книги / Материалы для сооружения газонефтепроводов и хранилищ

добавок путем формирования и последующего высушивания получают

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:

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

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

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

//

Рис. 99. К онструкция бетонного покры тия:

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