Технология изоляции трубопроводов: обзор материалов и монтаж

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.

Изоляция ППУ

ППУ — это название материала «пенополиуретан». Он полностью покрывает собой трубу, образовывая толстый защитный слой. Сверху оббивается полиэтиленовой или оцинкованной оболочкой.

Такие трубы обязательно комплектуются ОДК системой (оперативно-дистанционный контроль), которая препятствует возникновению аварии и предупреждает оператора о появлении проблемных участков на поверхности трубопровода.

Трубы ППУ намного легче монтируются в грунт, по сравнению с другими видами. Они более износоустойчивы и долговечны (30 лет эксплуатации гарантируются производителями). Обладают низкой теплопроводностью и высокой механической защищенностью.

Применяются ППУ трубопроводы при проведении теплотрасс. Они успешно транспортируют жидкие вещества разной температуры, газы (для отопления), химикаты и нефтепродукты. Себестоимость работ по закупке и укладке труб ППУ намного ниже себестоимости других видов.

Порядок проведения расчётов

Без выполнения расчётов нельзя выбрать оптимальный материал, определить подходящую толщину. Без этого невозможно определить, какой плотностью будет обладать тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Среди факторов, оказывающих влияние на конечный результат подсчётов:

проведение тепла.
Способность защищать от деформаций.
Воздействия механического типа.
То, какой является температура на изолируемых поверхностях.
Вибрация на оборудовании и возможность его появления.
Температурный показатель в окружающей среде.
Предел по допустимой нагрузке.

Не обойтись и без учёта нагрузки, которая возникает при взаимодействии оборудования или трубопроводов с окружающим грунтом и транспортными средствами, которые проходят по поверхности. Специальные формулы используются для любых систем по передаче тепла, которые бывают стационарными, нестационарными.

Представляем серию формул для самостоятельного расчета толщины теплоизоляции.

Расчёт для теплоизоляции искусственно адаптируется ко всем условиям эксплуатации, характерным для того или иного и трубопровода или оборудования. Сами условия формируются при участии:

Строительных материалов для подготовки к сменам времён года.
Влажности, способствующей ускорению теплообмена.

Профессиональные компании предоставляют исполнителям инженерные данные для будущего строительства. Какие именно требования оказывают наибольшее влияние на выбор подходящих изоляционных покрытий?

Теплопроводность.
Звукоизоляция.
Возможность поглощать или отталкивать воду.
Уровень паропроницаемости.
Негорючесть.
Плотность.
Сжимаемость.

Материалы для изоляции трубопроводов, транспортирующих холодную воду

Для изоляции коммуникаций, которые транспортируют холодную воду, используются следующие виды изоляторов:

утеплитель на основе базальтового волокна. Такая трубная изоляция имеет разнообразные размеры и выпускается в форме цилиндра. Основное преимущество такого утеплителя состоит в том, что для монтажа трубопровода не требуются специальные лотки, а также такая изоляция является наиболее эффективной для коммуникаций, транспортирующих холодную воду. Кроме этого, организация базальтовой изоляции не требует никаких специальных строительных навыков и отличается высокой скоростью.
вспененный каучук (ВК). Этот материал имеет прекрасные гидроизоляционные свойства, а также способен переносить температурные колебания. Имеет пористую структуру закрытого типа. Как правило, такой изолятор выпускается в форме трубок или пластин. А также стоит отметить, что вспененный каучук является пожароустойчивым материалом и в случае возгорания отличается самозатухаемостью.
минеральные маты. Производятся из минеральной ваты и используются для утепления трубопроводов большого диаметра. В зависимости от конструктивных особенностей выделяют три вида минеральных матов: прошивные, фольгированные, ламельные.
стекловолокно. Этот материал не является самодостаточным и используется только в комбинации с другими изоляторами (например, со стеклотканью). Как правило, вместо этого материала применяют стекловолоконные маты. Монтаж стекловолоконных матов производится таким способом: сначала трубопровод обматывают матами, затем их фиксируют с помощью обычной проволоки и, наконец, полученная конструкция обматывается полиэтиленом. Этот метод считается неудобным и трудозатратным, однако, такая теплоизоляция хорошо себя зарекомендовала и является довольно эффективной.
вспененный полиэтилен (ВПЭ). Производится такой изолятор в виде трубок, которые имеют продольный разрез. Монтаж трубок из ВПЭ отличается простотой и высокой скоростью. ВПЭ — экологически чистый материал, который способен переносить температурные колебания, а также является резистентным к агрессивным химическим веществам. Использование ВПЭ позволяет исключить возникновение грибков и плесени.

Цилиндры из вспененного полиэтилена применяют для изоляции холодных трубопроводов в быту и промышленности

пенополиуретановое (ППУ) напыление. Этот метод, с финансовой точки зрения, наиболее дорогостоящий, однако, и самый эффективный, если сравнивать его с остальными вариантами теплоизоляции труб. Для нанесения ППУ на трубу используют специальные распылители. После контакта с воздухом пенополиуретан застывает и образует плотное защитное покрытие, которое имеет высокую устойчивость к низким температурам.

пенопласт. Изготавливаются пенопластовые изоляторы в виде специальной скорлупы, которая легко надевается на трубу. Этот материал является наиболее распространённым из-за простоты установки. Пенопластовая скорлупа может иметь покрытие или изготавливаться без него.
жидкая изоляция для труб. Это довольно специфичный способ защиты труб от низких температур. Используется такой вариант теплоизоляции довольно редко. В основе метода лежит нанесение на трубу специальной термоустойчивой краски.

Природные изоляторы

Преимущественно это группа материалов-разновидностей рубероида. То есть основу составляет картон и битумные вязкие элементы с посыпками из талька, асбеста и песка. Особенно популярны стеклорубероид и пергамин. Первый выпускается рулонами шириной до 100 см. Бывают разные модификации стеклорубероида – в том числе с повышенными функциями паро- и влагозащиты. Модифицированные полотна с обеих сторон имеют пылевидную посыпку частицами фракцией 0,6 мм. Однако использовать данную изоляцию для трубопроводов и оборудования можно лишь в тех случаях, если температура поверхности не превышает 80°С. Это пиковая точка плавления битума, при которой стеклорубероид становится непригодным к использованию.

Довольно популярен в сегменте природных изоляторов и пергамин. Обычно его используют в качестве кровельного настила, но в некоторых исполнениях он оптимально подходит и для устройства оболочки труб. Основу структуры также составляют слои прочного картона с вязким веществом, но кроме них применяется и многослойная (до 40 пластов) конструкция на основе хлопка, льна, соломы и древесины.

Изоляция труб горячего отопления

Коммуникации, которые предназначены для транспортировки горячей воды, должны оборачиваться материалами, которые имеют низкий коэффициент теплопроводности. Это необходимо для того, чтобы не происходило большой теплопотери по пути от нагревательного элемента до конечного пункта. Популярностью пользуются такие материалы:

Пенополимерминеральная трубная изоляция (ППМ) получается в результате вспенивания пенополиуретана и смешивания его с минеральным наполнителем. Такая разновидность материала используется исключительно для магистралей с горячей водой

ППМ состоит из трех слоев, благодаря которым прекрасно удерживает температуру внутри трубы и имеет высокую прочность, что немаловажно для защиты от внешних механических повреждений

Пенополиуретан (ППУ) чаще всего используется для усиления гидроизоляционных свойств коммуникаций. Труба в ППУ-изоляции обладает хорошей устойчивостью к температурным скачкам, как внутренним, так и внешним. Также данный материал обеспечивает низкую теплопотерю — до 5 %. Труба в ППУ-изоляции слабо подвержена коррозии, поэтому имеет долгий срок службы.
Весьма усиленная изоляция (ВУС) идеально подходит для эксплуатации трубопроводов в неблагоприятных климатических условиях. Она придает магистрали дополнительную устойчивость к коррозии.

Изоляция трубы может быть как внешней, так и внутренней. Первая используется гораздо чаще благодаря относительной простоте монтажа, длительному сроку службы, а также простоте замены. Толщина изоляции трубы зависит от диаметра самой магистрали, а также ее назначения.

Технология нанесения

Перед нанесением изолятора поверхность предварительно очищается от ржавчины, остатков плавки и окалины. После труба грунтуется для увеличения защиты от коррозии и лучшего сцепления с ленточными материалами. Далее наносится битумная мастика или наматывается липкая лента из полиэтилена. Обе операции производятся специальной машиной.

После нанесения изоляционного материала трубопровод подвергают тщательной проверке на наличие дефектов, трещин, неровностей. Проверка проводится специальными измерительными приборами.

Толщину защитных покрытий контролируют с помощью толщемеров. Для каждого вида покрытия есть свои показатели уровня плотности:

Для битумно-мастичного покрытия этот показатель соответствует от 7,5 до 9 мм.
Для липких лент из ПВХ данный показатель от 1,8 до 3 мм.
Толщина полиэтиленовой изоленты варьируется от 2,5 до3,5 мм.

Для усиления изоляции газовой системы материал наносят в несколько слоев: первый – грунтовка, далее 2-3 слоя ленты из полиэтилена, верхний – оберточный. Такое покрытие способно выдерживать большие нагрузки при давлении и сохранять свои функции при температурах от 45 до – 35 градусов. Обычно лента наносится на заводе, но для трубопроводов сложной конфигурации изоляция наносится вручную.

В трассовых условиях, когда требуется нанесение непосредственно в непростых погодных условиях, ленту использовать нельзя, применяют битумные мастики. Ручная работа допускается только для изоляции стыков труб, при ремонтных работах на поверхности.

Накладывание битумной ленты

Технология нанесения изоляционного покрытия при помощи битумных мастик во время ремонтных работ включает следующие действия:

Проведение очистки изолируемой площади. Для этого используют металлические щетки и наждачную бумагу.
Обрабатывают концы, прилегающих к обрабатываемому участку. Для этого необходимо отрезать часть материала на расстоянии 1,5 см.

Сварка концов трубопровода

Сушат и подогреваю стык в зимнее время.
Наносят на подготовленную поверхность битумную мастику кистью или валиком.
Разогревают примыкающие стыки газовой горелкой.
Наносят на разогретую мастику армирующий материал или стекловату.
Затем накладывают еще один слой горячей битумной мастики.

Каждое действие следует проводить с особой аккуратностью, так как речь идет о работе с химическим материалом и применением нагревательных приборов.

Структура защитных покрытий усиленного типа

	Толщина слоя или количество слоев
1. Покрытия на основе битумных мастик
Битумная грунтовка	0.05 мм
Битумная мастика	2.5 мм
Армирующая обмотка	—
Битумная мастика	2.5 мм
Армирующая обмотка	—
Битумная мастика	2.5 мм
Наружная обертка	—
2.Покрытие на основе полимерных липких лент
Грунтовка (праймер)	0.1 мм
Липкая лента	2 слоя
Обертка	1 слой
3. Покрытия из экструдированного полиэтилена
Адгезив	0.15
Полиэтилен экструдированный для труб диаметром 500 мм и выше	3.5 мм

Примечание: Допускается применять покрытия других структур, обеспечивающих защиту по норматино-технической документации.

Поверхность изолируемых труб до нанесения грунтовки просушивается, очищается от грязи, ржавчины, неплотно сцепленной с металлом, окалины и пыли. После очистки поверхность металла должна быть шероховатой для обеспечения совместно с грунтовкой достаточное сцепление изоляционного покрытия с трубой. Очистка труб производится специальными очистными машинами. Фасонные поверхности и зоны сварных соединений очищаются вручную плоскими или вращающимися щетками. Грунтовка наносится сразу же после очистки поверхности трубы, ровным слоем без пропусков, сгустков и пузырей. Толщина высушенного слоя грунтовки не должна превышать 0.05 мм. Нанесение покрытия на трубу должно производиться не позднее, чем через сутки после нанесения грунтовки.

Мастика наносится по окружности и длине трубы ровным слоем заданной толщины без пузырей и посторонних включений. Слой армирующей обмотки из стеклохолста должен накладываться на горячую мастику по спирали с нахлестом и определенным натяжением, исключающим пустоты, морщины и складки и обеспечивающим непрерывность слоя и необходимую толщину защитного покрытия.

Производство изоляционных работ зимой в трассовых условиях допускается при температуре воздуха не ниже минус 25оС и при отсутствии атмосферных осадков. Битумные мастики рекомендуются к применению на газопроводах диаметром до 500 мм с температурой эксплуатации до 35оС. Надежность битумного покрытия значительно повышается с увеличением числа армирующих слоев стеклохолста с применением защитных оберток. В качестве полимерных мастик в настоящее время наиболее эффективной является двухкомпонентная мастика “Фрусис-1000А”. Мастика наносится в трассовых условиях и предназначена для антикоррозионной защиты горячих участков подземных коммуникаций компрессорных станций.

Время отвержения мастики 30…60 мин.,

Толщина наносимого покрытия 2.5…3.0 мм,

Эксплуатационная температура до 80оС.

Материалы изоляции для газопровода

Изоляция для поверхностных газовых труб осуществляется различными материалами, к которым предъявляются следующие требования:

Изоляционный утеплитель должен равномерно ложиться по всей площади поверхности трубы.
Должен обладать высокой степенью гидроизоляции и защитой от ультрафиолета.
Устойчивостью к химическим реагентам.
Он должен защищать поверхность газопровода от механического воздействия, то есть быть устойчивым к повреждениям.

Нанесение изоляции на поверхности газопровода с помощью горелки

Данные требования необходимо соблюдать, так как трубопроводы, транспортирующие газ, находятся под давлением с повышенными эксплуатационными нагрузками. Повреждение поверхности или некачественное изготовление приведет к большим трудностям при транспортировке газа по системе.

Базальтовая (каменная) вата

Более плотная, чем стекловата. Волокна изготавливаются из расплава габбро-базальтовых пород. Абсолютно негорюча, кратковременно выдерживает воздействие температур вплоть до 900° C. Далеко не любые изоляционные материалы могут как базальтовая вата длительно контактировать с поверхностями, нагретыми до 700°С.

Теплопроводность сопоставима с полимерами, варьируется от 0,032 до 0,048 Вт/(м·K). Высокие эксплуатационные показатели позволяют использовать ее теплоизоляционные свойства не только для трубопроводов, но и при обустройстве горячих дымоходов.

Выпускается в нескольких вариантах:

как и стекловата, рулонами;
в форме матов (прошитых рулонов);
в виде цилиндрических элементов с одной продольной прорезью;
в виде прессованных фрагментов цилиндра, так называемых скорлуп.

Последние два исполнения имеют разные модификации, отличающиеся плотностью и наличием теплоотражающей пленки. Прорезь цилиндра и края скорлуп могут быть выполнены в виде шипового соединения.

СП 61.13330.2012 содержит указание о том, тепловая изоляция трубопроводов обязана соответствовать требованиям безопасности и защиты окружающей среды. Сама по себе базальтовая вата этому указанию соответствует в полной мере.

Производители часто прибегают к хитрости: чтобы улучшить потребительские показатели – придать ей гидрофобность, большую плотность, паропроницаемость они используют пропитки на основе фенолоформальдегидных смол. Поэтому 100% безопасной для человека ее назвать нельзя. Перед применением базальтовой ваты в жилом помещении желательно изучить ее гигиенический сертификат.

Монтаж

Волокна утеплителя прочнее, чем у стекловаты, поэтому попадание его частиц в организм через легкие или кожу почти исключено. Однако при работах все же рекомендуется использовать перчатки и респиратор.

Монтаж рулонного полотна не отличается от того способа, каким осуществляется изоляция труб отопления стекловатой. Теплозащита в виде скорлуп и цилиндров крепится на трубы с помощью монтажного скотча или широкого бандажа. Несмотря на некоторую гидрофобность базальтовой ваты, на изолированные с ее помощью трубы также требуется гидрозащитная паропроницаемая оболочка из полиэтилена или рубероида, и дополнительная, из жести либо плотной алюминиевой фольги.

Вспененный полиуретан (пенополиуретан, ППУ)

Более чем в два раза сокращает тепловые потери по сравнению со стекловатой и минеральной ватой. К числу его преимуществ относят: низкую теплопроводность, отличные гидроизоляционные свойства. Заявляемый производителями срок службы – 30 лет;. Диапазон рабочей температуры от -40 до +140 °С, максимальная выдерживаемая в течении короткого времени – 150 °С.

Основные марки ППУ относятся к группе горючести Г4 (сильногорючие). При изменение состава с помощью добавки антипиренов им присваивается Г3 (нормальногорючие).

Может быть интересно

Теплоизоляция

Отличительные особенности и разнообразие потолочной плитки…

Теплоизоляция

Чем утеплить потолок в деревянном доме?

Теплоизоляция

Что такое нагревательный кабель?

Теплоизоляция

Теплый «пирог» для металлического дымоходного канала

Теплоизоляционное покрытие выпускается в виде скорлуп – полукруглых сегментов со шпунтовыми замками на торцах. В продаже имеются и готовые стальные трубы в изоляции из пенополиуретана с предохраняющей оболочкой из полиэтилена.

Монтаж

Скорлупы закрепляются на отопительной трубе с помощью стяжек, хомутов, пластикового или металлического бандажа. Как и многие полимеры, материал не переносит длительного воздействия солнечного света, поэтому открытый наземный трубопровод при использовании ППУ-скорлуп нуждается в покровном слое, к примеру, из оцинкованной стали.

Для подземного бесканального размещения теплоизоляционные изделия укладывают на водостойких и температусточивых мастиках либо клеях, а снаружи изолируют водонепроницаемым покрытием. Необходимо также позаботиться об антикоррозионной обработке поверхности металлических труб – даже проклеенное замковое соединение скорлуп недостаточно плотно, чтобы предотвратить конденсацию водяного пара из воздуха.

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.