ТПУ. стр 96. Коррозионная защита магистральных трубопроводов в грунтах с различной коррозионной активностью
 Скачать 3.15 Mb.
|
|
5 . ИЗОЛЯЦИОННЫЕ ПОКРЫТИЯ 5.1. Назначение изоляционных покрытий Изоляционные покрытия металлических сооружений увеличивают омическое сопротивление коррозионной цепи и, следовательно, уменьшают токи коррозии, то есть коррозионное разрушение металла. Для подземных металлических сооружений изоляционное покрытие отделяет поверхность сооружения от почвенного электролита, что предотвращает почвенную коррозию. 5.2. Конструкции изоляционных покрытий Изоляционные покрытия должны обладать следующими свойствами: 1) водонепроницаемостью, исключающей возможность насыщения пор покрытия почвенной влагой и тем самым препятствующей контакту электролита с поверхностью защищаемой стали; 2) хорошей адгезией (прилипаемостью) покрытия к изолируемой стальной поверхности, что предотвращает отслаивание изоляции при местном разрушении ее сплошности, а также исключает проникновение электролита под покрытие; 3) сплошностью, обеспечивающей надежность покрытия, так как даже мельчайшая пористость в покрытии приводит к созданию электролитических ячеек и протеканию коррозионных процессов; 4) химической стойкостью, обеспечивающей длительную работу покрытия в условиях агрессивных сред; 5) электрохимической нейтральностью: отдельные составляющие покрытия не должны участвовать в катодном процессе, в противном случае это может привести к разрушению изоляции при электрохимической защите металлического сооружения; Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 84 «Коррозионная защита магистральных трубопроводов в грунтах с различной коррозионной активностью» Разраб . Магомедов М.Р . Руковод. Саруев А.Л Консульт. Рук-ль ООП Брусник О.В. А.В. В. Изоляционные покрытия Лит. Листов 140 ТПУ гр. 2Б6А 6) механической прочностью, достаточной для проведения изоляционно- укладочных работ при сооружении металлического объекта и выдерживающей эксплуатационные нагрузки; 7) термостойкостью, определяемой необходимой температурой размягчения, что важно при изоляции «горячих» объектов, и температурой наступления хрупкости, что имеет большое значение при проведении изоляционных работ в зимнее время; 8) диэлектрическими свойствами, определяющими сопротивление прохождению тока, предотвращающими возникновение коррозионных элементов между металлом и электролитом и обусловливающими экономический эффект от применения электрохимической защиты; 9) отсутствием коррозионного и химического воздействия на защищаемый объект; 10) возможностью механизации процесса нанесения изоляционного покрытия как в базовых, так и в полевых условиях; 11) недефицитностью (широкое применение находят только те материалы, которые имеются в достаточном количестве); 12) экономичностью (стоимость изоляционного покрытия должна быть во много раз меньше стоимости защищаемого объекта). Всем этим требованиям не отвечает ни один естественный или искусственный материал, поэтому для изоляции подбирают материалы, отвечающие ряду требований, наиболее характерных для рассматриваемых условий сооружения и эксплуатации объекта. Для изоляции металлических сооружений широко применяют битумные и каменноугольные мастики (пеки), полимерные и оберточные материалы, лаки, краски, эмали. Согласно действующим нормативно-техническим документам, для защиты нефтегазопроводов от коррозии применяют два типа изоляции: нормальный и усиленный. Усиленный тип защитных покрытий следует применять на трубопроводах диаметром 820мм и более независимо от Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 85 Изоляционные покрытия условий прокладки, а также на всех нефтегазопроводах любого диаметра прокладываемых: в засоленных грунтах; в болотистых, заболоченных и поливных почвах; на подводных переходах и в поймах рек; на переходах через автомобильные и железные дороги, в том числе на защитных футлярах и участках нефтегазопроводов, примыкающих к ним в пределах расстояний, устанавливаемых при проектировании; на пересечениях с другими трубопроводами, силовыми кабелями, кабелями связи по 20м в обе стороны от места пересечения; на участках блуждающих токов; на участках нефтегазопроводов с температурой транспортируемого продукта более 40°С; на участках нефтегазопроводов, прокладываемых на расстоянии менее 1000м от рек, озер, водохранилищ, а также границ населенных пунктов и промышленных предприятий. Во всех остальных случаях применяют защитные покрытия нормального типа. Согласно ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии», для изоляции нефтегазопроводов рекомендовано 22 конструкции защитных покрытий, из них: 19 – усиленного типа и 3 – нормального. С 2001 г. изоляция трубопроводов полимерными лентами прекращена. Используются только комбинированные покрытия: комбинированные на основе мастики и полимерной ленты; комбинированные на основе битумно-полимерной мастики и термоусаживающейся ленты; ленточные полимерно-битумные; полиуретановые и полиуретаново-эпоксидные; Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 86 Изоляционные покрытия экструдированные полиэтиленовые, наносимые на трубу в заводских условиях. Все изоляционные покрытия наносятся на грунтовки. В зависимости от вида изоляционного покрытия используют различные виды грунтовок. Грунтовка наносится на очищенную поверхность трубы для того, чтобы обеспечить лучшее сцепление (адгезию) между изоляционным покрытием и стенкой трубы. При нанесении битумно-полимерных мастик используют битумно- полимерные грунтовки заводского изготовления, а также грунтовки полевого изготовления, получаемые путем растворения трех частей мастики в одной части бензина (по объему). Грунтовки (праймеры) заводского изготовления «Транскор», «Битэп», ГПБ-1, ПЛ-М, «Биом-2» представляют собой каучуко- смоляную наполненную композицию, растворенную в органических растворителях. Эти грунтовки обладают высокой стойкостью к катодному отслаиванию и высокими адгезионными свойствами. В изоляционных покрытиях применяют битумные мастики, которые в зависимости от природы наполнителя можно подразделить на битумно- резиновые, битумно-полимерные и битумно-минеральные. Битумные мастики рекомендуется применять для изоляции стальных подземных трубопроводов диаметром не более 820мм с температурой транспортируемого продукта не выше 40°С. Технические характеристики грунтовок приведены в табл. 6: Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 87 Изоляционные покрытия Таблица 6 Технические характеристики грунтовок (праймеров) Показатель Грунтовка «Транскор» ПЛ-М «Биом-2» Цвет Черный Адгезия битумной мастики к огрунтованной стали при 20°С 0,25 0,25 0,25 Площадь отслаивания при катодной поляризации 3,3 3,8 2,3 Для определения основных характеристик битумов и битумных мастик проводят стандартные испытания, при которых выявляют: 1) температуру размягчения, при которой стальной шарик диаметром 9,35мм продавливается через испытываемую среду (битум, мастику), залитую в латунное кольцо диаметром 15,7мм и высотой 6,35мм при расстоянии от нижней поверхности кольца со средой до базы прибора 25,4мм; 2) глубину проникновения (пенетрацию) иглы (в десятых долях миллиметра), определяющую твердость битума или мастики и отвечающую глубине погружения в испытываемую среду специальной стальной иглы диаметром 1,01мм, длиной 50,8мм за 5с при нагрузке 981Н и температуре 25°С; 3) растяжимость (дуктильность) определяет пластичность среды и выражается удлинением, которое наблюдается при растяжении пробы испытываемой мастики, залитой в специальную форму (температура испытания 25°С, скорость растяжения 5см/мин). Конструкция битумных покрытий сложилась в результате их длительного применения. Сначала идет слой грунтовки, получаемый при нанесении на трубу раствора битума в бензине. Грунтовка заполняет все микронеровности на поверхности трубы. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 88 Изоляционные покрытия Грунтовка служит для более полного контакта, а, следовательно, лучшей адгезии между поверхностью трубы и основным изоляционным слоем - битумной мастикой. Битумные мастики представляют собой смесь тугоплавкого битума (изоляционного - БНИ-IV-3, БНИ-IV, БНИ-V; строительного - БН-70/30, БН- 90/10), наполнителей (минеральных - асбеста, доломита, известняка, талька; органических - резиновой крошки; полимерных - полипропилена, низкомолекулярного полиэтилена, полидиена) и пластификаторов (полиизобутилена, полидиена, масел соевых, масла зеленого, автола). Битумную мастику наносят на трубу при температуре 160-180°С. Расплавляя холодную грунтовку, мастика проникает во все микронеровности поверхности металла, обеспечивая хорошую адгезию изоляционного покрытия. В настоящее время для наружной изоляции нефтегазопроводов применяют мастики «Транскор», «Битэп», «Биом-2», предназначенные для проведения изоляционных работ в зимнее время - «зимние» и в летнее время - «летние», «Изобит» и др. Изоляционные покрытия на основе битумных мастик обычно применяют при температуре транспортируемого продукта не более 40°С. На участках со сложными почвенно-климатическими условиями особенно на подводных переходах, где трубы нередко укладывают методом протаскивания, к изоляционным покрытиям предъявляют особо высокие требования: значительная механическая прочность, низкая степень истираемости, высокая адгезия к металлу, химическая стойкость, долговечность. В этих условиях очень привлекательно выглядят антикоррозионные покрытия из полиуретанов. Данный материал обладает высокими изолирующими свойствами, значительной твердостью, эластичностью, чрезвычайно высоким сопротивлением истиранию, царапанию и биоповреждениям. Кроме того, полиуретаны стойки к воде, растворам солей и обладают хорошей адгезией к стали. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 89 Изоляционные покрытия Оберточные материалы в битумной изоляции служат для защиты от механических повреждений. Кроме того, они защищают мастику от оплывания, которое может возникнуть в летнее время от длительного воздействия солнечной радиации на изолированный нефтегазопровод до того, как он будет уложен в траншею и засыпан грунтом. Наиболее широкое применение в практике трубопроводного строительства имеет рулонный оберточный материал «ПЭКОМ-ОБ», иногда применяют поливинилхлоридную (ПВХ) ленту толщиной 0,5-0,7мм. «ПЭКОМ-ОБ» изготавливают из высоконаполненной смеси полиэтилена, синтетического каучука (не более 5%), наполнителя, стабилизатора, битума (не более 10%), модификатора. Его прочность на разрыв составляет 10,5 МПа, водопоглощение за 24 ч - не более 0,1% (по массе). Поливинилхлоридный оберточный материал представляет собой пленку из утильных отходов производства изоляционной поливинилхлоридной ленты с добавлением различных наполнителей. Обертки ПВХ изготавливают толщиной 0,7мм, шириной 500мм, длиной в рулоне 125м. Прочность обертки ПВХ на разрыв составляет не менее 8 МПа. Существенным недостатком обычных оберток является образование на них гофр в процессе нанесения и при длительной эксплуатации нефтегазопроводов, что снижает защитные свойства изоляционного покрытия. Исключить этот недостаток можно путем применения термоусаживающихся лент ДРЛ-Л, «Терма», «Политерм», которые после их нанесения на нагретую до температуры 185°С мастику термоусаживаются в продольном направлении до 30%, что исключает образование гофр и отвисов при их нанесении на трубу. Опыт использования полимерных лент показал, что они очень технологичны (простота нанесения, удобство механизации работ). Однако, по сравнению с битумной изоляцией, полимерные ленты легко Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 90 Изоляционные покрытия уязвимы - острые выступы на поверхности металла, острые камешки легко прокалывают пленочную изоляцию, нарушая сплошность. С этой точки зрения хороши покрытия на основе битумных мастик, проколоть которые достаточно сложно. С течением времени битумные мастики «стареют»: теряют эластичность, становятся хрупкими, отслаиваются от трубопроводов. В связи с этим, в настоящее время разработаны и широко применяются комбинированные изоляционные покрытия, лишенные указанных недостатков. Комбинированная конструкция изоляции представляет собой комбинацию битумного и пленочного покрытий: на слой грунтовки наносится битумная мастика толщиной 3-4 мм, которая сразу же (по нагретой до температуры 185°С) обматывается термоусаживающейся лентой. Размер нахлеста регулируется в пределах 3-6 см. В момент намотки полимерного слоя часть мастики выдавливается под нахлест, что обеспечивает герметизацию мест нахлеста. Изоляционно-укладочные работы в зимнее время проводятся, как правило, с применением полимерно-битумных лент ЛИАМ, ЛИТКОР, ЛИТКОР-НК, ЛИТЭП. Ленты изоляционные мастичного типа ЛИАМ (лента изоляционная асмольно-модифицироваиния), ЛИТКОР (с подклеивающим слоем на основе мастики «Транскор», ЛИТЭП (с подклеивающим слоем на основе мастики «Битэп»), БИЛАР (с подклеивающим слоем на основе мастики «Билар») являются последним достижением в области производства изоляционных материалов для нефтегазопроводов и представляют собой ленту - основу с нанесенным на нее мастичным слоем. Размеры полимерно-битумных лент представлены и табл. 7. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 91 Изоляционные покрытия Таблица 7 Размеры полимерно-битумных лент Тип ленты Толщина ленты – основы, мм Толщина мастичного слоя Общая толщина ленты Ширина ленты, мм 1 2 3 4 5 ЛИАМ 0,7 – 1,0 0,8 – 1,2 1,5 – 2,2 450 ± 5 ЛИТКОР 0,7 1,8 2,5 450 ± 5 ЛИТЭП 0,7 1,8 2,5 450 ± 5 БИЛАР 0,5 – 0,7 1,0 – 1,5 1,5 – 2,2 450 ± 5 В последние годы разработаны и применяются комбинированные изоляционные покрытия на основе мастик «Транскор», «БиТЭП» и др., а также на основе полимерно-битумных лент ЛИАМ, ЛИТКОР, ЛИТЭП. Одно из направлений борьбы с коррозией металлических сооружений – применение полимерных покрытий на основе различных лакокрасочных материалов. Достаточно широко используются полимерные покрытия на основе фурановых, полиэфирных, виниловых и эпоксидных смол, полиуретанов, дивинилацетилена и других материалов. 5.3. Контроль качества изоляционных покрытий Контроль качества изоляционных покрытий осуществляется пооперарационно в процессе производства работ. Качество приготовляемой на трассе изоляционной мастики проверяет контрольный пост лаборатории строительной организации; при этом контролируются правильность технологического процесса разогревания битумных материалов, введение в состав мастики наполнителей и пластификаторов, дозировка компонентов и соответствие физико-механических свойств исходных материалов и мастик требованиям ГОСТа и СНиП. Для этого не реже одного раза в день проводят отбор контрольной пробы мастики с целью определения температуры Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 92 Изоляционные покрытия размягчения по КиШ. Растяжимость и пенетрацию определяют периодически по требованию заказчика. Качество очистки, грунтовки и изоляции труб, выполняемых в заводских или базовых условиях, проверяет и принимает служба технического надзора. В полевых условиях качество изоляционных работ, кроме работников строительно-монтажной организации и службы технадзора, контролируют и принимают в эксплуатацию представители службы эксплуатации трубопровода. Качество очистки трубопровода и нанесения грунтовки проверяют внешним осмотром, качество нанесенного изоляционного покрытия - по мере его наложения путем внешнего осмотра, измерения толщины покрытия, а также определением сплошности и прилипаемости изоляции к металлу. При внешнем осмотре покрытия выявляются трещины, бугры, вздутия, впадины, расслоения. Наличие трещин и пузырей в покрытии обычно связано с нарушением технологического режима при приготовлении и нанесении изоляционного покрытия. Появление на поверхности битумной мастики сетки трещин или мелких пузырей, расположенных группами, обусловлено перегревом мастики. Аналогичный дефект может быть следствием попадания в покрытие пены, образующейся на поверхности расплавленного битума. Крупные равномерно распределенные пузыри появляются при наличии на поверхности трубы влаги. Равномерно распределенные мелкие пузыри возникают и в том случае, когда мастику наносят на невысохшую грунтовку. При нагреве изолированного трубопровода солнечными лучами (до 40-50°С) на поверхности изоляции образуются неглубокие, как правило, продольные трещины. Выявленные дефектные места и повреждения изоляции должны быть исправлены методами, обеспечивающими монолитность и однородность покрытия. Наносить новый слой покрытия поверх оберточного покрытия запрещается. После исправления дефектов ремонтируемые места должны подвергаться вторичному контролю. Готовый трубопровод укладывают в Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 93 Изоляционные покрытия траншею, засыпают грунтом на 0,3-0,5м и с помощью искателей повреждений изоляции определяют наличие сквозных дефектов изоляции, образовавшихся при засыпке трубопровода грунтом. Толщину слоя защитного покрытия определяют с помощью ультра- звуковых толщиномеров в процессе выполнения изоляционных работ через каждые 100м труб, в местах остановки изоляционной машины, не менее чем в четырех точках по окружности трубы или емкости и на каждой фасонной части. Кроме этого, толщину слоя измеряют во всех местах, вызывающих сомнение, а также выборочно по требованию заказчика. Сплошность покрытия контролируют искровым дефектоскопом. Для мастичных покрытий напряжение на щупе дефектоскопа устанавливают из расчета 5 кВ на 1мм толщины покрытия с учетом обертки. Качество защитного покрытия из липких лент при приемосдаточных испытаниях проверяют через каждые 500 м, а также выборочно но требованию заказчика. Сцепление покрытия из мастик с поверхностью защищаемого объекта контролируют адгезиметром или вручную надрезом защитного покрытия под углом 45-50°С отрывом вершины угла надреза. Покрытие считается хорошо прилипшим к трубе, если оно отрывается отдельными кусочками и частично остается на трубе. Сопротивление покрытия отрыву, определяемое адгезиметром при температуре окружающего воздуха 25°С, должно быть не менее 35Н/см. Адгезию на трубах проверяют через каждые 100м и выборочно по требованию заказчика. При нанесении некоторых защитных лакокрасочных покрытий одна из важнейших (а иногда и важнейшая) операций – тщательная подготовка покрываемой поверхности. Даже абсолютно правильные выбранные составы лакокрасочных покрытий не смогут выполнить свою задачу, если их наносить на плохо подготовленную поверхность. Каждому виду защитных покрытий, каждому методу их нанесения сопутствует специфическая подготовка поверхности. Только в этом случае Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 94 Изоляционные покрытия смогут проявиться достоинства использованного способа защиты стальной конструкции. Подготовка поверхности включает в себя очистку (удаление жира, грязи, ржавчины, окалины), удаление заусенцев и неровностей, придание поверхности требуемой степени чистоты. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 95 Изоляционные покрытия |