Izolacija jeklenih plinovodov: materiali za izolacijo in načini njihovega nanašanja

Namerevate plinificirati hišo ali modernizirati dovod plina? Plinovod je ena najbolj dragocenih in nevarnih komunikacij, zato je njegova zanesljiva zaščita izjemno pomembna.

Strinjate se, poškodba plinske cevi in puščanje tega goriva lahko precej dolgo ostane neopaženo, nato pa povzroči najbolj žalostne posledice. Bolje je vse vnaprej natančno preučiti in se zavarovati pri urejanju zaščite, kajne?

Če vas zanima izolacija jeklenih plinovodov, boste v tem članku dobili odgovore na naslednja vprašanja: zakaj je potrebna, kakšna je, v katerih primerih in kako se uporablja vsaka vrsta izolacijskega materiala, kako se izvaja preverjanje kakovosti premaza. Omenili bomo vse vrste plinovodov: od magistralnih do cevi nizkega tlaka, od nadzemnih do podvodnih, odgovorili bomo na vsa vprašanja, ki se pojavijo.

Funkcije izolacije plinovoda

Danes je na plinovod priključena praktično vsaka stavba v vsakem naselju, brez modrega goriva si je težko predstavljati življenje sodobnega človeka. Samo predstavljajte si, koliko cevi je potrebnih za uresničitev takšne dobavne mreže!

Vlečejo se nad našimi glavami, pod nogami, globoko v zemlji in celo po morskem dnu. Vsak centimeter te plinske mreže mora biti zanesljivo zaščiten in popolnoma varen, saj lahko puščanje povzroči obsežno nesrečo z uničenjem in včasih tudi žrtvami.

Sodobne podzemne plinovode polagajo v glavnem v polimernih ceveh – ne bojijo se niti korozije niti vpliva blodečih tokov, temperaturo pa bolje ohranjajo

Polietilenski plinovodi ne potrebujejo dodatne zaščite, vendar jih ni mogoče uporabiti povsod, zamenjava pa je draga, zato je večina plinskih cevi jeklenih.

Da jeklo ne rjavi in ne propada, se ga obdeluje s posebnimi sestavami in materiali, ki izolirajo njegovo površino od okolice. Glavne funkcije takšnih premazov so zaščita pred vlago, kemičnimi vplivi, mehanskimi vplivi ter tudi dielektrična zaščita.

Aktivna elektrokemična zaščita tvori na površini cevi katodni naboj, s čimer zagotavlja njeno električno stabilnost in preprečuje vpliv tujih tokov.

Poleg premaza se za zanesljivo zaščito pred blodečimi in trajnimi tokovi na podzemnih plinovodih organizira elektrokemična katodna zaščita, ki zagotavlja odvod teh nabojov preko posebnega vodnika do drenažne postaje.

Za nadzemni plinovod je zaščita manj robustna, saj jo je lažje obnavljati, cevi pa so izpostavljene le atmosferski vlagi in se redno sušijo. Za morske plinovode pa je, nasprotno, poleg zanesljive zaščite pred agresivnim okoljem potrebna dodatna utežna plast, da cev negibno leži na dnu pod valovi.

Normativni dokumenti in njihove zahteve

Obstajajo 3 osnovni dokumenti, ki urejajo organizacijo zaščite plinovodov. RD 153-39.4-091-01 »Navodila za zaščito mestnih podzemnih cevovodov pred korozijo«. Kot je jasno iz naslova, ne velja za izolacijo plinskih cevi s premerom več kot 83 cm – medkrajevnih in mednarodnih, ter za cevi, položene nad zemljo ali pod vodo.

GOST 9.602-89 – sorodni dokument, v katerem so navedeni vsi normativi in izračuni za zaščito podzemnih plinovodov. Če navodila pojasnjujejo, kako in iz česa urediti izolacijo, pa GOST navaja, koliko česa bo potrebno – od metrov materiala in orodja do opreme in delovnih ur delavcev.

GOST R 51164-98 Cevovodi jekleni magistralni. Splošne zahteve za zaščito pred korozijo. Ta standard zapolnjuje vrzel v Navodilih glede magistralnih cevovodov. Njihova zaščita mora biti posebej zanesljiva in ima svoje posebnosti, zato so normativi njene organizacije izločeni v poseben dokument.

Praviloma imajo plinovodi državnega in mednarodnega pomena premer več kot 830 mm, njihova namestitev in vzdrževanje sta naporna in draga.

Ti dokumenti urejajo naslednja vprašanja:

• katere vrste materialov je dovoljeno uporabiti na danem tipu plinovoda v danih pogojih;
• koliko ojačana izolacija je potrebna, ali je potrebna elektrokemična zaščita;
• kdo in kdaj je dolžan zagotoviti plinovodu potrebno zaščito;
• tehnologija nanašanja izolacije v tovarni in na terenu, ter tudi za popravilo poškodb;
• normativi porabe materialov in stroškov drugih virov za izvedbo del;
• postopek preverjanja kakovosti prevleke in standardi kazalnikov kakovosti za vse parametre za vsako vrsto izolacije.

Tako je v teh dokumentih korak za korakom opisan celoten postopek izolacije cevi, od izdaje v tovarni do pregleda po montaži in med obratovanjem. Ne ostane nobenega prostora za ustvarjalnost, saj gre za vprašanja varnosti.

V primeru poškodbe ali nekakovostnega nanašanja izolacijske prevleke jeklo v tleh precej hitro rjavi, kar ogroža uhajanje plina in požar.

Obstajajo tudi ločeni seznami, v katerih so navedeni vsi priporočeni materiali in proizvajalci izolacije za plinovode.

Glede na zahtevnost del in precejšnje število norm, ki jih je treba upoštevati, niti ne računajte, da boste izolacijo plinovoda opravili sami, saj plinska služba ne bo sprejela del, ki jih je opravil zunanji mojster.

Vrste materialov za izolacijo

Glede na pogoje delovanja in enostavnost uporabe obstaja veliko vrst prevlek za izolacijo plinskih cevi. Nadzemne plinovode je dovolj zaščititi z 2 slojema temeljnega premaza in 2 slojema barve ali emajla.

Cevi, ki bodo služile na morskem dnu, na vrhu osnovne izolacije prekrijejo s plastjo betona, za utežitev in dodatno zaščito.

Nato bomo govorili o sredstvih za zaščito jeklenih cevi pod zemljo.

Polimerni zaščitni premazi

Ekstrudirani polietilen – najnaprednejša in najbolj univerzalna zaščita. Uporablja se na ceveh s premerom 57–2020 mm, tesno se prilepi, tvori popolnoma enakomerno neprekinjeno plast, ščiti pred temperaturnimi in mehanskimi vplivi ter je priročen za delo.

S takšno prevleko jeklena cev po zaščitnih lastnostih skoraj ne zaostaja za polimernimi analogi. Ta zaščita je sestavljena iz le dveh plasti – trdi lepilni adheziv in sam polietilen. Kljub temu lahko takšna prevleka zelo ojačanega tipa na ceveh velikega premera doseže 3,5 mm.

Ekstrudirani polipropilen je značilen po svoji visoki mehanski trdnosti: z njim je mogoče vleči cevi skozi vrtine za zaprte načine polaganja, ne da bi skrbeli, da bi se izolacija poškodovala zaradi trenja ali zatikanja ob kamenje in zemljo. Navzven in po zgradbi se ta vrsta izolacije ne razlikuje od polietilenske, le za 0,3–0,5 mm je tanjša.

Polimerne lepilne trakove so lahko polietilenski ali polivinilkloridni, pri čemer so prvi bolj zaželeni, ker se 4-krat močneje lepijo in bolje ščitijo cevi. Pogosteje se lepilni PET trakovi uporabljajo za popravilo in izolacijo spojev cevi s prevleko iz ekstrudiranega polietilena, obstajajo pa tudi cevi, ki so z njimi ovite v tovarni po celotni dolžini.

V primeru potrebe polimerne lepilne trakove omogočajo popolno zamenjavo zaščite cevi na terenu – vendar je za to potrebna posebna avtomatizirana naprava.

Obstaja tudi kombinirana PET prevleka, pri kateri se grundirano cev najprej ovije z lepilnim polimernim trakom, nato pa se jo na vrhu zaščiti s plastjo ekstrudiranega polietilena. Uporablja se na ceveh s premerom do 53 cm, skupna debelina pa ne presega 3 mm.

Izolacija na osnovi bitumenskih mastik

Takšna izolacija se bistveno razlikuje po sestavi in lastnostih, predvsem pa po načinu nanašanja. Adhezija bitumna tako na cev kot med sloji se zagotavlja s segrevanjem in taljenjem samega materiala, ne pa s klejilno grundirko, kot je to v primeru PET.

Takšna prevleka se nanaša na poseben bitumenski premaz in je sestavljena iz 2–3 slojev mastika, od katerih je vsak armiran, ter zunanjega papirnatega zaščitnega ovoja. Rezultat je neprekinjena prevleka, ki popolnoma sledi obliki cevi, pri čemer so armaturna steklena vlakna ali mreža nekako vtaljena v debelino zaščite.

Kot armirni material se uporabljajo steklene koprene, steklene mreže ali netkane polimerne tkanine. Trakovi iz steklenih vlaken se navijajo z rahlim prekrivanjem, da se oblikuje neprekinjen sloj.

Sam mastik poleg bitumna vsebuje različne vključke – polimerne, mineralne ali gumijaste – ki zagotavljajo različne lastnosti materiala. Prav tako se mu dodajajo modifikacijski dodatki in plastifikatorji, ki k naravni hidrofobnosti in sposobnosti adhezije dodajajo elastičnost, prožnost, odpornost na kritične temperature in trajnost.

Obstajajo tudi trakovi, ki združujejo bitumen kot lepilo, in posebni polimerni trakovi. Glavna dva tipa takšnih prevlek sta PALT s termoskrajšljivim trakom in LITKOR iz polimerno-bitumenskega traku. Slednji je zlasti potreben za zaščito spojev med cevmi z različnimi vrstami izolacije.

Materiali za izolacijo majhnih elementov

Kletni izvodi, koti, kolena, kondenzatni zbiralniki in drugi oblikovni elementi plinovodov prav tako potrebujejo zaščito.

Manjše dele je bolj priročno izolirati na mestu montaže, vendar je tovarniška prevleka boljša, ker je bolj enakomerna in zanesljiva.

V ta namen obstajajo posebne prevleke: PAP-M105 in Polur. Prva predstavlja dva sloja utrjenih poliestrskih smol, armiranih s steklenimi vlakni.

Polur pa je v glavnem sestavljen iz poliuretana, dopolnjenega s tehnološkimi dodatki, in je razdeljen na osnovno komponento in trdilec. S pomočjo teh dveh sestavkov se oblikovni spoji izolirajo tako v tovarni, v delavnicah kakor tudi neposredno na trasi.

Kako se nanaša izolacija?

Osnovni del izolacije se nanaša na plinovodne cevi in pogosto tudi na oblikovane dele plinovoda, v tovarniških pogojih, že v fazi njihove proizvodnje. Vendar pa pri montaži cevovoda nastane potreba po izolaciji spojev, ki se izvaja v terenskih pogojih – torej neposredno na mestu polaganja.

Poleg tega se na terenu z istimi materiali izvaja popravilo zaščitnega premaza, če je poškodovanih največ 10%, občasno pa celo popolna ponovna izolacija posameznega odseka. Prav tako se ročno, neposredno na trasi, izolirajo rezervoarji.

Če je mogoče, se varjeni spoji in oblikovani elementi izolirajo z istim premazom kot glavna cev – ali s čim najbolj podobnim.

Izvajanje del na izolaciji plinovoda je možno pri temperaturi nad -25 °C, za polimerne lepilne trakove pa nad +10 °C. Če dežuje ali sneži, mora biti nad mestom izvajanja del zanesljiva nadstrešnica, ki preprečuje vdor padavin na izolirano površino.

Na cevi nadzemnega plinovoda

Ta tip plinovodov se nahaja v najmanj agresivnem okolju, zato je tveganje za nastanek rje znatno zmanjšano. Poleg tega je poškodbe na njem veliko lažje opaziti in popraviti, zato nadzemni plinovodi ne potrebujejo izolacije kot take.

Za zaščito pred padavinami in atmosfersko vlago je po normativih dovolj premaz v dveh slojih temeljnega premaza in dveh slojih barve, emajla ali laka.

S pocinkanim ovojem se praviloma zaščitijo plinske odvodne cevi, ki zahtevajo toplotno izolacijo. Pod ovoj se položi samo izolacijski material, dodatna zaščita ni potrebna.

Vendar pa se v primeru zahtevnih pogojev obratovanja uporablja toplotna izolacija plinovodov – konzistenčne maščobe, stekloemajlne prevleke ter aluminijasti ali cinkovi ovoji, ki se ne smejo dotikati same cevi.

Izolacija podzemnih plinovodov

V zemlji so cevi nenehno izpostavljene vlagi, pogosto pa tudi kemičnim spojinam in blodečim tokovom. Vse to lahko povzroči korozijo kovine in uhajanje plina, zato si prizadevajo zagotoviti čim bolj zanesljivo izolacijo.

Vsak podzemni jekleni plinovod je dvojno zaščiten: pasivno – z izolacijskim premazom cevi, in aktivno – z odvodom ali zatiranjem toka s katodno zaščito.

Večino materialov, o katerih smo že govorili, lahko uporabimo tako za osnovno, tovarniško izolacijo kot tudi na trasi. O glavnih korakih in podrobnostih izvajanja takih del bomo povedali v nadaljevanju.

Polietilensko in polipropilensko izolacijo v tovarni izvajajo v več fazah:

1. Sušenje cevi.
2. Čiščenje s kovinskim drobljencem do kovinskega sijaja.
3. Segrevanje cevi.
4. Nanašanje lepilnega temelja na vrtečo se cev.
5. Nanašanje polietilenskega sloja z metodo ekstrudiranja, z rokavom ali z navijanjem traku.
6. Stiskanje s posebnim valjem s fluoroplastičnim ovojem.
7. Vodno hlajenje do 70 – 80 °C.
8. Kontrola kakovosti pridobljenega premaza.

Vsi procesi so popolnoma avtomatizirani, saj je računalniška natančnost ključ do kakovosti izdelkov.

Pogosto pred nanosom adheziva cev prekrijejo s tanko epoksidno plastjo za boljšo zaščito in adhezijo. Po normativnih dokumentih to ni obvezno.

Na terenu morajo biti vsi koraki ohranjeni, vendar se izvajajo s pomočjo prenosne opreme – brusilnikov in peskalnikov, plinskih gorilnikov in spajkalnih lamp. Poleg tega obstajajo posebni kompleti materialov za izolacijo spojev in popravilo poškodb – na primer termokrčljiva PET manšeta ali lepljiv polimerni trak.

Za nanos bitumenske izolacije cevi tudi očistijo, vendar s pomočjo kovinskih ščetk, ki pustijo čisto, a ne gladko površino. Primer, sestavljen iz bitumna in bencina, nalijejo na očiščene cevi in ga razporedijo z brisačami, na terenu pa s krpami ali čopiči.

Temeljni premaz za bitumensko izolacijo je izdelan iz bitumna in prečiščenega bencina v razmerju 1:3 po prostornini. Nanašati ga v tankem enakomernem sloju je izjemno pomembno za adhezijo prevleke na cev.

Najpozneje v enem dnevu je treba nanesti glavno prevleko: 2–3 plasti mastike, ločene z armirnim materialom in zunaj zaščitene s plastjo papirja.

Za armiranje uporabljajo stekleno tkanino, netkano polimerno krpo ali mrežo. Navijajo jih spiralno, enakomerno, z rahlim nategom in prekrivanjem.

Nanašanje izolacije na terenu

Pri potrebi po popravilu poškodb izolacije podzemnega plinovoda ali povezovanju cevi z različnim tipom izolacije je pomembno pravilno izbrati uporabljene materiale.

Prevleki PALT in LITKOR se uporabljata samo na terenu. Obe se nanašata na bitumenski primer, vendar je pri prvi treba najprej nanesti plast bitumna in ga armirati, nato pa neposredno na vročo mastiko naviti trak. V drugem primeru je bitumen spodnja plast samega traku, zato ga navijejo takoj na primer, predhodno stopljen z gorilnikom.

Kljub zunanji podobnosti ne smemo zamenjevati trakove LITKOR z lepljivimi PET trakovi, saj bo uporaba neustreznega temeljnega premaza brezupno pokvarila kakovost izolacije.

Popravljajo cevi z ekstruzijsko PET prevleko s posebnimi termokrčljivimi zaplatami ali bitumensko-polimernimi trakovi LITKOR. Pri tovarniški prevleki z lepljivim PET trakom za popravilo uporabljajo isti trak, tipa Polilen. To je mogoče le v toplem letnem času, saj se trak na mrazu ne lepi in ne prenaša podtaljevanja.

Za izolacijo mest varjenja cevi s prevleko iz ekstrudiranega polietilena uporabljajo posebne manšete, ki se fiksirajo s pomočjo termokrčenja.

Bitumensko prevleko popravljajo z enakimi bitumenskimi mastikami z armiranjem, bitumensko-polimernimi trakovi LITKOR ali podobnim rolo materialom Izoplast-P.

Različne cevi v vseh mogočih kombinacijah lahko vedno povezujete s trakovi Litkor, če pa v naravnem premazu obeh cevi ni bitumna, lahko ravne spoje izolirate tudi z lepilnimi trakovi Polilen.

Izolacija cevi pod vodo

Plinovodi, ki bodo služili na morskem dnu, se izolirajo posebej skrbno, saj je to okolje nevarno tako za kemijske kot mehanske poškodbe, motnje v delovanju cevi pa praviloma pomenijo motnje v mednarodnih dobavah plina.

Glavni del zaščite cevi prejmejo že v tovarni. Po čiščenju in sušenju jih premažejo z epoksidno maso, nato nanesejo adheziv in nanj polietilenski sloj. Na tej stopnji so cevi podobne enakim kopenskim, razen prvega epoksidnega sloja, ki je podvojen tudi na notranji površini.

Vendar to še ni vse: na pripravljene cevi že v tovarni namestijo katodno zaščito, nato pa zgradijo armaturni okvir in vlijejo zunanji betonski sloj, pogosto z železovo rudo kot polnilom.

Obetoniranje na površino osnovne izolacije ne bo le zaščitilo pred kakršnimi koli poškodbami, ampak bo tudi trdno pritrdilo cev na dno.

Zaradi takšne večplastne obdelave lahko teža 1 m tekočega cevi doseže 2 toni. Prevoz takšnih cevi je zelo problematičen, zato jih ne izdelujejo predolgih, in na vsak kilometer morskega plinovoda pride nekaj deset varjenih spojev, od katerih mora biti vsak zanesljivo izoliran.

Povezovanje in izolacija spojev potekata na posebni barki, opremljeni z vsem potrebnim. Tu cevi zvarijo, zvar skrbno očistijo z napravo za peskanje. Magistralne cevi imajo ogromen premer, zato jih segrevajo z indukcijskimi, ne s propanskimi gorilniki – to je hitreje, enakomerneje in varneje.

Nato se nanese temeljni premaz in namesti toplotno skrčljiva manšeta, pritrjena z zaklepno ploščo. Manšeta se najprej segreje na sredini, nato postopoma s pomočjo plinskih gorilnikov skrči vsa, od sredine proti robovom. Po kontroli kakovosti te faze namestijo obložni plašč za zalivanje PU pene. Po njegovem sušenju cev spustijo na dno in zasujejo z gramozom.

Preverjanje kakovosti nanašanja izolacije

Zaščita jeklenih plinovodov je odgovorno opravilo, zato je vsaka izvedena operacija predmet skrbnega preverjanja, s sestavo zapisnika o opravljenih skritih delih in vnosom v potrdilo cevovoda. Ne glede na to, kako kakovosten in pravilno izbran je material izolacije, ne bo opravil svojih funkcij, če je bila tehnologija izvedbe del kršena.

Glavni parametri končne prevleke, ki jih je treba preveriti, so debelina, neprekinjenost in oprijem na cev. Merijo jih s posebnimi elektronskimi napravami: merilniki debeline, iskrivimi defektoskopi in merilniki oprijema. Te ne poškodujejo prevleke, zato omogočajo nadzor vseh dvomljivih točk brez nepotrebnih stroškov.

V tovarniških pogojih

V tovarnah in proizvodnih bazah debelino premaza preverjajo na 10% cevi vsake serije, na 4 mestih z različnih strani po krogu na vsaki cevi, ter na sumljivih mestih.

Izolacija, ki jo na cevi nanese proizvajalec, je vedno enakomernejša, kakovostnejša in zanesljivejša kot tista, izvedena na terenu, tudi pri uporabi podobnih materialov.

Adhezijo oziroma silo oprijema kovine in med plastmi je treba po normativih preverjati tudi na 10% izdelkov v seriji ali vsakih 100 m.

Celovitost premaza, to je odsotnost preluknjanj, odrgnin in drugih prodornih poškodb, se preverja na celotnem izoliranem izdelku po celotni površini.

Poleg tega se lahko preverja dielektrična celovitost premaza, odpornost na udarce, površina odstopanja po katodni polarizaciji in drugi preskusi. Pri izolaciji z bitumenskimi premazi se vzorec za fizikalne lastnosti vzame iz vsake serije mastike, vsaj dnevno.

Na mestu montaže ali popravila

V terenskih pogojih se kakovost izolacije preverja tudi, pri celovitosti vedno in v celoti, pri debelini in adheziji pa vsak 10. izolirani zvar.

Poleg tega se preverja širina prekrivanja na tovarniški premaz, pa tudi relief izolacije – odsotnost valov, gub, zračnih žepov in drugih napak.

Pri šibki adheziji izolacijskega traku na cev se bo ta sčasoma odlepil in cev bo ostala nezaščitena pred okoljem.

Poleg tega se na obstoječih plinovodih redno preverja celovitost izolacije. Za to jih celo ni treba izkopati, v primeru suma na poškodbe pa cevi odkrijejo in preverijo ne le debelino, celovitost in adhezijo, ampak tudi dielektrične lastnosti izolacije.

Zaključki in koristen video na to temo

Zdaj veste vse – ali skoraj vse – o namenu in materialih za izolacijo različnih jeklenih plinovodov, prav tako pa imate predstavo o posebnostih njihovega nanašanja in preverjanja kakovosti zaščite.

Za večjo nazornost predlagamo ogled videa, kjer je podrobno opisana izolacija zvarov z bitumensko-polimernim trakom:

Namestitev termo-skrčljive manšete na zvar:

Morda ste se že srečali s podobnimi deli, opazovali njihovo izvajanje ali sodelovali neposredno. Prosimo, dopolnite ali ocenite podane informacije. Veseli bomo, če preberemo vaše mnenje v spodnji razpravi.