книги из ГПНТБ / Иванцов, Олег Максимович. Индустриализация строительства магистральных трубопроводов

Нанесение пластмассовых покрытий может быть полностью механизировано. Перед намоткой пластмассовой ленты на трубо­ провод нанесение грунтовки необязательно. К трубе лента при­ клеивается холодным клеем, причем клей на ленту может быть заранее нанесен на заводах. Такую лепту называют самоприклеивающейся.

При изоляции трубопроводов полиэтиленовой или полихлор­ виниловой лентой в сравнении с битумной изоляцией, отпадают такие операции, как приготовление грунтовки и мастики, пере­ возка их к изоляционным машинам и нанесение грунтовки на трубопровод. Значительно упрощаются работы, связанные с изо­ ляцией трубопроводов в условиях трассы, и резко снижается трудоемкость нанесения изоляции. Прочные и эластичные пласт­ массовые покрытия позволяют выполнять изоляцию труб на за­ водах-изготовителях, а также на централизованных базах. При­ чем на заводах и базах пластмассовая изоляция может наноситься обмоткой лент, покраской и напылением. Дефекты изоляции, полученные при транспортировке, могут быть легко устранены.

Наклейка покрытий с применением незастывающих клеев позволяет при ремонте легко удалять дефектную изоляцию и вновь ее наносить. Также просто изолируются и стыки, которые после сварки зачищаются и обматываются самоприклеивающейся лентой.

В настоящее время в Советском Союзе проводятся опытные работы по применению пластмасс в качестве изоляционного мате­ риала для магистральных трубопроводов.

На опытных участках нефтепровода Гурьев—Орск с сильно засоленными грунтами, где битумные покрытия любого типа быстро разрушаются из-за электрохимического хлорирования в грунте, была применена изоляция полихлорвиниловым пластика­

том.

Обычно при прокладке в сильно засоленных грунтах трубо­ провод с битумным покрытием выходит из строя через 2—4 года. Вскрытия опытных участков через 2 года показали полную со­ хранность полихлорвиниловой изоляции и нефтепровода.

Институтом физической химии АН Азерб. ССР был изоли­ рован полихлорвиниловым пластикатом опытный участок дли­ ной 3 км трубопровода Карадаг — Сумгаит диаметром 100 мм. Изоляция была выполнена в два слоя лентой толщиной 0,2 мм из полихлорвинилового пластиката. Лепта накладывалась крест накрест.

Для приклейки ленты к трубе и верхней ленты к нижней при­ менялся раствор полпизобутплена в бензине. Трубопровод про­ ложен на глубине 20—30 см в грунтах высокой коррозийности с удельным сопротивлением 2—5 ом. Такое мелкое заложение трубопровода должно было вызвать повышенную коррозию метал­ ла и ускоренное разрушение изоляции. Однако осмотр трубо­ провода после 8 месяцев с момента укладки показал, что покры­

тие и металл совершенно не изменились: пластмассовое покрытие полностью сохранило защитную способность, а клей — клеящую способность.

Описанные примеры успешного применения полихлорвинило­ вой ленты и данные экспериментальных работ позволяют сделать вывод о высоком качестве и хороших электроизолирующих свой­ ствах этого покрытия.

В Советском Союзе проводятся также исследовательские работы по применению полиэтилена в качестве изоляционного материала.

Полиэтилен представляет собой высокомолекулярный продукт полимеризации этилена. Из-за исключительно высоких изолирую­ щих качеств он является одним из самых перспективных изоля­ ционных материалов. Полиэтилен обладает высокими механиче­ скими и диэлектрическими свойствами и высокой химической стойкостью во многих агрессивных средах. Он не горит, изделия из полиэтилена могут эксплуатироваться в широком диапазоне температур от 4-60 до —60° С. При температурах 20—40° С поли­ этилен практически не растворим ни в одном из известных раство­ рителей. Только при температуре выше 70° С он заметно раство­ ряется в углеводородах (бензине, бензоле, толуоле) или галенопроизводных’ (хлороформе, четыреххлористом углероде и др.).

Институт физической химии АН СССР, ВНИИСК им. акад. С. В. Лебедева и ВНИИСТ проводят полевые испытания образ­ цов с полиэтиленовым покрытием, нанесенным методом горячего напыления. По предварительным данным такие покрытия отли­ чаются высокими изолирующими свойствами.

Горячее напыление производится специальным аппаратом путем выброса порошка пластика через пламя на подогретую трубу. Пленка на поверхности получается тонкой и плотной и сохра­ няет все свойства пластмасс.

Порошок пластмасс насыпают в воронкообразный приемник и перемешивают воздушным вибратором. Частицы порошка увле­ каются воздухом в паяльную камеру, а из нее всасываются через гибкий шланг в пистолет, который выбрасывает порошок через пла­ мя на поверхность трубы. Чтобы пластмасса растекалась по поверх­ ности и прочно прилипала к ней в виде пленки, температура поверх­ ности металла должна быть не ниже 180—220° С. Изменяя подачу воздуха, поступающего через канал пистолета, можно регулиро­ вать количество порошка, выходящего из пистолета, и тем самым получать пленку необходимой толщины. Во ВНИИАвтоген про­ водился следующий опыт по изоляции труб методом напыления. На образцы металла наносилась пленка толщиной 0,4 мм. Для предотвращения действия ультрафиолетовых лучей в порошок пластмассы добавлялась сажа. Образцы пролежали на воздухе в течение 3 лет и никаких изменений в покрытии не произошло.

Стоимость напыления из-за необходимости нагрева труб до 180—220° С и трудоемкости процесса в настоящее время весьма

82

высока. Однако процесс напыления в дальнейшем может быть упрощен и механизирован.

Покрытия из полиамидных смол эластичны, обладают хоро­ шей адгезией к металлу, а также высокой сопротивляемостью к ис­ тиранию. Наряду с этим полиамидные покрытия характеризуются высокой химической стойкостью к воздействию органических растворителей, нефтепродуктов, спиртов, эфиров, слабых щелочей, а также слабых растворов кислот.

Положительные результаты были достигнуты при напылении тиокола на металл. Тиоколовые покрытия также обладают хоро­ шей адгезией, эластичностью и коррозийной стойкостью к воз­ действию нефтепродуктов, спиртов, слабых кислот. В настоящее время тиоколовые покрытия наносятся на внутреннюю поверх­ ность резервуаров, трубопроводов больших диаметров, на конден­ саторы, корпуса и лопасти насосов, а также на вентиляторы для отсасывания кислородных паров и даже на корпуса катеров и других морских судов.

Хорошими защитными свойствами обладает покрытие из эпок­ сидных смол. Уже при толщине 0,2 мм образуется сплошное по­ крытие без пор, прозрачное, блестящее и твердое. Расход порошка из эпоксидных смол на 1 .и2 составляет 150—200 г: Покрытия из эпоксидных смол используют для защиты металла от воздействия кислот и щелочей, однако высокая стоимость материала ограни­ чивает их применение.

Помимо того, что пластмассы служат хорошими изолирую­ щими покрытиями, некоторые из них используются в качестве грунтовок под другие изоляционные материалы.

Институт Гипроморнефть совместно с Институтом пластмасс Министерства химической промышленности СССР разработали способы применения эпоксидных и фуриловых смол в качестве грунтовок под битумное покрытие в зоне действия катодной за­ щиты. Применение указанных грунтовок в несколько раз повы­ шает стойкость битумного покрытия.

Во ВНИИСТ испытывалась также грунтовка на основе смолы ФЛ (смола фурановых производных). Применение лаков ФЛ-1 в качестве грунтовки дало положительные результаты. Испыта­ ния грунтовок на основе фенолформальдегидных смол показали, что указанные покрытия не эффективны для магистральных тру­ бопроводов из-за неустойчивости в условиях катодной защиты.

Фенолформальдегидная грунтовка типа АИШ в виде краски может наноситься даже на мокрую поверхность. Применяется в судостроении и для изоляции свай морских эстакад.

Применение грунтовок из пластмасс обеспечивает хорошее сцепление с битумной мастикой (прилипаемость битумной изоля­ ции к такой грунтовке в 1,5—2 раза выше, чем к обычной), что позволяет покрывать трубы грунтовкой на заводах с последую­ щей изоляцией их на трассе обычными изоляционными материа­ лами.

Во ВНИИСТ испытывались и лакокрасочные материалы на основе синтетических смол: грунт УБГ-1 и эмаль УБЭ-1, изготов­ ляемые на основе мочевино-формальдегидной смолы, грунт Б-241/3 и эмаль Б-241/16, изготовляемые на фенолформальдегид­ ной смоле, эмаль № 55 на нитрильном каучуке и эмаль № 60Т, изготовляемая из смеси крезолформальдегидной и поливинилбутиральной смол.

Все эти материалы стойки к воздействию температуры от —50 до 4-50° С.

В результате опытных работ установлено, что наиболее высо­ кие изолирующие качества имеет эмаль № 60Т. Наносится эмаль распылением на хорошо очищенную поверхность металла в че­ тыре слоя без грунта, общей толщиной 50 мк. Каждый слой эмали сушится при 120° в течение 1 часа. Нанесение в несколько слоев п необходимость сушки усложняют возможность применения эмали № 60Т для наружной изоляции.

Виниловые покрытия совершенно инертны и устойчивы в не­ органических кислотах и щелочах, обладают хорошей вязкостью, гибкостью и высокими адгезивными свойствами.

Высокими защитными свойствами обладают и покрытия на основе эпоксидных смол (эпоксидно-феноловые, -мочевинные, -эфирные, модифицированные и немодифицированные).

Введение в битумную мастику до 0,1—0,3% полиизобути­ лена, растворенного в зеленом масле, значительно улучшает изо­ лирующие свойства покрытия, придает ему морозостойкость, эластичность, уменьшает водонасыщенность и водопроницаемость, увеличивает срок службы покрытия.

Особенно важно вводить полиизобутилен при выполнении изо­ ляционных работ в зимних условиях.

Введение эпоксидных смол в каменноугольный пек значительно улучшает защитные свойства этого покрытия.

В табл. 20 приведены данные, характеризующие водостой­ кость наиболее перспективных изоляционных пластмасс по срав­ нению с битумными и каменноугольными покрытиями.

84

Таким образом, водостойкость большинства приведенных пласт­ массовых покрытий выше водостойкости битумных и каменно­ угольных.

С целью дальнейшей индустриализации строительства маги­ стральных трубопроводов особое значение приобретает проблема изоляции труб на трубных заводах и централизованных ба­ зах.

Применение пластмасс в качестве изоляции значительно упро­ щает решение этой проблемы.

Прежде всего может быть применена грунтовка из пластмасс. Это позволит ликвидировать трудоемкие операции по очистке тру­ бопровода на трассе и значительно улучшить качество изоляции.

Далее необходимо будет решать вопросы изоляции труб пласт­ массовыми покрытиями на заводах и базах.

Следует отметить, что высокое качество изоляции труб может быть получено путем напыления пластмасс в виде порошка. По­ этому необходимо совершенствовать этот метод изоляции.

Мощное развитие промышленности пластмасс, осуществляемое в Советском Союзе, позволит уже в ближайшие годы применить пластмассовую изоляцию на строительстве магистральных трубопроводов.

Большой интерес представляет зарубежный опыт применения изоляционных пластмассовых покрытий.

За рубежом изготовляется пластмассовая изоляция из поли­ хлорвинила, полиэтилена, сарана, фуриловых, эпоксидных, акри­ ловых смол и других материалов.

По данным американской технической литературы хорошими изолирующими свойствами обладает лента из транстекса — пласт­ массы типа поливинила.

Лента из транстекса толщиной 0,5 мм имеет диэлектрическую прочность 20 000 в, электросопротивление изоляции 100 000 мгом,

тах. Он не разрушается даже в очень агрессивных грунтах, про­ цесс старения трубопроводов при подземной и наземной прокладке идет очень медленно.

Из термопластиков для изоляции трубопроводов лучшими являются тиоколовые и акрилонитрильные смолы, а также бутил­ каучуки. Хорошие результаты дают модифицированные втор­ производные полимеры.

Распространение за рубежом получили изоляционные покры­ тия на основе полиэтилена.

В США чаще всего применяется изоляционная лента из политена, т. е. ориентированного полиэтилена. Ориентированная структура получается путем каландрирования. Такая структура обеспечивает большую прочность по сравнению с другими формами полиэтилена.

85

омическое сопротивление 8•106 мгом.

Фирмой «Диртори» выпускается полиэтиленовая лента под названием «сейфтиклед» рулонами шириной от 2,5 до 40 см. Длина рулонов устанавливается в соответствии с требованиями заказчика 60—90 м.

Эта лента самоприклеивающаяся, так как при изготовлении на нее наносится синтетический клеящий материал; толщина ленты 0,25 мм, клеящего слоя 0,075 мм.

Характеристика полиэтиленовой ленты сейфтиклед следую­ щая.

Прочность па разрыв (ширина 5 см), кГ/см?-.

стойкостью по отношению к органическим и неорганическим кисло­ там, спиртам, щелочам и устойчиво к воздействию бактерий. Сейфтиклед достаточно устойчив по отношению к маслам и аро­ матическим углеводородам.

В США первый трубопровод, изолированный полиэтиленовой лентой, был уложен 9 лет назад. В 1954 г. был проложен второй подземный трубопровод с такой же изоляцией, протяженностью 28 км. Наблюдения за этими трубопроводами доказывают вы­ сокие изолирующие свойства полиэтиленовой изоляции.

Вначале полиэтиленом изолировался кабель. Высокие изоли­ рующие свойства позволили использовать этот тип покрытия на трубопроводах небольшого диаметра, прокладываемых в вы­ сококоррозийных грунтах. Позднее такая изоляция была приме­ нена на трубопроводах большого диаметра. Так, в 1956 г. фирма «Америкен Луизиана Пайплайн К°» применила полиэтиленовую изоляцию при сооружении газопровода диаметром 750 мм в штате Теннесси.

Сначала покрытие было испытано на опытном участке протя­ женностью 16 км. Испытания показали хорошие результаты. После чего фирма применила это покрытие для изоляции участка длиной 196 км. Пластмассовая лента «политен 900» толщиной 0,3 мм накладывалась на трубу без грунтовки. Очистка трубо­ провода от грязи, ржавчины и окалины производилась очистной

86

по 5—7 шт. в зависимости от состояния дороги. Повреждений изоляции при такой перевозке не было. На сварочной базе из-за от­ сутствия автокрана трубы разгружали с трубовозов трубоуклад­ чиком ТЛ-4. На сварочной базе трубы собирали в секции вруч­ ную, причем центруемые трубы поддерживались трубоуклад­ чиком при помощи клещей, к которым были приварены метал­ лические муфты, изогнутые по форме трубы. Стыки собранной секции обваривали первым слоем непосредственно на земле, после чего секции переносили трубоукладчиком к установке автоматической сварки. Такое решение было принято потому, что при сборке на прихватках сваренные стыки при подъеме могли лопнуть. Секцию укладывали на сварочном стенде на опоры-тележки, которые в зависимости от длины труб можно было перемещать вдоль оси трубопровода и устанавливать на не­ изолированные участки возле концов труб.

Сваривали стыки в два слоя тракторе®! ТС-17М по слою руч­ ной сварки.

Секции труб при переносе трубоукладчиком захватывали тросом посередине. Между тросом и трубой снизу подкладывали металлическую полумуфту, так как последняя не имела доста­ точную длину дуги, на изоляционных покрытиях по бокам трубы оставались следы троса. Со стенда сваренные секции грузили непосредственно на тракторные поезда.

На трассе секции разгружали так же, как и на базах и раскла­ дывали в нитку.

Перед заделкой стыкрв последние очищали от ржавчины вручную проволочными щетками. Такой метод не обеспечивал тщательной очистки. Затем на стык наклеивался на битуме гид­ роизол, причем слой битума вначале разравнивался куском гидроизола, как полотенцем. Поверх гидроизола при помощи брезентового полотенца наносился слой битума. Ремонтировали изоляцию обычным способом.

Анализируя свой опыт работы с изолированными трубами, производственники считают, что наиболее эффективным мето­ дом прокладки трубопроводов диаметром до 500 мм из изолиро­ ванных труб следует считать способ наращивания с примене­ нием контактной сварки. При использовании контактной сварки концы труб не должны покрываться грунтовкой на 25 см, а изо­ ляцией на 50 см.

Для уменьшения повреждений изоляции во время транспор­ тировки по грунтовым дорогам, а также при погрузочно-разгру­ зочных операциях следует предварительно сортировать трубы по длине на заводах. Это позволит лучше сохранить покрытие при укладке труб в штабеля и при перевозке в вагонах, так как деревянные прокладки можно будет установить под неизолиро­ ванные концы труб. Чтобы предупредить перекатывание, тру­ бы в железнодорожных вагонах должны закрепляться. Разгрузку труб из вагонов и погрузку на автотранспорт следует произво­

90