книги / Основы газоснабжения

щиеся электроды сравнения размещают в грунте, в специально вырытых недалеко от газопровода лунках. При отсутствии медно­ сульфатных электродов применяют и стальные, забивая их в грунт на глубину 10—15 см, но они за счет собственной поляризации несколько искажают действительное значение замеряемых по­ тенциалов.

Измерение потенциалов газопровод — земля в каждой точке длится несколько минут с интервалами между записями показаний прибора 5 сек. По фиксируемым в журнале результатам измере­ ний определяют средние значения положительных и отрицатель­ ных потенциалов газопровода и по ним строят потенциальную диаграмму газопровода (рис. V III.6). На участках катодной зоны опасность электрокоррозии отсутствует, а в анодной зоне такая

Рис. VIII.6.' Потенциальная диаграмма газопровода.

опасность имеется, и притом в тем большей степени, чем выше положительный потенциал газопровода относительно грунта. При анодном потенциале от 0,1 до 0,5 в уже в первый год эксплуа­ тации газопровода необходимо обеспечить его электрическую защиту, а при анодном потенциале более 0,5 в такая защита должна быть осуществлена до сдачи газопровода в эксплуатацию, но не позднее чем через 6 месяцев после окончания его строительства.

На участках анодной поляризации газопровода проводятся дополнительные измерения потенциалов газопровода относитель­ но рельсов электротранспорта и смежных металлических сооруже­ ний, которые производятся аналогично измерениям потенциалов газопровод — земля. Измерение направления и величины блуж­ дающего тока, протекающего по газопроводу, проводят при помо­ щи милливольтметра, клеммы которого подключают к двум доступным точкам ^газопровода с расстоянием между ними не более 100—200 м. Стрелка прибора отклоняется в сторону точки с более высоким потенциалом, следовательно, ток течет от нее к точке с менее высоким потенциалом. Величина тока, протекаю­ щего по газопроводу, а,

/ = U/R,

где U — падение напряжения на участке, в; R — сопротивление участка, ом.

/? ь Л "~Р я (£> + 6)6 ’

151

щина стенки газопровода, мм.

На основании данных о коррозионной активности грунтов и результатов электроизмерений на трассе решается вопрос о за­ щите газопровода от коррозии пассивными средствами в виде противокоррозионных покрытий и активными электрическими средствами. В последнем случае должно быть принято решение о комплексной электрической защите газопровода и смежных металлических подземных сооружений (водопровода, теплопро­ вода, освинцованных кабелей и др.), так как электрозащита одного газопровода может отрицательно повлиять на другие сооружения.

§VIII.3. Противокоррозионные покрытия

Всоответствии с «Правилами защиты подземных металлических

сооружений от коррозии» СН 266—63 и СНиП III — В .6.1—62 все стальные газопроводы, укладываемые в грунт, должны иметь противокоррозионную изоляцию, соответствующую коррозион­ ной активности грунта. Покрытия должны быть диэлектриче­ скими, водонепроницаемыми, химически инертными по отноше­ нию к стали и грунту, прочными и эластичными, с хорошей прилипаемостью к трубе, монолитными и однородными. Кроме того, покрытия должны выполняться по возможности из недефицит­ ных дешевых материалов. Этим требованиям отвечают изоляцион­ ные покрытия на битумной основе или пластмассовые нормального, усиленного или весьма усиленного типов. Распространенными являются битумные покрытия, армированные гидроизолом, бризолом и стеклотканью. Такое покрытие состоит из битумной грунтовки, битумной или резинобитумной мастики, армирующих материалов и защищающей обертки из крафт-бумаги.

Грунтовка, наносимая на очищенную трубу, должна обеспечить хорошую прилипаемость изоляционного покрытия к трубе. Она

с добавлением измельченных наполнителей (резиновой крошки, известняка, асбестовой крошки или др.), повышающих механи­ ческие свойства мастики.

При отсутствии битума марки IV можно применять смесь би­ тумов марок III и V в соотношении 1 1. Для понижения тем­ пературы размягчения и повышения пластичности мастики зи­ мой в нее добавляют до 5% пластификатора (осевого или зе­ леного масла, лакойля и др.).

152

Для увеличения толщины и прочности изолирующего покрытия между слоями битумной мастики делаются усиливающие обертки. Материалом для них служат: гидроизол — длинноволокнистый асбестовый картон, пропитанный битумом; бризол — рулонный материал из смеси битума, дробленой вулканизированной резины, асбестовой крошки и пластификатора; стеклоткань — прочный, огнестойкий холст из нетканого стекловолокна, скрепленного синтетическими смолами. Защищающая обертка, накладываемая на последний слой горячей мастики, выполняется из крафтбумаги и предназначается для защиты изоляции от солнечных лучей, растекания и от повреждений при строительстве газо­ провода.

Конструкция изоляционного покрытия зависит от типа изоля­ ции, числа слоев материалов, состава битумной мастики и от материала армирующих оберток. Примерные типы распростра­ ненной битуморезиновой изоляции с армирующими обертками из бризола и стеклохолста приведены в табл. V III.2.

Т а б л и ц а VIII.2

Конструкции (общая толщина, мм) битуморезиновой изоляции газопроводов с армирующими обертками из бризола или стеклохолста

Полимерные липкие ленты из поливинилхлорида или полиэти­ лена на загрунтованную поверхность трубы для изоляции нор­ мального типа наносят в один, для изоляции усиленного и весьма усиленного типов — в два слоя. Липкие ленты шириной 400— 500 мм и толщиной 0,3—0,4 мм поставляются в рулонах и нано­ сятся на газопровод в виде спиральной обертки. При небольшой толщине эти ленты очень прочны, эластичны и диэлектричны. Грунтовка поверхности труб под полимерные ленты выпол­ няется полиизббутиленовым или другими специальными клеями.

153

В городских условиях изоляция нормального типа может быть применена лишь для газопроводов низкого давления с толщиной стенки труб не менее 5 мм при прокладке таких газопроводов в грунтах с низкой коррозионной активностью. В грунтах со средней коррозионной активностью газопроводы укладываются с изоляцией усиленного типа, а в грунтах более высокой актив­ ности применяют изоляцию весьма усиленного типа.

Участки газопроводов на переходах черезводные преграды, под железнодорожными и трамвайными путями, на заболоченных или засоренных мусором или шлаком местах, в зонах действия блужждающих токов и в других ответственных и опасных в коррози­ онном отношении местах должны иметь изоляцию только весьма усиленного типа.

§ VIII.4. Технология изоляционных работ

Работы по изоляции газопроводов должны быть по возможности максимально механизированы. В полевых условиях это дости­ гается применением очистных и изоляционных машин. В городских условиях применение таких машин затруднительно, и поэтому отдельные трубы или секции из двух-четырех труб изо­ лируют на стационарных или полустационарных трубозаготови­ тельных базах, а на трассе изолируют только сварные стыки и исправляют дефекты, а также повреждения изоляции. Мастику для производства изоляционных работ на трассе привозят в биту­ мовозах или емкостях-термосах, а при необходимости приготов­ ляют на месте в передвижных битумоплавильных котлах.

Качество выполнения изоляционных работ зависит от правиль­ ной технологии приготовления мастики, осуществляемой в сле­ дующем порядке. Тщательно очищенный от грязи и закоксовавшегося битума котел на ?/4 его емкости загружают очищенным от засорений и упаковочной бумаги битумом, раздробленным на куски массой не более 2—3 кг, и на малом огне постепенно на­ гревают до 140—150° С. Затем при непрерывном перемешивании в котел добавляют наполнитель и постепенно повышают темпе­ ратуру до 160—180° С, а при низких температурах воздуха до 200° С, после чего мастика готова к нанесению на трубу. При этом поверхность ее становится зеркально-черной, без следов сгустков, пены и пузырей.

Появление пузырей и пены свидетельствует о наличии в ма­ стике влаги. В этом случае мастику необходимо продержать при 150—170° С до исчезновения признаков испарения влаги. Появ­ ление на поверхности мастики зеленовато-желтого дыма свиде­ тельствует о перегреве и коксообразовании. В этом случае надо замедлить нагрев мастики и усилить перемешивание. При чрез­

154

мерном перегреве мастики на ее поверхности появляются лилово­ желтые пузырьки и она становится непригодной. Для надежного контроля варки температуру мастики измеряют через 15—20 мин, а по готовности отбирают пробу для лабораторного анализа.

Готовую мастику допускается держать в котле не более 1 ч при 180—200° С и не более 3 ч при 160—170° С. При необходимо­ сти продления этого срока температуру мастики надо снизить до 110—120° С с последующим подогревом перед использованием. В холодную погоду при температуре воздуха от 5 до —25° С в мастику перед использованием добавляют пластификатор (3— 5% по массе).

Поверхность трубы перед нанесением мастики должна быть загрунтована. Грунтовку (праймер), как указано ранее, приго­ товляют растворением битума марки IV в бензине в соотношении 1 3 по массе или 1 : 2,5 по объему. При этом необходимо разо­ гретый до 180—200° С битум непременно охладить до 70—80° С и тонкой струйкой вливать в бензин при интенсивном перемеши­ вании смеси. В результате получается жидкость черного цвета. Грунтовку наносят в сухую погоду на сухую очищенную трубу тонким, ровным и сплошным слоем. При поставке, загрунтован­ ных труб нарушенные и загрязненные места грунтового покрытия очищаются, промываются бензином и грунтуются заново.

Изоляционная мастика наносится по высохшей грунтовке, которая при нажиме не оставляет следов на руке. Мастика нано­ сится механизированным способом в один слой, а ручным спосо­ бом — в два толщиной 1,5—2 мм каждый, причем второй слой можно наносить только после остывания первого слоя. На неостывший второй слой мастики спиралью накладывают усили­ вающую обертку из бризола, стеклохолста или гидроизола. Если оберточный слой является наружным, то он накладывается с нахлестом витков 2—3 см, а если промежуточным (при весьма усиленной изоляции), то его можно накладывать без нахлеста.

Также с нахлестом делается защитная обертка из крафт-бу- маги. Оберточный материал должен прилегать к мастике плотно, без пустот, морщин и складок.

Перемещение и укладку в траншею изолированных труб или плетей осуществляют трубоукладчиками или автокранами с ис­ пользованием мягких стропов в виде полотенец из прорезиненной ленты.

Изолированный, а чаще всего и сваренный газопровод после укладки в траншею присыпают измельченным грунтом на высоту 20—25 см, за исключением неизолированных стыков, которые изолируют непосредственно в траншее после испытания газопро­ вода на прочность.

Во избежание ожогов при использовании горячей мастики изо­ лировщики должны работать в кожаной обуви и брезентовой одежде с брюками навыпуск (поверх сапог).

155

§ V III.5. Контроль качества изоляции

На все материалы, применяемые для изоляции газопроводов, должны быть сертификаты и документы, подтверждающие их качество. При варке мастики следят за правильной дозировкой ма­ териалов, загружаемых в котел, так как от состава мавтики зависят ее свойства. Физико-механические свойства мастики харак­ теризуются температурой размягчения * дуктильностыо и пенетрацией. Эти показатели определяют лабораторным анализом нроб готовой мастики.

Температуру размягчения мастики определяют по методу «кольцо и шар» (КиШ). Для этого в латунное кольцо диаметром

Рис. VIII.7. Определение темпера­ туры размягчения по методу «коль­ цо и шар».

а —общий вид прибора; б — кольцо для мастик.

1 —термометр; 2 —сосуд; 3 — вода или глицерин; 4 —шар; 5 —кольцо с образ­ цом.

15,7 мм и высотой 6,35 мм заливают пробу мастики и на нее после охлаждения кладут стальной шарик диаметром 9,35 мм и массой 3,5 г (рис. V III.7). Кольцо с шариком размещают на специальном штативе и опускают в стеклянный стакан с водой или глицерином, подогреваемыми со скоростью 5° С/мин. При нагреве мастика размягчается и под действием массы шарика выдавливается из кольца до соприкосновения с нижней площадкой штатива. Заме­ ренную в этот момент температуру и принимают за температуру размягчения мастики. Для надежности мастика исследуется одновременно в двух кольцах.

Пенетрация (глубина проникания иглы) характеризует кон­ систенцию мастики и устойчивость ее в подогретом состоянии и определяется пенетрометром. В этом приборе на пробу мастики, залитую в металлическую чашку и охлажденную до 25° С, опу­ скается игла длиной 51 мм и диаметром 1,5 мм с конусным притуп­ ленным концом. Под действием нагрузки 100 г игла в течение 5 сек проникает в мастику. Десятая доля миллиметра погружения иглы в мастику принимается за единицу пенетрации (например, при погружении иглы на 2,5 мм пенетрация составляет 25 единиц).

Дуктильность. (растяжимость) характеризует пластичность и вязкость мастики. Определяется она растяжением в дуктилометре образца мастики в виде восьмерки длиной 75 мм. Растяже­ ние осуществляется при 25° С со скоростью 5 см/мин до момента

156

разрыва образца. Удлинение образца в момент разрыва, выражен­ ное в сантиметрах, и определяет дуктильность мастики.

В табл. V III.3 приведены примерные составы и свойства неко­ торых видов битуморезиновых мастик.

Примечания. 1. Мастики марок 1 —5 приготовляют на местах ведения ра­ бот, 6 и 7— на заводах. 2. Мастики марок 4 и 7 рекомендуется применять для про­ изводства работ при температуре воздуха до—15° С, мастики марок 5 и 6 — до —25° С.

Качество очистки газопровода и нанесения на него грунтовки и изоляционного покрытия проверяют пооперационным внешним осмотром. При этом могут быть выявлены следующие дефекты: плохая очистка, пропуски и неравномерность грунтовки или покрытия, трещины, пустоты между слоями покрытия, отсутствие нахлеста наружных оберток, пористость покрытия и др. После нанесения изоляционного покрытия проверяют его толщину, степень прилипаемости к телу трубы и диэлектрическую сплош­ ность. Толщину и равномерность покрытия проверяют через каждые 100 м в четырех точках по окружности трубы с помощью толщиномеров, например типа ИТ-60, которые не нарушают изоляционное покрытие.

Степень прилипаемости изоляции к телу трубы (адгезия) мо­ жет быть определена приближенно путем надреза изоляции по двум сходящимся под 45—60° линиям. Отдирая изоляцию с вер­ шины угла надреза концом ножа, можно ориентировочно опре­ делить прилипаемость изоляции между слоями, к телу трубы, а заодно проверить правильность показаний толщиномеров о тол­ щине изоляции. Однако такой способ не дает количественной оценки

157

степени прилипаемости. Для получения количественной оценки прилипаемости применяют адгезиметр. Во ВНИИСТ разработан адгезиметр-сдвигомер СМ-1, дающий оценку прилипаемости изоля­ ции к трубе по усилию сдвига участка изоляции определенных размеров. Экспериментально установлена зависимость Сдвига = = 0,57отрыва. Поскольку минимально необходимое нормальное усилие отрыва изоляции при 25° С должно составлять 5 кгс/см2, то соответствующее ему усилие сдвига равно 2,85 кгс/см2.

Рис. VIII.8. Схема искрового де­

предохранительный зазор на вторич­ ной обмотке.

Проверку сплошности покрытия газопроводов, не засыцанных грунтом, производят дефектоскопами конструкции Ленгаза, Орггаза, ВНИИСТ (ДИ-64, ДИР-69) и другими, а газопроводов, присыпанных грунтом, — искателями повреждений изоляции типа ИПИТ Мосгаза или типа ИП-60. Принцип действия искровых дефектоскопов заключается в создании высокого напряжения между газопроводом и перемещаемым над ним разрядником (искателем). В местах повреждения изоляции газопровода про­ скакивает искра. Необходимое для контроля напряжение, кв: при изоляции нормального типа — 12, усиленного типа — 24, весьма усиленного типа — 36.

Искровой дефектоскоп конструкции Ленгаза (рис. V III.8) со­ стоит из аккумулятора ЭМТ напряжением 6 в, высоковольтного индуктора (ИВ-50), дугообразного искателя с сигнальной неоно­ вой лампочкой и электропроводов. Ввиду высокого напряжения*, развиваемого во вторичной обмотке индуктора, прибором необ­ ходимо пользоваться в резиновых перчатках.

Искатель повреждений изоляции трубопроводов ИПИТ кон­

с реле-прерывателем и регулирующим реостатом, заземляющего электрода, телефонных наушников и соединительных проводов. При включении прибора подаваемый на газопровод пульсирующий ток через поврежденные места изоляции стекает в грунт и воз­

158

вращается через заземляющий электрод в прибор. При прибли­ жении переносных электродов к месту повреждения изоляции в наушниках слышен звук работающего реле. По максимальному звуку уточняется местонахождение повреждения. Поврежденные места изоляции исправляются.

Рнс. VIII.9. Схема устройства и применения прибора ИПИТ.

1 —газопровод; 2 —наружная изоляция; з —присыпка грунтом; 4 —заземление; 5 —индукционная катушка; 6 — аккумулятор; 7 —переносные индикаторные электроды; 8 — телефонные наушники.

Данные по изоляции газопроводов фиксируются в журнале изоляционных работ, а результаты контроля изоляции офор­ мляются актами.

§ VIII.6. Новые изоляционные материалы

Обычные изоляционные покрытия на битумной основе подвер­ жены старению, т. е. постепенному разрушению, вследствие чего снижается переходное сопротивление труба — земля. Поэтому изыскиваются пути их совершенствования. В 1966 г. Академией коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова (АКХ) и трестом Росгазстрой Главгаза МЖКХ РСФСР разработана битумноатактическая изоляция «Бамаст», состоящая из 95% строитель­ ного битума Б Н -IV (ГОСТ 6617—56) или нефтяного битума БНИ -IV (ГОСТ 9812—61) и 5% атактического пропилена (СТУ 36—13—81—64). В качестве армирующей обертки применен не­ тканый стекловолокнистый холст ВВ-ГУ. Опыт эксплуатации сотен километров газопроводов с изоляцией «Бамаст» в ряде городов показал преимущества этой изоляции перед обычной би­ туморезиновой, особенно из-за повышения эластичности, адгезии, прочности, диэлектричности, тепло- и хладостойкости.

Для строительства подземных и надземных газопроводов в низкотемпературных районах Севера используются разработан­ ные ВНИИСТ покрытия на основе эпоксидно-каменноугольных и фуриловых смол. При небольшой толщине (0,5—1 мм) эти покры­ тия обладают адгезией к металлу около 80 кгс/см2, удельным электрическим сопротивлением до 1010 ом-см, теплостойкостью до 90° С и морозостойкостью до —60° С.

159

Известно, что обычные полимерные липкие ленты, получившие широкое распространение для изоляции подземных газопроводов, пригодны только для летних условий работы. Поэтому для исполь­ зования в северных районах страны разработаны и применяются морозостойкие липкие ленты, в том числе марок ПВХ-СЛ и ПВХ-ЛМЛ. Липкая поливинилхлоридная лента ПВХ-СЛ изго­ товляется из поливинилхлоридного пластиката, покрытого под­ клеивающим слоем, и применяется при температурных режимах эксплуатации покрытия от 40 до —20° С. Наносится она на трубу по клеевой или битумно-клеевой грунтовке при температуре воздуха не ниже —12° С. Липкая поливинилхлоридная лента

трубу возможно при температуре воздуха до —40° С.

§ V III.7. Электрические методы защиты от коррозии

Электрическими методами городские подземные газопроводы защищают от коррозии блуждающими токами и реже — от поч­ венной. Основными методами электрической защиты являются: электрический дренаж, катодная и протекторная защиты. Выбор метода осуществляется в зависимости от местных условий и ре­ зультатов электроизмерений.

Электрическим дренажем называется организованный отвод блуждающих токов из защищаемого газопровода к источнику этих токов. Различают три вида электрического дренажа: прямой, поляризованный и усиленный. Каждый из дренажей осущест­ вляется путем электрического соединения подземного газопровода через дренажное устройство с отрицательной шиной тяговой подстанции, или отсасывающим пунктом, или с рельсами элек­ трифицированного транспорта.

Прямой (простой) электродренаж (рис. V III.10, а) обладает двусторонней проводимостью и применим лишь на участках с устойчивым анодным потенциалом, где исключена возможность стенания токов с рельсов или отрицательной шины тяговой под­ станции в газопровод. Обычно его подключают к отсасывающим пунктам или к рельсу не далее 50 м от отсасывающего пункта.

Поляризованный дренаж обладает односторонней проводи­ мостью за счет включения в его схему релейно-контактной аппа­ ратуры (для автоматического включения установки при прямых токах и отключения при обратных) или за счет установки полу­ проводниковых диодов, обладающих односторонней проводи­ мостью. На рис. V III.10, б представлена схема поляризованного дренажа ДП-63, в которой имеются контактор и диод. Когда потенциал газопровода незначительно превышает потенциал рель­ са, дренажный ток протекает по цепи газопровод 1 — предохра-

160