книги / Материалы для сооружения газонефтепроводов и хранилищ
..pdfдобавок путем формирования и последующего высушивания получают
асбовермикулитовые изделия |
в виде плит, полуцилиндров (скорлуп) |
и сегментов цилиндрических |
для температур не выше 600 °С. Их вы |
пускают марок 250, 300 и 350 теплопроводностью при температуре 25 °С не более 0,087; 0,092 и 0,099 Вт/(м-°С) соответственно. Плиты имеют длину 1000 и 5000 мм; ширину 500 мм, толщину 40, 50, 80 и 100 мм. Полуцилиндры и сегменты имеют ширину 500 мм, толщину 40 и 50 мм, а внутренний диаметр 52, 67, 77, 95, 116, 161, 177 мм и 222, 282 и 388 мм соответственно.
Из распущенного асбеста, вспученного вермикулита или перлита (или их смеси), добавкой связующего изготовляют методом формова ния асбовермикулитовые и асбоперлитовые плиты и скорлупы марок:
ФОВ-230, |
ФОВ-250, ФОВ-280 - формованные из |
обожженного вер |
микулита; |
ФОП-230, ФОП-250, ФОП-280 - формованные из обожжен |
|
ного перлита; ФОВП-230, ФОВП-250 и ФОВП-300 - |
формованные из |
обожженного вермикулита и перлита. Плиты имеют длину 1000 мм, ширину 500 мм, толщину 40 и 50 мм; скорлупы —длину 500 мм, толщи ну 30, 40, 50,60 и 70 мм, внутренний диаметр 57,70,75,89, 108, 128, 133, 140, 159, 168, 188, 195, 219, 245, 279 и 295 мм. Их теплопроводность при температуре 25 ° С составляет не более 0,087 Вт/ (м • °С) для всех марок.
Ячеистые материалы. Пенопласты представляют собой органические полимерные пористые (газонаполненные) теплоизоляционные материалы. Получают их вспениванием полистирольных, полиуретановых, фенолфор мальдегидных, мочевиноформальдегидных и полихлорвиниловых полиме ров газами, образующимися в результате химических реакций между ком понентами материала или выделяющимися при разложении специально вводимых в материал минеральных органических газообразователей или вспенивающихся веществ.
Свойства пенопластов зависят от вида полимера и способов произ водства и изменяются в следующих'пределах: плотность 10—150 кг/м 3; теплопроводность 0,023 - 0,052 Вт/(м-°С) при температуре 20 °С; проч ность 0,05 - 4 МПа; объемное водопоглощение2 - 70 %.
Пенополистирол получают путем вспенивания полистирола с газообразователями. Пенополистирол марок ПС-1 и ПС-4 получают прессовым
методом, |
марок |
ПСБ-С и Г1СБ —беспрессовым методом в виде |
плит, |
а марок |
ПСБ-С - |
для теплоизоляции труб в виде скорлуп длиной |
1 м, |
толщиной 40—50 мм и внутренним диаметром 65--385 мм. Теплопровод ность [в Вт/(м*°С)] полистирола марки ПСБ-С I категории качества при температуре 25 °С в зависимости от плотности поставляет (не более)
0,04 для 20 кг/м3,0,038 для 25, 30 и 40 кг/м3. Пенополиуретан (ППУ) — продукт сложных реакций, протекающих при смешивании простых и сложных полиэфиров и изоцианатов в присутствии катализаторов, эмуль гаторов, вспенивающих агентов. Пенополиуретаны делятся на жесткие марок ППУ-Зс (заливочный), ППУ-Зн (напыляемый), ППУ-331 (зали
311
Пенополимербетон (ячеистый бетон) получают в результате твердения смеси, состоящей из вяжущего материала, мелкого и крупного заполните ля и специальных добавок. Эти добавки делятся на пластифицирующие, газообразующие, уплотняющие, замедлители схватывания, ускорители твердения и др. Пенополимербетон изготовляют с добавками из следую щих компонентов: кубовый остаток полиизоцианата, диэтиленгликоль, триэтаноламин, кремнийорганическая жидкость, ацетон и андезит При подготовке материала для нанесения на трубы в смеситель заливают полиизоцианат, а затем в него добавляют остальные компоненты. После пе ремешивания и выдержки (3—5 мин) смесь помещают в форму. Выдерж ка в форме 40-45 мм. За это время происходит химическая реакция, вызывающая вспенивание , уплотнение и затвердевание изоляционного материала. Ацетон, участвуя во вспенивании, обеспечивает дополнитель ное схватывание материала на границе с изолируемой трубой. Полное от верждение покрытия наступает через 2 ч после извлечения трубы из фор мы.
Пенополимербетон можно наносить на поверхность трубопровода без какой-либо подготовки (без удаления ржавчины, обезжиривания по верхности) . В случае наличия ржавчины полиизоцианат взаимодействует с ней и удаляет ее. При этом не требуется предварительного нанесения на поверхность антикоррозионного (битумного) покрытия. Изоляция из пенополимербетона наряду с выполнением функций теплоизоляции и за щиты от коррозии обеспечивает также гидроизоляцию и защиту от меха нических повреждений. Для комплексной изоляции трубопроводов при различных видах их прокладки рекомендуют пенополимербетон плот ностью 350—450 кг/м 3
Битумоперлит широко используют для устройства теплоизоляции трубопроводов с температурой не выше 130 °С в сухих грунтах. При бо лее высоких температурах резко ухудшаются гидрофобные его свойства, и поэтому его необходимо защищать надежной гидроизоляцией. Битумо перлит применяют в виде монолитного покрытия или блоков.
Битумокерамзитовую теплоизоляцию, имеющую большое распростра нение, непрерывно совершенствуют. Керамзит получают из легкоплавких глинистых пород, способных вспучиваться при тепловой обработке (об жиге). В глиняную массу можно вводить железистые и органические до бавки для улучшения свойств керамзита. Битумокерамзитовермикулитовая теплоизоляция с применением вспученного вермикулита обладает более стабильными теплоизоляционными и лучшими формовочными свойствами. Минерал вермикулит подвергают предварительно тепловой обработке для вспучивания, а затем подают в смеситель для приготовле ния битумокёрамзитовермикулитовой массы. Эта масса поступает в расходный бункер, а из него - в шнек, который наносит ее на трубу, покрытую грунтовкой.
Поверх теплоизоляции механическим способом укладывают защит
313
В качестве новой теплоизоляции технологических трубопроводов на КС перспективным является заводское нанесение огнезащитного по крытия ФТП-М. Покрытие состоит (по массе) из асбеста пятого сорта (30 %), вспученного перлитового песка (17 %), жидкого стекла (48 %) и фосфатного отвердителя жидкого стекла (нефелинового антипирена 5% ).
Теплоизоляционное покрытие ФТП-М обладает высокими огнеза щитными, теплофизическими, механическими и эксплуатационными свойствами. Оно имеет низкий коэффициент теплопроводности, неболь шую плотность, эластичность, монолитность, долговечность, виброустой чивость.
Это покрытие наносят механизированным способом методом напы ления с помощью установки аэродинамического действия ТМ-1А, которая состоит из аэродинамической машины, насоса для жидкого стекла, писто лета с комплектом рукавов и переходников. Способ механизированного нанесения теплоизоляционного покрытия включает следующие опера ции: распушку волокнистого материала, дозированную подачу компонен тов покрытия, создание смеси напыляемых материалов с воздухом, транспортировку аэросмеси под избыточным давлением к соплу, введение связующего в напыляемую массу при вылете ее из сопла и нанесение по ристо-волокнистой массы на защищаемую поверхность.
Покрытие ФТП-М можно наносить как в заводских условиях, так и в условиях строительной площадки. Толщина теплоизоляции составляет 200 мм. Это обеспечивает перепад температур с 700 °С на металле трубы до 40 °С на поверхности изоляции.
В северных условиях обычно теплоизоляционное покрытие надзем ных трубопроводов на обустройстве промысловых объектов собирают’ из штучных элементов —минераловатных плит или пенопластовых скор луп с последующей защитой их обечайками из металла, стеклоцемента или подобных им материалов.
Для теплоизоляции трубопроводов, резервуаров, аппаратов также используют минераловатные теплоизоляционные конструкции двух ти пов: полносборные теплоизоляционные конструкции (ТК), состоящие из соединенных между собой теплоизоляционных изделий, элемента по крытия и деталей крепления; сборные теплоизоляционные конструкции (СТК), представляющие собой укомплектованные по размерам теплоизо ляционные изделия . элементы покрытия и крепежные детали, не соеди ненные между собой. Конструкции первого типа имеют различные разме ры, их изготовляют из разнообразных материалов. Теплоизоляционные из делия в них соединяют с элементом покрытия шплинтами или на клею.
Для теплоизоляции трубопроводов применяют полносборные тепло изоляционные конструкции № 1 ТК-1, № 2 ТК-2, № 3 ТК-3, № 3 ТК-За. Конструкция № 1 ТК-1 включает теплоизоляционные изделия-цилиндры, маты и плиты из минеральной ваты и стеклянного волокна; материалы
315
покрытия — листы из алюминия и его сплавов, сталь тонколистовую оцинкованную, сталь с полимерным покрытием; крепежные детали — бандажи с пряжкой; крепление теплоизоляционного слоя проводят на
шплинтах.
Для теплоизоляции резервуаров и аппаратов используют пол носборные теплоизоляционные конструкции № 4 ТК-4, № 5 ТК-5, № 6 ТК-6, № 7 ТК-7-, № 8 ТК-8 (для днищ). Конструкция № 4 включает те же теплоизоляционные изделия (кроме цилиндров) и те же материалы элелементов покрытия, что и конструкция № 1 ТК-1, но крепежные детали здесь другие —захваты и шпильки, закрепленные на элементах покрытия, и скобы, приваренные к изолируемой поверхности; крепление тепло изоляционного слоя на штырях или на клею.
36. М А ТЕРИ А ЛЫ Д Л Я Б А Л Л А С Т И РО В К И ТРУ БО П РО В О Д О В
Балластировка (утяжеление) подводных трубопроводов предназначена для обеспечения их устойчивого положения на дне водной преграды. Для балластировки применяют чугунные и железобетонные грузы, а также обетонирование трубопроводов. Чугунные грузы изготовляют из серого чугуна в заводских условиях. Они состоят из двух полуколец, соединяе мых на болтах (рис. 98,а). При балластировке нижние половинки грузов раскладываются вдоль заизолированной и футерованной деревянными рейками плети трубопровода, а затем на них устанавливают плеть. После этого на плеть трубопровода навешивают верхние половинки грузов, собирают их на болтах и болтовые соединения заливают битумной или би тумно-резиновой мастикой.
Чугунные грузы допускается применять для балластировки подвод ных трубопроводов диаметром 1020 мм и более в русловой части рек в особо сложных условиях Западной Сибири и Крайнего Севера.
Замена чугунных грузов железобетонными приводит к экономии ме талла и удешевлению балластировки. Железобетонные грузы делятся по
а г - т I
Рис. 98 . У тяж еляю щ и е гр у зы :
а — чугун н ы й ; б — ш арни рны й ж елезобетон н ы й
316
конструкции на седловидные, поясные, шарнирные и кольцевые. Изго товляют их в заводских условиях, а также на полигонах вблизи сооружае мых крупных подводных трубопроводов. Железобетонные грузы изго тавливают из тяжелых плотностью не менее 2200 кг/м 3 и особо тяжелых плотностью не менее 2900 кг/м 3 виброуплотненных бетонов. Приме няют для этого шлакопортландцемент, кварцевый песок, гравий и щебень из изверженных пород. Железобетон по сравнению с чугуном обладает меньшей плотностью, что приводит к увеличению' размеров железобетон ных грузов и усложнению укладочных работ на подводных переходах трубопроводов. Поэтому железобетонные грузы лучше изготовлять из тяжелых и особо тяжелых бетонов с рудосодержащими наполнителями, полученными, например, из отвальных шлаков металлургического произ водства. Применяют такие утяжеляющие грузы для балластировки маги стральных газопроводов диаметром до 1420 мм на переходах через реки,' болота, заболоченные участки, поймы рек. Плотность бетона составляет 2,9-3,1 т/м 3, предел прочности при сжатии - 20 МПа. По морозостойко сти бетон соответствует марке F 100, по водонепроницаемости — WA.
Седловидные грузы применяют для балластировки пойменных и за болоченных участков подводных трубопроводов, уложенных в тран шею. Они обладают невысокой несущей способностью. Их центр тяжести расположен выше оси трубопровода, в связи с этим возможно их опроки дывание. В процессе транспортных и погрузочно-разгрузочных работ мо гут возникать поломки грузов в вершине седловидной части.
Поясной и шарнирный железобетонные грузы не имеют этих недостат ков. Поясной груз состоит из двух бетонных блоков, соединенных сталь ными поясами. Блоки имеют общий центр тяжести, находящийся ниже оси
трубопровода. |
Шарнирный груз |
(рис. 98,6) состоит из двух половинок |
седловидного |
груза, соединенных шарниром. Он плотно прилегает к тру |
|
бопроводу и |
имеет пониженный |
центр тяжести что обеспечивает ему |
устойчивость против опрокидывания. Навешивают шарнирные грузы в раскрытом виде, что уменьшает повреждение изоляции.
Кольцевые железобетонные грузы типа УТК (утяжелитель кольце вой) , как и чугунные, состоят из двух полуколец, соединенных на болтах. Применяют их для балластировки русловых подводных и морских участ ков трубопроводов. Они получили наибольшее распространение взамен чугунных.
При балластировке трубопроводов с использованием в качестве балласта минерального грунта (при засыпке) применяют утяжелители типа УБО, устанавливаемые групповым методом.
Балластирующая способность утяжелителей составляет не менее 2, 3, 7, 15 и 25 кН/м в зависимости от наружного диаметра трубопровода 152—299, 325- 426,480—720, 820—1020 и 1120—1420 мм соответственно.
Обетонирование подводных и морских трубопроводов проводят для получения сплошного (монолитного) утяжеляющего покрытия на
317
6 5 |
/ |
//
Рис. 99. К онструкция бетонного покры тия:
7 — ж елезобетон н ое п о к р ы ти е; 2 |
— рабочий |
|
|
ш о в по |
бетон ирован ию (р азр ез) ; |
3 — и зо |
|
л я ц и я ; |
4 — тр у б о п р о в о д ; 5 — арм атурн ая |
|
|
сет к а; 6 — п род ольн ая арм атура |
|
|
|
Рис. 100. Установка для обетонирования труб вибропрокатным методом: |
|||
1 — р аст в о р ; 2 — в и б р о б у н к е р ; 3 — ш н е к ; |
4 — в и б р о б р у с; 5 — ар м ату р а; 6 — |
||
т р у б а; |
7 — в и б р а то р ; 8 —ф ор м у ю щ и й к а т о к ; |
9 — ф о р м у е м ы й бетонны й слой |
го покрытия в зависимости от диаметра и толщины стенки труб. Бетонное покрытие армируют сварными сетками и продольной арматурой. Сетку фиксируют на трубопроводе с помощью прокладок.
Опалубка состоит из двух разъемных стальных полуформ-оболочек, шарнирно соединенных в верхней части на продольном несущем опор ном элементе. При подъеме за кромки.опалубка раскрывается, а при плав ном опускании на трубопровод опалубка опирается обрезиненными баш маками непосредственно на изоляцию или на специальные упоры (про кладки) при установке на ранее обетонированныечучастки. После уста новки на трубопровод нижние части полуформ опалубки стягивают бол тами. Бетон укладывают через загрузочный люк и уплотняют дисковыми вибраторами.
Всесоюзный научно-исследовательский гидротехнический институт им. Б.Е. Веденеева разработал виброприкатный способ обетонирования сек ций труб при их вращении. Покрытие получают толщиной 6—8 см но всей окружности труб любого диаметра на длине 30—40 м. Раствор для бето нирования применяют с водоцементным отношением 0,3-0,32. Подают его из бункера с использованием вибрации, вызываемой высокочастот ным вибратором (рис. 100). Уплотнение покрытия осуществляют массой
вибрирующего катка.
Наиболее эффективно заводское обетонирование труб методом на-
319
брызгивания бетона метателями. На стационарных установках бетонное покрытие толщиной 25—125 мм наносят на трубы диаметром 200—800 мм длиной 7—12 м; производительность —6—12 труб в час. Бетонную смесь составляют из портландцемента, кварцевого песка и утяжелителя (мо лотая железная руда, сульфат бария или гранитная крошка). После обетонирования на трубе закрепляют арматурную сетку. В бетонном по крытии через 90 см по длине труб делают кольцевые разрезы, не доходя щие до антикоррозионной изоляции, что снижает жесткость и повышает трещиностойкость покрытия.
Монолитные бетонные утяжеляющие покрытия подводных трубопро водов — более экономически эффективны по сравнению с балла стировкой одиночными грузами с учетом транспортных и погрузочноразгрузочных операций.
Сплошное бетонное покрытие для плетей трубопроводов диаметром 5291220 мм получают также с применением сборных железобетонных утяжелителей типа УКС (утяжелитель консольно-сварной)^которые изго товляют в заводских условиях в виде цилиндрической тонкостенной оболочки открытого профиля с консольными клинообразными выступа^ ми. При сборке покрытия консольные выступы оболочек входят один в другой и их сваривают. На конце плети труб приваривают упор для пре дотвращения сдвига покрытия при укладочных операциях подводного перехода трубопровода. Утяжелители типа УКС устанавливают на анти коррозионную изоляцию без футеровки деревянными рейками. По срав нению с чугунными грузами применение таких утяжелителей снижает рас ход металла в 9—10 раз, а стоимость в 2 -3 раза.
37. М А ТЕРИ АЛЫ Д Л Я ЭЛЕМ ЕН ТО В Э Л ЕК ТРО Х И М И Ч ЕС К О Й ЗАЩ ИТЫ ТРУ БО П РО В О Д О В И К О Н СТРУ КЦ И Й
При сооружении газонефтепроводов, наряду с наложением изоляционно го покрытия на их поверхность, применяют электрохимическую противо коррозионную защиту. Изоляционные покрытия без электрохимической защиты не могут надежно защищать трубопровод от коррозии, так как в процессе наложения изоляции и укладки трубопровода в траншею мо гут нарушаться ее сплошность и целостность , образовываться различные дефекты, микровключения и т.д. В период эксплуатации в изоляционных материалах происходят необратимые процессы (старение, износ от воз действия грунта), приводящие к снижению электроизоляционных свойств покрытия, а иногда к нарушению его механической прочности и целостно сти. Применять одну электрохимическую защиту без изоляции экономи чески невыгодно из-за большого расхода электроэнергии на процесс за щиты. Наиболее эффективно защищают газонефтепроводы от коррозии сочетанием обоих видов защиты: наложением изоляционного покрытия
320