Способ изготовления теплогидроизолированного трубного изделия для прокладки надземных теплотрасс
Изобретение относится к теплогидроизолированным трубным изделиям трубопровода, а именно к способам их изготовления для прокладки надземных теплотрасс, эксплуатируемых при постоянной температуре теплоносителя 150°С и выше. Способ изготовления теплогидроизолированного трубного изделия для прокладки надземных теплотрасс заключается в том, что стальной трубный элемент покрывают теплоизоляцией и гидрозащитной спиральновитой оболочкой из тонколистовой оцинкованной стали, наружную поверхность трубного элемента предварительно очищают от загрязнений и слоев коррозии и одновременно обрабатывают фосфатирующим модификатором, включающим преобразователь ржавчины и антикоррозионный пленкообразователь, и таким образом формируют фосфатирующее покрытие, далее накладывают первый слой теплоизоляции, состоящий из фольгированной минеральной базальтовой ваты с волокнами ламельного типа плотностью 40-45 кг/м3, толщиной 40-50 мм, составляющей 45-55% (объем.) от общего объема теплоизоляции, и теплопроводностью при 50°С 0,05 Вт/м·°С, затем на полученную фольгированную поверхность устанавливают центрирующие кольца и трубный элемент с центрующими кольцами помещают в спиральновитую оболочку из оцинкованного стального листа, причем внутреннюю поверхность оболочки предварительно очищают от загрязнений путем ее обработки фосфатирующим модификатором, включающим преобразователь ржавчины и антикоррозионный пленкообразователь, посредством последнего формируют пленочное покрытие, затем кольцевой зазор между внутренней поверхностью оболочки и наружной поверхностью первого слоя теплоизоляции из фольгированной минеральной базальтовой ваты герметизируют фланцами с двух сторон гидрозащитной оболочки и через литьевое отверстие на фланце заполняют зазор жестким пенополиуретаном плотностью 75-80 кг/м3 и теплопроводностью при 50°С 0,03 Вт/м·°С, составляющим 45-55% (объем.) от общего объема теплоизоляции. В результате достигается повышение предельно допустимой температуры теплоносителя от 130°С до 150-200°С, а также увеличение надежности при длительной работе теплотрассы в целом и повышение срока службы теплогидроизолированных трубных элементов. 1 ил.
Изобретение относится к теплогидроизолированным трубным изделиям, а именно к способам их изготовления для прокладки надземных теплотрасс, эксплуатируемых при постоянной температуре теплоносителя 150°С и выше.
Известен способ изготовления теплогидроизолированной трубы, включающий установку трубы в форме с размещенной на ней эластичной оболочкой с диаметром, не превышающим внутреннего диаметра формы, заполнение кольцевой полости между трубой и эластичной оболочкой термоизоляционным покрытием и выдержку времени на его структурирование, причем перед заполнением кольцевой полости между трубой и эластичной оболочкой термоизоляционным покрытием ее торцы герметизируют, а через теплоизоляцию проводят два медных провода для контроля состояния влажности изоляции (система ОДК) с рабочей температурой теплоносителя до 130°С (см. пат. RU № 2136495, кл. В 29 С 63/18, 1999).
Недостатком данного способа изготовления является то, что в качестве гидроизоляционной оболочки использована полиэтиленовая труба со значительной толщиной стенки от 5 до 30 мм (в зависимости от диаметра стальной трубы) для обеспечения прочностных характеристик оболочки при изготовлении, транспортировке, монтаже, а также для гидрозащиты изоляции при эксплуатации трубного изделия, что приводит к большому расходу полимерного сырья. К тому же, как известно, изделия из полиэтилена неустойчивы при длительной работе при солнечной радиации, они рассчитаны для подземной прокладки теплотрасс.
Следует также отметить, что вспенивающийся пенополиуретан (ППУ) плохо сцепляется со стенками полиэтиленовой оболочки, что вызывает необходимость ее дополнительной обработки коронным разрядом для обеспечения достаточного сцепления с ППУ.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления теплогидроизолированного изделия, содержащего стальной трубный элемент и охватывающую его тепловую изоляцию из ППУ в гидрозащитной спиральновитой оболочке из тонколистовой оцинкованной стали и включающего установку трубы в форме с размещенной концентрично трубе с зазором оболочки, заполнение кольцевой полости между трубой и оболочкой теплоизолирующим покрытием и выдержку времени на его структурирование, причем в качестве оболочек используют упрочненную тонкостенную трубу из листовой оцинкованной стали, например, снабдив ее ребрами жесткости и одновременным нанесением полимерного гидроизоляционного покрытия в процессе ее изготовления, причем ребра жесткости создают путем увеличения частоты замковых соединений отрезков стальных тонкостенных труб (см. патент RU № 2200897, кл. F 16 L 59/00, 20.03.2003).
Однако вспенивающийся ППУ имеет недостаточную адгезию по отношению к трубе и оболочке, что снижает прочностные свойства трубы при сдвиге в осевом и тангенциальном направлениях, что в конечном итоге ведет к снижению срока службы такой трубы, кроме того данная технология нанесения теплоизоляции, например, из ППУ (см. ГОСТ 30732 и СТ 4937-001-18929664-04) позволяет изготавливать трубные изделия, которые рассчитаны для перекачки теплоносителя с предельной постоянной температурой до 130°С.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение предельно допустимой температуры теплоносителя от 130°С (в случае применения жесткого ППУ) до 150°С и выше, а также повышение срока службы теплогидроизолированных трубных элементов за счет увеличения прочности при сдвиге в тангенциальном направлении, характеризующей адгезионную прочность ППУ к оболочке, а также за счет повышения стойкости к коррозии стальных трубных элементов.
Указанная задача решается за счет того, что способ изготовления теплогидроизолированного трубного изделия для прокладки надземных теплотрасс заключается в том, что стальной трубный элемент покрывают теплоизоляцией и гидрозащитной спиральновитой оболочкой из тонколистовой оцинкованной стали, при этом наружную поверхность трубного элемента предварительно очищают от загрязнений и слоев коррозии и одновременно обрабатывают фосфатирующим модификатором, включающим преобразователь ржавчины и антикоррозионный пленкообразователь, и таким образом формируют фосфатирующее покрытие, далее накладывают первый слой теплоизоляции, состоящий из фольгированной минеральной базальтовой ваты с волокнами ламельного типа плотностью 40-45 кг/м3, толщиной 40-50 мм, составляющей 45-55% (объем.) от общего объема теплоизоляции, и теплопроводностью при 50°С 0,05 Вт/м·°С, затем на полученную фольгированную поверхность устанавливают центрирующие кольца и трубный элемент с центрующими кольцами помещают в спиральновитую оболочку из оцинкованной стали, причем внутреннюю поверхность оболочки предварительно очищают от загрязнений путем ее обработки фосфатирующим модификатором, включающим преобразователь ржавчины и антикоррозионный пленкообразователь, посредством последнего формируют пленочное покрытие, затем кольцевой зазор между внутренней поверхностью оболочки и наружной поверхностью первого слоя теплоизоляции из фольгированной минеральной базальтовой ваты герметизируют фланцами с двух сторон гидрозащитной оболочки и через литьевое отверстие на фланце заполняют зазор жестким пенополиуретаном плотностью 75-80 кг/м3 и теплопроводностью при 50°С 0,03 Вт/м·°С, составляющим 45-55% (объем.) от общего объема теплоизоляции.
Обработка наружной поверхности трубного элемента активизирует поверхность за счет образования сложного фосфатирующего комплексного покрытия, а преобразователь ржавчины начинает активизироваться под воздействием влаги и после образования следов коррозии на поверхности преобразует их.
Выполнение теплоизоляции, как это описано выше, позволяет в заводских условиях формировать комбинированную двухслойную теплоизоляцию, представляющую собой последовательно нанесенные слои теплоизоляции из фольгированной минеральной базальтовой ваты и теплоизоляции из ППУ.
Исследования показали, что при использовании для прокладки трубопроводов надземных теплотрасс диаметром от 57 до 1420 мм основной тепловой удар берет на себя первый внутренний слой, непосредственно контактирующий со стальной трубой, выполненный толщиной 40-50 мм в зависимости от температуры теплоносителя из фольгированной минеральной базальтовой ваты с волокнами ламельного типа, плотностью 40-45 кг/м3 и теплопроводностью при 50°С 0,05 Вт/м·°С. При предельной температуре теплоносителя 200°С после нанесения первого слоя теплоизоляции толщиной 40-50 мм, плотностью 40-45 кг/м3 теплопоглощение достигает 70-75°С, т.е. на поверхности первого слоя температура составляет 125-130°С, что позволяет использовать в качестве второго слоя теплоизоляции жесткий ППУ с теплостойкостью 125-130°С. Наиболее оптимальный вариант теплоизоляции по критерию оценки себестоимость/качество был достигнут при использовании в сочетании с первым слоем теплоизоляции, выполненным как описано выше, и вторым слоем из жесткого ППУ с плотностью 75-80 кг/м3, с теплопроводностью 0,03 Вт/м·°С, при следующем соотношении слоев (% объемных): внутренний слой 45-55; наружный слой 45-55.
Обработка внутренней поверхности оцинкованных стальных оболочек фосфатирующим модификатором с пленкообразователем очищает от загрязнений, в частности от жировых, смазочно-охлаждающих жидких отложений, увеличивает толщину цинкового защитного барьера, приводит к значительному увеличению адгезионной прочности при сдвиге в тангенциальном направлении, характеризующей адгезионную прочность ППУ к гидрозащитной оболочке. Наружная поверхность очищенного стального трубного элемента обрабатывается тем же составом фосфатирующего модификатора с преобразователем ржавчины, образующей защитное фосфатирующее покрытие, без пленкообразователя, что повышает стойкость против протекания процессов коррозии в случае возникновения конденсата на поверхности пленочного коррозионно-стойкого покрытия.
В качестве фосфатирующего модификатора могут быть использованы различные составы, например, такой как описан в патенте RU № 2241069 или фосфатирующий состав СФ-8 М по ТУ У 24.1-32688506-003-2003, в котором фосфатные пленки, полученные из данного раствора, состоят в основном из фосфата двухвалентного железа (виванита Fe3(PO4)8 Н2О). Известны также грунтовки-модификаторы ржавчины. Это более эффективные препараты чем просто модификаторы ржавчины, так как содержат в своем составе полимерный пленкообразователь. Благодаря этому компоненту грунтовки-модификаторы ржавчины образуют на преобразованной поверхности слой грунта, к которому хорошо прилипают все противокоррозионные мастики. В грунтовках-модификаторах Э-ВА-01 ГИСИ, Э-ВА-0112 таким пленкообразователем является поливи-нилацетатная дисперсия, а в грунтовке Э-КЧ-0184 - карбоксилированный стиролбутадиеновый латекс БСК-65/ЗМ.
После нанесения второго слоя комбинированной изоляции, состоящего из вспененного ППУ плотностью 75-80 кг/м3, в процессе структурирования последний создает давление во внутреннем герметичном объеме в пределах 1,2-1,3 кгс/см2. Это позволяет первому слою минеральной ваты уплотняться от 30 до 50% от своего объема и плотно прилегать к стальному трубному элементу. Такое уплотнение исключает возможность появления конденсата, а в случае его появления начинает работать фосфатирующее покрытие.
В результате достигается сохранение целостности теплогидроизолированного трубного изделия при длительной эксплуатации теплотрассы при повышении адгезионной прочности ППУ к оболочке в 2-3 раза, что препятствует образованию воздушной прослойки между оболочкой и ППУ, а также возникновению конденсата, являющегося причиной развития процесса коррозии.
На чертеже представлен продольный разрез теплогидроизолированного трубного изделия для надземной теплотрассы в виде трубы.
Теплогидроизолированная стальная труба 1 с наружным диаметром от 57 до 1420 мм покрыта теплоизоляцией в гидрозащитной спиральновитой оболочке 2 из тонколистовой оцинкованной стали. Теплоизоляция выполнена из двухслойной комбинации, при этом внутренний слой 3 выполнен толщиной 40-50 мм из фольгированной минеральной базальтовой ваты с волокнами ламельного типа плотностью 40-45 кг/м3 и теплопроводностью при 50°С 0,05 Вт/м·°С. Наружный слой 4 выполнен из жесткого ППУ с плотностью 75-80 кг/м3 и теплопроводностью 0,03 Вт/м·°С, при следующем соотношении слоев (% объемных):
| внутренний слой | 45-55; |
| наружный слой | 45-55. |
Для сохранения центровки стальной трубы по отношению к наружной оболочке применены центрирующие кольца 5.
Способ изготовления теплогидроизолированного трубного изделия, например трубы для надземной теплотрассы с диаметром трубопровода от 57 до 1420 мм, заключается в том, что наружную поверхность стальной трубы 1 предварительно очищают от ржавчины, окалины фосфатирующим модификатором с преобразователем ржавчины. Затем на стальную трубу 1 наносят внутренний слой теплоизоляции 3 толщиной 40-50 мм, выполненный из фольгированной минеральной базальтовой ваты с волокнами ламельного типа плотностью 40-45 кг/м3 и теплопроводностью при 50°С 0,05 Вт/м·°С. После чего устанавливают центрирующие кольца и помещают ее в гидрозащитную оболочку 2 с образованием между нею и внутренним слоем теплоизоляции 3 кольцевого зазора на толщину центрующих колец 5. Гидрозащитную спиральновитую оболочку 2 изготавливают из листовой оцинкованной стали толщиной 0,5-1,2 мм и упрочняют ее ребрами жесткости, образованными замковыми соединениями стальных полос, из которых изготавливают оболочку 2. В результате тонкостенная оболочка с ребрами жесткости приобретает достаточную прочность. Торцы оболочки 2 герметизируют фланцами (не показаны) и затем формируют наружный слой теплоизоляции 4, для чего через литьевое технологическое отверстие на фланце заполняют кольцевой зазор вспенивающим теплоизолирующим материалом - жестким ППУ с плотностью 75-80 кг/м3 и теплопроводностью 0,03 Вт/м·°С, составляющим 45-55% (объемных) от общего объема комбинированной теплоизоляции, и дают выдержку времени для его структурирования.
Настоящее изобретение может быть использовано везде, где требуется надземная прокладка теплотрасс, например при прокладке трубопроводов для горячего водоснабжения и централизованного водяного отопления, при этом отдельные трубы соединяют друг с другом посредством сварки, а образующийся участок стыка длиной 300-420 мм теплогидроизолируют по специальной технологии теми же материалами, что и теплоизолированное трубное изделие.
Способ изготовления теплогидроизолированного трубного изделия для прокладки надземных теплотрасс, заключающийся в том, что стальной трубный элемент покрывают теплоизоляцией и гидрозащитной спиральновитой оболочкой из тонколистовой оцинкованной стали, отличающийся тем, что наружную поверхность трубного элемента предварительно очищают от загрязнений и слоев коррозии и одновременно обрабатывают фосфатирующим модификатором, включающим преобразователь ржавчины и антикоррозионный пленкообразователь, и таким образом формируют фосфатирующее покрытие, далее накладывают первый слой теплоизоляции, состоящий из фольгированной минеральной базальтовой ваты с волокнами ламельного типа плотностью 40-45 кг/м3, толщиной 40-50 мм, составляющей 45-55 об.% от общего объема теплоизоляции, и теплопроводностью при 50°С 0,05 Вт/м·°C, затем на полученную фольгированную поверхность устанавливают центрирующие кольца и трубный элемент с центрирующими кольцами помещают в спиральновитую оболочку, причем внутреннюю поверхность оболочки предварительно очищают от загрязнений путем ее обработки фосфатирующим модификатором, включающим преобразователь ржавчины и антикоррозионный пленкообразователь, посредством последнего формируют пленочное покрытие, затем кольцевой зазор между внутренней поверхностью оболочки и наружной поверхностью первого слоя теплоизоляции из фольгированной минеральной базальтовой ваты герметизируют фланцами с двух сторон гидрозащитной оболочки и через литьевое отверстие на фланце заполняют зазор жестким пенополиуретаном плотностью 75-80 кг/м3 и теплопроводностью при 50°С 0,03 Вт/м·°С, составляющим 45-55 об.% от общего объема теплоизоляции.
