Планируете провести газ в дом или усовершенствовать подводку газа? Газопровод – это одна из самых важных и опасных систем, поэтому необходимо тщательно позаботиться о его защите.
Повреждение трубы и утечка газа могут оставаться незамеченными долгое время и в конечном итоге вызвать серьезные бедствия. Поэтому важно заранее ознакомиться со всеми аспектами и предусмотреть защиту, не так ли?
Если вас интересует изоляция стальных газопроводов, в этой статье вы найдете ответы на вопросы: в чем необходимость, какие существуют виды, в каких ситуациях и как используется каждый из изоляционных материалов, а также как производится контроль качества покрытий. Мы охватим все типы газопроводов: от магистральных до труб низкого давления, от надземных до подводных, и ответим на возникающие вопросы.
Краткое содержание статьи
Функции изоляции газопровода
В современном мире практически каждое строение в населенных пунктах подключено к газопроводу, и жизнь без природного газа трудно представить. Подумайте, сколько труб необходимо для функционирования такой большой сети!
Они находятся над землёй, под ней, в глубоких захоронениях и даже на морском дне. Каждый участок этой газовой сети требует надежной защиты и ответственности, так как утечка может привести к катастрофическим последствиям, включая разрушения и наличие жертв.
На сегодняшний день подземные газопроводы, как правило, прокладываются из полимерных труб, которые защищены от коррозии и действующих токов, а также лучше удерживают температуру.
Полиэтиленовые трубы не нуждаются в дополнительной защите, однако они могут быть использованы не во всех ситуациях, а их замена стоит достаточно дорого, поэтому подавляющее большинство газопроводов выполнены из стали.
Для защиты стали от ржавчины применяются специальные составы и материалы, которые изолируют её поверхность от внешних воздействий. Основные задачи таких покрытий – защита от влаги, химических веществ, механических повреждений, а также обеспечение диэлектрической безопасности.
Активная электрохимическая защита создает на поверхности трубы катодный потенциал, что обеспечивает её электрическую стабильность и предотвращает эффект воздействия посторонних токов.
В дополнение к покрытию, для надежной защиты от блуждающих и постоянных токов, подземные газопроводы оснастили электрохимической катодной защитой, которая отводит токи через проводник к дренажной подстанции.
Для надземных трубопроводов защита менее основательная, так как её легче обновить, и трубы подвержены воздействию только атмосферной влаги, поэтому они могут регулярно высыхать. А для морских газопроводов потребуется дополнительный утяжеляющий элемент для обеспечения неподвижности трубы на дне под водой.
Нормативные документы и их требования
Существует три ключевых документа, регулирующих защиту газопроводов. РД 153-39.4-091-01 «Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии» охватывает только трубы диаметром до 83 см, исключая магистральные и международные газопроводы, а также трубы, проложенные на поверхности или под водой.
ГОСТ 9.602-89 является дополнением, в котором изложены все нормы и расчеты, относящиеся к защитной системе подземных газопроводов. В то время как инструкция разъясняет, как и из чего должна быть осуществлена изоляция, ГОСТ определяет количество необходимых материалов, инструментов и рабочего времени.
ГОСТ Р 51164-98 содержит общие требования к защите магистральных стальных трубопроводов от коррозии и заполняет пробелы, которые есть в Инструкции относительно магистральных трубопроводов, для которых требуются специфические и надежные меры защиты.
Обычно, газопроводы государственного и международного значения имеют диаметр более 830 мм; их установка и обслуживание является трудоемким и дорогостоящим процессом.
Эти документы охватывают следующие темы:
- разрешенные виды материалов для данного типа газопроводов в конкретных условиях;
- степень необходимой защиты и необходимость электрохимической защиты;
- назначение и сроки выполнения защитных мероприятий;
- технологии нанесения изоляции на фабриках и в полевых условиях, включая сроки ремонта повреждений;
- нормативы расхода материалов и других ресурсов для выполнения работ;
- процедуры проверки качества покрытия и спортивные нормы для всех типов изоляции.
Таким образом, эти документы предоставляют пошаговую инструкцию по изоляции труб, начиная от производства и заканчивая контролем за качеством в процессе эксплуатации. Практически нет пространства для маневров, поскольку речь идет о безопасности.
В случае повреждения или некачественного нанесения защитного покрытия, сталь под землёй начинает ржаветь довольно быстро, что может привести к утечке газа и возгораниям.
Существуют также перечни, в которых указаны рекомендуемые материалы и производители, занимающиеся изоляцией газопроводов.
Учитывая сложности работы и множество норм, которым необходимо следовать, рассчитывать на самостоятельную изоляцию газопровода не стоит. Кроме того, газовая служба не примет работы, выполненные сторонними специалистами.
Виды материалов для изоляции
В зависимости от условий использования и удобства применения, существует множество типов покрытий для изоляции газовых труб. Для надземных газопроводов достаточно наложить два слоя грунтовки и два слоя краски или эмали.
Для труб, проложенных на дне морском, сверху основной изоляции наносят слой бетона, который выполняет функцию утяжелителя и дополнительной защиты.
Далее можно обсудить средства защиты стальных труб, располагаемых под землёй.
Полимерные защитные покрытия
Экструдированный полиэтилен представляет собой наиболее современное и универсальное защитное средство. Он подходит для труб с диаметром от 57 до 2020 мм, плотно прилипает, образуя ровный и сплошной слой, и защищает от температурных и механических воздействий, а также удобен в использовании.
Стальная труба с таким покрытием практически не уступает полимерным аналогам по защитным характеристикам. Данная защита состоит всего из двух слоев – жесткого подклеивающего адгезива и, собственно, полиэтилена. Однако, для труб большого диаметра такая защита может достигать толщины до 3,5 мм.
Экструдированный полипропилен выделяется своей высокой механической прочностью: с его помощью можно проводить трубы через узкие участки, используя закрытые методы прокладки, без опасений повредить изоляцию от трения о камни или грунт. Внешне и по характеристикам данный тип изоляции аналогичен полиэтиленовому, но на 0,3 – 0,5 мм тоньше.
Полимерные липкие ленты бывают как полиэтиленовыми, так и поливинилхлоридными, при этом готовые полиэтиленовые ленты предпочтительнее, так как они в 4 раза лучше приклеиваются и обеспечивают надежную защиту труб. Обычно эти ленты используются для ремонта и изоляции стыков труб с покрытием из экструдированного полиэтилена, но также существуют и полностью обмотанные ими трубы прямо на заводе.
В случае необходимости полимерные липкие ленты дают возможность полностью заменить защиту трубы в полевых условиях – однако для этого потребуется специальная автоматизированная установка.
Существует также комбинированное ПЭТ покрытие, в котором загрунтованную трубу сначала обматывают липкой полимерной лентой, а затем защищают ее слоем экструдированного полиэтилена. Данное покрытие применимо для труб с диаметром до 53 см, а его общая толщина не превышает 3 мм.
Изоляция на основе битумных мастик
Этот тип изоляции принципиально отличается составом и свойствами, особенно способом нанесения. Адгезия битума обеспечивается нагреванием и расплавлением материала, а не клеевым грунтом, как в случае с полимерными покрытиями.
Такое покрытие наносится на специальный битумный праймер и состоит из 2-3 слоев мастики, каждый из которых армируется, с наружным бумажным защитным слоем. В результате формируется сплошная оболочка, которая полностью повторяет форму трубы, где армирующие стекловолокно или сетка «впаяны» в толщу защитного материала.
Для армирования используются стеклохолсты, стеклосетки или нетканые полимерные полотна. Ленты стекловолокна накладываются с небольшим нахлестом, чтобы образовать цельный слой.
Кроме битума, мастика может содержать различные добавки, которые обеспечивают улучшенные свойства — полимерные, минеральные или резиновые. К тому же добавляют модификаторы и пластификаторы, которые добавляют эластичность, гибкость и долговечность, улучшая естественную гидрофобность и адгезию.
Существуют также ленты, которые соединяют битум как клей и специализированные полимерные ленты. Основные два типа таких покрытий – ПАЛТ, с термоусаживающейся лентой, и ЛИТКОР, изготовленный из полимерно-битумной ленты; последний нужен для защиты соединений между трубами с разными изоляциями.
Материалы для защиты мелких элементов
Цокольные выводы, углы, колена, конденсатосборники и другие элементы газопроводов тоже нуждаются в защите.
Удобнее изолировать мелкие детали на месте установки, но заводское покрытие предпочтительнее, так как оно обеспечивает более равномерное и надежное покрытие.
Для этого существуют специальные защитные материалы: ПАП-М105 и Полур. Первый состоит из двух слоев отвержденной полиэфирной смолы, армированных стекловолокном.
Полур, как правило, представлен полиуретаном, который дополнен различными технологическими компонентами и делится на два составляющих: основной компонент и отвердитель. Путем сочетания этих компонентов осуществляется изоляция фасонных соединений как на заводе, так и в мастерских, а также в процессе укладки трубопроводов на месте.
Как наносится изоляция?
Основная часть изоляционных материалов применяется на газопроводных трубах и даже на их фасонных элементах в производственных условиях уже на этапе их изготовления. Тем не менее, при установке трубопроводов может потребоваться изоляция стыков, которая выполняется непосредственно на месте действий.
Помимо этого, в условиях эксплуатации на открытом воздухе, с этими же материалами возможно восстановление защитного покрытия, если повреждение составляет менее 10%, а в некоторых случаях – и полное переобрабатывание конкретного участка. Ручная изоляция также может потребоваться для резервуаров, расположенных в траншее.
При возможности сварные швы и фасонные элементы обрабатываются таким же покрытием, что и основная труба, или максимально схожим составом.
Работы по изоляции газопровода можно проводить, когда температура воздуха выше -25 °С, а для полимерных липких лент — выше +10 °С. При наличии дождя или снега необходимо устроить надежный навес, чтобы защитить изолируемую поверхность от попадания влаги.
Изоляция надземных газопроводов
Данный тип трубопроводов размещается в менее агрессивной окружающей среде, что существенно снижает риск коррозии. Кроме того, повреждения на таких трубах легче обнаружить и устранить, поэтому надземные газопроводы в целом не требуют значительной изоляции.
Согласно стандартам, для защиты от атмосферных осадков и влаги достаточно применения двух слоев грунтовки, а также двух слоев краски, эмали или лака.
Газоопроводные трубы, нуждающиеся в теплоизоляции, обычно защищаются оцинкованным кожухом, при этом утеплитель укладывается под этот кожух, без необходимости в дополнительной защите.
Однако в условиях сложной эксплуатации может потребоваться применение тепловой изоляции, включая консистентные смазки, стеклоэмалевые покрытия, а также кожухи из алюминия или цинка, которые не должны соприкасаться с самой трубой.
Изоляция подземных газопроводов
В грунте трубы подвергаются постоянному воздействию влаги, а также химических соединений и блуждающих токов. Всё это может увеличивать риск коррозии металла и утечек газа, поэтому изоляция должна быть максимально надежной.
Каждый подземный газопровод из стали имеет двойную защиту: пассивную — в виде изоляционного покрытия трубы, и активную — за счёт отвода или подавления тока с помощью катодной защиты.
Большинство упомянутых ранее материалов могут быть использованы как для заводской изоляции, так и во время полевых работ. Теперь рассмотрим основные этапы и нюансы проведения таких работ.
Заводская изоляция труб из полиэтилена и полипропилена проходит несколько этапов:
- Сушка труб.
- Очистка с помощью дробеструйной обработки до блеска металла.
- Нагрев труб.
- Нанесение клеевой основы на вращающуюся трубу.
- Нанесение полиэтиленового слоя методом экструзии, чулком или намоткой ленты.
- Уплотнение с помощью специального валика с фторопластовым покрытием.
- Водяное охлаждение до 70-80 °С.
- Контроль качества полученного покрытия.
Все процессы полностью автоматизированы, так как высокая точность, обеспечиваемая компьютерами, является залогом качества продукции.
Перед нанесением адгезива часто проводят предварительное покрытие трубы тонким слоем эпоксидной смолы для улучшения защиты и сцепления. Однако, по нормативным документам, эта процедура не является обязательной.
В полевых условиях все этапы изоляции сохраняются, но выполняются с использованием портативного оборудования — шлифовальных машин, пескоструйных установок, газовых горелок и паяльных ламп. Кроме того, на рынке доступны специальные наборы материалов для изоляции стыков и ремонта повреждений, такие как термоусадочная ПЭТ-манжета или липкая полимерная лента.
Для проведения битумной изоляции трубы также предварительно очищаются, но с использованием металлических щеток, создающих ровную, но не гладкую поверхность. Битумный праймер наливается на очищенные участки и распределяется с помощью полотенец или, в полевых условиях, тряпок или кистей.
Грунтовка под битумное покрытие состоит из битума и очищенного бензина в соотношении 1:3 по объему. Важно наносить её равномерным слоем для лучшего сцепления с трубой.
Не позже, чем через сутки, необходимо наложить основное покрытие: 2-3 слоя мастики с арматурой между ними и защитным слоем бумаги снаружи.
Для армирования применяются стеклохолст, нетканый полимерный материал или сетка. Эти материалы наматываются спиралевидно с равномерным натяжением и нахлестом.
Нанесение изоляции в полевых условиях
При необходимости ремонта изоляции подземного газопровода или соединения труб с различной изоляцией важно правильно выбрать используемые материалы.
Покрытия ПАЛТ и ЛИТКОР предназначены только для полевых работ. Оба типа наносят на битумный праймер, однако для первого необходимо сначала нанести слой битума с армированием, после чего лента укладывается прямо на горячую мастику. В случае второго, битум уже является основным слоем ленты, поэтому её можно наматывать непосредственно на праймер после предварительного оплавления с помощью горелки.
Несмотря на внешние сходства, ленты Литкор нельзя путать с липкими ПЭТ лентами, так как использование неподходящего праймера может негативно сказаться на качестве изоляции.
Для ремонта труб с экструзионным ПЭТ покрытием используются термоусаживаемые заплатки или битумно-полимерные ленты ЛИТКОР. В случае, если заводская изоляция произведена с использованием липкой ПЭТ ленты, для ремонта используется именно она — например, Полилен. Это возможно только в теплое время года, так как лента не приклеивается на морозе и не переносит оплавления.
Для изоляции мест сварки труб с экструзионным покрытием из полиэтилена применяются специальные манжеты, фиксируемые путем термоусадки.
Битумное покрытие можно восстанавливать с помощью тех же битумных мастик с арматурой, а также с помощью битумно-полимерных лент ЛИТКОР или аналога рулонного материала Изопласт-П.
Различные трубы можно соединять в любых комбинациях с помощью лент ЛИТКОР, а если в родном покрытии обеих труб отсутствует битум, соединения могут быть изолированы липкими лентами Полилен.
Изоляция труб под водой
Газопроводы, которые будут установлены на морском дне, требуют особенно тщательной изоляции, так как эта среда несет в себе риск химических и механических повреждений, а сбои в работе трубопровода обычно означают перебои в международных поставках газа.
Основную защиту труб обеспечивают на заводе. После их чистки и сушки они обрабатываются эпоксидным составом, затем наносится адгезив, после чего — слой полиэтилена. На данном этапе трубы подобны их наземным аналогам, за исключением первого слоя эпоксидной смолы, который также повторяется на внутренней стороне.
Кроме того, на заводе устанавливается катодная защита, затем создается каркас армирования, и заливается наружный бетонный слой, нередко с добавлением железной руды в качестве наполнителя.
Обтяжка основного изоляционного слоя бетоном не только обеспечивает защиту от повреждений, но и надежно закрепляет трубу на дне.
В результате такой многослойной обработки вес одного погонного метра трубы может достигать 2 тонн. Трудности транспортировки таких труб возникают из-за их большого веса, поэтому нецелесообразно производить их в слишком длинных отрезках, и на каждый километр подводного газопровода оказывается несколько десятков сварных швов, каждый из которых требует надежной изоляции.
Процесс соединения и изоляции стыков осуществляется на специальной барже, оснащенной всем необходимым оборудованием. На ней трубы свариваются, затем шов очищается с использованием дробеструйной установки. Магистральные трубы имеют довольно большой диаметр, поэтому их нагревают индукционными горелками, что обеспечивает более быструю, равномерную и безопасную обработку.
Затем наносится праймер и устанавливается термоусадочная манжета, которая фиксируется при помощи замковой пластины. Манжета нагревается сначала по центра шва, а затем постепенно усаживается при помощи газовых горелок от центра к краям. После контроля качества этого этапа производится установка футеровочного кожуха для заливки ППУ. Как только он высохнет, трубу опускают на дно и засыпают щебнем.
Проверка качества нанесения изоляции
Защита стальных газопроводов представляет собой важный процесс, поэтому каждая операция требует тщательной проверки и составления акта выполненных скрытых работ, который затем заносится в паспорт трубопровода. Даже самый качественный и правильно подобранный изоляционный материал не сможет успешно выполнять свои функции, если нарушены технологии выполнения работ.
Главные параметры готового покрытия, которые подлежат контролю, включают толщину, сплошность и степень адгезии к трубам. Эти параметры замеряются специальными электронными приборами: толщиномерами, искровыми дефектоскопами и адгезиметрами. Эти инструменты не повреждают покрытие, позволяя проверять все сомнительные участки без дополнительных затрат.
В заводских условиях
На заводах и производственных площадках проверяют толщину покрытия у 10% труб каждой партии в четырех местах с разных сторон по окружности каждой трубы, а также на участках, вызывающих сомнения.
Изоляция, выполненная на заводе, всегда отличается более высоким качеством и равномерностью по сравнению с тем, что производится в полевых условиях, даже с использованием аналогичных материалов.
Адгезию, или силу сцепления между металлом и слоями, по стандартам также проверяют на 10% продукции в партии или каждые 100 метров.
Сплошность покрытия, т.е. отсутствие повреждений, задиранья и других дефектов, проверяется на всей изолируемой продукции по всей ее площади.
Также может проводиться проверка диэлектрической целостности покрытия, ударной прочности, величины отслаивания после катодной поляризации и других тестов. При использовании битумных изоляционных материалов контроль физических свойств осуществляется на каждой партии мастики, как минимум, один раз в день.
На этапе монтажа и ремонта
В условиях трассы также проверяют качество изоляции: её целостность — всегда и полностью, толщину и адгезию — на каждом десятном заизолированном сварном шве.
Кроме того, измеряется ширина нахлёста на заводское покрытие, а также анализируется поверхность изоляции — на предмет наличия гофр, морщин, воздушных карманов и других возможных дефектов.
При недостаточной адгезии изоляционной ленты к трубе, со временем она может начать отслаиваться, что приведет к незащищенности трубы от внешней среды.
Кроме этого, на уже функционирующих газопроводах периодически проверяют целостность изоляции. Для этого нет необходимости в проведении земляных работ; если появляются подозрения на повреждение, трубы могут быть вскрыты для проверки не только толщины, целостности и адгезии, но и диэлектрических характеристик изоляционного материала.
Выводы и полезное видео по теме
Теперь вы обладаете практически всеми необходимыми знаниями о функциях и материалах, применяемых для изоляции различных стальных газопроводов, а также о специфике их нанесения и контроле качества защиты.
Для большей наглядности мы предлагаем вам ознакомиться с видео, в котором подробно рассматривается процесс изоляции сварных швов с использованием битумно-полимерной ленты:
Монтаж термоусаживаемой манжеты на сварные швы:
Возможно, вы уже имели опыт работы с подобными задачами, наблюдали за их выполнением или принимали активное участие в них. Мы будем рады, если вы дополните или оцените предоставленную информацию. Поделитесь своим мнением в комментариях ниже.
