Виды очистки поверхности труб

Перед нанесением на магистральные трубопроводы противо­коррозийного покрытия их поверхность очищают от загрязнений, окалины и ржавчины. Если трубы в заводских условиях были покрыты консервирующей смазкой, то перед нанесением изоляции ее счищают.

Окалина образуется на поверхности труб при производстве их на заводе. Это продукт окисления металла при высокой темпе­ратуре нагрева (около 1000°С). В зависимости от состава металла труб, состава газовой среды и температуры нагрева стали окалина может состоять из одного или нескольких слоев. Толщина слоя окалины па поверхности труб определяется температурой прокатки и условиями охлаждения металла. С увеличением температуры и продолжительности процесса окисления увеличивается тол­щина слоя окалины. Твердость окалины часто выше твердости основного металла труб.

При многослойной структуре окалины (обычно до трех) самый нижний слой, находящийся в непосредственном соприкосновении с основным металлом труб и составляющий примерно половину толщины окалины, имеет незначительную прочность и наиболее рыхлое (пористое) строение. Его химический состав — FeO, Средний слой, составляющий 40—48% толщины всей окалины, характеризуется плотной струк­турой и высокой прочностью. Связь между нижним и средним слоями обычно непрочная. Верхний наружный слой окалины, представляющий разновидность гематита, составляет 2—10% толщины всего слоя окалины. Химический состав наружного слоя Fe₂O₃, прочность его весьма высокая, превосходит прочность среднего слоя примерно в 100 раз. Этот слой прочно соединен со средним слоем. При очистке отделение этих слоев происходит по границе нижнего рыхлого слоя.

Толщина слоя окалины в зависимости от состава стали и технологии изготовления труб колеблется в среднем от 0,2 Д° 1 мм. Как правило, окалина по поверхности располагается не сплошным слоем, а разделена трещинами либо имеет чешуйчатое строение.

При длительном хранении труб без изоляционного покрытия происходит процесс электрохимической коррозии металла в результате взаимодействия его с водой и воздухом, на поверхности _Труб образуется ржавчина. Ржавчина представляет собой рыхлый пористый слой металла, прочность которого невысокая.

Ввиду того, что очаг ржавчины, содержащий, как правило, влагу, является источником дальнейшей коррозии основного металла, наличие его на поверхности труб недопустимо.

К загрязнениям труб относятся также различные пятна горюче-смазочных материалов, частицы и пыли грунта. Так как поверхность металла, имеющая такие загрязнения, обладает плохой адгезионной способностью, что обусловливает низкое качество прилипаемости изоляционных покрытий, необходимо ее тщательно очищать.

Очистку поверхности труб производят в два этапа. На первом этапе выполняют предварительную очистку поверхности — уда­ляют масляные и жировые пятна, эмульсионные пленки. Для этого используют органические растворители и водные растворы щелочей. В трассовых условиях в качестве растворителей при­меняют бензин, уайт-спирит, бензол и др. Пятна удаляют обычно вручную ветошью, смоченной в растворителе. В базовых условиях и на заводах для обезжиривания поверхности труб могут при­меняться едкий натр или сода. На этом этапе в трассовых усло­виях трубопровод очищают от комков грунта, а в зимнее время — от снега и льда, производят сушку влажной поверхности.

На втором, основном, этапе поверхность трубопровода очищают от консервирующей смазки, загрязнений, окалины и ржавчины.

Очистку наружной поверхности трубопроводов от загрязне­ний, ржавчины и окалины перед нанесением изоляционных по­крытий можно выполнять механическим, химическим, ультра­звуковым, термическим и другими способами.

Механическую очистку поверхности труб производят песко­струйными или дробеструйными иглофрезерными установками, а также специальными очистными машинами.

Пескоструйные и дробеструйные установки применяют в ос­новном в стационарных условиях (на базах и заводах). В условиях трассы для трубопроводов больших диаметров используют пре­имущественно самоходные очистные машины.

Пескоструйная очистка основана на воздействии потока ча­стиц кварцевого или металлического песка в струе сжатого воздуха на очищаемую поверхность. В процессе многократного удара частиц песка поверхность ме­талла происходит разрыхление и удаление с поверхности труб ржавчины, окалины и загрязнений.

Дробеструйный способ, при котором используется стальная дробь диаметром 0,5—1,2 мм, обеспечивает высокие качество и скорость очистки (до 11,2; Гм³/мин).

Механическая очистка, производимая очистными самоход­ными машинами, передвигающимися по трубопроводу, заключа­ется в разрушении, отделении и удалении с поверхности трубы ржавчины, окалины и загрязнений. Очистка осуществляется в про­цессе работы и перемещения по винтовой траектории роторного рабочего органа машины, насаженной на трубу. Насадку очистной машины на трубу и сопровождение ее (поддержание) при пере­движении по трубопроводу выполняют трубоукладчики.

Роторный рабочий орган очистных машин оборудован скреб­ками и металлическими щетками. Скребки — стальные резцы с режущей кромкой из твердого сплава или армированные пла­стинами. Металлические щетки, очистка которыми производится после прохода скребков, состоят из стальных проволок диамет­ром от 0,3 до 1 мм.

В очистных машинах получили распространение следующие конструкции щеток: плоские, цилиндрические и чашеобразные. Хорошее качество очистки обеспечивается при использовании чашеобразных и круглых металлических щеток с плотным ворсом.

Необходимое качество очистки трубопровода (в том числе околошовной зоны) достигается путем придания очистному ин­струменту при работе вращательно-поступательного движения.

Большое значение при механической очистке поверхности трубопровода имеет правильный выбор технологического режима и степени прижатия щеток к трубе. Нельзя допускать снятия излишнего слоя металла со стенок трубопровода, что может привести к снижению его надежности при эксплуатации.

Химический метод очистки, применяемый в заводских усло­виях, заключается в обработке металлической поверхности труб водными растворами кислот и щелочей. Для удаления твердых окисных образований путем травления используют преимущест­венно водные растворы серной, соляной и фосфорной кислот. Травление осуществляют набрызгом или погружением трубы в ванну с подогретым до 40—80°С кислотным раствором.

Трубы, имеющие масляные или жировые пятна, очищают од­новременно травлением и обезжириванием поверхности в спе­циальном водном растворе серной кислоты с включением NaCl. При химическом методе хорошо удаляются образования различ­ных структур окалины, а также ржавчина. Но в связи с тем, что при травлении окалинных образований происходит интенсивное растворение основного металла труб (примерно в 6 раз быстрее, чем рыхлого нижнего слоя окалины), используют различные инги­биторы и замедлители процесса растворимости металла. Поэтому указанный метод обладает малой производительностью, требуется длительное время очистки и громоздкое 'оборудование. Кроме того, химический метод очистки связан с большим расходом ки­слоты и потерей до 2—4% протравливаемого металла труб.

Ультразвуковой метод очистки заключается в воздействии на помещенную в жидкую среду трубу упругих механических ко­лебаний частотой 20—40 кГц, создаваемых электрогенератором с помощью преобразователей. Этот метод очистки основан на дей­ствии на металл известного явления кавитации, происходящего в процессе возбуждения колебаний жидкости. В результате много­кратного воздействия большой силы гидравлического удара местах разрежения на границе металла и жидкости происходит очистка поверхности труб. При использовании высокочастотных колебаний скорость и качество очистки этим методом значительно повышаются. Ультразвуковой метод очистки в сочетании с хими­ческим может дать большой эффект в стационарных условиях (на заводах и крупных изоляционных базах).

Термический метод очистки заключается в нагреве металла труб пламенем газокислородной смеси до температуры воспламе­нения имеющихся на поверхности загрязнений. Происходит сго­рание поверхностного загрязненного слоя. Ввиду различных зна­чений коэффициента линейного расширения металла трубы и слоя окалины и ржавчины происходит растрескивание и отслаивание последних от стенок трубопровода, изменяются механические свойства окалины и ржавчины и уменьшается их сцепление с ме­таллом труб.

Для термической обработки труб применяют полукольцевые многопламенные горелки ПКХ, работающие на ацетилено-кисло­родной смеси. Горелка с помощью специального самоходного при­способления в процессе нагрева перемещается по трубе со скоро­стью 2—3 м/мин.

После термической обработки труб осуществляют их механи­ческую очистку с помощью очистных инструментов. При этом не требуются большие затраты труда и времени.

Из перечисленных способов очистки труб в трассовых усло­виях наиболее экономичным и технически совершенным является механический способ с помощью специальных очистных машин, обеспечивающих необходимую степень подготовки поверхности при всех видах загрязнений и высокую производительность труда при сравнительно небольших затратах.