Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Факультет Проектирования, сооружения и эксплуатации систем трубопроводного транспорта

Кафедра Проектирования и эксплуатации газонефтепроводов

РЕФЕРАТ

по дисциплине Проектирование и эксплуатация нефтепроводов

на тему «Антикоррозионная защита трубопроводов»

Родригес Д.А.

Москва, 20 20

Содержание

• Введение
• 1. Защита от коррозии стальных коммунальных трубопроводов
• Наружные покрытия
• Цементно-песчаное покрытие
• Нанесение антикоррозионной краски
• Методы санирования внутренней поверхности существующих трубопроводов
• Нанесение цементно-песчаных и полимерных покрытий Цементно-песчаные покрытия
• Напыляемые полимерные покрытия
• Протаскивание нового пластмассового трубопровода в старый трубопровод
• Протаскивание внутрь старого трубопровода предварительно профилированных пластмассовых труб
• Сплошные полимерные рукава
• 2. Лакокрасочные материалы для защиты от коррозии внутренней и наружной поверхности магистральных трубопроводов
• 3. Защита от коррозии канализационных систем
• 4. Антикоррозионная защита наружной поверхности стальных конструкций подземной прокладки
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Развитое общество обслуживается различными видами транспорта - железнодорожным, автомобильным, водным, воздушным и трубопроводным, последний из которых получил наибольшее распространение.

Однако, каждый вид транспорта влияет на эксплуатацию друг друга, и в экстремальных условиях это может привести к аварийным ситуациям. В этом плане в настоящее время некоторые трубопроводы требуют особо пристального внимания, поскольку они исчерпали свой плановый ресурс и требуют замены.[1]

Транспортировка нефти, газа и нефтепродуктов по трубопроводам является наиболее эффективным и безопасным способом их транспортировки на значительные расстояния. Этим способом доставки нефти и газа от районов их добычи к потребителям пользуются уже более 100 лет. Долговечность и безаварийность работы трубопроводов напрямую зависит от эффективности их противокоррозионной защиты. Для сведения к минимуму риска коррозионных повреждений трубопроводы защищают антикоррозионными покрытиями и дополнительно средствами электрохимзащиты (ЭХЗ).

Коррозия -- это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.

Антикоррозионная защита (АКЗ) -- нанесение на поверхность защищаемых конструкций слоев защитных покрытий на основе органических и неорганических материалов, в частности, лакокрасочных материалов, металлов и сплавов. Незащищенная сталь, находясь в воздушной среде или почве, подвергается воздействию коррозии, что может привести к ее разрушению. Поэтому, во избежание коррозионного разрушения стальные конструкции часто защищают таким образом, чтобы они могли выдерживать коррозионные напряжения на протяжении срока службы, оговоренного техническими условиями. Существуют различные методы защиты от коррозии, которые зависят от особенностей материала, который необходимо защищать и особенностей его эксплуатации, а также и от агрессивности окружающей среды[2]. Наиболее часто антикоррозионная защита заключается в нанесении на поверхность защищаемых конструкций слоев защитных покрытий на основе органических и неорганических материалов. Специалист в области антикоррозионной защиты должен знать физико-химические свойства наносимых материалов, способы подготовки поверхностей.[3]

За рубежом контроль качества работ по подготовке поверхности и нанесению защитных покрытий на судовые конструкции и другие металлические сооружения (морские платформы, нефте- и газопроводы, мосты, причалы и т.п.) осуществляется квалифицированными инспекторами в соответствии с требованиями национальных и/или международных стандартов. Подготовкой инспекторов занимаются Национальная ассоциация коррозионистов США (NACE) и Национальный совет Норвегии по обучению и сертификации инспекторов по противокоррозионным покрытиям (FROSIO).[4]

Целью данной работы является анализ существующих технологий антикоррозионной защиты трубопроводов, их сравнение; изучение средств

диагностики коррозионного состояния нефте- и газопроводов.

Для выполнения этой цели в работе поставлены следующие задачи:

* рассмотреть существующие методы АКЗ;

* выявить преимущества и недостатки различных покрытий.

1. Защита от коррозии стальных коммунальных трубопроводов

По протяженности инженерных сетей Россия занимает одно из первых мест в мире. Общая протяженность наружных инженерных сетей составляет около 2 млн км, в том числе в системе ЖКХ эксплуатируется свыше 1 млн. км. трубопроводов. Кроме того, насчитывается около 3 млн км внутридомовых трубопроводов. Состояние инженерных коммуникаций определяется возрастом и материалом трубопроводов, условиями их эксплуатации, качеством строительства, степенью агрессивности грунтов и транспортируемой среды, другими местными условиями.

По данным Росстроя РФ, количество аварий на подземных инженерных сетях страны за 10 лет выросло почти в 5 раз и составило на сетях водоснабжения - до 70 аварий на 100 км, теплоснабжения - до 200 аварий на 100 км. Планово-восстановительный ремонт сетей и оборудования систем водоснабжения и коммунальной энергетики практически полностью вытеснили аварийно-восстановительные работы, единичные затраты на проведение которых в 2,5-3 раза выше.

Коррозия металлических трубопроводов и отложения в трубах.

Рис. 1. Состояние чугунных и стальных трубопроводов системы водоснабжения: 1 - исправное состояние; 2 - требуют ремонта; 3 - требуют замены.

Продукты коррозии металлических трубопроводов, состоящие, в основном, из окислов железа, отлагаются на внутренней поверхности труб водопроводной сети. В большей степени отложения проявляются на удаленных от водопроводных станций и тупиковых участках сети, в частности на вводах. Слой отложений в трубах на отдельных участках достигает 10…15 мм. В результате сечение трубы уменьшается до 50%. Износ трубы из-за коррозии местами достигает 45%. Продукты коррозии представляют собой рыхлый пористый осадок, легко разрушающийся при механическом воздействии. Интенсивная коррозия стальных трубопроводов в результате появления в воде растворенных окислов железа приводит к ухудшению качества воды в системе. На рис. 2- 3 показаны фотографии участков стальных трубопроводов, разрушенных в результате коррозии, с образованием сквозных отверстий и появлений утечек воды.

защита коррозия трубопровод

Рис. 2. Графитовая коррозия металлических труб

Рис. 3. Язвенная коррозия стальных водопроводных труб

Графитовая коррозия, возникающая в результате разрушения металлической стенки трубопровода, приводит к ухудшению прочности стенок и развитию язвенной и точечной (питинговой) коррозии. На рис. 4 даны фотографии внутренней поверхности участков металлических трубопроводов водопроводной сети Санкт-Петербурга разного возраста с различной степенью отложений.

Рис. 4. Вид внутренней поверхности водопроводных труб: А - участок стального трубопровода после 10 лет эксплуатации; Б - то же после 20 лет эксплуатации

Основной недостаток стальных труб - низкая коррозионная стойкость. Срок службы наружных трубопроводов должен составлять не меньше 50 лет. Применение стальных труб для любых видов трубопроводов возможно при нанесении антикоррозийных покрытий на наружную и внутреннюю поверхности труб и электрохимической защите трубопроводов.

Антикоррозионное покрытие стальных труб обычно выполняется в заводских (базовых) условиях, что, как правило, гарантирует его высокое качество. В зависимости от условий объекта строительства предусматривается централизованная поставка труб с определенным видом антикоррозийного покрытия.

При ремонте и реконструкции действующих трубопроводов нанесение защитных покрытий на сварные стыки труб, фасонные части (повороты, колена и др.), а также на места повреждений производится в трассовых условиях. При этом следует по возможности использовать те же материалы, которыми защищены ремонтируемые трубопроводы. Возможно применение и других защитных материалов, если они по своим защитным свойствам не уступают основному покрытию трубопровода и совместимы с ним.

В последние годы для ремонта (санации) стальных коммунальных сетей получили распространение бестраншейные способы нанесения защитных покрытий на внутреннюю поверхность труб.

Наружные покрытия

Основными материалами для формирования наружных защитных покрытий труб являются: битумные и битумно-полимерные мастики, рулонные мастично-ленточные материалы, наплавляемые битумно-полимерные материалы, полиэтилен, полиэтиленовые липкие ленты, термоусаживающиеся полиэтиленовые ленты, композиции на основе полиэтилена, полиэфирных смол, полиуретанов и др. Для наружной облицовки стальных труб применяют также цементно-песчаные покрытия, которые служат балластировкой труб, используемых при строительстве подводных трубопроводов, дюкеров, выпусков и др. (рис. 5).

Рис. 5. Армированное бетонное покрытие в оболочке для балластировки подводных трубопроводов.

Покрытия на основе битумных мастик состоят из нескольких слоев мастики, нанесенной на трубу по битумному праймеру. Для повышения механической прочности покрытий из мастик в их конструкцию включают слои из армирующих материалов: стеклохолста, стеклосетки, нетканого полимерного полотна. Структура покрытий весьма усиленного типа на основе битумных мастик включает следующие слои: битумный праймер-битумная мастика-армирующий слой-битумная мастика-армирующий слой-битумная мастика-наружная обертка.

К комбинированному виду покрытий относится покрытие на основе термоусаживающейся ленты и мастики, включающее грунтовку, армированный слой мастики толщиной не меньше 4,0 мм и термоусаживающуюся ленту.

Для изготовления ленточных покрытий применяют полиэтиленовые липкие ленты типа «Полилен» и битумно-полимерные грунтовки.Структура покрытия весьма усиленного типа включает следующие слои: битумно-полимерную грунтовку, полиэтиленовую липкую ленту толщиной 0,63 мм (либо три слоя ленты толщиной 0,45 мм) и наружную обертку из оберточной полиэтиленовой ленты с липким слоем. Общая толщина защитного покрытия, включая обертку, должна быть не меньше 1,8 мм.

Покрытия из экструдированного полиэтилена, применямые для наружного покрытия трубопроводов, состоят из: подклеивающего слоя (адгезива) толщиной 0,25…0,4 мм и наружного слоя толщиной 1,55…2,75 мм (для усиленного типа) и 1,8…3,25 мм (для весьма усиленного типа).

В качестве адгезива применяют сополимеры этилена с эфирами акриловой кислоты, адгезионно-активные композиции. При экструзионном нанесении покрытия используют гранулированный полиэтилен высокого и низкого давления и его сополимеры. Покрытия из экструдированного полипропилена обладают повышенной механической прочностью. Трубы с указанным покрытием рекомендованы для строительства трубопроводов при закрытых методах прокладки (метод «прокола» и протаскивания через скважины).

Конструкция покрытия включает клеевой подслой на основе термоплавкой полимерной композиции толщиной 0,2…0,4 мм и наружный слой на основе экструдированного термосвето-стабилизированного полипропилена толщиной 1,1…2,3 мм (для усиленного типа), 1,6…2,3 мм (для весьма усиленного типа) и 1,6-2,8 мм (для проколов).

При экструзионном нанесении покрытия используют гранулированный полипропилен высокого и низкого давления и его сополимеры.Оборудование и технология нанесения полипропиленового покрытия аналогичны технологии нанесения покрытий из экструдированного полиэтилена, различаются лишь температурные режимы.

Внутренние покрытия.

При транспортировке по металлическим трубопроводам агрессивной среды внутренняя поверхность труб должна быть защищена антикоррозионными покрытиями.

Цементно-песчаное покрытие

Цементно-песчаная изоляция (ЦПИ) являет собой экологически чистое покрытие для труб. Защитные свойства, которые проявляет цементно-песчаный раствор относительно металла, известны чуть более века. Трубы с подобным внутренним защитным слоем используются для транспортировки питьевой воды, для хозяйственных нужд, воды промышленного назначения.

Цементный раствор, подготовленный соответствующим образом в смесительном устройстве, наносят на внутреннюю очищенную поверхность трубы с помощью вращающейся распылительной головки.

При нанесении цементно-песчаного покрытия центробежным способом обеспечивается равномерное распределение и однородность раствора, а также удаление излишков воды. Поверхность раствора разглаживается и выравнивается с помощью вращающихся заглаживающих устройств. Цементно-песчаная смесь образует внутри стальной трубы каменный слой высокой твердости и прочности. Толщина этого слоя в основном находится в пределах от 8 до 15 мм.

Между стыками труб устанавливаются специальные подкладные кольца, образующие во время сварочных работ двойную толщину стальной части трубы. Применение особой технологии обеспечивает закрытие зон стыка цементом при запуске трубопровода.

Цементно-песчаная оболочка по конструкции представляет собой цельный свод, ее плотный контакт со стальной трубой осуществляется за счёт приклеивания ее к стальной поверхности. Расширяющие свойства цемента обеспечивают напряжения в зоне соприкосновения двух материалов, благодаря чему ударопрочность камня повышается, а вероятность появления трещин снижается.

Главные преимущества использования труб с внутренним цементно-песчаным покрытием:

- защита внутренней поверхности от коррозии;

- натуральность материала;

- предотвращение зарастания внутренней поверхности трубопровода. Пропускная способность трубопровода сохраняется на долгие годы.

Основная техническая характеристика цементно-песчаного покрытия приведена в табл. 1.

Таблица 1. Основная техническая характеристика цементно-песчаного покрытия

Показатель	Значение
Диаметр	от 426 мм -- 2420 мм
Толщина защитного слоя зависит от диаметра трубы	4 мм -16 мм
Толщина защитного слоя над сварными швами	не меньше 3 мм
Прочность покрытия на сжатие, МПА	не меньше 45

Допустимо наличие трещин, образовавшихся при усадке с шириной не больше 0,5 мм.

Нанесение антикоррозионной краски

Жидкое покрытие, наносимое на внутреннюю поверхность стальных труб для защиты от коррозии может применяться для различных сред и условий эксплуатации путем выбора соответствующей жидкой краски и метода ее нанесения. Такое покрытие используется, в частности, для снижения потерь напора и увеличения пропускной способности трубопровода.

В начале проводят дробеструйную очистку внутренней поверхности труб, затем наносят жидкую краску методом безвоздушного напыления, чтобы образовывался однородный гладкий слой (рис. 6). После этого проводят полимеризацию покрытия в печи или (если позволяют погодные условия) на открытом воздухе. Толщина покрытия обычно составляет 200 мкм для транспортировки воды и прочих жидкостей.

Рис. 6. Нанесение антикоррозионной краски на внутреннюю поверхность стальной трубы

Качество защитного покрытия трубопровода, сваренного из труб с заводской изоляцией контролируют перед укладкой в траншею, измеряя толщину и сплошность покрытия, проверяя его адгезию к металлу. Толщину защитных покрытий контролируют методом неразрушающего контроля с применением толщиномеров и других измерительных приборов, а его сплошность по диэлектрической характеристике.

Выявленные дефекты и повреждения защитного покрытия должны быть устранены до засыпки трубопровода. При ремонте защитного покрытия обеспечивают его однотипность, монолитность и сплошность. Отремонтированные места подлежат вторичной проверке. Защитное покрытие наносят на сварные стыки труб, а также места повреждений.

Методы санирования внутренней поверхности существующих трубопроводов.

Для ремонта трубопроводов путем санирования их внутренней поверхности применяют следующие технологии:

- нанесение цементно-песчаных или полимерных покрытий на внутреннюю поверхность ремонтируемых труб;

- протаскивание внутрь старого трубопровода новых пластмассовых труб меньшего диаметра;

- протаскивание внутрь старого трубопровода предварительно профилируемых пластмассовых труб;

- использование гибкого комбинированного рукава (чулка).

Нанесение цементно-песчаных и полимерных покрытий Цементно-песчаные покрытия

Санация трубопроводов путём нанесения цементно-песчаных покрытий на внутреннюю поверхность трубопроводов обеспечивает:

- снижение утечек воды за счет заделки свищей и мелких трещин;

- предотвращение дальнейшей коррозии внутренней поверхности труб и увеличение срока службы труб;

- сохранение качества воды в процессе её транспортировки;

- снижение сопротивления движению воды и потерь напора.

С той же целью данная технология используется для покрытия новых труб при реконструкции систем водоснабжения и водоотведения на объекте. Наибольшее распространение метод получил для восстановления стальных трубопроводов. На внутреннюю поверхность трубопровода цементно-песчаный раствор наносят облицовочными агрегатами с вращающимися центробежными (метательными) головками и разглаживающими устройствами (рис. 7, 8). Агрегат протягивается через ремонтируемый трубопровод с помощью лебедки.

Цементно-песчаный раствор готовят в бетономешалке и подают под напором в распыляющую головку агрегата (рис. 13 а,б). Толщину покрытия регулируют напором цементно-песчаного раствора, поступающего в распыляющую головку, скоростью ее вращения и скоростью прохождения агрегата через трубопровод. За один проход можно нанести слой толщиной от 3 до 12 мм. Выравнивание и заглаживание нанесенного слоя раствора осуществляют легким металлическим конусом, который крепится на штанге. Для более быстрого набора марочной прочности цементно-песчаного покрытия трубопровод заполняют водой, но не раньше чем через 12 ч после нанесения раствора. Затвердевший цементно-песчаный раствор имеет необходимую прочность. Покрытие надежно герметизирует небольшие повреждения в теле трубы. Недостатком метода является то, что все повороты, колена, отводы, вертикальные опуски и подъемы на трубопроводе приходится раскапывать и заменять на облицованные фасонные части. Пожарные гидранты и задвижки, должны быть временно демонтированы. Производство работ возможно только при положительных температурах окружающей среды (выше +5оС).



Рис. 7. Нанесение цементно-песчаной облицовки внутренней поверхности трубопровода

В качестве исходных материалов для приготовления раствора используют портландцемент марки М500 ГОСТ 10178-85 и мелкозернистый кварцевый песок, фракционированный по ГОСТ 8736-93 и ТУ 39-1554-91.

Метод нанесения покрытий применяют для санации трубопроводов диаметром - от 100 мм до 3000 мм независимо от рабочего давления воды и глубины заложения трубопровода. Длина ремонтируемого прямого участка трубопровода обычно составляет не более 250…300 м. Метод эффективен при небольших повреждениях труб, коррозионных дефектах, трещинах, абразивном износе и т. п. Крупные повреждения (раскрытые стыки труб, смещение труб в стыках, деформации секций труб и др.) должны быть устранены перед проведением работ по санации.

Перед нанесением покрытия трубопровод необходимо очистить от отложений и обрастаний и промыть. Внутренняя поверхность трубопровода не должна иметь грязи, рыхлой ржавчины, масляных пятен и воды. Работы по нанесению цементно-песчаных покрытий проводят при установившейся среднесуточной температуре наружного воздуха не ниже 5°С. Основные показатели санации трубопроводов путем нанесения цементно-песчаных покрытий приведены в табл. 2.

Таблица 2. Основные показатели санации

Технологические, технические и эксплуатационные показатели	Нанесение цементно-песчаных покрытий на внутреннюю поверхность труб
Диапазон диаметров, мм	100…2000
Максимальная протяженность ремонтного участка, м	180
Виды повреждений (дефектов)	Мелкие трещины, свищи, коррозия, износ
Материал ремонтного покрытия	Цементно-песчаная смесь и/или полимерные материалы
Термостойкость, °С	45
Требования к подготовке внутренней поверхности трубопровода	Очистка скребками, водой под давлением, TV контроль
Требования к водоотливу	Требуется
Продолжительность технологического цикла при ремонте участка длиной 100 м, рабочих смен	3…5
Планируемый срок службы санированного трубопровода, (лет)	30
Уменьшение диаметра трубопровода после ремонта, %	5…10

Проведение ремонта трубопроводов этим методом примерно в три раза дешевле, чем перекладка трубы открытым способом, а продолжительность работ сокращается почти в 10 раз.

Рис. 8. Нанесение цементно-песчаного покрытия: а - агрегат для нанесения покрытия; б - процесс нанесения цементно-песчаного покрытия

К цементно-песчаным покрытиям предъявляют следующие основные требования:

- покрытие должно быть сплошным, поверхность заглаженной (допускаются борозды или гребни с отклонением по глубине до 1,0 мм при выполнении требований по толщине слоя);

- набор прочности покрытия до 70 % должен проходить при температуре покрытия +5….30°С, влажности-90….100 %;

- покрытие на любом участке санированного трубопровода должно иметь среднюю плотность не меньше 2200 кг/м3и прочность на сжатие в возрасте 3 сут-30 МПа (70 % R28), 7 суток-35 МПа (80 % R28) и 28 суток-45 МПа (100 % R 28, ГОСТ26633-91, СНиП 82-02-95).

Для равномерного схватывания цемента отремонтированный участок трубопровода закрывают с двух сторон полиэтиленовой плёнкой. Перед сдачей санированного трубопровода в эксплуатацию производится его промывка и дезинфекция.

Напыляемые полимерные покрытия

Наряду с цементно-песчаным покрытием в последние годы все шире используется напыление на внутреннюю поверхность металлических труб синтетических составов на основе эпоксидных смол. Напыляемые защитные покрытия обладают низкой шероховатостью, что обусловливает снижение потерь напора и затрат электроэнергии на транспортирование воды при сохранении ее качества. Метод применим для санации мало поврежденных трубопроводов без значительных неровностей, свищей, трещин и т.п.

Полимерное защитное покрытие наносят так же, как и цементно-песчаную смесь. Для этого используют центробежную вращающуюся головку с воздушным приводом. Смола и активирующая жидкость нагнетаются через два шланга в смеситель, установленный перед распыляющей головкой. Работу дозировочных насосов настраивают таким образом, чтобы коэффициент смешения компонентов был оптимальным, управление процессом смешения происходит автоматически. Основной компонент (смола) и отвердитель хранятся в подогреваемых резервуарах для поддержания их необходимой вязкости.

Распыляющая головка вращается со скоростью 10000 об/мин, что обеспечивает тонкое диспергирование раствора, быстрое и качественное нанесение покрытия (рис. 9). Толщина конечного покрытия зависит от скорости проводки распыляющей головки внутри трубы и скорости подачи смеси. Обычно скорость нанесения составляет от 3 до 6 м/мин при обработке труб диаметром до 100 мм, и от 1 до 2 м/мин-при обработке труб диаметром 600 мм. Время отвердевания нанесенного покрытия-30 мин, длина обрабатываемых труб, как правило, не больше 175 м.

Нормативная толщина слоя покрытия составляет 1 мм, что не позволяет применять этот способ для санации трубопроводов со значительными повреждениями. Для повышения прочности покрытия, в частности при ремонте трубопроводов большого диаметра, можно накладывать на ремонтируемую поверхность несколько слоев покрытия, толщина покрытия при этом увеличивается. Каждый последующий слой наносится после затвердения (полимеризации) предыдущего слоя. Максимальная толщина покрытия достигает 6 мм. Процесс нанесения полимерных покрытий показан на рис. 9. Техническая характеристика защитных полимерных покрытий приведена в табл. 3

Таблица 3. Техническая характеристика защитных полимерных покрытий

Показатель	Значение
Нагрузка на растяжение, МПа	25
Прочность на изгиб, МПа	55
Модуль упругости, МПа	3200
Линейная усадка, %	0,05
Ударная прочность, Дж	2,5
Сопротивление истиранию,мг/1000 циклов	50

Перед напылением покрытия необходима тщательная подготовка ремонтируемой поверхности трубопровода (механическая очистка, промывка трубы). С обрабатываемой поверхности удаляют влагу пористыми валиками и горячим паром.

Рис. 9. Напыляемое защитное полимерное покрытие: а - процесс напыления покрытия; б - труба с полимерным покрытием

Для санации трубопроводов может также применяться комбинированное (цементно-полимерное) покрытие, которое получают путем последовательного напыления на ремонтируемую поверхность цементно-песчаного и полимерного слоев. Такое покрытие сочетает преимущества двух способов санации трубопроводов и позволяет выравнивать нарушенную в результате коррозии внутреннюю поверхность трубопровода (цементно-песчаным слоем), предотвратить дальнейшую внутреннюю коррозию труб и снизить их шероховатость (за счет нанесения полимерного слоя).

Перед сдачей санированного трубопровода в эксплуатацию его промывают, дезинфицируют и отбирают пробы воды на химико-бактериологический анализ.

Протаскивание нового пластмассового трубопровода в старый трубопровод

Ремонт трубопроводов данным методом заключается в протаскивании внутрь старого нового пластмассового трубопровода. Пластмассовые трубы предварительно соединяются в единый трубопровод, который протягивают через старый с помощью определенных механизмов. По новому трубопроводу транспортируется вода, а старый трубопровод становится кожухом, защищающим пластмассовый трубопровод от внешнего разрушающего воздействия.

Различают способы ремонта старого трубопровода по данной технологии: 1 - путем наращивания коротких труб и 2 - путем протаскивания предварительно свариваемого в плеть пластмассового трубопровода.

В первом случае применяют трубы длиной 0,5…0,6 м. Процесс производства работ носит цикличный характер. Сначала отдельную пластмассовую трубу вставляют в старый трубопровод и проталкивают домкратом. Затем к ней стыкуется следующая короткая труба и также домкратом проталкивается в ремонтируемый трубопровод. Так постепенно новый пластмассовый трубопровод наращивается на одну короткую трубу, которую затем проталкивают в старый трубопровод и цикл повторяют (рис. 10).

Данный способ применяют в основном для ремонта безнапорных трубопроводов. Трубы соединяют разными способами в зависимости от их вида. Применяют полиэтиленовые толстостенные трубы с конической резьбой фирмы «Вавин», полимерные трубы с раструбными соединениями и др.

Рис. 10. Способ ремонта трубопровода путем наращивания коротких труб

Ремонт старых трубопроводов путем протаскивания предварительно свариваемого в плеть пластмассового трубопровода (метод «Пайплайнинг») производят в следующем порядке. Трубы вводят в ремонтируемый старый трубопровод через колодец или отрытый на сети приямок. На горловине приёмного колодца устанавливают лебёдку, трос от которой подсоединяют к устройству для захвата и подтягивания новой трубы. Схема процесса втягивания нового трубопровода в старый показана на рис. 11. Полиэтиленовую трубу поставляют на строительную площадку либо хлыстами по 12…15 м в зависимости от диаметра трубы и имеющегося транспорта, либо на специальном барабане. По длине санируемого участка готовят плеть из полиэтиленовых труб нужного размера с помощью полуавтоматических аппаратов стыковой сварки. Предварительно подготавливают рабочий и приемный котлованы. Размеры рабочего котлована определяют в зависимости от диаметра полиэтиленовой трубы и глубины заложения существующего трубопровода. Размеры приемного котлована, как правило, зависят только от конфигурации узла, который будет собран в котловане после окончания работ по протаскиванию полиэтиленовой трубы. Перед началом санации ремонтируемый участок проверяют на «проходимость». Для этого через трубопровод протаскивают «шаблон» из куска стальной трубы, диаметр которой немного превышает диаметр пластмассового трубопровода. При успешном результате проверки начинают протаскивание полиэтиленовой трубы в старый трубопровод.

Рис. 11. Санация старого трубопровода путем протаскивания через него пластмассового трубопровода (сваренного в плеть)

Вид протаскиваемого пластмассового трубопровода со стороны входного котлована, показан на рис. 12.

Рис 12. Вид входного котлована при ремонте способом протаскивания нового пластмассового трубопровода

Недостатком данной технологии является значительное уменьшение живого сечения трубопровода, прежде всего за счет кольцевого зазора между стенками старой и новой труб. Например, при санации стальной трубы диаметром 400 мм внутренний диаметр новой трубы уменьшается до 315 мм.

Протаскивание внутрь старого трубопровода предварительно профилированных пластмассовых труб.

Чтобы уменьшить указанный недостаток способа санации используют специальные методы: пластмассовый трубопровод предварительно деформируют для уменьшения его поперечного сечения. Эти методы основаны на эластичных свойствах полиэтиленовых труб и их способности после деформации (в опрделенных пределах) восстанавливать прежнюю форму без потери прочности.

Получили распространение методы предварительной деформации пластмассового трубопровода путем уменьшения диаметра пластмассового трубопровода и изменением формы поперечного сечения трубы. Эти методы применяют при бестраншейном ремонте трубопроводов.

В первом случае (метод «Свейдж-лайнинг») перед вводом в старый трубопровод новую полиэтиленовую трубу нагревают и протягивают через сужающее устройство таким образом, что ее диаметр уменьшается примерно на 15%. Это облегчает последующее протаскивание ее внутрь старой трубы. После размещения новой трубы в требуемом положении внутрь ее подают горячий воздух или воду, она расширяется до прежних размеров. Этот метод используют для ремонта трубопроводов от 75 до 600 мм.

Во втором случае (метод «U-лайнер», «Compact-pipe») новая труба из высокопрочного полиэтилена предварительно в базовых условиях сильно деформируется в процессе термомеханической обработки, с целью уменьшения ее поперечного сечения.

Профилированная полиэтиленовая труба наматывается на барабан и транспортируется к месту производства работ (рис. 13). Внутрь реконструируемого трубопровода трубу протягивают с помощью обычной лебедки. После установки на место новую трубу обрезают, закрывают с обоих концов и подают внутрь паро-воздушную смесь. В результате восстанавливается круглая форма трубы, и она плотно примыкает к стенкам старого трубопровода. Последовательность технологических операций показана на рис. 14. За один цикл можно отремонтировать участок водопровода до 800м с диаметром от 100 до 500 мм.

Рис. 13. Метод протаскивания предварительно профилированной полиэтиленовой трубы «U-лайнер»:

Рис. 14. Последовательность основных операций при ремонте старых трубопроводов методом «U-лайнер»

Данные технологии не применимы для санации трубопроводов с одним или несколькими углами поворота, а также с местными сужениями. Кроме того, если вводимая пластмассовая труба подобрана недостаточно точно, в частности, ее наружный диаметр после восстановления первоначальной формы несколько больше внутреннего диаметра старого трубопровода, на новой трубе образуется складка. Это ухудшает гидравлические характеристики трубопровода, вызывает отложение осадков.

Сплошные полимерные рукава

Сущность данного метода санации трубопроводов («Инситуформ», «Феникс» и др.) заключается в армировании внутренней поверхности трубопровода специальным мягким рукавом, изготовленным (по размеру санируемого участка трубопровода) из кислотоупорного полиэфирного волокна, пропитанного эпоксидной смолой.

Бесшовный полимерный рукав в подготовленном к укладке виде доставляют к месту производства работ. Рукав пропускают через шахту и крепят к началу ремонтируемого участка трубопровода. Шахту заполняют водой, под давлением которой рукав выворачивается наизнанку и проходит в полость санируемой трубы на всю длину ремонтируемого участка.

Подачу рукава в старый трубопровод можно осуществлять с помощью сжатого воздуха. Воздушный или водный поток и обеспечивают продвижение оболочки по длине трубопровода с плотной фиксацией его внутренней оболочки к внутренней поверхности трубопровода с помощью предварительно нанесённых клеевых составов (эпоксидной смолы). Следующей стадией является полимеризация, в результате которой происходит отвердение клеевых составов и всей оболочки. Для интенсификации отвердения рукава производят его термообработку, заполняя трубопровод паром или горячей водой.

Полимерный рукав имеет толщину 2 мм (при эксплуатации трубопровода под давлением воды до 3 МПа) или 3…10 мм при необходимости противодействия значительным внешним нагрузкам, а также достижения устойчивости и прочности, сравнимой с аналогичными показателями нового стального или чугунного трубопровода. Область применения метода нанесения сплошного полимерного покрытия - стальные и чугунные трубы диаметром 150 … 900 мм. Длину ремонтного участка определяют в зависимости от диаметра восстанавливаемого трубопровода: при диаметре 150 мм она составляет 500 м, при диаметре 300 мм - 300 м, при диаметре 900 мм - 100 м.

Метод используется при любой глубине заложения труб и не зависит от типа грунтов, окружающих трубопровод. Исключение составляют водонасыщенные подвижные грунты, плывуны, где данный метод не рекомендуется применять, ввиду возможности проникновения грунта внутрь трубы через открытые при прочистке трещины и дефекты трубопровода.

Метод эффективен при следующих видах повреждений: трещины (продольные, поперечные, винтообразные), абразивный износ, свищи (при отсутствии инфильтрации воды в трубу). При других повреждениях (раскрытых стыках, смещении труб в стыках) необходима предварительная подготовка, обеспечивающая соосность труб в местах дефектов.

Внутреннюю поверхность трубопровода перед санацией очищают в соответствии с ГОСТ 9.402-80 «Изоляция подземных трубопроводов», путем многократного протаскивания скребкового снаряда, а также использования гидравлической очистки.

Санацию проводятпри температуре наружного воздуха не ниже 0°С. Основное требование к нанесённым полимерным покрытиям - отсутствие видимых дефектов. В случае обнаружения дефектов (разрыва рукава, вздутия плёнки и т.д.) рукав извлекают из трубы и процесс санации повторяют. Достоинствами метода является высокая производительность, сохранение пропускной способности трубопровода, возможность прохождения поворотов, опусков и подъемов по трассе ремонтируемого трубопровода.

Для изготовления рукава применяют и другие виды материалов, например высокопрочную оболочку «Санлайн».Это многослойное покрытие представляет собой нетканый синтетический материал, пропитанный полиэфирными, эпоксидными, полиуретановыми или другими составами. После проходки и полимеризации внутри трубопровода образуется самонесущее покрытие, которое полностью герметизирует все возможные дефекты трубопровода (свищи, трещины, раскрытые стыки и др.). Толщина покрытия в зависимости от диаметра трубопровода и глубины его заложения составляет 6,5 … 18 мм для напорных трубопроводов, и 5 … 24 мм для самотечных. Диаметр восстанавливаемых трубопроводов составляет 100… 1200 мм, длина прокладки - до 200 м.Схема ввода рукава в ремонтируемый трубопровод приведена на рис. 15.

Применяемые в процессе санации материалы, а также защитное покрытие должны соответствовать санитарным требованиям и должны иметь сертификат соответствия Госстандарта РФ.

Рис. 15. Схема ввода рукава в трубопровод: 1 - устройство для ввода рукава; 2 - рабочая площадка; 3 - ролик; 4 - пирамида; 5 - шахта; 6 - хомут; 7 - резервуар с водой; 8 - подающий шланг; 9 - контейнер с рукавом; 10 - рукав; 11 - санируемый трубопровод; 12 - шахта с водой

2. Лакокрасочные материалы для защиты от коррозии внутренней и наружной поверхности магистральных трубопроводов

Материалы для защиты наружной и внутренней поверхностей труб.(табл. 4)

Таблица 4

Система покрытий № 1
Система ЛК покрытия	Кол-во слоев	Расход на 1 слой (г/м2)	Толщина 1 слоя (мкм)	Межслойная сушка при 20°С (ч)	Срок службы покрытия (лет)
Порошковая краска П-ЭП-585 серого цвета	1	100-500	350-450		Более 30

Эпоксидная порошковая краска П-ЭП-585 (ТУ 2329-103-05034239-97) предназначена для защиты от коррозии наружных поверхностей магистральных нефтеи газопроводов, внутренних поверхностей предварительно загрунтованных промысловых труб и труб холодного и горячего хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также других металлоизделий, эксплуатируемых в агрессивных средах, в т.ч. нефтепромыслового оборудования. Поверхность трубы очищают от продуктов коррозии дробеструйным способом до степени SA 2Ѕ, затем поверхность грунтуют грунтовками эпоксифенольного типа и нагревают до температуры 180 -- 220°C. Порошковую краску наносят электростатическим с любым способом зарядки или пневматическим распылением, отверждают в течение 5-20 минут (в зависимости от температуры поверхности изделия). Эта система покрытий была апробирована на Волжском трубном заводе и в АО «Нижневартовскнефтегаз», применялась на Нижневартовской базе по ремонту труб.

Таблица 5

Система покрытий № 2
Система ЛК покрытия	Кол-во слоев	Расход на 1 слой (г/м2)	Толщина 1 слоя (мкм)	Межслойная сушка при 20°С (ч)	Срок службы покрытия (лет)
Эмаль Б-ЭП-трубная зеленого цвета	1	600-700	400		Более 20

Эмаль Б-ЭП-трубная зеленого цвета (ТУ 2312-122-05034239-99) тиксотропная, с низким содержанием летучих веществ. Эмаль двухупаковочная, поставляется комплектно с отвердителем. Поверхность трубы очищают от продуктов коррозии дробеструйным способом до степени SA 2Ѕ Труба должна быть предварительно нагрета до температуры 40 -- 50°C. Эмаль наносят установкой безвоздушного распыления с раздельной подачей основы и отвердителя, Время отверждения покрытия при температуре 80°C в течение 20 мин., возможна холодная сушка при температуре не ниже 5°C в течение 36 часов.

Таблица 6

Система покрытий № 3 - ремонтный вариант
Система ЛК покрытия	Кол-во слоев	Расход на 1 слой (г/м2)	Толщина 1 слоя (мкм)	Межслойная сушка при 20°С (ч)	Срок службы покрытия (лет)
Эмаль «Эпобен-рем» зеленого цвета	1	400-450	200		Более 20

Эмаль «Эпобен-рем» зеленого цвета (ТУ 2312-450-0-05034239-95) предназначена для ремонта покрытий из порошковых эпоксидных красок, применяемых для внутренней и наружной изоляции поверхности стальных трубопроводов. Эмаль тиксотропная, с низким содержанием летучих веществ. Поверхность трубы очищают от продуктов коррозии, покрытие из порошковой эпоксидной краски зачищают, зашкуривают и обезжиривают. Эмаль наносят установками безвоздушного распыления для двухкомпонентных систем типа «Тон» или кистью при температуре от 5 до 35єС, что позволяет производить ремонтные работы непосредственно в полевых условиях. Время отверждения покрытия при температуре 20°C не более 10 ч.

3. Защита от коррозии канализационных систем

Химические вещества, находящиеся или вырабатывающиеся в сточных водах, оказывают вредное воздействие на строительные материалы, из которых состоят канализационные системы.

Серьезный вред бетонам, используемым при строительстве сточных канализаций, наносит серная кислота, образующаяся на стенках канализационных сооружений вследствие брожения органических веществ. При биогенной коррозии в бетон проникают и другие разрушающие его вещества.

По мнению специалистов, два качества бетона могут позволить увеличить срок годности сооружения в целом. Это повышенная стойкость к химической коррозии и максимальная плотность, а также минимальное содержание подверженных коррозии вяжущих. Бетоны повышенной стойкости, по мнению некоторых ученых, с водоцементным отношением от 0,38 до 0,42 имеют в 5-15 раз большую устойчивость к химическому воздействию. Так, по данным немецких ученых Р. Хюттеля и Х. Шера, при использовании оптимизированного бетона срок эксплуатации канализационных сооружений может увеличиваться до 50 лет. Но при сильном воздействии серной кислоты необходимы дополнительные меры по защите.

На биогенную коррозию оказывают влияние такие факторы, как параметры сточных вод, высокая температура, повышенное содержание сульфатов, недостаток кислорода и нитрата. Большое значение имеет обеспечение вентиляции и привнесение кислорода для сохранения стоков в аэробном состоянии. Также ученые считают, что сточные воды должны перемещаться как можно быстрее. Это поможет предотвратить процесс брожения.

На стадии проектирования они советуют предусматривать соответствующий уклон и длину трубопровода. По их мнению, предпочтительнее использовать трубы яйцевидного сечения или с водоотводным лотком. При большой глубине и малом количестве колодцев рекомендуется механическая вентиляция.

Другие эксплуатационные мероприятия сводятся к регулярной очистке системы и удалению пленки биологического происхождения посредством промывки под высоким напором или давлением. Периодичность промывки определяется критическим содержанием сульфида. Немецкие ученые говорят о 15-20 неделях.

В Санкт-Петербурге, с разветвленной системой канализации, в условиях плотной городской застройки, предпочтение отдается бестраншейным методам реконструкции системы.

Для реконструкции канализационных трубопроводов внутри полости старой трубы протаскивается «чулок», состоящий из кислотоупорного поливолокна, спрессованного с резиной. Образовавшаяся внутри старой полости новая труба способна противостоять значительным механическим воздействиям, имеет гладкую и ровную внутреннюю поверхность, гарантирующую максимальную защиту от течей, неподверженную аккумуляции осадка. «Чулочный» метод идеален для всех типов труб диаметром от 75 до 2000 мм. Трубы могут быть круглые, овальные, яйцеобразные или квадратные. В любом случае новая труба примет ту же форму, что и старая.

Для восстановления прочности и герметичности изношенных трубопроводов без их вскрытия и подъема на поверхность также применяется внутреннее рукавное покрытие «Санлайн».

В центре города успешно применялся метод «Флексорен», суть которого заключается в том, что новая пластиковая труба вставляется внутрь старой, и нет необходимости вскрывать асфальт. Трубы длиной 6-10 метров соединяются с помощью электросварки методом SWJ. Метод позволяет прокладывать сотни метров ежедневно.

При реконструкции канализационных коллекторов применяется траншейный метод, или метод непрерывной укладки. Он заключается в прокладке с помощью мощных лебедок сплошной трубы в действующий поврежденный трубопровод. Перед этим новая труба соединяется в линию и укладывается через специально подготовленный для этих целей колодец.

Для оценки состояния действующих трубопроводных сетей и определения дефектов перед проведением работ по реновации на ряде участков применяются телекамеры, помещаемые непосредственно в трубопроводах. Данные, полученные таким образом, позволяют определить необходимость и месторасположение дополнительных котлованов по длине восстанавливаемого трубопровода, уточнить соответствие трассы плану и профилю, а также выявить патологии, препятствующие санации, такие как вмятины, трещины, выступающие врезки, чопы и т. п.

При помощи цветного изображения высокой точности выдается полная информация о дефектах, появившихся в канализационной системе. Камерой управляет оператор из студии, размещенной в автомобиле, находящемся на поверхности у стартового котлована. При помощи неповоротной проталкиваемой видеокамеры видеонаблюдение ведется в трубах диаметром 60-150 мм, а в трубы большего диаметра, 150-2400 мм, и длиной до 400м, можно «запустить» телеробота с поворотным объективом. Применение подобного вида обследования помогает выбрать и более эффективный метод ремонта.

4. Антикоррозионная защита наружной поверхности стальных конструкций подземной прокладки

Защитные покрытия для антикоррозионной защиты наружной поверхности стальных конструкций подземной прокладки (трубопроводов, ёмкостей, резервуаров), имея одно и то же назначение, существенно различаются по требованиям к оборудованию, степенью зависимости от квалификации исполнителей работ, климатических условий, что оказывает существенное влияние на качество защиты и её стоимость и, что самое главное, саму возможность устройства защитного покрытия в условиях данной строительной площадки.

Для одних и тех же назначений на рынке существуют предложения защитных покрытий, отличающихся как по природе материалов (битумные, битумно-полимерные, бутилкаучуковые, уретановые, эпоксидные и пр.), так и по способу нанесения (обмазочные, оклеечные, напыляемые).

Специалисты ООО «Завод герметизирующих материалов» для того чтобы сделать выбор защитного покрытия, обоснованный как с точки зрения свойств готового покрытия, технологичности его нанесения, так и с точки зрения экономической целесообразности провели сравнение целесообразности применения типовых предлагаемых систем защитных покрытий для различных условий применения по следующим группам показателей:

а) соответствие техническим требованиям; б) технологичность нанесения;

в) возможность обеспечения заявленных показателей.

Так, по мнению специалистов завода, устройство защитных покрытий на основе 2-х компонентных материалов целесообразно для объектов, имеющих сплошные, без разрывов, значительные площади, которые могут быть за изолированы непрерывным способом, либо с применением автоматизированного (что предпочтительно) оборудования, либо ручного (магистральные трубопроводы, резервуары хранения и пр.). При этом необходимое время межслойной сушки и окончательной полимеризации защитного покрытия обеспечивается за счёт большой площади объекта и его стационарного положения.

В случае же, если изоляции подлежит значительное количество отдельных габаритных деталей (участков водоводов, колодцев, отводов и пр.), нет возможности временного хранения деталей или хранение не целесообразно, требуется производить изоляционные работы «по месту», то целесообразно применить защитное покрытие мастичными лентами, позволяющее использовать заизолированное изделие сразу после окончания изолировочных работ.

При необходимости, для организации хранения заизолированных блоков на открытой площадке (до момента засыпки грунтом) выполняется защита нанесенного покрытия от УФ лучейспециальными накидками, закрепляемыми на поверхности блоков. При засыпке блоков грунтом, защитные накидки могут быть либолегко сняты, либо блок может быть засыпан с накидкой, что не снижаетантикоррозионных свойств защитного покрытия в целом.

Защита от механических повреждений изоляционного покрытия при монтажных, такелажных, транспортных работах обеспечивается применением следующего комплекта оборудования и приспособлений:

а) специальных траверс и текстильных (мягких) строп для подъема блоков, исключающих возможность возникновения отслаивающих, сдвиговых воздействий, разрушающих покрытие;

б) специальных деревянных башмаков либо обрешетки для установки заизолированных блоков в процессе транспортировки и хранения.

Покрытие на основе битума, наносимое обмазочным способом, скорее всего, будет менее эффективным по сравнению с тем или иным, представленными выше в силу малой производительности и значительной зависимости от квалификации персонала.

При ремонте защитного покрытия для изоляции стальных трубопроводов, емкостей, резервуаров подземной прокладки решающим фактором будет совместимость старого покрытия, частично остающегося на поверхности, с новой изолирующей системой.

Основой антикоррозионных систем, используемых в конце прошлого века, были резинобитумные смеси. Из предлагаемых в настоящее время антикоррозионных защит совместимы с ними битумные материалы и герметик «Абрис®». Материалы на основе эпоксидов и полиуретанов ведут себя в контакте с резинобитумными смесями нестабильно.

Исходя из вышесказанного, наиболее приемлемо применение конструкции «Абрис®», т. к. систему не надо предварительно разогревать до пластичного состояния. Практика показывает, что применение защитного покрытия толщиной до 4 мм (что соответствует и требованиям ГОСТ 9.602.2005) вполне достаточно для качественного ремонта и реконструкции старых антикоррозионных систем.

Для антикоррозионной и диэлектрической защиты и изоляции линейной части стальных подземных трубопроводов различного назначения, стыков, отводов, углов поворотов, мест врезок, заглушек, мест приварки других фасонных частей и других подземных металлических конструкций применяется «ЭЛОТЕН 130» (Eloten Contabit)

«Элотен» (Eloten Contabit) - это самоклеящаяся битумно-полимерная антикоррозионная и герметизирующая лента c покрытием из полиэтилена низкой плотности. Цвет защитной полиэтиленовой (LDPE) пленки - черный. Самоклеящийся состав защищен антиадгезионной силиконовой пленкой.

«Элотен» незаменим при необходимости проведения срочных ремонтных работ по изоляции частей трубопровода или других конструкций в труднодоступных местах. Уникальная способность самоклеющейся ленты точно повторять контуры соединяемых поверхностей любой сложности позволяет легко достичь качественной изоляции в местах, где применение других материалов невозможно. Высокая степень к самогерметизации в случае возникновения проколов или порезов, позволяет надёжно обеспечить изоляцию и гидроизоляцию поверхности.

«Элотен 130» рекомендуется применять при температуре не ниже +5°С. Поверхности, на которые наносится Элотен, должны быть сухими, очищенными от пыли и обезжиренными.

В случае образования на изолируемой поверхности ржавчины, ее необходимо удалить соответствующим инструментом. Если коррозия поверхности очень сильная, то совместно с механическим удалением ржавчины, поверхность рекомендуется обработать соответствующими антикоррозионными составами с последующей обработкой битумным праймером.

При нанесении следует:

развернуть ленту на длину равную примерно 1,5 диаметра трубы;

удалить защитную пленку;

плотно приложить ленту на изолируемую поверхность и обматывать вокруг трубы по спирали с постоянным натяжением и нахлестом по ширине не менее 50%. (рис. 16)

«Элотен» должен быть защищен от воздействия прямых солнечных лучей в течение 2-3 месяцев после нанесения.

Рис. 16

При правильном применении материал абсолютно безопасен. Не содержит вредных веществ и растворителей. При резке материала и обработке металлических конструкций необходимо соблюдать осторожность.

Хранить ленту следует в сухом закрытом помещении при температуре от +5°С до

+40°С, в недоступных для детей местах.

В случае вынужденного хранения при отрицательных температурах, ленты необходимо перед использованием выдержать не менее суток при комнатной температуре. При этом все свойства сохраняются.

Рекомендуется использовать в течение 12 месяцев. Транспортировка не имеет ограничений

Рулоны имеют стандартные размеры: длина 10 м, ширина 20 см.

Основные области применения.

Изоляция стальной трубы, гнутых отводов, фитингов, не имеющих базовой заводской изоляции, методом спиральной намотки в заводских либо трассовых условиях.

Нанесение дополнительной изоляции на трубы, покрытые битумным слоем. Изоляция стальной трубы методом спиральной намотки при проведении переизоляционных работ в трассовых условиях.

...