Изоляция стальных газопроводов: материалы для изоляции и способы их нанесения

Собираетесь газифицировать дом или модернизировать подвод газа? Газопровод – одна из наиболее ценных и опасных коммуникаций, поэтому её надежная защита крайне важна.

Согласитесь, повреждение газовой трубы и утечка этого горючего, может довольно долго оставаться незамеченной, а, затем, привести к самым плачевным последствиям. Лучше заранее всё тщательно изучить и перестраховаться при обустройстве защиты, правда?

Если вам интересна изоляция стальных газопроводов, в этой статье вы получите ответы на такие вопросы: зачем она нужна, какая бывает, в каких случаях и как используют каждый вид изоляционного материала, как проводят проверку качества покрытия. Упомянем все виды газопроводов: от магистральных до труб низкого давления, от надземных до подводных, ответим на все возникающие вопросы.

Функции изоляции газопровода

Сегодня к газопроводу подключено практически каждое здание в каждом населённом пункте, без голубого топлива сложно представить себе жизнь современного человека. Только вообразите, какое количество труб необходимо для реализации такой сети поставок!

Они тянутся над нашими головами, под ногами, глубоко в земле, и даже по морскому дну. Каждый сантиметр этой газовой паутины должен быть надёжно защищен и абсолютно безопасен, ведь утечка может привести к масштабной аварии, с разрушениями, а иногда и жертвами.

Современные подземные газопроводы прокладывают, в основном, в полимерных трубах – им не страшна ни коррозия, ни воздействие блуждающих токов, и температуру они сохраняют лучше

Полиэтиленовые газопроводы не нуждаются в дополнительной защите, но использовать их можно не везде, а замена стоит дорого, поэтому большинство труб с газом – стальные.

Чтобы сталь не ржавела и не разрушалась, её обрабатывают специальными составами и материалами, изолирующими её поверхность от окружающей среды. Основные функции таких покрытий – защита от влаги, химических влияний, механических воздействий, а также диэлектрическая защита.

Активная электрохимическая защита формирует на поверхности трубы катодный заряд, обеспечивая её электрическую стабильность и предотвращая влияние сторонних токов

Кроме покрытия, для надёжной защиты от блуждающих и постоянных токов, на подземных газопроводах организуют электрохимическую катодную защиту, которая обеспечивает отвод этих зарядов через специальный проводник к дренажной подстанции.

Для надземного трубопровода защита менее солидная, ведь её легче обновлять, а трубы подвергаются воздействию только атмосферной влаги, регулярно просыхая. Для морских же газопроводов – напротив, кроме надежной защиты от агрессивной среды требуется дополнительный слой утяжеления, чтобы труба неподвижно лежала на дне, под волнами.

Нормативные документы и их требования

Существует 3 основных документа, регламентирующих организацию защиты газопроводов. РД 153-39.4-091-01 «Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии». Как ясно из названия, она не распространяется на изоляцию газовых труб, диаметр которых больше 83 см – межгородские и международные, а также на трубы, проложенные над землёй или под водой.

ГОСТ 9.602-89 – смежный документ, в котором приведены все нормы и расчеты по защите подземных газопроводов. Если инструкция поясняет, как и из чего обустроить изоляцию, то ГОСТ указывает, сколько чего потребуется – от метров материала и инструментов до оборудования и трудовых часов работников.

ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. Этот стандарт восполняет пробел в Инструкции касательно магистральных трубопроводов. Их защита должна быть особенно надёжна и имеет свою специфику, поэтому нормы её организации вынесены в отдельный документ.

Как правило, газопроводы государственного и международного значения имеют диаметр более 830 мм, их установка и обслуживание – дело трудоёмкое и дорогостоящее

Этими документами регламентируются следующие вопросы:

• какие виды материалов разрешено использовать на данном типе газопровода в данных условиях;
• насколько усиленная изоляция необходима, нужна ли электрохимическая защита;
• кто и когда обязан обеспечить газопровод необходимой защитой;
• технология нанесения изоляции на заводе и в полевых условиях, а также для ремонта повреждений;
• нормы расхода материалов и затрат других ресурсов для проведения работ;
• порядок проверки качества покрытия и нормативы показателей качества по всем параметрам для каждого типа изоляции.

Таким образом, в этих документах пошагово расписан весь процесс изоляции труб, от выпуска на заводе до проверки после монтажа и в ходе эксплуатации. Никакого пространства для творчества не остаётся, ведь это вопросы безопасности.

В случае повреждения или некачественного нанесения изоляционного покрытия, сталь в грунте довольно быстро ржавеет, а это грозит утечкой газа и пожаром

Также существуют отдельные списки, в которых перечислены все рекомендуемые материалы и производители изоляции для газопроводов.

Учитывая сложность работ и немалое количество норм, которые необходимо соблюдать, даже не рассчитывайте справиться с изоляцией газопровода самостоятельно, да и газовая служба не примет работы, выполненные сторонним мастером.

Виды материалов для изоляции

Исходя из условий эксплуатации и удобности в применении, существует немало видов покрытий для изоляции газовых труб. Надземные газопроводы достаточно защитить 2 слоями грунтовки и 2 слоями краски или эмали.

Трубы, которые будут служить на морском дне, поверх основной изоляции покрывают слоем бетона, для утяжеления и дополнительной защиты.

Далее же мы поговорим о средствах защиты стальных труб под землёй.

Полимерные защитные покрытия

Экструдированный полиэтилен – наиболее прогрессивная и универсальная защита. Он применяется на трубах с диаметром 57 – 2020 мм, плотно приклеивается, образует идеально равномерный сплошной слой, защищает от температурных и механических воздействий, а также удобен в работе.

В таком покрытии стальная труба практически не уступает по характеристикам защиты полимерным аналогам. Эта защита состоит всего из 2 слоёв – жесткий подклеивающий адгезив и, собственно, полиэтилен. Несмотря на это, такое покрытие весьма усиленного типа на трубах большого диаметра может достигать 3,5 мм.

Экструдированный полипропилен специфичен своей высокой механической прочностью: с ним можно протаскивать трубы через скважины, для закрытых способов прокладки, и не переживать, что от трения или зацепа за камни и грунт изоляция повредится. Внешне и по строению этот тип изоляции не отличается от полиэтиленовой, только на 0,3 – 0,5 мм тоньше.

Полимерные липкие ленты бывают полиэтиленовыми и поливинилхлоридные, при этом первые предпочтительнее, поскольку в 4 раза крепче приклеиваются и лучше защищают трубы. Чаще липкие ПЭТ ленты используют для ремонта и изоляции стыков труб с покрытием из экструдированного полиэтилена, но есть и трубы, обмотанные ими на заводе по всей длине.

В случае необходимости, полимерные липкие ленты позволяют полностью заменить защиту трубы в полевых условиях – но для этого нужна специальная автоматизированная установка

Также существует комбинированное ПЭТ покрытие, в котором загрунтованную трубу сначала обматывают липкой полимерной лентой, а поверх неё защищают слоем экструдированного полиэтилена. Используется оно на трубах диаметром до 53 см, а общая толщина не превышает 3 мм.

Изоляция на основе битумных мастик

Такая изоляция принципиально отличается по составу и свойствам, в первую очередь – по способу нанесения. Адгезия битума как к трубе, так и слоёв между собой, обеспечивается нагревом и подплавлением самого материала, а не клеевой грунтовкой, как в случае и ПЭТ.

Наносится такое покрытие на специальный битумный праймер, а состоит из 2 -3 слоёв мастики, каждый из которых армируется, и наружной бумажной защитной обёртки. В результате формируется сплошное покрытие, полностью повторяющее форму трубы, где армирующее стекловолокно или сетка как бы впаяны в толщу защиты.

В качестве армирующего материала используют стеклохолсты, стеклосетку или нетканое полимерное полотно. Ленты стекловолокна наматывают с небольшим нахлёстом для формирования сплошного слоя

Сама мастика помимо битума содержит разные вкрапления – полимерные, минеральные или резиновые – обеспечивающие разные свойства материала. Также в него добавляют модифицирующие добавки и пластификаторы, которые к естественной гидрофобности и способности к адгезии добавляют эластичность, гибкость, устойчивость к критическим температурам и долговечность.

Существуют также ленты, соединяющие битум в качестве клея и специальные полимерные ленты. Основные 2 типа таких покрытий – ПАЛТ, с термоусаживающейся лентой, и ЛИТКОР, из полимерно-битумной ленты. Последний, в частности, необходим для защиты соединений между трубами с различным видом изоляции.

Материалы для изоляции мелких элементов

Цокольные выводы, углы, колена, конденсатосборники и другие фасонные элементы газопроводов также нуждаются в защите.

Удобнее мелкие детали изолировать на месте монтажа, но заводское покрытие предпочтительнее, потому как оно более равномерное и надёжное

Для этого существуют специальные покрытия: ПАП-М105 и Полур. Первый представляет собой два слоя отвержденной полиэфирной смолы, армированных стекловолокном.

Полур же состоит, в основном, из полиуретана, дополненного технологическими добавками и разделённого на основной компонент и отвердитель. С помощью этих двух составов фасонные соединения изолируют и на заводе, и в мастерских, и непосредственно на трассе.

Как наносится изоляция?

Основная часть изоляции наносится на газовые трубы, а зачастую и на фасонные детали газопровода, в заводских условиях, ещё на этапе их производства. Однако, при монтаже трубопровода возникает необходимость изоляции стыков, которую проводят в трассовых условиях – то есть непосредственно на месте укладки.

Кроме того, в полевых условиях этими же материалами проводят ремонт защитного покрытия, если повреждено не больше 10%, а изредка – даже полную переизоляцию отдельного участка.  Также вручную, непосредственно на трассе, изолируют резервуары.

По возможности, сварные швы и фасонные элементы изолируют тем же покрытием, что и основную трубу – или максимально схожим.

Проведение работ по изоляции газопровода возможно при температуре выше -25 °С, а для полимерных липких лент – выше +10 °С. Если идёт дождь или снег, над местом проведения работ должен быть надёжный навес, который сделает невозможным попадание осадков на изолируемую поверхность.

На трубы надземного газопровода

Этот тип газопроводов расположен в наименее агрессивной окружающей среде, а потому риск появления ржавчины значительно снижен. Кроме того, повреждения на нём заметить и восстановить гораздо проще, поэтому изоляции как таковой надземные газопроводы не требуют.

Для защиты от осадков и атмосферной влаги, согласно нормативам, достаточно покрытия в 2 слоя грунтовки и 2 слоя краски, эмали или лака.

Оцинкованным кожухом как правило защищают газоотводные трубы, требующие теплоизоляции. Под кожух укладывается только утеплитель, дополнительной защиты не требуется

Однако, в случае сложных условий эксплуатации, применяется тепловая изоляция газопроводов — консистентные смазки, стеклоэмалевые покрытия, а также алюминиевые или цинковые кожухи, которые не должны касаться самой трубы.

Изоляция подземных газопроводов

В земле трубы постоянно подвергаются воздействию влаги, а зачастую, химических соединений и блуждающих токов. Всё это может привести к коррозии металла и утечке газа, поэтому изоляцию стараются обеспечить максимально надежно.

Каждый подземный стальной газопровод защищен вдвойне: пассивно – изоляционным покрытием трубы, и активно – через отвод или подавление тока катодной защитой.

Большинство материалов, о которых мы рассказывали ранее, можно использовать как для базовой, заводской изоляции, так и на трассе. Об основных этапах и тонкостях проведения таких работ расскажем далее.

Полиэтиленовую и полипропиленовую изоляцию на заводе реализуют в несколько этапов:

1. Сушка труб.
2. Очистка дробью до металлического блеска.
3. Нагрев труб.
4. Нанесение на вращающуюся трубу клеевой основы.
5. Нанесение методом экструзии, чулком или намоткой ленты полиэтиленового слоя.
6. Уплотнение специальным валиком с фторопластовой оболочкой.
7. Водяное охлаждение до 70 – 80 °С.
8. Контроль качества полученного покрытия.

Все процессы полностью автоматизированы, ведь компьютерная точность – залог качества продукции.

Зачастую перед нанесением адгезива, трубу покрывают тонким эпоксидным слоем для лучшей защиты и адгезии. По нормативным документам это не обязательно

В полевых условиях все этапы должны быть сохранены, но реализуются за счет портативного оборудования – шлифмашинки и пескоструйные очистители, газовые горелки и паяльные лампы. Кроме того, существуют специальные комплекты материалов для изоляции стыков и ремонта повреждений – например, термоусадочная ПЭТ манжета или липкая полимерная лента.

Для нанесения битумной изоляции трубы также начищают, но уже с помощью металлических щеток, оставляющих чистую, но не гладкую поверхность. Праймер, состоящий из битума и бензина, наливают на очищенные трубы и растирают полотенцами, а в условиях трассы – тряпками или кистями.

Грунтовка под битумную изоляцию изготавливается из битума и очищенного бензина в соотношении 1:3 по объёму. Наносить её тонким равномерным слоем крайне важно для адгезии покрытия к трубе

Не больше, чем через сутки, необходимо нанести основное покрытие: 2-3 слоя мастики, разделённые армирующим материалом и защищенные снаружи слоем бумаги.

Для армирования используют стеклохолст, нетканое полимерное полотно или сетку. Наматывают их спирально, равномерно, с небольшим натяжением и нахлёстом.

Нанесение изоляции в полевых условиях

При необходимости ремонта повреждений изоляции подземного газопровода, или соединения труб с разным типом изоляции, важно правильно подобрать используемые материалы.

Покрытия ПАЛТ и ЛИТКОР используются только в трассовых условиях. Оба наносятся на битумный праймер, но для первого необходимо сначала нанесли слой битума и армировать его, а потом, прямо на горячую мастику наматывать ленту. Во втором же случае битум – это нижний слой самой ленты, поэтому её наматывают сразу на праймер, предварительно оплавив горелкой.

Несмотря на внешнее сходство, нельзя путать ленты Литкор с липкими ПЭТ лентами, ведь использование несоответствующей грунтовки безнадёжно испортит качество изоляции.

Ремонтируют трубы с экструзионным ПЭТ покрытием специальными термоусаживающимися заплатами или битумно-полимерными лентами ЛИТКОР. При заводском покрытии липкой ПЭТ лентой, для ремонта используют её же, типа Полилен. Это возможно только в тёплое время года, ведь лента на морозе не клеится и подплавки не терпит.

Для изоляции мест сварки труб с покрытием из экструдированного полиэтилена применяют специальные манжеты, фиксирующиеся с помощью термоусадки

Битумное покрытие ремонтируют такими же битумными мастиками с армированием, битумно-полимерными лентами ЛИТКОР или аналогичным рулонным материалом Изопласт-П.

Соединять разные трубы абсолютно в любых сочетаниях всегда можно лентами ЛИТКОР, а если в родном покрытии обеих труб отсутствует битум, то прямые соединения можно изолировать и липкими лентами Полилен.

Изоляция труб под водой

Газопроводы, которые будут служить на морском дне, изолируют особенно тщательно, ведь эта среда опасна и химическими, и механическими повреждении, а перебои в работе трубы, как правило, обозначают перебои в международных поставках газа.

Основную часть защиты трубы получают ещё на заводе. После чистки и сушки их вскрывают эпоксидным составом, затем наносят адгезив, а по нему – полиэтиленовый слой. На данном этапе трубы похожи на аналогичные сухопутные, кроме первого эпоксидного слоя, который дублируется и на внутренней поверхности.

Однако, это ещё не всё: на подготовленные трубы уже на заводе устанавливают катодную защиту, а потом сооружают каркас армирования и заливают наружный бетонный слой, зачастую – с железной рудой в качестве наполнителя.

Обетонирование поверх основной изоляции не только защитит от любых повреждений, но и надёжно пригвоздит трубу ко дну

В результате такой многослойной отделки, вес 1 м.п. трубы может достигать 2 тонн. Транспортировать такие тубы весьма проблематично, поэтому слишком длинными их не выпускают, и на каждый километр морского газопровода приходится несколько десятков сварных швов, каждый из которых должен быть надёжно изолирован.

Соединение и изоляция стыков проходит на специальной барже, оборудованной всем необходимым. Здесь трубы сваривают, шов тщательно зачищается с помощью дробемётной установки. Магистральные трубы имеют огромный диаметр, поэтому нагревают их индукционными, а не пропановыми горелками – получается быстрее, равномернее и безопаснее.

Затем наносится праймер и устанавливается термоусадочная манжета, фиксируемая замковой пластиной. Манжета прогревается сначала посередине, по сварному шву, а потом постепенно усаживается с помощью газовых горелок вся, от центра к краям. После контроля качества этого этапа, устанавливают футеровочный кожух для заливки ППУ. После его высыхания трубу опускают на дно и засыпают щебнем.

Проверка качества нанесения изоляции

Защита стальных газопроводов – ответственное мероприятие, поэтому каждая выполненная операция подлежит тщательной проверке, с составлением акта выполненных скрытых работ и занесением их в паспорт трубопровода. Каким бы качественным и правильно подобранным ни был материал изоляции, он не справится с возложенными на него функциями, если была нарушена технология проведения работ.

Основные параметры готового покрытия, подлежащие проверке – это толщина, сплошность и адгезия к трубе. Измеряют их специальными электронными приборами: толщиномерами, искровыми дефектоскопами и адгезиметрами соответственно. Они не повреждают покрытие, поэтому позволяют контролировать все сомнительные точки без лишних затрат.

В заводских условиях

На заводах и производственных базах толщину покрытия проверяют на 10% труб каждой партии, в 4 местах с разных сторон по кругу на каждой трубе, а также на сомнительных участках.

Изоляция, нанесённая на трубы заводом-изготовителем, всегда равномернее, качественнее и надёжнее, чем организованная в полевых условиях, даже при использовании аналогичных материалов

Адгезию, или силу прилипания к металлу и между слоями, нормативы требуют проверять также на 10% продукции в партии или через каждые 100 м.

Сплошность покрытия, то есть отсутствие проколов, задирания и других сквозных нарушений, проверяется на всей изолируемой продукции по всей площади.

Кроме того, может проверяться диэлектрическая сплошность покрытия, прочность на удар, площадь отслаивания после катодной поляризации и другие испытания. При изоляции битумными покрытиями, пробу на физические свойства берут с каждой партии мастики, как минимум – ежедневно.

На месте монтажа или ремонта

В трассовых условиях также проверяют качество изоляции, на сплошность – всегда и полностью, а на толщину и адгезию – каждый 10-й заизолированный сварной шов.

Кроме того, проверяется ширина нахлёста на заводское покрытие, а также рельеф изоляции – на отсутствие гофр, морщин, воздушных подушек и других дефектов.

При слабой адгезии изоляционной ленты к трубе, со временем она будет отслаиваться, и труба окажется незащищенной от окружающей среды

Кроме того, на уже существующих газопроводах регулярно проверяется сплошность изоляции. Для этого их не потребуется даже откапывать, а в случае возникновения подозрений на повреждения, трубы оголяют и проверяют не только толщину, сплошность и адгезию, но и диэлектрические свойства изоляции.

Выводы и полезное видео по теме

Теперь вы знаете всё – или почти всё – о назначении и материалах для изоляции различных стальных газопроводов, а также имеете представление об особенностях их нанесения и проверки качества защиты.

А для большей наглядности предлагаем посмотреть видео, где подробно рассказывается о изоляции сварных стыков битумно-полимерной лентой:

Установка термоусаживающейся манжеты на сварной шов:

Возможно, вы уже сталкивались с подобными работами, наблюдали за их проведением или принимали непосредственное участие. Пожалуйста дополните или оцените изложенную информацию. Будем рады узнать ваше мнение в обсуждении ниже.