книги / Материалы для сооружения газонефтепроводов и хранилищ

внутренний диаметр приспособления равен наружному диаметру изго­ тавливаемого поливинилхлоридного шланга. Затем шланг формуют из пленки обжатием отдельными участками на металлической оправке, нагретой до температуры 130 еС. Сформованные участки шланга охлаж­ дают водой.

Поверхности кромок формуемого шланга, соединяемые внахлестку, промывают растворителем (обычно метиленхлоридом) для очистки от грязи и склеивают. Клей составляют из перхлорвиготовой смолы, метиленхлорида, гексахлорана и стабилизатора и наносят на склеиваемые поверхности кромок шланга. После склеивания шов дополнительно сваривают прутковой сваркой.

Готовый шланг промывают с поверхности метиленхлоридом и прома­ зывают клеем в два слоя с просушкой в течение 4 ч при комнатной темпе­ ратуре. В период сушки на шланг не должны попадать пыль, грязь и осо­ бенно жир.

Перед футерованием внутреннюю поверхность стальной трубы очища­ ют как обычно и покрывают в три слоя раствором клея. В процессе по­ крытия клеем трубу непрерывно поворачивают на подставке под углом 45° Первые два слоя просушивают при комнатной температуре в течение 12 ч каждый, а третий слой —4 ч. Растворитель удаляют из клея нагрева­ нием трубы при температуре 140—155 °С с одновременной продувкой трубы теплым воздухом.

Шланг, надетый на специальную металлическую оправку, вводят во­ внутрь трубы с помощью специальной установки и пневматического устройства в минимально короткое время, чтобы он не склеивался преждевременно с трубой.

Футерованную трубу нагревают до температуры 150 °С и затем под­ вергают вакуумированию для обеспечения хорошего приклеивания шлан­ га к металлической трубе. Качество футерованных труб достаточно хоро­ шее. К недостаткам этого способа футерования труб относятся значитель­ ная продолжительность процесса, трудоемкость операций, необходимость применения растворителя и др.

В различных странах применяют много разных способов футерова­ ния металлических труб термопластами, кроме рассмотренных.

Трубы можно футеровать нанесением пластмассовых паст на вну­ треннюю поверхность металлической трубы (путем распыления или с ис­ пользованием центробежных сил). Футеруют трубы также закладыванием тонкостенной пластмассовой трубы в металлическую с последующей раз­ дачей пластмассовой трубы водой или паром. Вовнутрь трубы подают воду с температурой 20—3 0 °С и выдерживают под давлением 8,4 МПа в течение 6 дней по 8 ч в день. На протяжении всего цикла футерования, обработку давлением дважды снимают в течение часа и в трубу подают воду температурой 64 °С.

301

В ряде стран холоднотянутые стальные трубы футеруют трубами из термопластов толщиной 1-3,5 мм при совместном их волочении.

Футерованные трубы диаметром до 60 мм имеют длину 10 м, а диа­ метром свыше 60 мм —4 м. Трубы стальные собирают с пластмассовыми вручную закладыванием труб из полиэтилена или поливинилхлорида во­ внутрь стальной трубы. Затем их подвергают обычному для стальных труб холодному волочению без оправки, после чего обе трубы надежно скреп­ ляются друг с другом. Недостатки этого способа футерования — значи­ тельное ухудшение механических свойств стальной трубы за счет наклепа при волочении, так как отжиг проводить нельзя из-за пластмассовой фу­ теровки, и невозможность применения (из-за волочения) дешевых электросварных и чугунных труб.

В нашей стране с 1957 г. освоено производство футерованных труб напряженными трубами из термопластов по способу, предложенному На­ учно-исследовательским институтом санитарной техники (НИИСТ). При этом поверхность футеруемой трубы не подготавливают. Для фу­ терования применяют бесшовные и сварные трубы из термопластов.

Процесс футерования состоит из двух основных стадий:

получение напряженной пластмассовой трубы при деформировании ее в состоянии высокой эластичности. Напряжения в пластмассовой трубе создают за счет уменьшения ее диаметра при деформировании, последующего фиксирования уменьшенного размера интенсивным ох­ лаждением без снятия деформирующей нагрузки;

собственно футерование, заключающееся в свободном введении на­ пряженной пластмассовой трубы вовнутрь металлической и в последую­ щем совмещенном нагреве обеих труб, в процессе которого напряженная труба, стремясь восстановить свой первоначальный размер, плотно приле­ гает к металлической оболочке.

Пластмассовую трубу 2, подлежащую напряжению, нагревают в печи 1 до температуры, при которой полимер находится в высокоэластиче­ ском состоянии, и протягивают через раструбную металлическую трубу 3, внутренний диаметр которой несколько меньше наружного диаметра напрягаемой пластмассовой трубы (рис. 96). Рабочую поверхность раст­ руба подогревают во избежание преждевременного охлаждения нагретой пластмассовой трубы до температуры, превышающей температуру напря­ гаемой трубы на 30—40 %. Температуру в зоне стабилизации, расположен­ ной за раструбом или в зоне предварительного охлаждения 5, поддержи­ вают равной 40—50 % от температуры раструба. Температуру раструба и зоны стабилизации регулируют периодической подачей холодной воды в зону стабилизации через управляемый клапан. Включение и выключение клапана осуществляют с помощью терморегулятора 4.

В последней зоне 6 происходит интенсивное охлаждение напряженной пластмассовой трубы 7 за счет непрерывной подачи холодной воды в ка­ меру.

302

Рис. 96. Получение напряженной пластмассовой трубы

Напрягаемая пластмассовая труба испытывает осевое растяжение и радиальное обжатие в процессе протягивания под действием тягового усилия 5, что вызывает возникновение суммарных напряжений в стен­ ках пластмассовой трубы, которые определяются обжатием, т.е. измене­ нием сечения пластмассовой трубы до и после ее напряжения.

В процессе прохождения деформированной и напряженной пластмас­ совой трубы через зону интенсивного охлаждения фиксируют приданную ей форму, а напряжение в ее стенках как бы ’’замораживают” Затем напряженную пластмассовую трубу с объемно-напряженным состоянием стенок помещают внутрь металлической с некоторым зазором и нагрева­ ют до температуры, несколько превышающей температуру, при которой осуществляли деформирование (рис. 97). При этом под действием вну­ треннего напряжения стенок пластмассовая труба увеличивается в диамет­ ре (уменьшаясь в длине) и плотно прилегает к внутренней поверхности металлической трубы. Готовую трубу после футерования охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды.

Для того чтобы выступающие концы напряженной пластмассовой тру4бы не заворачивались, на торцы трубы в процессе ее футерования наде­ вают специальные струбцины. Так как металлическая оболочка обладает большей жесткостью, чем размягченная пластмассовая труба, и препят­ ствует ее расширению в процессе футерования, то в пластмассовой трубе всегда наблюдаются остаточные напряжения.

Трубы в процессе футерования нагревают в электрической печи горя­ чим воздухом в течение определенного времени во избежание термиче­ ской деструкции термопласта.

Футерование стальных труб напряженными пластмассовыми трубами нашло промышленное применение, но технология процесса и оборудова­ ние, на котором выполняют отдельные операции, еще несовершенны, себестоимость футерованных труб относительно высока.

Разработан процесс футерования стальных труб напряженными пласт-

303

Рис. 97. Футерование стальной трубы напряженной пластмассовой:

а — расположение трубы в печи; б — футерование; в — отбортовка футерующего слоя; г — готовая труба; 1 — предварительно напряженная термопластичная тру­ ба; 2 —стальная труба; 3 — электропечь; 4 —прижимное кольцо; 5 — струбцина

массовыми трубами, совмещенный с процессом из изготовления мето­ дом экструзии. Выходящая из экструдера пластмассовая труба посту­ пает в специальное калибрующее и охлаждающее устройство, отличаю­ щееся от обычного тем, что после калибровки и неполного охлаждения пластмассовая труба находится не в окончательно отвердевшем состоя­ нии, а в высокоэластичном. К калибрующему устройству примыкает раструб оформляющего аппарата с отверстием меньшего диаметра для ра­ диально-осевого обжатия пластмассовой трубы и быстрого охлаждения.

Деформированную и охлажденную трубу захватывают ролики тяну­ щего устройства (в начальный момент пластмассовую трубу подают на ролики тянущего устройства с помощью троса и лебедки), передают для резки на мерные части и далее на футерование стальных труб. Такой процесс производства футерованных труб позволяет осуществить не­ прерывность и полную автоматизацию как операции напряжения пласт­ массовых труб, так и ряды последующих операций, а следовательно, повысить качество труб и снизить их себестоимость. Соединения футеро­ ванных труб выполняют разъемными на фланцах и муфтах и неразъ­ емными с приваркой предохранительных муфт.

В нашей стране изготавливают футерованные поливинилхлоридом и полиэтиленом трубы условным диаметром 25—150 мм, толщиной сталь­ ной стенки 2,5—6 мм, пластмассовой стенки —2—4 миллиметра, длиной 2-8 м для агрессивных сред. _

304

ливаемых и закрепляемых на трубопроводе. Зазоры между элементами уплотняют специальными составами или сами элементы склеивают между собой и прикрепляют к трубопроводу. Теплоизоляцию защищают водоне­ проницаемой оболочкой. Монолитная теплоизоляция образуется непосред­ ственно на изолируемом трубопроводе и, как правило, прочно сцепляется с наружной поверхностью трубы.

Сборные конструкции тепловой изоляции рекомендуются для трубо­ проводов, транспортирующих низкотемпературные среды, например ох­ лажденный или сжиженный природный газ.

Классификация теплоизоляционных материалов

По жесткости материалы подразделяют на: М - мягкие, П —полужест- кие и Ж —жесткие с относительной деформацией сжатия соответственно свыше 30, 6—30 и до 6 % при давлении 0,002 МПа, ПЖ —повышенной жесткости и Т —твердые с относительной деформацией сжатия до 10 % при давлении соответственно 0,04 и 0,1 МПа.

По виду исходного сырья материалы подразделяют на органические и неорганические; по возгораемости делят на три группы: Н —несгорае­ мые, Т —трудносгораемые и С —сгораемые.

По структуре материалы подразделяют на волокнистые, порошко­ образные зернистые и ячеистые (пенопласты). К волокнистым теплоизо­ ляционным материалам относятся минеральная и стеклянная вата, асбе­ стовые волокна и изделия из них. Порошкообразные зернистые мате­ риалы —вспученный перлит (горная порода), вспученный вермикулит и др. Вспучивание перлита, вермикулита и других горных пород осуществ­ ляют тепловой обработкой на специальных установках. В качестве ячеи­ стых теплоизоляционных пенопластов применяют пенополистирол, пено­ полиуретан, пенополимербетон и др.

Основные виды материалов

Волокнистые материалы и изделия из них. Минеральную вату изго­ товляют из силикатного расплава горных пород и металлургического шла­ ка или их смесей. В зависимости от массы она делится на марки 75, 100 и 125 высшей и 1и категории качества и предназначается для температур до 700 и 600 °С в соответствии с категориями.

306

Из минеральной ваты выпускают маты, плиты и другие изделия. Маты минеральные прошивные изготовляют марок 75, 100 и 125 и 150 в зависимости от плотности; их теплопроводность при температуре 25 °С соответственно не более 0,044; 0,044; 0,046 и 0,049 Вт/(м*°С). По темпе­ ратуре применения и материалу обкладки с двух сторон маты для тепло­ изоляции промышленного оборудования и трубопроводов делят на типы: 1М и 2М (до 600 °С ), ЗМ (до 150 °С) и 4М (до 60 °С).

Минераловатные цилиндры и полуцилиндры высшей и I категорий качества из минеральной ваты на синтетическом связующем делают дли­ ной 500, 750 и 1000 и 1500 мм и толщиной 40, 50, 60 и 70 мм.

В зависимости от плотности цилиндры выпускают марок 150, 200 и

и 200 при температуре 25 °С с теплопроводностью не более 0,049; 0,051 и 0,053 Вм/(м*°С) соответственно. Они имеют внутренний диаметр 25, 33, 45, 57, 76, 133, 159 и 219 мм. Применяют их для температур от —180 до 400 °С.

Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем с модифи­ цирующими добавками или без них в зависимости от плотности выпу­ скают марок 50, 75, 125, 175, 200 и 300 высшей и I категорий качества толщиной соответственно 60—100, 50-80, 40—70, 40—60 и 20—40 мм (с

интервалом 10 мм). Длина плит марок 50, 75, 125, 175 и 200 составляет

400 °С, а марок 200 и 300 —до 100 °С. При температуре 25 °С теплопро­ водность плит этих марок составляет не более 0,047, 0,047, 0,049, 0,052, 0,056 и 0,06 Вт/(м*°С) соответственно.

Плиты из минеральной ваты на битумном связующем в зависимо­ сти от плотности выпускают марок 75, 100, 150, 200 и 250 высшей и I

•°С) соответственно. В зависимости от уплотнения под давлением 0,002 МПа их подразделяют на мягкие, полужесткие и жесткие. Они имеют длину 1000 мм, ширину 500 мм, толщину 50, 60, 70 и 80 мм. Применяют их для температур от -60 до 400 °С.

307

Маты прошивные из минеральной ваты на металлической сетке (МП/С) предназначены для температур до 600 °С. Под давлением 0,017 МПа они имеют плотность не более 100 к г/м 3 Их длина составляет 3000 и 5000 мм, ширина —500 и 1000 мм, толщина 50 и 100 мм; тепло­ проводность при температуре 0 °С —не более 0,037 Вт / (м* °С ).

На основе волокон асбеста применяют асбестовую бумагу и картон. Асбестовая бумага марок БТ бывает толщиной 0,65; 1 и 1,5 мм; она имеет разрывное усилие в продольном направлении не менее 20, 25 и 28 Н соответственно. Картон асбестовый листовой марок КАОН-1 и КАОН-2 выпускают толщиной 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8 и 10 мм; он имеет предел прочности при разрыве в продольном направлении не менее 1,2

и1,5 МПа соответственно. Применяют его при температуре до 500 °С.

Сприменением стекловолокон изготовляют плиты, пластины, вату, маты и другие изделия. На основе стеклянного штапельного волокна,

склеенного синтетическими смолами, производят плиты марок ПЖС-175 и ПЖС-200 (жесткие строительные плотностью не более 175 и 200 кг/м3) ; ППС-50 и ППС-75 (полужесткие строительные плотностью не более 50 и 75 кг/м3); ППТ-40, ППТ-50 и ППТ-75 (полужесткие технические плот­ ностью не более 40, 50 и 75 кг/м3), а также маты марок МС-35 (строи­ тельные) и МТ-50 (технические) плотностью не более 35 и 50 кг/мэ соот­ ветственно. При температуре 25 °С их теплопроводность составляет не более 0,052; 0,057; 0,047; 0,047; 0,043; 0,047; 0,047; 0,047; 0,047 Вт/ м3 соответственно. При температуре 25 °С их теплопроводность состав­

Из однонаправленного стеклянного волокна, получаемого непрерыв­ ным вытягиванием, уложенного в несколько слоев и покрытого с двух сторон стеклотканью или стекпохолстом, с последующей прошивкой хлопчатобумажными или стеклянными нитями изготовляют эластичные пластины (маты и полосы) марок МТС-12; МТХ-20; МТХ-30 и ПТХ-30: диаметр используемого волокна —12, 20, 30 и 30 мкм; плотность пласти­

ответственно. Применяют их для температур до 500 °С.

Стекловату и маты изготовляют из супертонкого стекловолокна без связующего. Такое волокно представляет собой слой перепутанных штапельных супертонких коротких волокон, скрепленных между собой силами естественного сцепления. Их получают раздуванием горячими газами первичных непрерывно вытягиваемых из печи волокон. Волокна диаметром не более 3 мкм должны быть равномерно распределены в ма­ тах по всей их площади. Плотность матов не превышает 25 кг/м 3, тепло­ проводность при температуре 25 °С —не более 0,044 Вт/ (м* °С ).

Прошивные маты прямоугольной формы получают прошивкой матов

308

из супертонкого стекловолокна без связующего с обкладкой из стекло­ ткани со всех сторон. Применяют их для трубопроводов и оборудова­ ния с температурой до 450 °С. Толщина матов - 30, 40, 50, 60 мм, а дли­

0,044 Вт/(м*°С). Стекломаты теплоизоляционные в рулоне выпускают из стеклянных штапельных волокон, получаемых центробежно-фильерно- дутьевым способом, скрепленных синтетическим полимерным связую­ щим. Плотность мата 25 кг/м3, диаметр волокон не более 10 мкм,тепло­ проводность при температуре 25 0С не более 0,041 Вт/ (м • °С ), длина мата 8000 мм; ширина 1000 мм, толщина —60 и 70 мм.

вестные стекловолокнистые холсты ВВГ в рулонах, представляющие со­ бой нетканый материал из хаотически1 расположенных стеклянных во­ локон диаметром не более 18 мкм, склеенных синтетической смолой.

Из отходов стеклянного волокна изготовляют холстопрошивное по­ лотно в рулонах, состоящее из слоев, перевязанных нитями трикотажным переплетением. Полотно марок ХПС-Т-5 и ХПС-Т-2,5 применяют как теп­ лоизоляционный и защитно-покровный, а марки ХПС-А-5 —как армирую­ щий материал в производстве стеклопластиков. В марке полотна буквы обозначают: ХП — холстопрошивной; С —из стекловолокнистых отхо­ дов; А — для армирования, Т — для теплоизоляции; цифры 2,5 и 5 — класс вязальной машины. Полотно марки ХПС-Т-5 имеет ширину 900, 1000 и 1600 мм, а марки ХПС-Т-2,5 - 800 и 1600 мм при толщине 1,4 мм и длине не менее 20 м.

Из рулонных стекломатов марок МРС-50 и МРС-35 методом центри­ фугирования с пропиткой мочевиноформальдегидной смолой изготов­ ляют жесткие цилиндры для теплоизоляции трубопроводов с температу­ рой от —60 до 180 °С. Цилиндры разрезают по одной образующей на­ сквозь, а по второй —на 2/3 их толщины. Размеры цилиндров: внутрен­ ний диаметр 27, 34, 40, 47 и 59 мм; толщина изоляции 40 и 50 мм; длина цилиндра 500 и 1000 мм.

Порошкообразные материалы и изделия из них. Перлит применяют в виде вспученного песка и щебня, представляющих собой пористый ма­ териал. Получают его вспучиванием при термической обработке свыше 1000 °С дробленых водосодержащих вулканитовых стекол (перлита, абсидента и др.). По размеру зерен перлит делят на фракции: менее 0,14 мм —пудра; до 1,25 мм —песок мелкий (порошок); 1,25—5 мм — песок крупный; 5 —10 мм —щебень мелкий; 10 —20 мм —щебень круп­ ный. В зависимости от плотности перлит подразделяют на следующие марки: 75, 100, 150, 200 и 250 - песок и 300, 400, 500, 600 - щебень.

Теплопроводность их при температуре 25 °С составляет не более 0,041; 0,052; 0,058; 0,064;0,07; 0,075; 0,081; 0,093 Вт/(м-°С) по маркам со­ ответственно: для марки 600 —не гарантируется.

309

21 - 6682

Из вспученного перлитного песка, цемента и асбеста изготовляют пер­ литоцементные изделия: плиты П, полуцилиндры Ц, сегменты С. В зави­ симости от плотности их поставляют марок 225, 250, 300 и 350 для темпе­ ратур не свыше 600 °С.

Плиты имеют ширину 500 мм, толщину 50, 75 и 100 мм; цилинд­ ры —внутренний диаметр 58, 78, 91, 110, 135, 161 и 222 мм, толщину 50, 55, 70, 80, 83, 90, 93 и 100 мм; сегменты —внутренний диаметр 161, 222, 277, 327, 380 и 430 мм, толщину 75, 100, 104, 105 мм. Длина П, Ц, С составляет 500 и 1000 мм. Теплопроводность П, Ц и С для марок 225, 250, 300 и 350 при температуре 25 °С должны быть не более 0,065; 0,07; 0,076 и 0,081 Вт/(м*°С) соответственно ( дня I категории каче­ ства) .

Битумоперлит получают смешиванием вспученного перлитового пе­ ска и битума с добавкой асбеста или без него. Перлит — заполнитель, битум —связующее.

На основе вспученного перлитового песка, битумоглинистой пасты, асбеста и модифицирующих добавок смешением и формовкой изготовля­ ют перлитобитумные плиты марок 200, 225, 250 и 300 для температур от —60 до 100 °С. В зависимости от содержания битума плиты могут быть трудносгораемыми Т или сгораемыми С. Плиты имеют толщину 40, 50 и 60 мм; длину 500 и 1000 мм; ширину 500 мм. Теплопроводность при температуре 25 °С плит марок 200, 225, 250 и 300 составляет 0,076; 0,079; 0,082 и 0,087 Вт/ (м»°С) соответственно.

Из смеси солей углекислого магния и кальция с асбестом путем их прессования и ‘сушки выпускают совелитовые изделия в виде плит и полуцилиндров марок 350 и 400 теплопроводностью при температуре 25 °С не более 0,076 и 0,084 Вт/ (м*°С) соответственно для температур не выше 500 °С. Длина изделий составляет 260 и 500 мм; толщина —40, 50, 60 и 75 мм; ширина плит — 170, 250 и 500 мм; внутренний диаметр полуцилиндров — 57, 76, 89, 108, 133 и 159 мм. Из боя совелитовых изделий путем их размола готовят совелитовый порошок с плотностью не более 250 кг/м 3, применяемый для теплоизоляции оборудования и трубопроводов в виде порошка или мастики.

Вермикулит — вспученный зернистый материал чешуйчатого строе­ ния —применяют в качестве теплоизоляционной засыпки для температур от —260 до 1 100 °С; при изготовлении теплоизоляционных изделий, а также для теплоизоляционных и звукопоглощающих бетонов и раство­ ров. Получают вермикулит при обжиге природных гидратированных смол. Вермикулит вспученный делится на фракции по размеру зерен

Из вспученного вермикулита, связующих веществ, асбеста и других

310