 вида полимерных композиций: эпоксидно-каменноугольная (ЭКК) и фурило-каменноугольная (ФКК). Данные покрытия имеют высокую адгезию к металлу, химическую стойкость, термо- и морозостойкость, технологичность. Их толщина 0,5-1 мм при наружной изоляции и 0,3 мм — при внутренней изоляции труб.
Лакокрасочные материалы. Применяются для защиты трубопроводов от коррозии. Обладают способностью после нанесения на поверхность изделия образовывать прочную эластичную пленку. В состав лакокрасочных материалов входят: пленкообразующее вещество, наполнитель, пигмент, растворитель. В качестве пленкобразующих веществ используются высыхающие масла, синтетические и натуральные каучуки и смолы, клеи, белки, олифы и лаки (растворы природных высокомолекулярных и синтетических полимерных веществ в легколетучем растворителе).
Лакокрасочные материалы применяют в виде грунтовок, покровных эмалей и лаков, наносимых на наружную и внутреннюю поверхности трубопроводов.
Для покрытия наружной поверхности труб используют грунтовки на основе фенолформальдегидной смолы, с растворителем — сольвент каменноугольный (грунтовки марок ФЛ-103к, ФЛ-013), сополимера хлорвинила и винилиденхлорида с растворителем Р-4 (грунтовки марок ХС-010), поливинилбутиралевой смолы (грунтовка ВЛ-08). Покровные лаки и эмали изготовляют на основе перхлорвиниловой смолы (эмали ПХВ-714, ПХВ-715, лак ХСЛ), пентафталевой смолы с растворителем Р-4.
Для защиты газопроводов от коррозии также применяют лак этиноль, являющийся полупродуктом производства синтетического каучука. Это — маслянистая жидкость коричневого цвета. На его основе приготовляют эмали.
В настоящее время широко применяются защитные лакокрасочные покрытия, наносимые на внутреннюю поверхность трубопроводов. При этом уменьшается шероховатость поверхности труб и их гидравлическое сопротивление, что приводит к увеличению пропускной способности труб на 10%. Для данной цели используют бакелитовый лак марки А в сочетании с алюминиевой пудрой и растворителем, а также грунтовки и эмали на основе синтетических смол: перхлорвиниловой, поливинилбутиралевой, эпоксидной. Широко используются покрытия на основе эпоксидных смол (ЭД-5 и ЭД-6) и эпоксидных лаков (Э-4100 и Э-4001), обладающих высокой адгезией к металлу, термо-и химической стойкостью.
Источник: magak.ru
Изоляционные покрытия
Подземные газопроводы защищают от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами двумя способами: пассивным и активным.
Пассивный способ заключается в изоляции газопровода от контакта с окружающим грунтом. Активный способ (электрохимическая защита) заключается в создании защитного потенциала газопровода по отношению к окружающей среде.
В качестве защитных используют битумно-резиновые, битумно-полимерные, битумно-минеральные и эмаль-этиленовые покрытия с использованием армирующих оберток из стекловолокнистых материалов, а также покрытия из полимерных материалов, наносимых в виде лент или в порошкообразном состоянии.
В настоящее время все шире стали применяться липкие полимерные ленты ЛИАМ, Полилен, Изопласт, НКАПЭЛ-45 и др.
В зависимости от коррозионной активности грунтов применяют три типа изоляции трубопроводов: нормальную, усиленную и весьма усиленную.
На стальные газопроводы, прокладываемые в грунте городов, других населенных пунктов и промышленных предприятий, должны наноситься защитные весьма усиленные покрытия. Участки газопроводов, пересекающие свалки мусора, шлака, стоки промышленных предприятий, а также железнодорожные и автомобильные дороги, водные преграды и поймы рек, должны иметь весьма усиленную изоляцию независимо от коррозионной активности грунта.
Противокоррозионные защитные покрытия должны быть диэлектрическими, сплошными, химически стойкими, иметь необходимую механическую прочность и прилипаемость, быть эластичными и водонепроницаемыми.
Технология изоляционных работ.
Первый слой защитного покрытия — грунтовка, ее применяют для улучшения прилипае- мости изоляции к телу газопровода. Грунтовка представляет собой раствор битума в бензине в соотношении 1 : 3 по объему. Куски битума марки IV или смеси битумов марок III и V загружают в котел и разогревают до температуры 200 °С, после чего расплавленный битум охлаждают до 70 °С, вливают тонкой струей в бензин и перемешивают.
Изоляция трубопроводов
Стальные трубопроводы, укладываемые непосредственно в грунт, должны иметь противокоррозионную изоляцию, выполняемую в соответствии с требованиями СНиП. Противокоррозионные покрытия должны:
0 быть диэлектрическими;
о иметь механическую прочность, обеспечивающую в процессе строительства и при эксплуатации их сохранность от давления грунта на засыпанном трубопроводе;
- 0 обладать пластичностью, обеспечивающей монолитность при воздействии на них низких температур;
- 0 быть непрерывными;
- 0 быть химически стойкими, не подвергаться разрушению от биологических воздействий и не содержать компонентов, оказывающих коррозионное воздействие на металл;
- 0 обладать хорошей прилипаемостью к металлу.
В настоящее время для противокоррозионной защиты городских трубопроводов применяются битумная изоляция с различными армирующими материалами (стекловолокнистые материалы, бризол, гидроизол), изоляция на основе полиэтилена, полихлорвинила, цементные торкретированные покрытия (при бестраншейной прокладке трубопроводов).
Битумные изоляционные покрытия на основе нефтяных битумов состоят из битумной грунтовки, битумной мастики, армирующих материалов и крафт-бумаги. Для этих покрытий применяют холодные и горячие битумные грунтовки.
Холодные грунтовки приготовляют путем растворения в автомобильном (неэтилированном) бензине битума БНИ-IV или БН-IV в соотношении 1:3 по объему или от 1:2,25 до 1:2,5 по массе. Удельный вес грунтовки должен быть в пределах 0,8-0,82 г/см 3 .
Горячие грунтовки состоят из битума БНИ-IV или БН-IV и наносятся в расплавленном состоянии на трубу, нагретую до 270 °С.
Грунтовки, применяемые зимой, приготовляют растворением битума в авиационном бензине Б-70 (ГОСТ 1012—72) в соотношении 1:2. Грунтовка наносится на сухую поверхность немедленно после очистки трубопровода.
Для изоляционных покрытий на битумной основе применяются битумно-резиновые и битумно-минеральные мастики, приготовляемые в заводских условиях. При отсутствии мастик заводского изготовления допускается применять битумно-резиновые мастики, приготовляемые на месте.
Битумно-резиновые мастики имеют следующий состав: битум нефтяной (ГОСТ 9812-74) или строительный (ГОСТ 6617—76) 80—93 % по массе, резиновая крошка 4—10 %, пластификатор до 5 %. Составы мастик подбирают в зависимости от свойств исходных материалов. Испытание мастик производится по ГОСТ 20739-75 и ГОСТ 11512-65.
Полимерные изоляционные покрытия для изоляции трубопроводов состоят из грунтовки, слоя липкой поливинилхлоридной или полиэтиленовой пленки и защитной обертки.
Лента поливинилхлоридная с липким слоем изготовляется из светотермостойкого пластиката, покрытого перхлорвиниловым клеем. Промазанную клеем липкую ленту наматывают в виде рулонов на картонные трубки внутренним диаметром 75 ± 5 мм. Наружный диаметр рулона должен быть не менее 220 мм.
Пленка полиэтиленовая с липким слоем представляет собой стабилизированную полиэтиленовую пленку (основу) с нанесенным на нее клеем на основе полиизобутилена.
Рулоны липкой пленки транспортируются в текстовиниловых мешках (по одному рулону в мешке). Хранят ее в рулонах в закрытых помещениях; рулоны устанавливают вертикально не более чем в три ряда по высоте.
Липкие полимерные пленки из пластифицированного поливинилхлорида разрешается наносить на трубопроводы при температуре воздуха не ниже 5 °С, а из полиэтилена — при температуре до —25 °С. Липкие ленты наносят на огрунтованную трубу в два слоя с нахлестом витков ленты не менее 20 мм.
Трубопроводы с изоляционными покрытиями из липких лент, прокладываемые в скальных, щебенистых и твердых глинистых грунтах, защищают обертками из механически прочных рулонных материалов типа еврорубероида ЭЛАБИТ-15 .
Полиэтиленово-песчаная изоляция состоит из трех слоев: напыленного полиэтиленового порошка толщиной 0,2 мм; полиэтиленовой пленки толщиной 0,15—0,2 мм; полиэтиленового порошка и кварцевого песка толщиной 1 мм.
Полиэтиленовый порошок должен иметь вязкость 1,7—3,3, влажность не более 0,15 % и дисперсность не более 0,04 мм. Если влажность полиэтиленового порошка перед нанесением на трубу выше допустимой, его просушивают при температуре
50—60 °С, периодически перемешивая. Просушенный порошок просеивают через сито № 04.
Полиэтиленовая пленка должна иметь сопротивление на разрыв в продольном направлении не менее 1,2 МПа.
Кварцевый песок должен быть без посторонних примесей, иметь влажность не более 0,5 % и дисперсность не более 0,5— 0,8 мм. Кварцевый песок просушивают до требуемой влажности при температуре 50—60 °С в течение 2—3 ч, периодически перемешивая. Просушенный песок просеивают через сито № 05.
Подготовленные для изоляции труб материалы хранят в крафт-мешках в сухих помещениях при температуре 18—20 °С.
Для получения смеси полиэтиленовый порошок смешивают до однородной массы с песком в закрытой емкости в соотношении 30 % порошка и 70 % кварцевого песка по массе.
Предварительно очищенные трубы нагревают (в поле токов высокой частоты инфракрасными газовыми горелками) до температуры 270—350 °С. Полиэтиленовый порошок загружают в распылитель, снабженный соплом, и под давлением воздуха в 40—50 кПа напыляют на нагретую трубу, регулируя толщину слоя напыляемого порошка давлением воздуха и скоростью движения трубы на конвейере. При напылении не должно оставаться участков, не покрытых порошком.
Обертывание трубы пленкой производится спирально с нахлестом витков: 10 мм для труб диаметром 100 мм, 15 мм для труб диаметром 150 мм, 20 мм для труб диаметром свыше 350 мм. Не допускаются зазоры между витками и натяжение пленки.
Сразу после обертывания трубы пленкой на нее наносят третий слой, представляющий собой смесь полиэтиленового порошка с песком. Толщина третьего слоя регулируется скоростью подачи смеси из бункера на трубу.
Противокоррозионная изоляция эмалью «этиноль» осуществляется для подземных емкостей, предназначенных для хранения сжиженного газа. Эмаль состоит из лака «этиноль», асбеста № 7, низкомолекулярного полиизобутилена и литейного графита.
Асбест № 7 перед употреблением следует просушить при температуре 60—100 °С в специальном помещении. Просушенный асбест перемалывают на шаровой, бегунковой или другой мельнице и просеивают через сито № 05. Просеянный асбест хранят в сухом месте.
Графит также просушивают при температуре 60—100 °С, часто перемешивая, и хранят в сухом месте.
Полиизобутилен расплавляют при температуре 400 °С в фарфоровой или стальной емкости и растворяют в лаке «этиноль». В емкость загружают столько полиизобутилена, чтобы расплавленный материал не превышал 1 /3 ее объема. Размягченный полиизобутилен, осевший на дно емкости, непрерывно перемешивают до начала кипения. Кипение продолжается 1—2 мин, после чего полиизобутилен выливают в лак «этиноль».
Из-за выделяющихся газов полиизобутилен надо плавить на открытом воздухе и следить, чтобы при кипении он не попадал на горелку или электропечь.
Эмаль «этиноль» готовят в мешалке или емкости. В емкость заливают необходимое количество лака «этиноль», затем небольшими порциями добавляют расплавленный полиизобутилен. Содержимое емкости тщательно перемешивают до полного растворения полиизобутилена. В полученный раствор при непрерывном перемешивании вводят сухие наполнители: сначала асбест, а затем графит, если это допускается условиями эксплуатации подземного сооружения.
На защищаемую поверхность «этиноль» наносят вручную кистями с растушевкой во взаимно перпендикулярных направлениях в 3—4 слоя, причем каждый последующий слой накладывается на предыдущий после полного его высыхания. Скорость высыхания зависит от температуры и кратности обмена окружающего воздуха. При температуре 18—22 °С время высыхания одного слоя составляет 24 ч.
Источник: studref.com