Физико-механические свойства битумов

Марка	Глубина про­никновения иглы Ø 0,1 мм при 25°С, не менее	Растяжи­мостьпри 25°С, см, не менее	Температура размягченипо К и Ш, °С, не менее	Водопогло-щаемость за 24 ч, %, не менее
БНН-IV	25...40			0,2
БНИ-IV-3	30...50			0,2
БНИ-V	не менее 20			0,2
БН-70/30	21...40			-
БН-90/10	5...20			-

 

Битумные изоляционные мастики

Битумные изоляционные мастики представляют собой смеси тугоплавкого нефтяного битума, наполнителей и пластификаторов. Для приготовления битумных мастик применяют обычно битумы марок БНИ-IV-3 или БН-IV. Использование нефтяного битума для битумных покрытий в исходном виде оказалось непригодным из-за малой вязкости его в расплавленном состоянии, высокой температуры размягчения и низкой механической прочности. Состав битумных мастик следующий: 80-93% битума, 5-12% наполнителя и 3-10% пластификатора.

Изоляционные покрытия на основе битумных мастик рекомендуется применять для изоляции стальных газопроводов при диаметре не более 800 мм и температуре транспортируемого газа не выше 40°С. Для определения основных физико-механических свойств битумных мастик проводят стандартные испытания, при которых выявляют глубину проникновения (пенетрации) иглы, характеризующую твердость битума, температуру размягчения, растяжимость (дуктильность), характеризующую пластичность битума. По данным испытаний определяют пригодность применения битумных мастик (табл. 3.5.).

Наполнители - специальные активные вещества, которые вводят в состав битумов для повышения структурной прочности и вязкости. Они бывают минеральные (тонкомолотые горные породы, асбест и др.), органические (резиновая крошка размером не более 1 мм) и полимерные (полиэтилен порошкообразный нестабилизированный, атактический полипропилен и др.)

Применение минеральных наполнителей при изоляции магистральных газопроводов ограничено вследствие того, что частицы минерального наполнителя в условиях электрохимической защиты заряжаются отрицательно и выносятся на поверхность покрытия, перемещаясь в сторону анода. Мастики с органическими наполнителями называются битумно-резиновыми, а с полимерными - битумно-полимерными. Ценное качество битумно-резиновой мастики - ее высокая вязкость в расплавленном состоянии, что позволяет при необходимости наносить на газопровод усиленную изоляции толщиной 6 мм за один проход изоляционной машины. Введение в битум полипропилена (7 %) значительно повышает вязкость, упругость и теплостойкость мастики по сравнению с битумно-резиновой. Битумно - пропиленовая мастика по сравнению с битумно-резиновой более пластична при отрицательной температуре, обладает меньшей водопоглощающей способностью (в 1,5 раза меньше) и высокими диэлектрическими свойствами.

Пластификаторы - вещества, химически не взаимодействующие с битумом, вводимые для повышения пластичности мастики и возможности нанесения ее при низких температурах (до минус 25-30° С). Пластификаторы считаются эффективными, если при введении их в битум наряду с приданием мастике упругопластических свойств наблюдается наименьшее снижение вязкости и температуры размягчения. В качестве пластификаторов применяются полизобутилен, полидиен, масло осевое зимнее (ГОСТ 610-72), масло трансформаторное (ГОСТ 10121-76), масло зеленое и др. Количество вводимого в битум пластификатора зависит от температуры окружающего воздуха, при которой будут применять мастику. Готовят мастику на заводах и на трассе. Если после очистки газопровода на его сравнительно холодную поверхность нанести битумную мастику (при температуре 160-180 °С), то за короткий срок мастика охладится и не заполнит все неровности поверхности, вследствие чего сцепление ее с металлом будет непрочным, т.е. прилипаемость (адгезия) ее будет низкая. Чтобы улучшить адгезию, на поверхность металла предварительно наносят слой грунтовки, которая, имея жидкую консистенцию и будучи холодной, целиком заполняет все неровности. После этого на высушенную поверхность наносят первый слой битумной мастики, которая, имея высокую температуру, расплавляет слой грунтовки и плотно соединяется с ней, а, следовательно, и с поверхностью металла.

 

3.3.4. Битумная грунтовка

Применяют битумные, битумно-клеевые и клеевые грунтовки. Тип грунтовки выбирают в зависимости от условий работы газопровода, типа покрытия и условий ее применения. Лучшее качество изоляционного покрытия достигается тогда, когда в грунтовке и покрытии применяется один и тот же материал. Для битумного покрытия основным материалом грунтовки является битум, который растворяют в бензине в соотношении 1: 3 по объему (применяют только неэтилированный бензин). Нагретый до 100 °С битум тонкой струей вливают в бензин при непрерывном помешивании до полного его растворения. Во избежание воспламенения и ожогов нельзя лить бензин в горячий битум.

Битумная грунтовка (праймер) используется для улучшения прилипаемости изоляционной мастики к металлу трубопровода. Она заполняет неров­ности металла на поверхности. Грунтовка готовится из раз­личных битумов в зависимости от сезона использования с неэтилированным авиационным бензином.

Битумно-полимерная грунтовка ГТ-75-ЧИН с инги­битором. В нее входят синтетический каучук, нефтяной битум, термореактивная смола (ингибитор) и растворитель. В качестве усиливающей обертки используется стеклохолст - нетканый стекловолокнистый рулонный материал марок ВЗ-Г и ВВ-К. Битумная изоляция, армированная таким ма­териалом, устойчива к бактериальной коррозии и имеет большой срок службы. Находит применение в качестве за­щитных оберток и бикарул.

Тип битумного покрытия зависит от удельного сопро­тивления грунта, а послойный состав - от условий про­кладки. Наносятся покрытия механизированным спосо­бом самоходными машинами на трассе. Конструкция би­тумных покрытий состоит из битумно-полимерной грун­товки ГТ-75-ЧИН, битумно-резиновой мастики или би­тумно-полимерной ленты типа «изобитэн» со слоем стеклохолста, защитной обертки из бикарула. В зависимости от толщины слоя мастики различают 3 типа покрытий: нормальный слой 4 мм, усиленный слой 5,5 мм и усилен­ный в базовых условиях 2 слоя: 3 мм и 2,5 мм. Слой бикарула везде 0,5 мм.

Переходное сопротивление для нормального битумно­го покрытия равно 5•10\6Ом•см.

 

Полимерные ленты

Полимерные материалы являются основными для изо­ляции трубопроводов, они более водостойкие, имеют большие сопротивления, срок службы, удобны, эконо­мичны. Используются в виде лент или в виде полимер­ных композиций, наносимых на поверхность трубы в порошкообразном или жидком виде на заводе или базе.

Покрытия, изготовленные на заводе, имеют более высо­кие эксплуатационные свойства, не разрушаются при гнутье труб, химически стойки. В условиях трассы изо­ляции подвергаются только стыки. Полимерные изоляционные ленты выполняют из слоя грунтовки и одного-двух (иногда трех) слоев липкой полимерной ленты. Полимернные ленты изготавливают на основе поливинилхлорида (ПВХ) и полиэтилена (ПЭЛ). Ленты состоят из полимерной пленки - основы, на которую нанесен подклеивающий липкий слой. Пленка-основа воспринимает химические и механические воздействия окружающей среды и обладает высокими электроизоляционными свойствами (наряду с другими свойствами). Основная функция подклеивающего слоя - удержание покрытия на защищенной поверхности металла и создание герметизации нахлесток между слоями ленты.

Для предохранения усиленного типа изоляции из полимерных лент от механических повреждений при укладке и засыпке газопровода на покрытие дополнительно наносят защитные обертки из одного-двух слоев рулонного материала с обязательной приклейкой горячей битумной мастикой, клеем или другим надежным креплением концов оберточного материала. На покрытия из полимерных лент наносят клеевые или битумно-клеевые грунтовки.

Импортные ленты состоят из эластичной поливинилхлоридной или полиэтиленовой пленки-основы, на которую нанесен подклеивающий слой, состоящий из бутил каучуковой композиции. Тип импортных изоляционных лент для данных условий работы газопровода выбирают в соответствии с рекомендациями «Инструкции по применению импортных изоляционных лент и оберток». Для каждого типа ленты применяют соответствующую клеевую грунтовку.

Полимерные ленты разделяются на 2 группы: в первой пленка является защитным слоем, а клей только для склеивания; во второй защитными свойствами обладают и пленка, и клей. На полимерные пленки наносят, как правило, обертки для защиты от механических поврежде­ний. Иногда используются липкие ленты поливинилхлорида, пластифицированного специальными добавками для придания ей эластичности и жесткости. К поливинилхлориду добавляют также стабилизаторы для улуч­шения его стойкости и стабильности в атмосферных усло­виях и пигменты для окраски в коричневый и голубой цвет. Используются ленты ПИЛ, ПВХ-БК, ПВХ-Л тол­щиной 0,4 мм.

Для изоляции участков трубопроводов с высокой тем­пературой (на КС) применяют специальные теплостойкие ленты «Летсор-ЛПТ». От механических повреждений ис­пользуются защитные обертки ПЭКом, ПВХ, ПДБ-БК и др. Достаточно широко используются полимерные ленты фирм «ПОЛИКЕН», «Плайкофлекс», «Тек-Раю» (США), «Нитто», «Фурукава» (Япония) и др. Интервал примене­ния от минус 6О до +6О° С. Наносятся покрытия при температуре наружного воздуха не ниже минус 40 °С.

3.3.6. Покрытия из каменноугольных пеков

При изоляции газопроводов применяют изоляционные покрытия из каменноугольных пеков (тяжелых остатков от перегонки каменноугольного дегтя). Отечественная промышленность выпускает пеки трех видов: мягкие, средние и электродные.

Мастика на основе пеков включает в себя средний каменноугольный пек, пластификатор (каменноугольная смола, антрацитовое масло, смола пиролиза резины) и наполнитель в виде порошка резины или асбеста. Покрытия из каменноугольных пеков обладают высокими диэлектрическими свойствами (р = 109 • 10/10 Ом/см) и хорошей водостойкостью

(водонасыщенность через 1 год испытания - не более 1 %), вследствие чего толщина изолирующего слоя может быть уменьшена (по сравнению с битумным покрытием) до 2 мм. На трубу эти покрытия можно наносить в холодном и горячем состоянии. Высокая токсичность ограничивает применение их при изоляционных работах.