Машины. Трубоизоляционные машины. Трубоизоляциооные машины
 Скачать 291.88 Kb.
|
|
1 Трубоизоляциооные машины Трубопровод - это объект, который постоянно контактирует с внешней средой, он не может быть полностью изолирован от нее. Поэтому на его поверхности происходят не очень благоприятные, с точки зрения техники, процессы, например - коррозия. Изоляция труб может производиться с разными целями: 1. увеличение срока эксплуатации трубопроводов; 2. снижает теплопотери; 3. обеспечение безопасности эксплуатации. Изоляционные покрытия, применяемые на трубопроводах, должны удовлетворять следующим основным требованиям: 1. обладать высокими диэлектрическими свойствами; 2. быть сплошными; 3. бладать хорошей адгезией (прилипаемостью) к металлу трубопровода; 4. быть водонепроницаемыми; 5. обладать высокой механической прочностью и эластичностью; высокой биостойкостью; 6. быть термостойкими (не размягчаться под воздействием высоких температур и не становиться хрупкими при низких); 7. конструкция покрытий должна быть сравнительно простой, а технология их нанесения - допускать возможность механизации. Понятие о трубоизоляционных машинах Машины изоляционные используются для нанесения грунтовки и липких полимерных лент, а также комбинированных покрытий типа "Пластобит", "Транскор" и т.д. с одновременным нанесением защитной обертки различных типов, в том числе термоусадочных лент типа ДРЛ, на наружную поверхность магистральных трубопроводов диаметрами 377-1420 мм. Машины изоляционные имеют разъемную конструкцию и могут монтироваться на действующем трубопроводе. Управление осуществляется при помощи пульта управления, расположенного на телескопической штанге. Изоляционные машины способны проходить непрямые участки трубопровода, а также имеют задний ход. Имеются съемные площадки для обслуживания машин. Машины могут комплектоваться поджимным ходовым механизмом для работы на трубопроводах с уклонами до 35 градусов. Машины могут изготавливаться в следующих исполнениях: 1. Грунтовочные машины серии ГМ – только для нанесения грунтовки; 2. Изоляционные машины для нанесения грунтовки и рулонных изоляционных материалов, в т.ч. и материалов с удаляемой подложкой типа «ЛИАМ», «Литкор», «РАМ» и др. (без механизмов изоляции битумными материалами). Такие машины имеют два ротора. На переднем роторе установлен дополнительный щеточный инструмент для 2 удаления атмосферных осадков и возможных незначительных загрязнений. На заднем роторе изоляционных машин установлены полотенца для растирки грунтовки и шпули для нанесения изоляционной пленки и обертки. Грунтовка подается на трубопровод из подогреваемого праймерного бака. Контроль температуры праймера в баке осуществляется автоматически. 3. Изоляционные битумные машины для нанесения расплавленных (жидких) покрытий на битумной основе с одновременным армированием их сеткой и нан есением защитной обертки. Подача расплавленной мастики в изоляционную камеру осуществляется битумным насосом из битумной ванны. Битумная ванна, насос, рукав и изоляционная камера подогреваются. Машины имеют устройство автоматического контроля заданной температуры. Рис.1. Общий вид изоляционной машины ИМ121. Изоляционная машина ИМ121 состоит из рамы 1, на которой установлены двигатель ГАЗ-321 (6) и узлы трансмиссии: редуктор цилиндрический 24, коробка передач ходового механизма 7, редуктор червячный 4, коробка передач цевочного обода 5, коробка передач насосов 21, приводящие в движение ходовые колеса 2 и S, два битумных насоса и две шпули 23 для обмотки трубопровода оберточным (армирующим) материалом. Все узлы трансмиссии машины соединены между собой цепными муфтами и втулочно-роликовыми цепями. В трансмиссии кроме сцепления двигателя смонтированы три фрикционные муфты 12 для независимого переключения коробок передач и включения и выключения ходовых колес, правого 30 и левого 31 битумных насосов. Рама машины связана с битумным баком, стойками 13 и задней рамой 16. Битумные насосы установлены на битумном баке 15. Они закачивают мастику из бака в напорную трубу 20, откуда мастика подается в лейку 21 и фартук 5. К машине прилагается гибкий герметичный металлический шланг 32 для соединения насоса с котлом. На задней раме на поддерживающих роликах 18 смонтирована звездочка 17 с кронштейнами для шпулек, которая приводится в движение валом 19. Установлено также 3 подогревающее устройство 9 с компрессором и горелкой для подогрева битума при застывании в битумном баке или в его напорной трубе. Для устойчивости машина прижимается поддерживающим механизмом 14 к нижней поверхности трубы 29. Управление машиной осуществляется рукоятками 25—28, выведенными на обе стороны. Для переноски краном приспособлена подвеска 22. При движении машина удерживается от опрокидывания механическим хоботом, или четырехметровой штангой, которая устанавливается в трубу рамы 10. Машины изоляционные применяют обычно вместе со следующим оборудованием в составе колонны по переизоляции (ремонту наружной изоляции) трубопроводов: 1. подкопочные машины МП для подкопа трубопроводов; 2. очистные машины ОМ для снятия старой изоляции и предварительной очистки трубопроводов; 3. очистные машины ОМ-Ф для финишной зачистки наружной поверхности магистральных трубопроводов под новые изоляционные покрытия всех видов; 4. грунтовочные машины ИМ-Г для нанесения грунтовки; 5. укрытие трубопровода УТ; 6. котёл битумный (битумоплавильный) БК31 (КАПЭ 3300) для расплавления и выдачи готовой изоляционной мастики; 7. установки СТ сушки-подогрева труб; 8. установки (агрегат нагревательный электрический АНЭ) для безогневого подогрева трубопроводов; 9. контейнер (вагончик) для подогрева рулонов плёнки; 10. троллейные подвески с полиуретановыми катками ТПП, троллейные подвески с металлическими катками ТПП-М, роликоканатные (роликотросовые) троллейные подвески РТП, троллейные подвески с коническими металлическими катками ТП -ХЛ. Изоляция труб нефтепровода Магистральные трубопроводы служат для транспортировки сырой или очищенной нефти, природного газа, биотоплива. Изоляция необходима каждой из перечисленных систем, при этом изоляционные материалы и технологии подбирают индивидуально. В проектировании нефтепровода важно учесть температурный режим, и его соблюдение – основная цель изоляции. Поскольку нефтяная смесь прокачивается по трубопроводу, она генерирует тепло под воздействием внутренних сил трения. Источником этого тепла является энергия, поставляемая насосом. Это тепло быстро рассеивается, если трубопровод проходит через холодную среду. Если трубопровод не изолирован, температура смеси достигает того же значения, что и температура окружающей среды. При падении температуры ниже допустимого уровня сырая нефть расслаивается, осадок накапливается на внутренних стенках трубопровода. Эти отложения со временем затрудняют движение топлива, повышается потребность в повышении мощности системы. При ее падении ниже отметки, при которой застывает нефть, осадок не только увеличивается в объеме, но и становится тверже. В холодном климате тепловые потери через стенку трубы могут быть значительными. Чтобы поддерживать нефть в благоприятном температурном диапазоне, трубопроводы предусматривают некоторые меры контроля терморежима. Нагревательные станции, расположенные с промежутками вдоль трубопровода, помогают подогревать 4 нефть. Изолирующая прокладка, покрывающая внутреннюю часть стенки трубы, помогает снизить скорость охлаждения масла. Исходя из описанного, изоляция труб нефтепроводов – обязательное мероприятие, которое позволяет избежать чрезмерного охлаждения или нагревания топлива, сохраняя энергию, подаваемую насосами внутри трубы. Если высокотемпературная среда транспортируется по трубопроводу, она должна быть изолирована во избежание потерь тепла. Если через магистраль транспортируется низкотемпературная среда, теплоизоляция предотвращает ее нагрев внешней средой. Использование изоляции нефтепровода решает многочисленные проблемы, такие как: 1. Резкие температурные изменения и потери энергии. 2. Повреждение труб коррозией. 3. Утечка нефти или другого жидкого топлива. 4. Аварийные ситуации, вызванные повреждением труб. Надежное теплоизоляционное покрытие помогает защитить нефтепровод от воздействия агрессивных сред. Его результаты: 1. обеспечение непрерывных, стабильных тепловых процессов, предотвращение температурных скачков; 2. сохранение температуры жидкости в трубопроводе за счет снижения теплообмена; 3. повышение энергоэффективности за счет уменьшения потерь тепла; 4. снижение выбросов СО₂; 5. обеспечение безопасности использования: защита от ожогов при контакте с горячими поверхностями; 6. предотвращение образования конденсата и защита металла от коррозии; 7. шумоизоляция, так как шум может быть результатом движения потока вещества внутри труб; 8. защита от прямых солнечных лучей и чрезмерного нагрева; 9. противопожарная защита; 10. защита от низкой температуры; 11. увеличение срока службы. Разновидность изоляционных материалов Одно из основных условии борьбы с грунтовой коррозией на подземных трубопроводах - исключение непосредственного контакта металла труб с агрессивной средой, что получается путем создания на поверхности трубопровода защитной оболочки, называемой изоляционным покрытием. Хорошее защитное покрытие исключает также попадание на трубопровод блуждающих токов, а следовательно, защищает его от электрохимической коррозии. Изоляционное покрытие имеет определенную конструкцию в зависимости от коррозионной активности грунтов. 1. Битумные покрытия Для защиты трубопроводов от коррозии применяются битумы. Битумы получают окислением остаточных продуктов прямой перегонки нефти или их смесей с асфальтами и 5 экстрактами масляного производства. Строительные нефтяные битумы также получают окислением остаточных продуктов прямой перегонки нефти и их смесей с асфальтами и экстрактами масляного производства. Допускается получение строительных битумов и компаундированием окисленных и неокисленных указанных продуктов. Упаковывают битум в четырехслойные бумажные мешки с внутренним покрытием, не прилипающим к битуму. Хранят битум под навесом с дощатым настилом. Запрещается применение битума загрязненного и засоренного посторонними предметами (земля, мусор и др.). Для изменения эксплуатационных характеристик битума используют наполнители. Наполнителями называют материалы, вводимые в состав изоляционных мастик для придания им структурной и механической прочности. Это особенно важно при формировании покрытия методом облива на машинах. В качестве минеральных наполнителей для битумных изоляционных мастик используют доломит, доломинизированный известняк, асфальтовый известняк, тальк, асбест. Основными требованиями, предъявляемыми к минеральным наполнителям битумных мастик, являются тонко дисперсность, низкая влагонасыщенность, гидрофобность, устойчивость к воздействию различных агрессивных сред, способность к смачиванию битумом. 2. Полимерные покрытия Для защиты подземных трубопроводов применяют полимерные покрытия из полиэтиленовых изоляционных липких лент, поливинилхлоридных изоляционных липких лент, экструдированного или напиленного полиэтилена, эпоксидной порошковой краски, эмали этиноль. В зависимости от условий нанесения полимерные покрытия делят па заводские, базовые или трассовые. Защитные покрытия из полиэтилена отличается также высокой стойкостью относительно внешнего влияния после укладки, например, относительно агрессивности грунтов, пресной и соленой воды, морских растительных организмов, побегов растений в грунте, микроорганизмов, а также относительно большого спектра минеральных масел и химического воздействия. Покрытие из полиэтилена обладает высоким электрическим сопротивлением, которое остается постоянным в течение длительного времени. Данное свойство важно для электрохимической защиты. Защитные покрытия заводского нанесения на основе порошковых полимеров следует применять на трубопроводах любого диаметра при температуре транспортируемого продукта не выше: + 700С для полиэтиленовых покрытий, + 800С - для эпоксидных. Защитные покрытия на основе полимерных лент допускается применять на трубопроводах диаметром не более 1420 мм при температуре транспортируемого продукта не выше: + 600С для полиэтиленовых лент, + 400С для поливинилхлоридных. Под покрытие из полимерных липких лент применяют клеевые или битумно-клеевые грунтовки. В соответствии с ГОСТ Р51164-98 структура защитного покрытия из полимерных липких лент состоит из грунтовки одного слоя полимерной изоляционной ленты и наружной обертки. 6 3. Оберточные рулонные материалы Для предохранения изоляции из липких полимерных лент от механических повреждений при прокладке трубопроводов в скальных и каменистых грунтах, на болотах, подводных переходах, под железными и автомобильными дорогами и при весьма усиленном типе изоляции наносят защитные обертки из одного или двух слоев рулонного материала с обязательной приклейкой горячей битумной мастикой, клеем или другим надежным креплением концов оберточного материала. Оберточные рулонные материалы для защиты полимерных покрытий от механических повреждений должны быть устойчивыми к воздействию микроорганизмов. Оберточный материал для изоляции газонефтепродуктопроводов представляет собой рулонный изоляционный материал, изготовленный на базе утилизации отходов производства поливинилхлоридной липкой ленты с введением различных наполни телей. Оберточный материал наносится на трубопровод без предварительного вылеживания в теплом помещении при температуре окружающего воздуха до – 100С включительно. При более низкой температуре воздуха нанесение его на трубу допускается только после вылеживания в теплом помещении менее 24 ч. Материал упаковывается в прочные сплошные ящики. Транспортировка автотранспортом и железнодорожным транспортом допускается в упакованном виде в вертикальном положении. 4. Покрытия из напиленного и экструдированного полиэтилена Для полиэтиленовых покрытий применяют как порошкообразный, так и гранулированный полиэтилен. Порошкообразный полиэтилен наносят на трубы методом напыления, а гранулированный - методом экструзии. 5. Эпоксидные покрытия Из термореактивных материалов (эпоксидных, фенольных, полиэфирных, полиакрилатных и др.) широкое применение для изоляции труб нашли эпоксидные. Эпоксидные порошковые краски представляют собой смесь эпоксидной смолы, отвердителя, ускорителя, пигмента, наполнителя, тиксотропных и поверхностно-активных добавок. Для получения порошков используют эпоксидные смолы с температурой плавления 95 – 1100С. В качестве отвердителя применяют дициандиамид, гидразин, метилтетрагидрофталевый ангидрид. Наполнителем может служить сульфат бария. В качестве пигментов применяют окислы титана, хрома, железа. К преимуществам эпоксидных покрытий относятся высокая адгезионная прочность, стойкость к воздействию повышенных температур, низкая кислородопроницаемость. Их можно наносить без предварительного грунтования поверхности металла. Порошковые эпоксидные краски наносят на трубы методом пневматического напыления как с применением электростатического поля так и без него. 6. Эмаль-этинолевое покрытие Применяемая для изготовления защитных покрытий труб и емкостей эмаль этиноль представляет однородную массу, состоящую из пленкообразующего материала — лака этиноль и наполнителя - хризотилового асбеста. Для изоляции трубопроводов, прокладываемых на участках, где отсутствуют блуждающие токи, в состав эмали этиноль может быть введен литейный графит. Плотность эмали этиноль при 200С составляет 1,65 - 1,75 г/см3 . Толщина эмали этинолевого 7 покрытия, соответствующего весьма усиленному типу, должна быть не менее 0,6 мм. Покрытие наносится в условиях трубоизоляционных баз (мастерских). 7. Стеклоэмалевые покрытия Стеклоэмалевые покрытия обладают высоким сопротивлением на истирание, устойчивы к воздействию различных агрессивных сред, к почвенной коррозии и высоким температурам. Их рекомендуется применять на горячих участках нефтеи газопроводов. Стеклоэмалевые покрытия толщиной 0,5 - 0,6 мм допускается эксплуатировать при температурах транспортируемого по трубопроводу продукта до + 3000С. Термическая стойкость эмалей 220 - 2900С. Стеклоэмалевое покрытие состоит из одного слоя грунтовой и трех слоев покровной эмали. Технология индукционного эмалирования труб заключается в следующем. Чтобы удалить с поверхности органические загрязнения, трубы обжигают в печи при температуре 400 – 6500С, затем очищают от ржавчины, окалины на дробеструйных установках. На очищенную поверхность трубы наносят эмалевый шликер методом распыления или окунанием в шликерную ванну. Очистка наружной поверхности трубопровода от старой изоляции В общем случае все методы очистки трубопроводов можно раздели на три группы: механические методы, химические и термические. Однако, применение химических и термических методов при выполнении ремонтных работ на действующих нефтепроводах правилами капитального ремонта запрещено. Таким образом, в практике ремонта трубопроводов и в нашей стране и за рубежом применяют только механические методы очистки. В свою очередь, механические методы можно условно разделить на 3 вида: 1) срезание старой изоляции с помощью резцов (ножей), цепей, щеток или тросов; 2) очистка путем динамического воздействия на изоляцию пескоструйный, дробеструйный или дробеметный способы очистки; 3) гидродинамический способ - очистка от изоляции в результате воздействия воды, нагнетаемой под высоким давлением. Технология изоляции трубопроводов в трассовых условиях Технология изоляционных работ в трассовых условиях включает: 1. подготовку изоляционных материалов; 2. сушку или подогрев изолируемой поверхности; 3. очистку; 4. нанесение грунтовки и (или) покрытия; 5. контроль качества покрытия. Очистку и нанесение грунтовки на трубопроводы следует производить в зависимости от диаметра трубы соответствующими самоходными очистными машинами типа ОМ. 8 Изоляцию следует наносить в зависимости от диаметра трубы и вида покрытия соответствующими самоходными машинами типа ИМ для битумных покрытий или типа комбайна ОМП для ленточных покрытий. Нанесение изоляционного покрытия на влажную поверхность труб во время дождя, тумана, снега и сильного ветра не разрешается. Нанесение защитных битумно-мастичных и полимерных ленточных покрытий в трассовых условиях осуществляется после сварки труб и контроля сварных стыков. Для нанесения покрытий используются передвижные механизированные колонны, включающие: трубоукладчики и навесное технологическое оборудование (очистные и изоляционные машины, комбайны и т.д.), перемещающееся по сваренному в "нитку" трубопроводу и выполняющее операции по щеточной очистке, праймированию поверхности труб, нанесению на них защитного покрытия. При выполнении работ в зимнее время в состав оборудования дополнительно вводится передвижная печь для нагрева и сушки труб. Как правило изоляционные материалы изготавливаются в заводских условиях, в трассовых условиях они только подготавливаются к использованию путем разведения, доведения до однородности и необходимой температуры нанесения. Поверхность трубопровода перед изоляцией должна быть высушена и очищена от грязи, ржавчины, неплотно сцепленной с металлом окалины, пыли, земли и наледи, а также обезжирена от копоти и масла. При температуре воздуха ниже плюс 10°С поверхность трубопровода необходимо подогреть до температуры не ниже плюс 15°С (но не выше плюс 50°С). После очистки поверхность металла должна оставаться шероховатой и обеспечивать достаточное сцепление защитного покрытия с трубой. Трубы и трубопроводы очищают механическим способом с помощью вращающихся щеток, иглофрез дробеструйным и дробеметным методами. В трассовых условиях наружные поверхности трубопроводов очищают самоходными очистными машинами. С помощью шлифмашинок с поверхности трубопровода удаляются брызги металла, шлака, а также острые выступы и заусенцы. Сушка и подогрев поверхности осуществляется с помощью сушильных печей и установок. Очищенную поверхность трубопровода следует сразу же огрунтовать. Поверхность трубопровода при нанесении грунтовки должна быть сухой, наличие влаги в виде пленки, капель, наледи или инея, а также следов копоти и масла не допускается. Для равномерного растирания грунтовки на изоляционной машине (или комбайне) устанавливается вращающееся полотенце. Температура грунтовок при нанесении должна быть в пределах от плюс 10 до плюс 30 °С, поэтому при температуре ниже плюс 10 °С грунтовку следует выдержать не менее 48 ч в помещении с температурой не ниже плюс 15 °С (но не выше плюс 45 °С) или подогреть на водяной или масляной бане с температурой не выше плюс 50 °С. В районах с жарким климатом допускается температура грунтовки выше плюс 30 °С (до температуры окружающего воздуха). Слой грунтовки должен быть сплошным, ровным и не иметь сгустков, подтеков и пузырей. Изоляционные покрытия должны наноситься, как правило, механизированным способом, обеспечивающим проектную толщину изоляционного слоя и его сплошность. Контроль качества изоляционных покрытий 9 На каждой стадии выполнения работ по изоляции и укладки трубопроводов осуществляется контроль качества изоляционного материала, степени очистки поверхности трубопровода, толщины и цельности нанесенного защитного слоя. Выявляются поврежденные места и устраняются дефекты изоляционного покрытия также и после укладки трубопровода в траншею и после ее засыпания. В данное время разработано и выпускается целый ряд приборов и систем, которые позволяют контролировать изоляционное покрытие до и после укладки трубопровода в траншею: толщиномеры, адгезиметри, дефектоскопы, искатели повреждений изоляции на подземных трубопроводах. Толщину изоляции проверяют при заводском или базовом (на трассе) нанесении на 10 % поверхности труб и в местах, которые вызывают сомнение, не менее чем в трех сечениях по длине трубы и в четырех точках каждого сечения. При трассовом нанесении делают не менее одного измерения на каждых 100 м длины трубопровода. Целостность защитных покрытий контролируется искровыми дефектоскопами ДЭП-1, ДЭП-2, ДИ-74. Напряжение на щупе устанавливают из расчета не менее 4 кВ на каждый миллиметр толщины покрытия. В случае пробоя защитного покрытия дефектные места ремонтируют и повторно проверяют. Адгезию покрытия к поверхности металла определяют с помощью адгезиметров СМ-1, АД-1, А-1. Принцип действия первого прибора основан на измерении усилия, необходимого для сдвига образца изоляции (битумного покрытия) контурной площадью 1 см2. Прибор А-1, предназначенный для контроля адгезии изоляционных покрытий из полимерных лент путем измерения усилия отрыва надрезанной полоски изоляции определенной ширины (например, 5 см). Самоходные изоляционные машины 10 Рис.2. Самоходная изоляционная машина: 1 - несущая рама; 2 - ходовые колеса; 3 - поддерживающий механизм; 4 - двигатель; 5 - коробка перемены передач (КПП); 6 - подогревающее устройство; 7 - обечайка; 8 - бак для мастики; 9 - битумные насосы; 10 - обмоточная головка; 11 - шпули обмоточной головки; 12 - грузовая подвеска; 13 - рычаги управления; 14 - топливный бак Машина состоит из несущей рамы, имеющей приводные ходовые колеса и поддерживающий рычажный механизм с катками и пружинами. На раме установлен двигатель внутреннего сгорания, карбюраторный или дизельный, трансмиссия с коробкой перемены передач (КПП), подогревающее устройство и устройство для нанесения изоляционного материала - обечайка. В нижней части рамы смонтирован бак для битумной мастики, на площадке которого установлены два шестеренных битумных насоса. На раме также установлена обмоточная головка со шпулями, для рулонного материала. Двигатель через трансмиссию приводит в движение ходовые колеса, битумные насосы и обмоточную головку. При перемещении машины по трубе насосы подают горячую мастику по битумопроводу в верхнюю и нижнюю части обечайки. Обечайка установлена на пружинных опорах и имеет внутренний диаметр немного больший, чем диаметр изолируемой трубы. Обечайка принимает битумную мастику, равномерно распределяет ее по поверхности трубы и формирует изоляционный слой толщиной 3-6 мм. При вращении обода обмоточной головки вместе с ним вращаются шпули и установленным на них рулонным материалом, обертывают трубу. Толщина изоляционного слоя регулируется изменением зазора между обечайкой и трубой. Угол наклона осей шпуль к оси трубы регулируется в зависимости от диаметра трубопровода и ширины рулона обмоточной ленты. Шпули снабжены также тормозными устройствами, которые обеспечивают плотное прилегание рулонного материала к трубе. Поддерживающий механизм обеспечивает устойчивое движение машины по трубе. В его состав входят рычаги с катками и натяжные пружины, прижимающие катки к трубе. Катки приводные, т.е. они получают движение от трансмиссии машины, что создает дополнительное тяговое усилие. 11 Изоляционная машина работает в комплексе с трубоочистной машиной, битумовозом и кранами-трубоукладчиками. Для установки и снятия она оснащена грузовой подвеской. Управление машиной производится с земли при помощи рычагов, выведенных на обе стороны. Перед началом работы машины для разогрева битумной мастики, застывшей в битумном баке, насосах и бутумопроводе, используют подогревающее устройство. Скорость передвижения машины от 200 до 1800 м/ч, мощность двигателя до 40 л.с. |