Изолация на стоманени газопроводи: материали за изолация и начини за тяхното нанасяне

Смятате да газифицирате дома си или да модернизирате газовото захранване? Газопроводът е една от най-ценните и опасни комуникации, затова неговата надеждна защита е изключително важна.

Съгласете се, повредата на газовата тръба и изтичането на това гориво може да остане незабелязано доста дълго време, а след това да доведе до най-пагубните последици. По-добре е предварително всичко внимателно да проучите и да се презастраховате при обустройството на защитата, нали?

Ако ви интересува изолацията на стоманени газопроводи, в тази статия ще получите отговори на следните въпроси: защо е необходима, каква бива, в кои случаи и как се използва всеки вид изолационен материал, как се извършва проверка на качеството на покритието. Ще споменем всички видове газопроводи: от магистрални до тръби с ниско налягане, от надземни до подводни, ще отговорим на всички възникващи въпроси.

Функции на изолацията на газопровода

Днес към газопровода е свързана почти всяка сграда във всяко населено място, без синьото гориво е трудно да си представим живота на съвременния човек. Само си представете колко тръби са необходими за реализирането на такава мрежа за доставки!

Те се простират над главите ни, под краката ни, дълбоко в земята и дори по морското дъно. Всеки сантиметър от тази газова мрежа трябва да бъде надеждно защитен и абсолютно безопасен, защото изтичането може да доведе до мащабна авария, с разрушения, а понякога и с жертви.

Съвременните подземни газопроводи се прокарват основно от полимерни тръби – те не се страхуват нито от корозия, нито от въздействието на блуждаещи токове, и температурата запазват по-добре

Полиетиленовите газопроводи не се нуждаят от допълнителна защита, но могат да се използват не навсякъде, а подмяната им струва скъпо, затова повечето тръби с газ са стоманени.

За да не ръждяса и да не се разрушава стоманата, тя се обработва със специални състави и материали, които изолират повърхността ѝ от околната среда. Основните функции на такива покрития са защита от влага, химически влияния, механични въздействия, както и диелектрична защита.

Активната електрохимична защита формира върху повърхността на тръбата катоден заряд, като осигурява електрическата ѝ стабилност и предотвратява влиянието на странични токове.

Освен покритието, за надеждна защита от блуждаещи и постоянни токове, на подземните газопроводи се организира електрохимична катодна защита, която осигурява отвеждането на тези заряди чрез специален проводник към дренажна подстанция.

За надземния тръбопровод защитата е по-малко солидна, тъй като е по-лесно да се обновява, а тръбите са изложени само на атмосферна влага, като редовно изсъхват. За морските газопроводи – напротив, освен надеждна защита от агресивна среда се изисква допълнителен слой за утежняване, за да лежи тръбата неподвижно на дъното, под вълните.

Нормативни документи и техните изисквания

Съществуват 3 основни документа, регламентиращи организацията на защита на газопроводите. РД 153-39.4-091-01 «Инструкция за защита на градските подземни тръбопроводи от корозия». Както става ясно от названието, тя не се отнася за изолация на газови тръби, чийто диаметър е по-голям от 83 см – междуградски и международни, както и за тръби, положени над земята или под водата.

ГОСТ 9.602-89 – сроден документ, в който са приведени всички норми и изчисления за защита на подземните газопроводи. Ако инструкцията пояснява как и от какво да се изгради изолацията, то ГОСТ посочва колко от какво ще е необходимо – от метри материал и инструменти до оборудване и трудови часове на работниците.

ГОСТ Р 51164-98 Тръбопроводи стоманени магистрални. Общи изисквания към защитата от корозия. Този стандарт запълва празнината в Инструкцията относно магистралните тръбопроводи. Тяхната защита трябва да бъде особено надеждна и има своя специфика, поради което нормите за нейната организация са поместени в отделен документ.

Като правило, газопроводите с държавно и международно значение имат диаметър над 830 мм, тяхното инсталиране и обслужване е трудоемка и скъпа работа.

С тези документи се регламентират следните въпроси:

• какви видове материали е разрешено да се използват на този тип газопровод при дадените условия;
• доколко усилена изолация е необходима, нужна ли е електрохимична защита;
• кой и кога е длъжен да осигури на газопровода необходимата защита;
• технология за нанасяне на изолация в заводски и полеви условия, както и за ремонт на повреди;
• норми за разход на материали и разходи на други ресурси за извършване на работите;
• ред за проверка на качеството на покритието и нормативи за показателите за качество по всички параметри за всеки тип изолация.

По този начин в тези документи е разписан стъпка по стъпка целият процес на изолация на тръби, от производството в завода до проверката след монтажа и по време на експлоатация. Не остава никакво пространство за творчество, защото това са въпроси на безопасността.

В случай на повреда или некачествено нанасяне на изолационното покритие, стоманата в почвата доста бързо ръждясва, а това заплашва с изтичане на газ и пожар.

Също така съществуват отделни списъци, в които са изброени всички препоръчителни материали и производители на изолация за газопроводи.

Като се има предвид сложността на работите и немалкото количество норми, които трябва да се спазват, дори не разчитайте да се справите с изолацията на газопровода самостоятелно, а и газовата служба няма да приеме работи, извършени от външен майстор.

Видове материали за изолация

Изхождайки от условията на експлоатация и удобството при прилагане, съществуват немалко видове покрития за изолация на газови тръби. Наземните газопроводи е достатъчно да се защитят с 2 слоя грунд и 2 слоя боя или емайл.

Тръбите, които ще служат на морското дъно, се покриват слой бетон върху основната изолация, за утежняване и допълнителна защита.

След това ще говорим за средствата за защита на стоманени тръби под земята.

Полимерни защитни покрития

Екструдиран полиетилен – най-прогресивната и универсална защита. Той се прилага върху тръби с диаметър 57 – 2020 мм, залепва плътно, образува идеално равномерен непрекъснат слой, предпазва от температурни и механични въздействия, а също така е удобен за работа.

В такова покритие стоманената тръба практически не отстъпва по защитни характеристики на полимерните аналози. Тази защита се състои само от 2 слоя – твърд подлепващ адхезив и самият полиетилен. Въпреки това, такова покритие от доста усилен тип върху тръби с голям диаметър може да достигне 3,5 мм.

Екструдиран полипропилен е специфичен с високата си механична здравина: с него могат да се изтеглят тръби през сондажи, за закрити начини на полагане, и да не се притесняваме, че от триене или закачане за камъни и почва изолацията ще се повреди. Външно и по строение този тип изолация не се различава от полиетиленовата, само с 0,3 – 0,5 мм по-тънък.

Полимерни лепящи ленти биват полиетиленови и поливинилхлоридни, като първите са за предпочитане, тъй като се залепват 4 пъти по-здраво и по-добре защитават тръбите. По-често лепящите ПЕТ ленти се използват за ремонт и изолация на съединения на тръби с покритие от екструдиран полиетилен, но има и тръби, увити с тях в завода по цялата дължина.

В случай на необходимост, полимерните лепящи ленти позволяват напълно да се замени защитата на тръбата в полеви условия – но за това е необходима специална автоматизирана инсталация.

Също така съществува комбинирано PET покритие, при което грундираната тръба първо се увива с лепкава полимерна лента, а отгоре се защитава със слой от екструдиран полиетилен. Използва се за тръби с диаметър до 53 см, а общата дебелина не надвишава 3 мм.

Изолация на основата на битумни мастики

Такава изолация принципно се различава по състав и свойства, най-вече по начина на нанасяне. Адхезията на битума както към тръбата, така и между слоевете се осигурява чрез нагряване и разтопяване на самия материал, а не чрез лепилен грунд, както в случая с PET.

Такова покритие се нанася върху специален битумен праймер и се състои от 2-3 слоя мастика, всеки от които се армира, и външна хартиена защитна обвивка. В резултат се формира непрекъснато покритие, което напълно повтаря формата на тръбата, като армиращото стъклофибър или мрежа са като вградени в дебелината на защитата.

Като армиращ материал се използват стъклоплатна, стъкломрежи или нетъкана полимерна тъкан. Лентите от стъклофибър се навиват с малко припокриване за формиране на непрекъснат слой.

Самата мастика освен битум съдържа различни включения – полимерни, минерални или гумени – които осигуряват различни свойства на материала. Също така към нея се добавят модифициращи добавки и пластификатори, които към естествената хидрофобност и способност за адхезия добавят еластичност, гъвкавост, устойчивост на критични температури и дълготрайност.

Съществуват също ленти, съединяващи битума като лепило, и специални полимерни ленти. Основните 2 типа такива покрития са ПАЛТ, с термосвиваема лента, и ЛИТКОР, от полимерно-битумна лента. Последният, по-специално, е необходим за защита на съединенията между тръби с различен вид изолация.

Материали за изолация на малки елементи

Цоколни изводи, ъгли, колена, кондензатни събирачи и други профилирани елементи на газопроводите също се нуждаят от защита.

По-удобно е малките детайли да се изолират на мястото на монтаж, но заводското покритие е за предпочитане, тъй като е по-равномерно и надеждно.

За това съществуват специални покрития: ПАП-М105 и Полур. Първото представлява два слоя втвърдена полиестерна смола, армирани със стъклофибър.

Полур пък се състои основно от полиуретан, допълнен с технологични добавки и разделен на основен компонент и втвърдител. С помощта на тези два състава профилираните съединения се изолират и в завода, и в работилниците, и директно на трасето.

Как се нанася изолацията?

Основна част от изолацията се нанася върху газови тръби, а често и върху фасонни части на газопровода, в заводски условия, още на етапа на тяхното производство. Въпреки това, при монтажа на тръбопровода възниква необходимост от изолация на съединенията, която се извършва в трасетата – тоест непосредствено на мястото на полагане.

Освен това, в полеви условия със същите материали се извършва ремонт на защитното покритие, ако са повредени не повече от 10%, а понякога – дори пълна преизолация на отделен участък. Също така ръчно, непосредствено на трасето, се изолират резервоари.

По възможност, заваръчните шевове и фасонните елементи се изолират със същото покритие, което и основната тръба – или с максимално подобно.

Провеждането на работи по изолация на газопровода е възможно при температура над -25 °C, а за полимерни лепкави ленти – над +10 °C. Ако вали дъжд или сняг, над мястото на работа трябва да има надежден навес, който да предотврати попадането на валежи върху изолираната повърхност.

Върху тръбите на надземен газопровод

Този тип газопроводи са разположени в най-малко агресивна околна среда, поради което рискът от поява на ръжда е значително намален. Освен това, повредите по него се забелязват и възстановяват много по-лесно, поради което надземните газопроводи не изискват изолация като такава.

За защита от валежи и атмосферна влага, според нормативите, е достатъчно покритие от 2 слоя грунд и 2 слоя боя, емайл или лак.

С поцинкован кожух по правило се защитават газоотводни тръби, които изискват топлоизолация. Под кожуха се поставя само изолационен материал, не се изисква допълнителна защита.

Въпреки това, в случай на сложни условия на експлоатация, се прилага топлоизолация на газопроводи – консистентни смазки, стъклоемайлени покрития, както и алуминиеви или цинкови кожуси, които не трябва да докосват самата тръба.

Изолация на подземни газопроводи

В земята тръбите постоянно са подложени на въздействие на влага, а често и на химични съединения и блуждаещи токове. Всичко това може да доведе до корозия на метала и изтичане на газ, поради което се стремят да осигурят максимално надеждна изолация.

Всеки подземен стоманен газопровод е защитен двойно: пасивно – чрез изолационно покритие на тръбата, и активно – чрез отвеждане или потискане на тока чрез катодна защита.

Повечето материали, за които разказвахме по-рано, могат да се използват както за базова, заводска изолация, така и на трасето. За основните етапи и тънкости при извършване на такива работи ще разкажем по-нататък.

Полиетиленовата и полипропиленовата изолация в завода се реализират на няколко етапа:

1. Изсушаване на тръби.
2. Почистване с шрот до метален блясък.
3. Нагряване на тръби.
4. Нанасяне на лепилна основа върху въртяща се тръба.
5. Нанасяне по метод на екструзия, чрез ръкав или чрез навиване на лента от полиетиленов слой.
6. Уплътняване със специален валяк с флуоропластова обвивка.
7. Водно охлаждане до 70 – 80 °C.
8. Контрол на качеството на полученото покритие.

Всички процеси са напълно автоматизирани, защото компютърната точност е гаранция за качество на продукцията.

Често преди нанасянето на адхезива, тръбата се покрива с тънък епоксиден слой за по-добра защита и адхезия. Според нормативните документи това не е задължително.

В полеви условия всички етапи трябва да бъдат запазени, но се реализират чрез преносимо оборудване – шлайфмашини и пясъкоструйни почистващи апарати, газови горелки и поялни лампи. Освен това, съществуват специални комплекти материали за изолация на съединения и ремонт на повреди – например, термосвиваема ПЕТ маншета или лепкава полимерна лента.

За нанасяне на битумна изолация тръбите също се почистват, но вече с помощта на метални четки, които оставят чиста, но не гладка повърхност. Грундът, състоящ се от битум и бензин, се налива върху почистените тръби и се разтрива с кърпи, а в условия на трасето – с парцали или четки.

Грундът за битумна изолация се изготвя от битум и пречистен бензин в съотношение 1:3 по обем. Нанасянето му с тънък равномерен слой е изключително важно за адхезията на покритието към тръбата.

Не по-късно от 24 часа, е необходимо да се нанесе основното покритие: 2-3 слоя мастика, разделени с армиращ материал и защитени отвън със слой хартия.

За армиране се използва стъклотъкан, нетъкан полимерен плат или мрежа. Навиват се спирално, равномерно, с леко опъване и припокриване.

Нанасяне на изолация в полеви условия

При необходимост от ремонт на повреди на изолацията на подземен газопровод, или свързване на тръби с различен тип изолация, е важно да се подберат правилно използваните материали.

Покритията ПАЛТ и ЛИТКОР се използват само в условията на трасето. И двете се нанасят върху битумен грунд, но за първото е необходимо първо да се нанесе слой битум и да се армира, а след това, директно върху горещата мастика да се навие лентата. Във втория случай битумът е долният слой на самата лента, така че тя се навива директно върху грунда, след като предварително е била стопена с горелка.

Въпреки външното сходство, не трябва да се бъркат лентите Литкор с лепкавите ПЕТ ленти, тъй като използването на неподходящ грунд безнадеждно ще влоши качеството на изолацията.

Ремонтират се тръби с екструзионно ПЕТ покритие със специални термосвиваеми лепенки или битумно-полимерни ленти ЛИТКОР. При заводско покритие с лепкава ПЕТ лента, за ремонт се използва същата, тип Полилен. Това е възможно само през топлия сезон, тъй като лентата на студ не лепва и не понася стопяване.

За изолация на местата на заваряване на тръби с покритие от екструдиран полиетилен се използват специални маншети, които се фиксират чрез термосвиване.

Битумното покритие се ремонтира със същите битумни мастици с армиране, битумно-полимерни ленти ЛИТКОР или аналогичен рулонен материал Изопласт-П.

Свързването на различни тръби в абсолютно всякакви комбинации винаги може да се извърши с ленти ЛИТКОР, а ако в родното покритие на двете тръби липсва битум, то директните съединения могат да се изолират и с лепкави ленти Полилен.

Изолация на тръби под вода

Газопроводите, които ще служат на морското дъно, се изолират особено старателно, тъй като тази среда е опасна както от химически, така и от механични повреди, а прекъсванията в работата на тръбата обикновено означават прекъсвания в международните доставки на газ.

Основната част от защитата на тръбата се получава още в завода. След почистване и сушене те се покриват с епоксиден състав, след което се нанася адхезив, а върху него – полиетиленов слой. На този етап тръбите приличат на аналогичните сухопътни, с изключение на първия епоксиден слой, който се дублира и върху вътрешната повърхност.

Това обаче още не е всичко: върху подготвените тръби още в завода се монтира катодна защита, а след това се изгражда армировъчен скелет и се излива външен бетонен слой, често – с желязна руда като пълнител.

Обетонирането върху основната изолация не само ще защити от всякакви повреди, но и надеждно ще закрепи тръбата към дъното.

В резултат на такава многослойна обработка, теглото на 1 м.п. тръба може да достигне 2 тона. Транспортирането на такива тръби е доста проблематично, поради което не ги произвеждат твърде дълги, и на всеки километър морски газопровод се падат няколко десетки заваръчни шевове, всеки от които трябва да бъде надеждно изолиран.

Свързването и изолацията на съединенията се извършват на специална баржа, оборудвана с всичко необходимо. Тук тръбите се заваряват, шевът внимателно се почиства с помощта на дробометна инсталация. Магистралните тръби имат огромен диаметър, поради което се нагряват с индукционни, а не с пропанови горелки – получава се по-бързо, по-равномерно и по-безопасно.

След това се нанася грунд и се монтира термосвиваема маншета, фиксирана с ключова плоча. Маншетата се нагрява първо в средата, по заваръчния шев, а след това постепенно се свива с помощта на газови горелки цялата, от центъра към краищата. След контрол на качеството на този етап се монтира облицовъчен кожух за изливане на ППУ. След неговото изсъхване тръбата се спуска на дъното и се засипва с чакъл.

Проверка на качеството на нанасяне на изолацията

Защитата на стоманените газопроводи е отговорно мероприятие, затова всяка извършена операция подлежи на щателна проверка, със съставяне на акт за извършени скрити работи и вписването им в паспорта на тръбопровода. Колкото и качествен и правилно подбран да е изолационният материал, той няма да се справи с възложените му функции, ако е нарушена технологията на провеждане на работите.

Основните параметри на готовото покритие, подлежащи на проверка, са дебелината, непрекъснатостта и адхезията към тръбата. Измерват се със специални електронни уреди: дебеломери, искрови дефектоскопи и адхезиометри съответно. Те не увреждат покритието, поради което позволяват да се контролират всички съмнителни точки без излишни разходи.

В заводски условия

В заводите и производствените бази дебелината на покритието се проверява върху 10% от тръбите от всяка партида, на 4 места от различни страни по кръга на всяка тръба, както и върху съмнителните участъци.

Изолацията, нанесена върху тръбите от производителя, винаги е по-равномерна, по-качествена и по-надеждна от тази, организирана в полеви условия, дори при използване на аналогични материали.

Адхезията, или силата на прилепване към метала и между слоевете, нормативните изисквания изискват да се проверява също върху 10% от продукцията в партидата или на всеки 100 м.

Целостността на покритието, т.е. липсата на пробиви, надрасквания и други проходни нарушения, се проверява върху цялата изолирана продукция по цялата площ.

Освен това може да се проверява диелектричната цялост на покритието, устойчивост на удар, площ на отлепване след катодна поляризация и други изпитвания. При изолация с битумни покрития, пробата за физически свойства се взема от всяка партида мастика, като минимум – ежедневно.

На мястото на монтаж или ремонт

В трасета условия също се проверява качеството на изолацията, за цялост – винаги и напълно, а за дебелина и адхезия – всеки 10-ти изолиран заваръчен шев.

Освен това се проверява ширината на припокриване върху заводското покритие, както и релефът на изолацията – за липса на гофри, бръчки, въздушни възглавници и други дефекти.

При слаба адхезия на изолационната лента към тръбата, с времето тя ще се отлепва и тръбата ще остане незащитена от околната среда.

Освен това, върху вече съществуващите газопроводи редовно се проверява цялостта на изолацията. За това дори не е необходимо да се изкопават, а в случай на съмнения за повреди, тръбите се оголват и се проверяват не само дебелината, цялостта и адхезията, но и диелектричните свойства на изолацията.

Изводи и полезно видео по темата

Сега знаете всичко – или почти всичко – за предназначението и материалите за изолация на различни стоманени газопроводи, както и имате представа за особеностите на тяхното нанасяне и проверка на качеството на защитата.

А за по-голяма яснота предлагаме да гледате видео, където подробно се разказва за изолацията на заваръчни съединения с битумно-полимерна лента:

Инсталиране на термоусаждаща се маншета върху заваръчен шев:

Вероятно вече сте се сблъсквали с подобни работи, наблюдавали сте извършването им или сте участвали пряко. Моля, допълнете или оценете изложената информация. Ще се радваме да научим вашето мнение в обсъждането по-долу.