Металлы и неметаллические материалы, используемые в системах ТГВ - Материалы и покрытия для изоляции газопроводов

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^оС. Затем при перемешивании добавляют наполнитель и повышают температуру до 180^оС. Мастика готова.

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 ^оС применяется зеленое масло, при t до - 25^оС - полидиен или низкомолекулярный полиизобутилен марок П-8 и П-20 или 5% раствор полиизобутилена, П-200 в зеленом масле. Мастики битудиен-3 (t_раз - 70 ^оС) 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^оС.

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^оС и тонкой струей вливают в бензин с перемешиванием.

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^оС; БР-М (морозостойкий) для работ при температуре воздуха -10 ÷ +20^оС без подогрева, а при температуре воздуха -10 ÷ -25^оС с подогревом; БР-Т(термостойкий), применяемый в южных районах при t воздуха 5 ÷ 45^оС. Кроме того, применяется бризол БР-П с повышенным сопротивлением разрыву.

Недостатки бризола: слипаемость при 30^оС, хрупкость при отрицательных температурах ниже - 15^оС (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^оС до 30 ^оС. 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^оС, в зимнее время - ЛМЛ (морозостойкая - 60^оС); 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.