Практическое занятие 6

СПОСОБЫ НАНЕСЕНИЯ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

НА ТРУБОПРОВОДЫ

Цель работы: Изучение различных способов нанесения изоляционных

покрытий.

Общие сведения

Самым распространенным способом нанесения наружного покрытия из полиэтилена является экструдирование. Для улучшения сцепления покрытия с поверхностью металла при экструдировании полиэтилена применяется промежуточный слой клейкого материала. Использование клейких свойств промежуточного слоя позволило значительно повысить плотность полиэтилена.

Эпоксидные покрытия нашли широкое применение в течение последних лет для труб различных диаметров и назначения. Наиболее распространенный способ нанесения эпоксидного покрытия на поверхность металла — напыление в электростатическом поле. Одним из эффективных путей повышения ударной прочности тонкопленочной эпоксидной изоляции является применение комбинированных защитных покрытий.

Одним из таких видов является эпоксидно-полиэтиленовое покрытие.

Такое покрытие многослойно и обеспечивает высокую степень сцепления с металлом и надежность. Первый слой толщиной 0,1 —0,3 мм состоит из смеси различных смол (основной компонент — эпоксидная смола) в порошкообразном состоянии. После обычной подготовки поверхности трубы на нее наносится слой порошка, предварительно прошедшего электронное облучение. Порошок наносится на поверхность металла, нагретого до 150 °С или выше.

Первый слой покрытия получается пористым, что обусловливает хорошее сцепление со сталью и с последующим слоем покрытия. Поверх эпоксидного слоя наносятся два слоя полиэтиленового покрытия с различной плотностью.

Трубопроводы, работающие при высоких давлениях и температурах, в последние годы изолируются материалами, одним из компонентов которых является стеклоткань или стекловолокно, заметно повышающее прочность покрытий и их термо- и коррозионную стойкость.

Битумные покрытия в сочетании со стекловолокном образуют надежную и устойчивую изоляцию. Покрытия, получаемые на основе каменноугольных материалов, отличаются высокой температурой плавления, поэтому их используют для изоляции труб, идущих от компрессорных станций. Благодаря использованию стеклоткани прочность покрытия значительно увеличивается, что в сочетании с устойчивостью каменноугольной смолы к воздействию высоких температур дает совершенно новые свойства покрытий. Широкое применение каменноугольных материалов ограничивается из-за высокой токсичности.

Наиболее надежными из применяемых в системе магистральных нефтепроводов изоляционных материалов являются покрытия типа "Пластобит", где применены битумные мастики, защищенные от потери пластификаторов пленочными покрытиями. Наиболее распространенные в настоящее время материалы на основе полимеров, наносимых экструдированием, и эпоксидных смол требуют тщательной очистки подготовки поверхности труб перед нанесением и используются только в заводских и базовых условиях.

На основе нефтеполимера "Асмол" разработан спектр мастик для антикоррозионной защиты нефтепроводов, предназначенных для применения как в теплое время года, так и в зимних условиях. Значение коэффициент теплопроводности материалов "Асмол" на порядок выше, чем у битумов.

Разработана новая технология нанесения асмольных мастик на нефтепроводы в условиях трассы путем экструдирования их на поверхность трубы. Разработаны технические условия на покрытия типа ПАЛТ (покрытие на основе термоусаживающейся ленты и мастики "Асмол") для нефтепроводов диаметрами до 1220 мм включительно.

Также разработана мастика для подклеивающего слоя повышенной толщины в составе ленты ЛИАМ (лента изоляционная асмольная модифицированная). Повышенная (до 1,5 мм) толщина подклеивающего слоя изоляционной ленты ЛИАМ позволяет обеспечить надежный ее контакт с трубой в местах сварных швов трубы и тем самым повысить качество изоляции.

Покрытия "Пластобит" и "Пластобит-40" соответствуют требованиям к изоляции усиленного типа и обеспечивают эффективную защиту трубопровода. Конструкция покрытия состоит из грунтовки, мастики битумно-полимерной, ленты изоляционной и защитной обертки. В качестве грунтовки могут использоваться грунтовки ГПБ-1, ГТ-831, ГТ-760 ИН или битумная. В качестве мастик применяется битумная изоляционная "Изобит", битумно-полимерная "Изобитен-Н", битумно-резиновая МБР. В качестве изоляционной ленты можно использовать ленты полимерные для защиты газо-, нефте- и нефтепродуктопроводов или ленту поливинилхлоридную (ПВХ). В качестве защитной обертки применяются оберточные материалы рулонного типа с прочностью не менее 0,5 МПа и толщиной в пределах 0,5— 1,2 мм.

В настоящее время в газовой промышленности существуют три основных метода изоляции стальных труб полиэтиленом: агломерация, рукавная и обмоточная экструзии.

Процесс нанесения защитных покрытий в заводских условиях можно условно разделить на три стадии: подготовительные работы, нанесение изоляции, завершающие работы.

Основными причинами возникновения дефектов защитных покрытий являются: Применение некачественных изоляционных материалов; некачественная подготовка поверхности защищаемого металла трубопровода (очистка его от ржавчины, окалины, обезжиривание); некачественное нанесение грунтовки на трубопровод; дефекты, возникающие при нанесении полимерных изоляционных лент (большая разнотолщинность ленты при механизированном нанесении приводит к складкам, морщинам, гофрам); дефекты, возникающие при изоляционно-укладочных работах; неправильная эксплуатация трубопровода (резкий перепад температур перекачиваемого продукта, перекачка продукта с температурой выше проектной); несоблюдение режимов нанесения изоляционных покрытий в зимних условиях; смерзание изоляционного покрытия трубопровода с водонасыщенным грунтом.

Контрольные вопросы:

1. Опишите основные причины возникновения дефектов защитных покрытий

Ответ: Основными причинами возникновения дефектов защитных покрытий являются: Применение некачественных изоляционных материалов; некачественная подготовка поверхности защищаемого металла трубопровода (очистка его от ржавчины, окалины, обезжиривание); некачественное нанесение грунтовки на трубопровод; дефекты, возникающие при нанесении полимерных изоляционных лент (большая разнотолщинность ленты при механизированном нанесении приводит к складкам, морщинам, гофрам); дефекты, возникающие при изоляционно-укладочных работах; неправильная эксплуатация трубопровода (резкий перепад температур перекачиваемого продукта, перекачка продукта с температурой выше проектной); несоблюдение режимов нанесения изоляционных покрытий в зимних условиях; смерзание изоляционного покрытия трубопровода с водонасыщенным грунтом.

2.Опишите процесс экструдирования.

Ответ: Самым распространенным способом нанесения наружного покрытия из полиэтилена является экструдирование. Для улучшения сцепления покрытия с поверхностью металла при экструдировании полиэтилена применяется промежуточный слой клейкого материала. Использование клейких свойств промежуточного слоя позволило значительно повысить плотность полиэтилена.

Эпоксидные покрытия нашли широкое применение в течение последних лет для труб различных диаметров и назначения. Наиболее распространенный способ нанесения эпоксидного покрытия на поверхность металла — напыление в электростатическом поле. Одним из эффективных путей повышения ударной прочности тонкопленочной эпоксидной изоляции является применение комбинированных защитных покрытий.

Одним из таких видов является эпоксидно-полиэтиленовое покрытие.

Такое покрытие многослойно и обеспечивает высокую степень сцепления с металлом и надежность. Первый слой толщиной 0,1 —0,3 мм состоит из смеси различных смол (основной компонент — эпоксидная смола) в порошкообразном состоянии. После обычной подготовки поверхности трубы на нее наносится слой порошка, предварительно прошедшего электронное облучение. Порошок наносится на поверхность металла, нагретого до 150 °С или выше.

Первый слой покрытия получается пористым, что обусловливает хорошее сцепление со сталью и с последующим слоем покрытия. Поверх эпоксидного слоя наносятся два слоя полиэтиленового покрытия с различной плотностью.

2. Дайте определение эпоксидно-полиэтиленового покрытия.

Ответ: Одним из видов эпоксидного покрытия является эпоксидно-полиэтиленовое покрытие.

Такое покрытие многослойно и обеспечивает высокую степень сцепления с металлом и надежность. Первый слой толщиной 0,1 —0,3 мм состоит из смеси различных смол (основной компонент — эпоксидная смола) в порошкообразном состоянии. После обычной подготовки поверхности трубы на нее наносится слой порошка, предварительно прошедшего электронное облучение. Порошок наносится на поверхность металла, нагретого до 150 °С или выше.

3. На какие типы делятся ленточные покрытия.

Ответ: По способу нанесения на трубы ленточные покрытия делятся на три типа: 1) полиэтиленовые и поливинилхлоридные ленты с клейким слоем, которые могут использоваться как в заводских, так и в трассовых условиях; 2) ленточные покрытия, состоящие из пластмассовой пленки и клейкого слоя, наносимого на трубы отдельно, перед намоткой; 3) слоистые ленты, состоящие из нескольких слоев поливинилхлоридной или полиэтиленовой пленки с клейким слоем из бутиловой резины или каменноугольной смолы.

Основными материалами для формирования наружных защитных покрытий труб являются: битумные и битумно-полимерные мастики, рулонные мастично-ленточные материалы, наплавляемые битумно-полимерные материалы, полиэтилен, полиэтиленовые липкие ленты, термоусаживающиеся полиэтиленовые ленты, композиции на основе полиэтилена, полиэфирных смол, полиуретанов и др. Для наружной облицовки стальных труб применяют также цементно-песчаные покрытия, которые служат, в частности, балластировкой труб, используемых при строительстве подводных трубопроводов, дюкеров, выпусков и др. (рис.15) [18] .

Рис.15. Армированное бетонное покрытие в оболочке для балластировки

подводных трубопроводов [18]

Покрытия на основе битумных мастик состоят из нескольких слоев мастики, нанесенной на трубу по битумному праймеру. Для повышения механической прочности покрытий из мастик в их конструкцию включают слои из армирующих материалов: стеклохолста, стеклосетки, нетканого полимерного полотна. Структура покрытий весьма усиленного типа на основе битумных мастик включает следующие слои: битумный праймер – битумная мастика –армирующий слой – битумная мастика – армирующий слой – битумная мастика – наружная обертка.

К комбинированному виду покрытий относится покрытие на основе термоусаживающейся ленты и мастики, включающее грунтовку, армированный слой мастики толщиной не меньше 4,0 мм и термоусаживающуюся ленту.

Для изготовления ленточных покрытий применяют полиэтиленовые липкие ленты типа «Полилен» и битумно-полимерные грунтовки [15].. Структура покрытия весьма усиленного типа включает следующие слои: битумно-полимерную грунтовку, полиэтиленовую липкую ленту толщиной 0,63 мм (либо три слоя ленты толщиной 0,45 мм) и наружную обертку из оберточной полиэтиленовой ленты с липким слоем. Общая толщина защитного покрытия, включая обертку, должна быть не меньше 1,8 мм.

Покрытия из экструдированного полиэтилена, применямые для наружного покрытия трубопроводов, состоят из: подклеивающего слоя (адгезива) толщиной 0,25…0,4 мм и наружного слоя толщиной 1,55…2,75 мм (для усиленного типа) и 1,8…3,25 мм (для весьма усиленного типа).

В качестве адгезива применяют сополимеры этилена с эфирами акриловой кислоты, адгезионно-активные композиции. При экструзионном нанесении покрытия используют гранулированный полиэтилен высокого и низкого давления и его сополимеры.
Покрытия из экструдированного полипропилена обладают повышенной механической прочностью. Трубы с указанным покрытием рекомендованы для строительства трубопроводов при закрытых методах прокладки (метод «прокола» и протаскивания через скважины).

Конструкция покрытия включает клеевой подслой на основе термоплавкой полимерной композиции толщиной 0,2…0,4 мм и наружный слой на основе экструдированного термосвето-стабилизированного полипропилена толщиной 1,1…2,3 мм (для усиленного типа), 1,6…2,3 мм (для весьма усиленного типа) и 1,6-2,8 мм (для проколов).

При экструзионном нанесении покрытия используют гранулированный полипропилен высокого и низкого давления и его сополимеры. Оборудование и технология нанесения полипропиленового покрытия аналогичны технологии нанесения покрытий из экструдированного полиэтилена, различаются лишь температурные режимы [15].

5. Перечислите три основных метода изоляции стальных труб полиэтиленом.

Ответ: В настоящее время в газовой промышленности существуют три основных метода изоляции стальных труб полиэтиленом: агломерация, рукавная и обмоточная экструзии.

6. Какие способы нанесения изоляционных покрытий вы знаете?

Ответ: 1). Самым распространенным способом нанесения наружного покрытия из полиэтилена является экструдирование. Полиэтилен можно наносить на зачищенную поверхность стальной трубы без подогрева последней. В этом случае материал покрытия наносится на двигающуюся поступательно трубу через отверстие кольцевого экструдера. 2) Наиболее распространенный способ нанесения эпоксидного покрытия на поверхность металла – напыление в электростатическом поле. 3) технология оксидирования поверхности трубы путем образования на ней прочной окисной пленки толщиной несколько микрон, обладающей высокими адгезионными (прилипающими) свойствами, которая исполняет роль связующего между эпоксидным покрытием и стальной поверхностью.

7. Для чего нужна изоляция?

Ответ: Многообразие условий эксплуатации труб нефтегазового сортамента обуславливает различные виды и причины их повреждений, одной из наиболее существенных причин является коррозия.

http://ogbus.ru/files/ogbus/authors/Harisov/Harisov_1.pdf