книги / Материалы для сооружения газонефтепроводов и хранилищ

вать цемент на поверхности своих волокон. При перемешивании и уп­ лотнении массы, волокна асбеста переплетаются между собой и обра­ зуют в асбоцементном изделии армирующую сетку, что значительно повышает прочность изделия при растяжении и изгибе.

Асбест — минерал, залегающий в виде жил среди некоторых гор­ ных пород. Наиболее распространена разновидность асбеста — хри­ зотил-асбест (3 MgO -2Si02- 2Н2 0 ) , представляющий собой гидроси­ ликат магния, состоящий из смеси волокон различной длины и частиц минерала с недеформированными волокнами.

Частицы минерала размером свыше 2 мм условно называют кус­ ковым асбестом, а меньшего размера — иголками. Распушенным на­ зывают асбест, в котором волокна под механическим воздействием деформированы и перепутаны между собой.

Тонко распушенные волокна асбеста можно скручивать и ткать. При распушивании их диаметр доходит до 0,5 мкм (0,0005 мм) и прак­ тически составляет 30—40 мкм. Прочность асбеста после распушивания доходит до 2,7 МПа. Прочность недеформированного хризотил-

П р и м еч а н и е . В м арке асбеста цифры означают: первая — сорт, вторая — гарантированный минимальный осадок волокна (в %) на основном просеивающ ем сите, а для сорта 7 — объем ную массу.

231

миллиметров и доходить до 40 мм. Чем длиннее волокно, тем выше сорт асбеста.

В зависимости от длины волокна и содержания мелких частиц и пыли асбест подразделяется на восемь сортов: 0,1 и 2 — высшие, бо­ лее дефицитные с волокнами наибольшей длины, применяемые в текс­ тильной промышленности; 3—6, используемые для производства асбо­ цементных изделий; 7 — более низкий с очень короткими волокна­ ми (в основном короче 1 мм), имеющий более низкие армирующие свойства, поэтому его в производстве асбоцементных изделий не при­ меняют.

Асбест в зависимости от текстуры, характеризующейся степенью

межуточную (ПРЖ); полужесткую (П ), примерно с равным количест­ вом иголок и распушенного волокна; мягкую (М) —с преобладающим

количеством распушенного волокна и мягкую (К), представляющую собой осадок пылеочистительных сооружений; буквами АК обозна­ чают кусковой асбест, а ДВ —длинноволокнистый (табл. 25).

Для асбоцементных труб применяют асбест полужесткой тексту­ ры марок П.З, П.4 и П.5.

Изготовление труб

Асбоцементные трубы изготовляют на специальных машинах с формо­ вочным валом, наружный диаметр которого примерно равен внутрен­ нему диаметру трубы, в слёдующей технологической последователь­ ности. Сначала распушивают асбест на бегунах. Распушенный асбест тщательно смешивают с водой, а затем с цементирующим веществом до получения гомогенной массы, в которую вводят дополнительное количество воды для получения асбоцементной суспензии. Соотно­ шение массы сухого вещества и воды составляют 1 : 4,5. Иногда в смесь добавляют небольшие количества окрашивающих асбоцементную мас­ су пигментов, уплотняющих, пластифицирующих, гидрофовизирую­ щих и других добавок.

Формование труб проводят навивкой тонких слоев асбоцементной массы на формовочный вал с удалением большей части содержащейся в ней воды. Асбоцементная суспензия подается через мешалку в ванную трубоформовочной машины (рис. 91), в которой расположен сетчатый цилиндр 15, погруженный в суспензию примерно на 0,7 его диаметра. Цилиндр приводится во вращение от сукна 9, прижимаемого к нему с по­ мощью прижимного вала 10, натягивающего сукно через систему раз­ личных валков. Вращая сетчатый цилиндр, сукно снимает с его поверх­ ности первичный слой асбоцемента. При этом волокна асбеста вместе с покрывающими их зернами цемента ориентируются в первичном слое

2 3 2

Первичный слой асбоцемента передается далее на формующий вал (форматную скалку) 5, длйна которого равна длине формуемой тру­ бы. Формующий вал подхватывает первичный слой асбоцемента и на­ вивает его постепенно при вращении на свою поверхность. При этом слой асбоцемента уплотняется давлением ведущего (опорного) вала 6 снизу и прессующими валиками (экипажем) 4 сверху, так что вода и воздух уходят из асбоцемента в поры перемещающегося сукна. В результате этого влагосодержание асбоцемента уменьшается до 25 — 30 %. Скорость движения сукна составляет в среднем 15—20 м/мин, а толщина первичных слоев —около 0,16—0,2 мм. После отдачи слоя асбоцемента форматной скалке рабочее сукно, обогнув опорный вал, направляется вниз через натяжной валик 23 к промывочному устройст­ ву для очистки от остатков асбоцемента. Промывочное устройство состоит из промывочных трубок 19 и 22, вакуумной коробки 2, сукноочистителя 20 и отжимных валиков 18 для отжатия излишней воды. Промытое сукно, обогнув установочный валик 21 и пройдя натяжной качающийся валик 17, вновь направляется к сетчатому цилиндру 15. Верхнее сукно, служащее для предотвращения перехода слоя асбоцемен­ та на прессующий валик, делает петлю, начиная от них и охватывая на­ тяжной валик 3, через направляющие валики и вакуумную коробку 2 попадает на регулировочный валик, устраняющий боковые отклоне­ ния сукна, и снова подходит к формующему узлу машины.

Когда толщина стенок трубы достигнет проектного размера, фор­ мование заканчивают и асбоцементную трубу подают вместе со скал­ кой на развальцовку в специальную машину-каландр. Затем трубу освобождают от скалки и подают на конвейер твердения при нормаль­ ной температуре. В трубы диаметром свыше 300 мм на период тверде­ ния вводят деревянный сердечник. На конвейере твердения асбоцемент­ ные трубы находятся в течение 6—8 ч, где им придают вращательное движение, что обеспечивает трубам цилиндрическую форму.

Следующий этап твердения труб осуществляют в течение 2—3 сут в теплой ванне при температуре 40—50°С, что исключает усадку ас­ боцемента. Далее трубы идут на механическую обработку для обрез­ ки и обточки их концов на токарных станках. Окончательное твер­ дение труб происходит на утепленном складе готовой продукции в течение 14 сут. Гидравлическое испытание труб проводят на стендах.

Отечественная промышленность выпускает водопроводные асбо­ цементные трубы диаметром 100—500 мм следующих классов: ВТ-6; ВТ-9; ВТ-12; ВТ-15 и давления соответственно 0,6; 0,9; 1,2; 1,5 МПа, длиной до 6 м. Эти трубы, предназначенные для водопроводных сетей, имеют главный недостаток — высокую газопроницаемость, поэтому для магистральных трубопроводов их не применяют (за исключением отдельных случаев). Трубы поставляют в комплекте со специальными соединительными асбоцементными муфтами.

2 3 4

Трубы для газопроводов

Для сооружения газопроводов асбоцементные трубы изготовляют по усовершенствованной технологии в соответствии с требованиями, предъявляемыми к газопроводным трубам. Основное из них — газо­ непроницаемость.

Наиболее простой способ понижения газопроницаемости труб (поч­ ти до нуля) — пропитка их водой, которая закупоривает микропоры, препятствуя диффузии газа через стенки асбоцементных труб при экс­ плуатации, т.е. внутреннему давлению газа противодействует сила по­ верхностного натяжения воды в капиллярах асбоцемента. Для пропит­ ки асбоцементные трубы при положительной температуре заполняют обычной водопроводной водой без вредных примесей на 2 сут под давлением, равным испытательному давлению трубопроводов на проч­ ность.

Уменьшения газопроницаемости асбоцементных труб достигают также пропиткой их парафинистой массой, являющейся отходом при добыче нефти. Парафинистая масса имеет различный состав в зависи­ мости от месторождения нефти. Так, на Туймазинских нефтепромыс­ лах она содержит 50 % парафина, 30 % нефтяных смолистых остат­ ков, 15 % нефтяных кислот и воды, 5 % механических примесей. Недо­ статок способа пропитки парафинистыми остатками заключается в необходимости очистки концов труб от парафинистой массы при мон­ таже стыков труб на муфтах, что приводит к локальной утечке газов (кроме того, наблюдается также незначительная утечка газа через стен­ ки труб).

Уменьшить газопроницаемость асбоцементных труб можно обра­ боткой углекислым газом. При этом стенки труб уплотняются за счет

Углекислый газ подают вовнутрь трубы при давлении 0,2-0,6 МПа в течение длительного времени. Газопроницаемость труб этим способом полностью не устраняется.

Наиболее эффективны пленочные покрытия, которые наносят только на наружную поверхность асбоцементных труб или на обе поверхности. В качестве пленок используют лакокрасочные покрытия и покрытия на основе синтетических смол без растворителей: фенолформальдегидных, эпоксидных, полиэфирных и др. Известные лакокрасочные покрытия практически газонепроницаемы. Недостаток лакокрасочных покрытий — многослойность (3—6 слоев) и использование летучих растворителей, являющихся огнеопасными, токсичными и дорогостоящими.

235

Во Всесоюзном научно-исследовательском и проектном институте по разработке газопромыслового обрудования (ВНИПИгаздобыча) получены покрытия на основе синтетических смол. Асбоцементные трубы с защитным покрытием из резольной фенолформальдегидной смолы практически газонепроницаемы при давлениях 0,7 МПа и выше. Причем для увеличения толщины защитной пленки, повышения ее ме­ ханических свойств в смолу рекомендуется вводить наполнитель в виде тонкомолотого порошка глины, песка, древесной муки, талька или их сочетания. При этом достигается высокая газонепроницае­ мость и снижается стоимость покрытия.

Последовательность технологических операций при нанесении покры­ тия на трубы следующая: механическая очистка труб щеткой, обдува­ ние струей воздуха под давлением 0,3—0,5 МПа, химическая очистка

нителем, сушка обработанных труб, термическая обработка труб для отверждения смолы. Далее проводят испытание на газонепроницаемость и через сутки после испытания трубы отправляют на склад.

Более высокую газонепроницаемость обеспечивают асбоцемент­ ным трубам покрытия на основе термореактивных смол холодного отверждения: эпоксидные, полиэфирные и др. Во ВНИПИгаздобыче разработано и исследовано покрытие для внутренней поверхности труб, получаемое на основе ненасыщенной полиэфирной смолы марки ПН-1 с наполнителем из песка или смеси песка с графитом.

Благодаря однослойному полиэфирному покрытию, нанесенному толщиной 1,25 —1,5 мм на водопроводные асбоцементные трубы, обес­ печивается их газонепроницаемость при давлении до 0,5 МПа, а при двухслойном покрытии — при давлении до 0,7—1 МПа. Оно имеет вы­ сокую механическую прочность, истираемость, стойкость к агрессив­ ным средам, бензину, природным и сжиженным газам, но обладает недостаточной стойкостью к длительному воздействию слабоминерали­ зованной воды. Поэтому в состав покрытия вводят специальные добав­ ки, повышающие его водостойкость.

Наиболее эффективный метод нанесения полиэфирного покрытия на сухую внутреннюю поверхность труб — центробежный метод, при котором полимерный состав, заливаемый вовнутрь трубы, распреде­ ляется равномерным слоем на поверхности в процессе вращения трубы со скоростью 450-500 об/мин в течение 1 —2 мин и при этом уплотняет­ ся. Создана заводская установка для нанесения полиэфирного покрытия труб этим методом. Перед нанесением покрытия трубы очищают метал­ лическими щетками, а затем продувают сжатым воздухом при давлении 0,6 МПа. Отверждение покрытия после нанесения осуществляется на стеллажах при комнатной температуре.

2 3 6

Рис. 9 2 . Асбоцементная труба с о бто ­ ченными концами

Известны покрытия и на основе других синтетических смол. Газонепроницаемые асбоцементные трубы ГАЗ-НД и ГАЗ-СД раз­

работаны на внутреннее давление 0,005 и 0,3 МПа диаметром услов­ ных проходов 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 мм. Предназна­ чаются они для подземных газовых сетей, транспортирующих природ­ ные, нефтяные и другие углеводородные газы. По соглашению допус­ кается применять асбоцементные трубы ГАЗ-СД для газопроводов, работающих на давлении до 0,5 МПа.

Асбоцементные трубы изготовляют длиной L = 2950,3950 и 6000 мм с обточенными концами на длине I = 200 мм с плавным переходом к необточенной части (рис. 92). Трубы ГАЗ-НД имеют следующие разме­ ры на концах согласно временным межреспубликанским техническим условиям: внутренний диаметр трубы d = 96-г456 мм; наружный диа­ метр трубы DH= 122 + 528 мм; толщина стенки s= 13 + 43,5 мм. От­ клонения по толщине стенки составляют: +1,5 и —2,0 мм для труб ус­ ловным проходом 100 и 150 мм; + 1,5 и —2,5 мм для труб условным проходом 200—350 мм; +3 и —4 мм для труб условным проходом 400 и 450 мм. Отклонения по наружному диаметру обточенных концов D составляют —1,6 мм для труб условным проходом 100 и 150 мм, - 2 мм для труб условным проходом 200-350 мм и -2,5 мм для труб условным проходом 400 и 450 мм; отклонения по длине труб —+5 и -5 0 мм.

Изготовляют асбоцементные трубы из цемента марок не ниже 400 (88 %) и асбеста марок П.З и П.4 (12 %) .

Для повышения плотности стенок намотку асбоцементных газо­ проводных труб осуществляют более тонкими слоями, чем при обыч­ ной технологии производства; разностенность и овальность их незначи­ тельны.

Асбоцементные трубы в газопроводах соединяют чугунными муф­ тами типа ”Жибо” Газопроницаемость труб зависит от вида стыковых соединений, а также от их размеров и внутреннего давления. Усовершен­ ствование технологии изготовления труб и конструкций соединительных муфт, использование различных методов снижения их газопроницаемос­ ти в сочетании с низкой стоимостью и простотой их производства соз­ дают реальные перспективы сооружения газопроводов из асбоцементных труб на давления до 1 МПа.

2 3 7

Технические требования, предъявляемые к трубам

Форма, размеры и допускаемые отклонения на размеры асбоцементных труб должны соответствовать техническим условиям. Отклонения от размеров наружного диаметра обточенных концов в сторону уве­ личения не допускаются. Асбоцементные трубы соединяют при помощи чугунных фланцевых и асбоцементных муфт. Концы труб должны быть чисто обрезаны перпендикулярно к оси и не должны иметь обломов и расслоений. На наружной поверхности обточенных концов труб не допускаются царапины и каверны. На наружной необработанной поверх­ ности труб могут быть царапины и каверны глубиной не более 1 мм.

Каждую асбоцементную трубу проверяют пробным гидравлическим давлением на специальной установке. Давление воды поднимают до испытательного в течение 1 мин и поддерживают в течение 3 мин. Если

втечение этого времени под давлением воды труба не разрушается и на

ееповерхности не образуются потемнения, пятна или капельки воды (росы), то труба считается выдержавшей испытание на прочность и водо­

проницаемость. Испытательное гидравлическое давление равно 1,8 МПа для труб марки ГАЗ-НД и 2,4 МПа для труб марки ГАЗ-СД.

Газонепроницаемость стенок труб косвенно характеризуется их плот­ ностью, которая для труб длиной 3 и 4 м должна равняться 1,7 г/см 3, а для труб длиной 6 м —не менее 1,8 г/см3 Чем выше плотность труб, тем меньше их пористость и газопроницаемость.

Давление при гидравлическом испытании принимают в 2—2,5 раза выше рабочего давления. Прочностные характеристики асбоцемент­ ных труб контролируют - внутренним гидростатическим давлением на разрыв их стенок. При этом трубы должны выдерживать давление,

превышающее рабочее в 3—4 раза в зависимости от класса, их диаметра и категории качества.

Разрывное напряжение ар определяют по формуле

Кроме того, асбоцементные трубы проверяют на раздавливание и поперечный изгиб. На раздавливание испытывают на прессе трубный образец длиной 200 мм. Напряжение при раздавливании

На поперечный изгиб испытывают целые трубы или отрезки длиной 2200 мм, пролетом 1000 мм на испытательной машине сосредоточенной нагрузкой р с, расположенной посередине пролета.

2 3 8

Гл а в а 5.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАПОРНОЙ И РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ

На газонефтепроводах, резервуарах и других конструкциях устанавли­ вают арматуру различного назначения: задвижки и вентили, служащие в качестве герметичного запорного устройства; краны, являющиеся гер­ метичными затворами и переключающими органами; предохранительные клапаны для предотвращения аварийных условий в случае чрезмерно­ го повышения давления; клапаны обратные поворотные для предотвра­ щения обратного потока среды в трубопроводах; дыхательные клапа­ ны для поддержания в резервуарах определенного давления и т.д. По конструкции, размерам и рабочим условиям эксплуатации эта арматура очень разнообразна.

Наиболее важные параметры рабочих условий эксплуатации арма­

ний ниже 0,1 Па; 2 - низкого и среднего вакуума для абсолютных давле­ ний от 0,1 до 0,1 МПа; 3 - малых давлений до 1,6 МПа; 4 —средних дав­ лений от 2,5 до 10 МПа; 5 —высоких давлений от 16 до 80 МПа; 6 — сверхвысоких давлений от 100 МПа и выше.

Под условным давлением ру понимают наибольшее избыточное рабо­ чее давление при температуре 20 °С, при котором обеспечивается длитель­ ная и безопасная работа арматуры и соединительных частей трубопрово­ дов (тройников, переходов, фланцев и др.), резервуаров и других кон­

2 4 0