Контрольні питання

1) Від чого залежить ступінь очищення зовнішньої поверхні трубопроводу?

2) Як визначають ступінь очищення зовнішньої поверхні трубопроводу перед нанесенням склоемального ізоляційного покриття?

3) Як визначають ступінь очищення зовнішньої поверхні трубопроводу перед нанесенням лакофарбового, полімерного поліуретанового, поліепоксидного та поліефірного ізоляційного покриття?

4) Як визначають ступінь очищення зовнішньої поверхні трубопроводу перед нанесенням стрічкового, термоусадочного та бітумного ізоляційного покриття?

5) Від чого і яким способом очищують зовнішню поверхню трубопроводу на попередньому етапі?

6) Від чого і яким способом очищують зовнішню поверхню трубопроводу на основному етапі?

7) Як поділяється ерозійний спосіб очищення зовнішньої поверхні трубопроводу?

8) Як здійснюється піскоструменеве, термоабразивне, дробоструменеве, дробометальне, гідроструменеве та гідроабразивне очищення зовнішньої поверхні трубопроводу?

9) Які переваги і недоліки піскоструменевого очищення зовнішньої поверхні трубопроводу?

10) Які переваги і недоліки гідроструменевого очищення зовнішньої поверхні трубопроводу?

11) Для чого призначений, з чого складається і який принцип роботи приладу УКСО-2?

12) Як визначають якість очищення сталевої поверхні за стандартом ISO 8501?

13) Для чого призначений, з чого складається і який принцип роботи приладу ОКО?

14) Що поміщено в датчик приладу ОКО?

15) Як проводиться приготування приладу ОКО до роботи?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

Тема: Визначення якості ізоляційного покриття трубопроводів.

Мета: Ознайомитись з методами визначення якості ізоляційного покриття трубопроводів. Навчитись визначати якість ізоляційного покриття трубопроводів.

Завдання:

- ознайомитись з ізоляційним покриттям, яке застосовується для ізолювання трубопроводів;

- ознайомитись з методами визначення якості ізоляційного покриття трубопроводів;

- визначити товщину та адгезію ізоляційного покриття трубопроводу.

Основні теоретичні положення

Магістральні трубопроводи мають комплексний антикорозійний захист, що складається з пасивного захисту (ізоляційне покриття) в поєднанні з активним захистом (електрохімічний захист).

Ізоляційне покриття не повинно руйнуватися під час укладання та засипання трубопроводу і повинно надійно захищати його від корозії під час експлуатації. Тому воно повинно бути щільним, міцним, добре прилипати до трубопроводу (повинна бути добра адгезія), мати високу теплостійкість і морозостійкість. Ізоляційне покриття повинно мати великий електроопір, не містити розчинних у воді домішок та бути стійким проти насичення вологою (набухання).

Зовнішня поверхня трубопроводу перед ізолюванням повинна бути висушена і очищена від бруду, іржі, нещільно зчепленої з металом окалини, пилу, землі та знежирена. При температурі довкілля нижче плюс 10°С зовнішню поверхню трубопроводу треба підігріти до температури не нижче плюс 15°С (але не вище плюс 50°С). Після очищення поверхня металу повинна залишатися шорсткою, що забезпечує добру адгезію ізоляційного покриття.

За конструкцією ізоляційні покриття поділяються на два типи нормальні і підсилені. Підсилений тип ізоляційного покриття застосовується на трубопроводах діаметром 820 мм і більше та на усіх трубопроводах будь-якого діаметру, які прокладаються в зонах підвищеної корозійної небезпеки (засолених ґрунтах, болотистих, заболочених та зрошуваних ґрунтах, підводних переходах та переходах через автомобільні дороги, залізниці, ділянках блукаючих струмів джерел постійного струму, ділянках трубопроводу з температурою транспортованого продукту вище 303 К, територіях насосних, компресорних, газорозподільних станцій, перетинах з різними трубопроводами, включаючи по 350 м в обидві сторони від місця перетину, ділянках трубопроводу, які прокладаються поблизу рік, каналів, озер, водосховищ та границь населених пунктів і промислових підприємств).

В усіх інших випадках застосовується ізоляційне покриття нормального типу.

Залежно від виду матеріалу, який застосовується, ізоляційні покриття для ізолювання магістральних трубопроводів поділяються на:

- бітумні на основі чорних в’яжучих матеріалів;

- бітумно-стрічкові на основі чорних в’яжучих матеріалів та синтетичних полімерних матеріалів;

- стрічкові на основі синтетичних полімерних матеріалів (холодного нанесення);

- полімерні одношарові (двошарові) поліуретанові, поліепоксидні та поліефірі без органічних розчинників з рідких або розплавлених двокомпонентних композицій;

- лакофарбові багатошарові поліепоксидні, поліуретанові, поліефірні, кремнійорганічні та комбіновані на органічних розчинниках;

- склоемальні на основі неорганічних штучних силікатних емалей.

Бітумне ізоляційне покриття

Перед ізолюванням трубопроводу бітумним покриттям для покращення адгезії бітумної мастики до металу та заповнення усіх поверхневих нерівностей металу труб на очищену поверхню трубопроводу слід одразу після очищення нанести ґрунтовку. Поверхня трубопроводу під час нанесення ґрунтовки повинна бути сухою. Наявність вологи у вигляді плівки, крапель або інею не допускається. Застосовують бітумно-бензинові, бітумно-полімерні та бітумно-резинові ґрунтовки.

Бітумно-бензинова ґрунтовка готується на місці виконання ізоляційних робіт розчиненням бітуму в бензині в співвідношенні 1:3 за об'ємом або 1:2 за масою. Бітумно-полімерну ґрунтовку готують розчиненням бітумно-полімерної мастики в бензині з попереднім нагріванням мастики до температури плюс 120-140 ^оС

Перед нанесенням ґрунтовку потрібно ретельно перемішати. Вона не повинна містити згустків і сторонніх включень.

Бітумне покриття наноситься на свіжий шар ґрунтовки. Нанесення мастики по висохлій ґрунтовці не допускається. У випадку пошкодження, забруднення або висихання ґрунтовки її необхідно змити i після висихання поверхні труби нанести знову.

Бітумна мастика залежно від виду наповнювача ділиться на бітумно-резинову з наповнювачем резинова стружка, бітумно-мінеральну з мінеральними наповнювачами каолін, вапняк, азбест та бітумно-полімерну з добавками полімерних матеріалів. В бітумно-резинову та бітумно-полімерну мастику можна також додавати мінеральний наповнювач.

Щоб підвищити пластичність бітумних мастик для нанесення їх при температурі до мінус 25 ^оС і нижче до них додають пластифікатори. В якості пластифікаторів застосовують нафтові мастила (зелене, трансформаторне) та полімерні матеріали. Залежно від виду пластифікатора підбирається відповідний наповнювач для мастики.

Для збільшення товщини і міцності бітумного ізоляційного покриття на бітумну мастику наносяться підсилюючі (армуючі) обгортки. На підсилюючу обгортку, в свою чергу, наносять наступний шар бітумної мастики (для підсиленого типу ізоляційного покриття) і тоді знову наносять підсилюючу обгортку. Армування проводиться рулонними матеріалами, виготовленими з мінеральних матеріалів (гідроізол, бризол), синтетичних матеріалів (склопластик) та полімерними плівками.

Для захисту ізоляційного покриття від впливу сонячного проміння та від пошкоджень під час укладання та засипання трубопроводу його зовні обгортають захисною обгорткою – крафт-папером або полімерними плівками товщиною не менше 0,5 мм. Бризол та склопластик захисною обгорткою не обгортається.

Бітумно-стрічкове ізоляційне покриття

До бітумно-стрічкового покриття відноситься ізоляційне покриття Пластобіт-40, яке можна наносити при температурі повітря не нижче мінус 40 °С.

Для отримання пластифікованої мастики Пластобіт-40 розплавлені бітумні мастики Ізобітеп-Н, МБР-100 або МБР-90 перемішують з розрахунковою кількістю пластифікатора при температурі не вище плюс 160-170 °С. В якості пластифікатора застосовують дизельне паливо. Покриття складається з ґрунтовки, бітумно-резинової мастики, полівінілхлоридної підсилюючої обгортки і захисної обгортки.

Стрічкове ізоляційне покриття

У разі ізолювання трубопроводу стрічковим покриттям спочатку на трубу наносять клейову ґрунтовку або рідкий полімерний праймер на органічних розчинниках, а тоді її обгортають полімерною ізоляційною стрічкою з липким адгезивним підшаром і полімерною захисною обгорткою. Ґрунтовка хімічно взаємодіє з адгезивним підшаром полімерної стрічки.

Для кожного типу ізоляційної стрічки застосовують відповідну ґрунтовку і обгортку. Застосування ґрунтовок інших фірм забороняється.

Ізоляційні стрічки і обгортки потрібно наносити без гофрів, перекосів, зморшок, з проектною величиною напуску, який повинен бути не менше 0,03 м.

Застосовують два типи стрічкового ізоляційного покриття: нормальне і підсилене. Нормальний тип стрічкового ізоляційного покриття складається з ґрунтовки, одного шару ізоляційної стрічки, захисної обгортки. Підсилений тип стрічкового ізоляційного покриття складається з ґрунтовки, двох шарів полімерної ізоляційної стрічки, обгортки.

Полімерне поліуретанове, поліепоксидне та поліефірне ізоляційне покриття

Полімерне одношарове (двошарове) поліуретанове, поліепоксидне та поліефірне без органічних розчинників з рідких або розплавлених двокомпонентних композицій ізоляційне покриття наносяться в заводських, базових і трасових умовах та застосовуються для захисту підземних, надземних, підводних трубопроводів. Товщина такого ізоляційного покриття складає 1,5-2,5 мм.

Більшість полімерних поліуретанових, поліепоксидних та поліефірних ізоляційних матеріалів відомих закордонних фірм і українських виробників почали широко застосовувати в трубопровідному транспорті з 90-х років. Серед них БПУ-1, ГИП, Ambrecoat-2000, Kopon Hycote 165, Acothane T.U, Protegol UR-Coating 32-55 H, УР32-55, Pur Stop 2000, FRUCS-1000 А/UP1000, Scothcoat 352 тощо.

Полімерні поліуретанові, поліепоксидні та поліефірні ізоляційні матеріали складаються з двох компонентів "А" і "Б", які переважно являють собою високов'язкі рідкі або пастоподібні речовини. Фахівці часто називають їх "мастиками". Компонент "А" є основою ізоляційного покриття, а компонент "Б" – затверджувач. Перед нанесенням компоненти "А" і "Б" змішуються у відповідних пропорціях. Тоді приготована композиція наноситься на трубопровід.

Застосовують два основних способи нанесення полімерних поліуретанових, поліепоксидних та поліефірних з рідких або розплавлених двокомпонентних композицій на трубопроводи:

- ручний спосіб з застосуванням пензлів і валиків для нанесення композицій низької та середньої в'язкості та шпателів для нанесення високов'язких композицій;

- механізований і автоматизований спосіб – розпилювання (пневматичне, безповітряне), занурення, поливання.

Ручний спосіб застосовуються для виконання незначних обсягів робіт.

Розпилювання застосовується в заводських, базових та трасових умовах. Пневматичне розпилювання в трасових умовах виконується самохідними установками, які забезпечують рівномірне нанесення крапель рідких полімерних ізоляційних композицій на трубопровід шляхом їх дроблення на дрібні краплі струменем стислого повітря.

Безповітряне (гідродинамічне) розпилювання широко застосовується в нафтогазовому комплексі для нанесення рідких полімерних ізоляційних матеріалів на магістральні нафтогазопроводи. Безповітряне розпилювання здійснюють без підігрівання або з підігріванням початкових компонентів "А" і "Б".

Технологія безповітряного розпилювання ґрунтується на опорі навколишнього повітря струменю рідкого полімерного ізоляційного матеріалу, який витікає з великою швидкістю (тиск до 25 МПа) з сопла розпилювача. При перевищенні критичної швидкості відбувається розривання і дроблення струменя.

В трасових умовах рідкі полімерні ізоляційні матеріали наносяться на зовнішню поверхню трубопроводу установкою для безповітряного розпилювання, яка рухатися з технологічно обґрунтованою швидкістю вздовж трубопроводу (рисунок 5.1). Робочий орган установки рівномірно обертається навколо трубопроводу.

а – схема; б – нанесення ізоляційного покриття

Рисунок 5.1 – Безповітряне розпилювання рідких полімерних ізоляційних матеріалів

Технологічні операції ізолювання зовнішньої поверхні трубопроводу установкою безповітряного розпилювання включають:

- подавання вихідної сировини до дозуючих насосів;

- дозування компонентів "А" і "Б" (основа – затверджувач);

- змішування компонентів "А" і "Б";

- безповітряне розпилювання композиції;

- формування однорідного ізоляційного покриття товщиною 1,5-2,5 мм.

Лакофарбове багатошарове ізоляційне покриття

Лакофарбове багатошарове ізоляційне покриття на органічних розчинниках (поліепоксидне, поліуретанове, поліефірне, кремнійорганічне та комбіноване) наноситься в заводських або базових умовах та застосовується для захисту надземних трубопроводів. Сумарна товщина лакофарбового багатошарового ізоляційного покриття 150-400 мкм.

Багатошарове лакофарбове ізоляційне покриття складається з:

- ґрунтовки, яка забезпечує адгезію ізоляції до поверхні трубопроводу і захищає її активними пігментами або інгібіторами корозії;

- основний захисний шар, який має добрі ізоляційні характеристики;

- поверхневий захисний шар, який стійкий до зовнішніх впливів (сонячного опромінювання, атмосферних опадів, агресивних газів, пилу тощо).

Лакофарбові ізоляційні покриття наносяться на трубопровід такими ж способами, що й полімерні поліуретанові, поліепоксидні та поліефірні (ручним – з застосуванням пензлів і валиків та механізованим – розпилюванням (пневматичним, безповітряним), зануренням, поливанням).

Склоемальне ізоляційне покриття

Склоемальне ізоляційне покриття має неорганічну природу і застосовуються для захисту трубопроводів діаметром 57-426 мм від підземної та атмосферної корозії. Воно має високу хімічну стійкість та довговічність. Труби можна емалювати як з зовнішньої, так з внутрішньої сторони. При емалюванні внутрішньої поверхні труб продуктивність трубопроводів може зростати на 6-10 %, що зумовлено зменшенням шорсткості стінок.

Емалювання труб проводиться в заводських умовах. Кінці труб на довжину 100 мм не покриваються емаллю. На трасі після зварювання труб емалювання стиків виконують пересувними установками з нагріванням високочастотними роз’ємними індукторами.

Контроль якості ізоляційного покриття трубопроводів

Контроль якості ізоляційного покриття трубопроводів проводять візуально і інструментально.

Візуально контролюють розриви ізоляційного покриття, пошкодження його суцільності, наявність підтікання і бульбашок у ґрунтовці та наявність гофр і інших дефектів.

Якщо ізолювання виконується стрічковим покриттям то слідкують за тим, щоб напуск був не менше 30 мм, а перекриття кінців стрічки не менше 100 мм. Поверхня ізоляційного покриття повинна бути рівна і без складок.

Інструментально контролюють суцільність ізоляційного покриття, адгезію і товщину.

Суцільність ізоляційного покриття контролюють візуально та іскровими дефектоскопомами.

Принцип роботи іскрових дефектоскопів заснований на електричному пробої повітряних проміжків в ізоляційному покритті між щупом, який проводиться ізоляційним покриттям трубопроводу (рисунок 5.2), підключеним до одного полюса джерела високої напруги, і самим трубопроводом, підключеним до іншого полюса вказаного джерела високої напруги. Величина електричної напруги між щупом і трубопроводом встановлюється такою, щоб, з одного боку, забезпечувався електричний пробій повітряних проміжків в ізоляційному покритті, а з іншою – виключався електричний пробій самого ізоляційного покриття. Напруга між щупом і трубопроводом має імпульсний характер і складає 5 кВ на кожен міліметр товщини ізоляційного покриття. Частота імпульсів напруги вибрана такою, щоб виключалось пропускання точкових порушень суцільності покриття. При підключенні блоку живлення до електричної мережі дефектоскопа генератором виробляються імпульси напруги частотою від 30 до 35 Гц, що подаються на електрод тиристора перетворювача напруги. Вироблена перетворювачем імпульсна напруга подається на первинну обмотку високовольтного трансформатора. Напруга, що одержується на вторинній високовольтній обмотці, через щуп дефектоскопа прикладається до ізоляційного покриття трубопроводу. Другий вивід високовольтної обмотки приєднується до заземлення і через нього подається безпосередньо до трубопроводу. Коли між щупом і трубопроводом виникає іскровий розряд спрацьовують звуковий і світловий сигналізатори.

а – під час виконання ізоляційно-укладальних робіт; б – під час подавання трубопроводу в свердловину при спорудженні підводного переходу способом похило-направленого буріння

Рисунок 5.2 – Контролювання суцільності ізоляційного покриття

Для контролювання суцільності бітумного, стрічкового, полімерного поліуретанового, поліепоксидного та поліефірного ізоляційного покриття трубопроводів під час їх спорудження найпоширенішими іскровими дефектоскопами є: корона 2И (рисунок 5.3, а), ДКИ-3 (рисунок 5.3, б), ELCOMETER 236 (рисунок 5.3, в).

Застосовують такі конструкції щупів: щітковий (рисунок 5.4, а); прямокутний (рисунок 5.4, б); пружинний (рисунок 5.4, в). Для контролю суцільності ізоляційного покриття трубопроводів застосовують щітковий та пружинний щупи.

а

б

в

а – корона 2И; б – ДКИ-3; в – ELCOMETER 236

Р

б

исунок 5.3 – Іскрові дефектоскопи

а

а

в

в

а – щітковий; б – прямокутний; в – пружинний

Рисунок 5.4 – Конструкції щупів

У випадку пробою ізоляційного покриття дефектні місця ремонтують і повторно перевіряють на суцільність. Дефекти, виявленні в ізоляційному покритті, а також місця, пошкоджені при перевіренні якості ізоляції, ремонтують.

Адгезія (прилипання) ізоляційного покриття визначається руйнівним або неруйнівним способом. Адгезія ізоляційного покриття руйнівним способом визначається шляхом вирізання трикутника або прямокутної смужки і відриванням їх від труби.

Д ля визначення адгезії стрічкового ізоляційного покриття руйнівним способом застосовують адгезиметр АР-2 (рисунок 5.5, а), бітумного СМ-1 (рисунок 5.5, б), стрічкового та бітумного АМЦ 2-20 (рисунок 5.5 в).

а – АР-2; б – СМ-1; в – АМЦ 2-20

Рисунок 5.5 – Адгезиметри

Адгезиметром АМЦ 2-20 визначають мінімальне і максимальне значення зусилля відшарування (відривання) ізоляційного покриття від трубопроводу за певний проміжок часу (рисунок 5.6).

Неруйнівним способом адгезію визначають адгезиметром Elcometer 109 (рисунок 5.7), який дозволяє оперативно провести тест на адгезію ізоляційного покриття по признаку "придатне/не придатне". До ізоляційного покриття приклеюють спеціальний дослідний взірець (грибок), адгезія якого відома (5 МПа, 7 МПа, 9 МПа тощо) і тоді, після висихання клею, його відривають адгезиметром. Якщо при

Рисунок 5.6 – Визначення адгезії ізоляційного покриття адгезиметром АМЦ 2-20

цьому відривається грибок, а ізоляційне покриття не відривається від стінки трубопроводу то адгезія ізоляційного покриття задовільна. Перевагою таких адгезиметрів є те, що вони не руйнують ізоляційне покриття.

Рисунок 5.7 – Адгезиметр Elcometer 109

Адгезія ізоляційного покриття рахується доброю, якщо мастика не відстає від сталевої труби, а стрічка не відшаровується від мастики. Адгезія визначається при застосуванні кожної нової партії стрічки в трьох точках на віддалі одна від іншої не менше 0,5 м.

Товщину ізоляційного покриття без обгортки перевіряють через кожні 100 м не менше, ніж в чотирьох точках по периметру труби.

Застосовують руйнівні та неруйнівні способи визначення товщини ізоляційного покриття.

Д ля визначення товщини ізоляційного покриття руйнівним способом застосовують універсальний шаблон зварювальника (рисунок 5.8, а) та свердло Себерга (рисунок 5.8, б). Свердло Себерга дозволяє визначати товщину кожного шару при багатошаровому ізоляційному покритті.

а – універсальний шаблон зварювальника; б – свердло Себерга

Рисунок 5.8 – Обладнання для визначення товщини ізоляційного покриття

Н еруйнівним способом товщину ізоляційного покриття визначають методом магнітної індукції приладами CoF Condtrol (рисунок 5.9, а) та МТ 1007 (рисунок 5.9, б). Для калібрування товщиномірів застосовують еталони товщини ізоляційного покриття.

а – МТ 1007; б – CoF Condtrol

Рисунок 5.9 – Товщиноміри ізоляційного покриття

У разі виявлення ізоляційного покриття, яке не має відповідну адгезію або має меншу від проектної товщину дефектне покриття видаляють на всій дефектній площі трубопроводу і наносять знову.