Защита теплопроводов полимерными покрытиями

Размещено на http://www.allbest.ru/

Защита теплопроводов полимерными покрытиями

К.т.н. В.Б. Косачев,

А.П. Гулидов, НПК "Вектор"

Содержание

Введение

1. Необходимая составляющая защитной конструкции теплопровода

2. Особенности свойств и технологий нанесения покрытий, рекомендуемых для защиты теплопроводов и перспективы их дальнейшего применения

3. Повышение эффективности защиты теплопроводов полимерными покрытиями

4. Конкретные области применения разработанных покрытий

Заключение

Введение

Специально для защиты трубопроводов тепловых сетей от коррозии, на основе анализа причин, ограничивающих применение известных регламентированных покрытий, разработан комплект антикоррозионных и гидроизоляционных полимерных композиций. Широкое применение антикоррозионных составов позволит без увеличения стоимости прокладки теплопроводов довести их срок службы до нормативного.

1. Необходимая составляющая защитной конструкции теплопровода

В любой системе централизованного теплоснабжения тепловые сети являются наиболее металлоемким и наименее надежным элементом. Известно, что основной причиной их высокой повреждаемости является наружная коррозия труб, на долю которой приходится до 80% от общего числа повреждений трубопроводов тепловых сетей. Учитывая то, что для протекания процесса коррозии необходимым и достаточным условием является контакт влаги или ее следов с металлической поверхностью в присутствии кислорода воздуха, можно сделать вывод об отсутствии либо недостаточной эффективности защитных мероприятий, направленных на предотвращение прямого контакта влаги с поверхностью трубопровода.

Действительно, большинство конструкций тепловых сетей, предназначенных для предотвращения прямого контакта металла труб с водой (каналы, дренажи, защитные покрытия на тепловой изоляции), не обеспечивают надежной защиты трубопровода при подтоплениях, заиливании, воздействии капели и протечках (фото 1). Поэтому фактически, в наиболее распространенных конструкциях теплопроводов (за исключением трубопроводов в ППУ изоляции) реальную защиту металла труб можно обеспечить лишь при радикальном изменении условий контакта агрессивной среды и поверхности металла, то есть путем нанесения антикоррозионных покрытий. Однако вопрос о том, какие покрытия в наибольшей степени удовлетворяют требованиям строительства и эксплуатации тепловых сетей до настоящего времени остается открытым.

2. Особенности свойств и технологий нанесения покрытий, рекомендуемых для защиты теплопроводов и перспективы их дальнейшего применения

Из рекомендуемых нормативной документацией полимерных покрытий наиболее долговечными, с известной долей условности, являются покрытия из эпоксидных, кремнийорганических и органосиликатных материалов, а также композиции на их основе.

В то же время известно, что технологический регламент производства эпоксидных, органосиликатных и кремнийорганических покрытий предусматривает обязательное проведение пескоструйной или дробеструйной обработки защищаемой поверхности, ее обезжиривание, послойное нанесение (4-6 слоев) материалов с промежуточной сушкой слоев и последующей термической обработкой.

Таким образом, выполнение качественной антикоррозионной защиты рекомендуемыми полимерными материалами возможно на трубах лишь до монтажа теплопровода в условиях цехов или участков, оснащенных оборудованием для подготовки поверхности труб, нанесения покрытий, их сушки и термической обработки. При этом проблемы, связанные с качественной защитой стыков, переходов диаметров, врезок, отводов, скользящих и неподвижных опор на смонтированном трубопроводе, то есть в трассовых условиях, остаются нерешенными.

Очевидно, что большинство организаций, специализирующихся в области монтажа и ремонта теплопроводов, в настоящий момент не располагают производственно-технической базой, позволяющей осуществлять защиту рекомендуемыми полимерными покрытиями ввиду сложности технологий их нанесения. Стремление организации-подрядчика упростить технологии производства работ по антикоррозионной защите теплопроводов в трассовых условиях приводит к массовому (и зачастую бесконтрольному) применению материалов на битумной основе, наиболее распространенными среди которых являются изол, бризол и недопустимый к применению на тепловых сетях кузбасслак.

Широко применяемые для защиты теплопроводов покрытия на битумной основе (свыше 90% от общего объема покрытий) достаточно технологичны и нетребовательны к качеству подготовки металлической поверхности, но их эксплуатационные характеристики очень разнятся и в значительной степени определяются природой нефти и технологией ее переработки. Дополнительно следует отметить, что постоянное усовершенствование процессов переработки нефти, направленное на максимальное извлечение целевых продуктов, в том числе масляных фракций, приводит к ухудшению качества гудронов - основного сырья для получения битумных материалов.

В результате этого, используемые в настоящее время покрытия на битумной основе существенно уступают полимерным покрытиям по целому ряду эксплуатационных показателей (стойкость к низким и высоким температурам, способность к изгибу, адгезия, водонепроницаемость) и имеют ограниченный срок службы на теплопроводах, исчисляемый 5-7 годами

(фото 2).

Рассмотрев вышеприведенные варианты антикоррозионной защиты с использованием рекомендуемых полимерных и битумных материалов следует оценить перспективы их дальнейшего применения при ремонте и реконструкции тепловых сетей.

Представляется, что дальнейшее использование битумных материалов в лучшем случае позволит сохранить существующую продолжительность циклов между перекладками, а в худшем (с учетом возможного дальнейшего снижения показателей качества битумов) - вызвать через некоторое время появление непредусмотренных затрат из-за необходимости увеличения объемов перекладок, преждевременно пришедших в аварийное состояние трубопроводов.

Осуществление качественной защиты трубопроводов с применением эпоксидных, кремнийорганических и органосиликатных покрытий, невозможное в трассовых условиях, требует создания производственной базы и предопределяет применение трудоемких технологий, связанных с защитой отводов, стыков труб при их монтаже и, как следствие, единовременного вложения значительных материальных средств. В сложившихся на настоящий момент условиях ограниченного финансирования дополнительные капиталовложения маловероятны, а перераспределение средств, выделяемых на ремонт и реконструкцию тепловых сетей, неизбежно вызовет резкое сокращение объемов как плановых перекладок ветхих участков тепловых сетей, так и строительства новых теплопроводов.

На основании вышеизложенного следует заключить, что проблемы долговечности и технологичности, возникающие при использовании традиционных антикоррозионных материалов, существенно снижают вероятность их применения в дальнейшем для защиты трубопроводов тепловых сетей.

3. Повышение эффективности защиты теплопроводов полимерными покрытиями

В рамках проекта "Комплексная программа повышения надежности и экономичности эксплуатации тепловых сетей на основании внедрения технологий увеличения рабочего ресурса", выполнение которого было поручено научно-производственному комплексу "Вектор" Министерством промышленности, науки и технологий РФ, Правительством Москвы, Департаментом энергонадзора и энергосбережения Министерства топлива и энергетики РФ была разработана и выполнена работа по созданию и внедрению комплекта антикоррозионных материалов специально для трубопроводов тепловых сетей.

В качестве полимерной основы разработанных защитных композиций используются полиуретановые системы, которые благодаря своим уникальным физико-химическим и технологическим свойствам находят все большее применение в различных сферах производства - от обувных подошв, до искусственного сердца. Возможность разнообразного модифицирования выбранных полиуретановых систем позволила адаптировать технологические и эксплуатационные свойства всех разработанных антикоррозионных и гидроизоляционных композиций для применения в реальных условиях монтажа, ремонта и эксплуатации тепловых сетей.

Так, технологические свойства композиций позволяют осуществлять их нанесение без специальной подготовки поверхностей в широком интервале температур (от -10 до +80 °С) при любой влажности воздуха как ручным, так и механизированным способом. При этом получаемые антикоррозионные и гидроизоляционные слои обладают высокой прочностью сцепления с защищаемыми металлическими (в том числе прокорродировавшими) и бетонными поверхностями, а также соответствуют требованиям по показателям термостойкости, водопоглощения и коррозионной стойкости, предъявляемым к антикоррозионным покрытиям для теплопроводов.

Выполненные ВНИПИэнергопромом сравнительные испытания на стойкость и долговечность новых композиций и известных антикоррозионных покрытий, нанесенных на поверхность образцов в условиях, имитирующих трассовые, показали: при нанесении покрытий в трассовых условиях обеспечить значительное увеличение ресурса или довести его до нормативного двадцатипятилетнего (при отсутствии внутренней коррозии) позволяют только разработанные композиции.

Стоимость работ по защите теплопроводов с применением комплекта разработанных материалов не превышает стоимости аналогичных работ по сравнению с любым из вариантов антикоррозионной защиты, рекомендуемым СНиП 2.04.07-86. С точки зрения экономии материальных средств это означает, что без удорожания стоимости прокладки теплопроводов продолжительность циклов между их перекладками возрастает в два раза за счет доведения технического ресурса трубопровода (составляющего в настоящее время 10-12 лет) до назначенного 25-ти летнего при значительном сокращении расходов на проведение текущих и аварийных ремонтов. защитный конструкция нанесение полимерный

Опытно-промышленное внедрение разработанного комплекта материалов было проведено в 1996 году на тепловых сетях предприятий, подведомственных Управлению топливно-энергетического хозяйства города Москвы. В качестве объектов защиты были выбраны действующие участки трубопроводов, находящиеся в тепловых камерах, которые, согласно статистике, в наибольшей степени подвержены коррозионному воздействию (до 70% от всех коррозионных дефектов на трубопроводах).

Освидетельствование состояния антикоррозионных и гидроизоляционных покрытий, нанесенных на действующие теплопроводы в 1996 году, показало, что по прошествии четырех лет покрытия не утратили эксплуатационных характеристик и продолжают выполнять свои защитные функции. К настоящему времени ни в одной из тепловых камер (более 250), где проводились работы по антикоррозионной защите теплопроводов, не зарегистрировано аварий по причине наружной коррозии.

Положительные результаты, полученные при защите действующих трубопроводов в тепловых камерах, позволили перейти к массовому и разнообразному использованию материалов и технологий, разработанных НПК "Вектор" для продления ресурса вновь прокладываемых и эксплуатируемых тепловых сетей.

4. Конкретные области применения разработанных покрытий

1. Действующие теплопроводы в доступных местах:

· создание влагозащитных покрытий на тепловой изоляции в местах капели, протечек или затопления, путем нанесения кистью гидроизоляционного состава по имеющейся поверхности тепловой изоляции либо асбоцементной обмазки;

· защита оголенных прокорродировавших поверхностей трубопроводов, опор, а также лестниц и площадок. Покрытие наносится кистью на поверхности с минимальной степенью подготовки (зачистка металлическими щетками).

2. Прокладка новых теплопроводов:

· антикоррозионная защита труб по всей длине, опор, компенсаторов, отводов и т.д. Покрытие обычно наносится на уже смонтированный трубопровод, то есть одновременно осуществляется защита всех элементов конструкции, включая стыки;

· при применении труб с нанесенным антикоррозионным покрытием, либо предизолированных труб (не ППУ), предлагаемые композиции используются для защиты неподвижных и скользящих опор, стыков, мест врезок, переходов диаметров, отводов;

· при применении эмалированных труб возможна защита металла в зоне сварных стыков.

3. Аварийно-восстановительные работы:

· защита трубопроводов в месте

· локальных раскопок для предотвращения повторных разрывов с восстановлением тепловой изоляции и влагозащитного покрытия. 4. Трубопроводы в пенополиуретановой изоляции с защитной оболочкой:

· обработка поверхности труб перед нанесением ППУ-изоляции в заводских условиях, позволяющая увеличить адгезию теплоизоляционного покрытия и предотвратить коррозию трубопровода в местах повреждения защитной оболочки;

· обеспечение адгезии пенополиуретана к неподготовленной поверхности трубы в месте установки стыковой муфты при монтаже;

· устройство концевых гидроизолирующих муфт для защиты торцов ППУ-изоляции от увлажнения вместо недолговечных термоусадочных пленок.

Заключение

Опыт применения антикоррозионных составов более чем в20 городах России показал их высокую эффективность как при полной защите теплопроводов, так и локальных участков, защита которых возможна лишь в трассовых условиях.

Широкое применение антикоррозионных составов позволит без увеличения стоимости прокладки теплопроводов довести их срок службы до нормативного.

Размещено на Allbest.ru