image
energas.ru

Территория Нефтегаз № 7-8 2016

Защита от коррозии

01.7-8.2016 10:00 Применение индукционного нагрева при изоляции сварных стыков труб в трассовых условиях

Новые магистральные газопроводы допускается строить только из труб с заводской изоляцией. Для линейной части газопроводов применяются трубы с полиэтиленовым покрытием, соответствующим требованиям СТО Газпром 2-2.2-130-2007 [1], или с полипропиленовым покрытием, соответствующим требованиям СТО Газпром 2-2.2-178-2007 [2]. Для защиты от коррозии соединительных деталей и трубопроводной арматуры применяют покрытия на основе термореактивных материалов (полиуретаны, полимочевины, эпоксиды и модификации на их основе), соответствующие СТО Газпром 9.1-018-2012 [3]. Все вышеперечисленные покрытия в состоянии обеспечить надежную противокоррозионную защиту систем магистральных газопроводов в течение всего срока службы газопровода. После сварки газопровода из труб с заводским покрытием зону сварного стыка необходимо заизолировать. Требования к наружным защитным покрытиям для кольцевых сварных соединений трубопроводов приведены в СТО Газпром 9.1-017-2012 [4]. Основным типом покрытий, применяемых для противокоррозионной защиты сварных стыков газопроводов, являются термоусаживающиеся материалы (ТУМ) – манжеты или муфты. Значительно реже применяются покрытия на основе термореактивных материалов. Применение битумных материалов и лент холодного нанесения для изоляции сварных стыков труб
с заводской изоляцией запрещено.

Ключевые слова: коррозия, изоляция, покрытие сварного стыка, термоусаживающиеся материалы, рекомендуемые температурные режимы, манжеты, муфты, околошовная зона, адгезия, технологический режим нанесения, индукционный нагрев, грейферный индуктор.
Ссылка для цитирования: Петрусенко Е.В. Применение индукционного нагрева при изоляции сварных стыков труб в трассовых условиях // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 7–8. С. 58–61.
Открыть PDF


1.pngПоставка ТУМ осуществляется в комплекте с эпоксидной грунтовкой по техническим условиям, согласованным с ПАО «Газпром». Решение о применении покрытий на объектах ПАО «Газпром» принимается постоянно действующей комиссией ПАО «Газпром» по испытаниям изоляционных покрытий и оборудования по ремонту изоляции газопроводов. Экспертиза материалов и технической документации осуществляется в соответствии с требованиями СТО Газпром 2-3.5-046-2006 [5]. При положительном результате экспертизы материал (покрытие) заносится в Реестр материалов и покрытий, разрешенных к применению на объектах ПАО «Газпром».

Уровень технических требований и рекомендуемые температурные режимы зависят от типа и марки применяемых манжет.

Рекомендации температуры предварительного нагрева труб и нормативные требования к адгезионной прочности ряда ТУМ, разрешенных к применению на объектах ПАО «Газпром», приведены в таблице 1.

Анализ причин несоответствий качества покрытий сварного стыка показывает, что в большинстве случаев причиной брака является отнюдь не качество применяемых ТУМ, а нарушения технологии их нанесения.

Наиболее значимыми технологическими факторами, влияющими на качество покрытия на основе ТУМ, являются степень очистки поверхности металла зоны сварного шва и температурный режим прогрева металла околошовной зоны перед нанесением покрытия.

Технологические трудности по проведению нагрева зоны сварного стыка перед нанесением ТУМ связаны с высокой трудоемкостью процесса и низким уровнем автоматизации данного вида работ, принятого в настоящее время в трассовых условиях.

Хронометраж, проведенный в процессе технологических испытаний, показывает, что общее время изоляции сварного стыка трубопровода из труб 1420 х 14 мм (пескоструйная очистка купрошлаком, нагрев труб ручными газовыми горелками, два оператора) при температуре окружающего воздуха 0 °С составляет порядка 60–70 минут, из которых на нагрев (предварительный нагрев перед очисткой, основной нагрев до 100 °С, нагрев запраймированной поверхности (1–2 минуты)) в совокупности тратится 25 минут. При понижении температуры окружающей среды до –10 °С это время (при использовании защитных палаток) увеличивается до 33 минут; при температуре –20 °С – до 40 минут, ниже –20 °С – до 45 минут.

При дефиците прогрева металла формируемая адгезия ТУМ, а особенно стойкость адгезии к условиям эксплуатации, оказывается недостаточной, покрытие теряет связь с металлом и начинается коррозия.

При этом внешний вид ТУМ, усаженных на «холодную» поверхность, ничем не отличается от нормального покрытия, что затрудняет выявление брака. Адгезия покрытия стыка, согласно нормативным документам [4], контролируется только на трех изолированных сварных стыках в начале проведения работ и не менее чем на одном изолированном сварном стыке из каждых последующих ста. При этом даже реализация высокой по значению исходной адгезии не является гарантией ее устойчивости в процессе эксплуатации. То есть при недогреве или недостаточной очистке покрытие может соответствовать требованиям в процессе проведения приемо-сдаточных испытаний, но быстро отслаивается в процессе эксплуатации.

В этих условиях гарантией качества покрытия является строгое соблюдение всех норм технологического режима его нанесения.

Контроль за соблюдением технологического режима должен проводиться по рабочей документации (технологическим инструкциям, картам), разработанной и утвержденной производителем изоляционных работ. При разработке рабочей документации следует учитывать условия проведения работ, имеющееся в наличии оборудование и рекомендации производителей ТУМ по режимам очистки и температурным диапазонам нагрева сварных стыков перед нанесением ТУМ (табл. 1).

Значительно влияет на выбор технологических режимов нанесения ТУМ площадь зоны сварного стыка под нанесение покрытия. В связи с внедрением новых технологий по проведению ультразвукового контроля сварных соединений труб в трассовых условиях с 23.04.2015 были изменены (в сторону увеличения) требования к длине концов труб, свободных от полиэтиленового покрытия.

Согласно изменению № 2 к СТО Газпром 2-2.2-130-2007 [6], длина концов труб, свободных от полиэтиленового покрытия, должна составлять:

  • от 90 до 150 мм от торца – для труб диаметром до 530 мм;

  • от 140 до 170 мм от торца – для труб диаметром свыше 530 мм и толщиной стенки до 32 мм;

  • от 200 до 240 мм от торца – для труб диаметром свыше 530 мм и толщиной стенки свыше 32 мм.

Большая трудоемкость нагрева, увеличение длины концов труб, свободных от заводского покрытия, а также применение труб с повышенной толщиной стенки являются факторами, определяющими необходимость перехода на более эффективные по сравнению с применением ручных газовых горелок технологии нагрева зоны сварного стыка перед нанесением ТУМ.

2.pngПрогрессивным решением в этом направлении является применение индукционного нагрева. За рубежом практика использования индукторов для этих целей насчитывает уже более 30 лет (рис. 1).

В нашей стране с учетом суровых климатических условий в местах строительства магистральных трубопроводов применение индукторов является еще более актуальной задачей. Однако их применение для подогрева сварных стыков перед нанесением ТУМ до настоящего времени является незначительным. Нормативные рекомендации по их применению отсутствуют. Лишь отдельные компании – производители ТУМ предусмотрели в своих технологических инструкциях возможность применения индукционного нагрева [7].

Производство индукторов, подходящих для применения в трассовых условиях, в России успешно освоено. Более того, их применение уже практикуется при строительстве трубопроводов, в частности для обязательного подогрева торцов труб перед производством сварных работ. Однако ввиду отсутствия нормативных предписаний и строгого технологического контроля мало кто из строителей в настоящее время применяет индукторы для производства изоляционных работ.

Основные характеристики индуктора мощностью 35 кВт приведены в таблице 2. Для эффективного применения в изоляционной колонне необходимо иметь как минимум два индуктора: первый – для предварительного подогрева сварного стыка перед пескоструйной очисткой, второй – для основного нагрева перед нанесением ТУМ.

Хронометраж показывает, что при мощности индукторов 35 кВт и их последовательном применении для предварительного и основного нагрева общее время прогрева металла труб 1420 х 18 мм от 0 до 100 °С составляет 15 минут, от –20 до +100 °С – 25 минут; при мощности индуктора 50 кВт – 10 и 17 минут соответственно. Время нагрева данными индукторами дополнительно зависит от ширины зоны прогрева и формы индукционного кольца. При этом из-за длительности нагрева индукторы малой мощности (35 кВ и ниже) использовать для нагрева труб большого диаметра (1420 мм) нетехнологично.

Применение более мощных индукторов (120 кВ) позволяет проводить необходимый подогрев стыка за 6–8 минут практически независимо от температуры окружающей среды (за счет программы, регулирующей мощность генератора).

Таким образом, экономия времени, необходимого для нагрев труб, при применении индукторов является значительной (табл. 3). Однако определяющим преимуществом индукторов все-таки следует признать минимизацию человеческого фактора, что оказывает самое положительное влияние на качество формируемого покрытия.

Опыт применения индукторов уже имеется в ряде российских строительных компаний. Так, по данным ООО «Стройгазконсалтинг», в компании в настоящее время применяется уже более 100 генераторов мощностью до 120 кВ, около половины из которых задействованы в работе изоляционных колонн.

Ожидается, что применение индукторов при производстве изоляционных работ в трассовых условиях будет расти, чему будет способствовать развитие нормативно-технической базы, предусматривающей необходимость их использования в конкретных условиях работ.

Таблица 1. Требования к термоусаживающимся манжетам
Table 1. Requirements for heat-shrinkable sleeves
Тип манжеты
Sleeve type
Рекомендуемая температура нагрева сварного стыка, 0С
Recommended weld joint heating temperature, 0С
Требование к адгезионной прочности, Н/см, не менее
Requirement to the adhesion strength, N/cm, min.
Терма – СТМП
Terma — STMP
85–95 70
Терма – СТАР
Terma — STAR
105–110 150
Терморад – МСТ
Termorad — MST
70–80 70
ТИАЛ-МГП
TIAL-MGP
105–110 70
Canusa GTS-65 90–100 80
Canusa MIS-100 90–100 90
Canusa GTS-PP-100 3L 90–100 70
Canusa GTS-PP-3L 175–185 200
Canusa GTS-PЕ 125–135 100
Canusa GTS-DDX 70–80 125
HTPL-60 70–80 70
Новорад СТ-60
Novorad ST-60
90–100 70


Таблица 2. Технические характеристики установки индукционного нагрева «Элтерм-С УИНТ-30-4,0-О»
Table 2. Technical characteristics of induction heating unit Elterm-S UINT-30-4,0-О
Наименование показателей
Indicators name
Значение характеристик
Characteristic value
Питающее напряжение, В
Supply voltage, V
380±10%
Максимальная мощность установки, кВт
Maximum capacity, kW
35
Номинальный диаметр труб, DN
Nominal pipe size, DN
50–1400
Эксплуатация установки в диапазоне температур окружающей среды, °С
Unit operation at ambient temperature range, °С
от – 40 до +40
Масса, кг
Weight, kg
130


Таблица 3. Время нагрева труб перед нанесением ТУМ
Table 3. Time of pipes heating before applying HSM
Температура окружающей среды, °С
Ambient temperature range, °С
Время нагрева трубы 1420 х 18 мм до 100 °С, минут, при способе нагрева
Time for heating the pipe 1420 х 18 mm up to 100°С, minutes, when heating with method of
Ручными горелками
Hand torches
Индукционный, при мощности индуктора, кВ
Induction, with inductor, kV
35 50 120
0 25
(2 горелки/2 torches)
15 10 6-8
Минус 20
Minus 20
40
(2 горелки/2 torches)
22 17 6-8
Ниже минус 20
Below minus 20
45
(2 горелки/2 torches)
25 20 6-8


← Назад к списку


im - научные статьи.