Поиск по сайту

Жми

Для полиэтиленовых покрытий применяют как порошкообразный, так и гранулированный полиэтилен. Порошкообразный полиэтилен наносят на трубы методом напыления, а гранулированный - методом экструзии. Полиэтиленовые покрытия, наносимые в заводских и базовых условиях, должны соответствовать следующим основным техническим требованиям:

 

Основные требования к полиэтиленовым покрытиям, наносимыми в заводских и базовых условиях:

Диэлектрическая сплошность при напряжении, кВ

5 на 1 мм толщины (+ 5 кВ)

Адгезия к стальной поверхности, Н/см, не менее

35,0

Прочность при ударе (на 1 см толщины покрытия), Дж, не менее

5,0

Переходное электросопротивление, Ом×м2, не менее:

после нанесения защитных покрытий

на законченных строительством и засыпанных участках сооружений

 

1,0 × 108

1,0 × 105

Максимальная температура эксплуатации (температура транспортируемого продукта), 0С

60

 

Напыление полиэтилена

В качестве исходного материала для получения покрытий используется порошкообразный полиэтилен низкого давления (высокой плотности), выпускаемый по ГОСТ 16338-77 и являющийся продуктом полимеризации этилена при низком давлении на комплексных металлоорганических катализаторах.

Для изоляции труб применяется порошкообразный полиэтилен в виде композиций с термо- и автостабилизаторами. Эти композиции обладают стойкостью к термо- и фотоокислительному старению.

В качестве термостабилизатора в композицию полиэтилена вводят диафен в количестве 0,1% или 0,3% сантакокса и 0,1% стеарата кальция.

Светостабилизатором является углерод технический (сажа), вводимый в композицию в количестве 0,5%.

Электрические показатели композиций порошкообразного полиэтилена:

Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом

1 × 1014

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом×м

1 × 1016 - 1 × 1017

Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1010 Гц

0,0002 – 0,0005

Диэлектрическая проницаемость при частоте 1010 Гц

2,32 – 2,36

 

Технология изоляции труб порошкообразным полиэтиленом заключается в следующем. Трубы, предназначенные для изоляции, проходят через печь сушки, где с их поверхности удаляется влага, снег, иней и наледь, и поступают в трубоочистную машину. С поверхности металла труб удаляют все жировые загрязнения, пыль, ржавчину и окалину. Очищенная труба по рольгангу поступает в газопламенную печь, где ее поверхность нагревается до 230 – 2500С в зависимости от толщины стенки трубы и свойств применяемой полиэтиленовой композиции. Далее нагретую трубу захватывают специальным устройством и помещают над ванной напыления, в которую поступает из бункера по шнековым транспортерам порошкообразный полиэтилен. Труба располагается над поверхностью порошка, приводимого с помощью вращающихся роторов в псевдоожиженное состояние. Частицы порошкообразного полиэтилена в псевдоожиженном слое приобретают отрицательный заряд и под действием сил электрического поля при напряжении 60 кВ, а также воздушных потоков осаждаются на нагретой положительно загрязненной поверхности вращающейся трубы, прилипают к ней, плавятся и образуют непрерывную хорошо адгезированную к металлу полимерную пленку. В процессе оплавления пленки из полиэтилена низкого давления она уплотняется с помощью прикатывающих валиков, покрытых специальной резиной.

Далее трубу со сформированным покрытием погружают в ванну с холодной водой, где температура на поверхности наружного слоя изоляции понижается до + 70 – 600С, и затем по рольгангу с обрезиненными роликами передается на участок контроля качества покрытия.

Особенность процесса изоляции труб порошкообразным полиэтиленом заключается в том, что не требуется нанесения на поверхность металла подклеивающего слоя (адгезива). Здесь роль подклеивающего слоя выполняет слой порошка, непосредственно, прилегающий к поверхности трубы, так как разрушение первичной структуры и формирование новой происходит непосредственно на металле. Температура формирования слоя, прилегающего к поверхности трубы, выше, чем температура остальных слоев. В связи с этим уменьшается молекулярная масса полиэтилена, снижается вязкость расплава, что способствует быстрому росту адгезии вследствие ускорения микрореологических процессов и увеличения скорости фактических контактов.

Экструзионно-намоточный способ нанесения покрытия

При использовании для изоляции труб композиций гранулированного полиэтилена применяют экструзионно-намоточный способ и способ непрерывной экструзии «чулком». Для труб диаметром более 600 мм пригоден первый способ, а для труб меньшего диаметра - способ непрерывной экструзии «чулком».

При экструзии используют гранулированный полиэтилен высокого и низкого давления и его сополимеры. При этом в конструкции покрытия обязательно предусматривается подклеивающий слой (адгезив). В качестве адгезива могут применяться сополимеры этилена с эфирами акриловой кислоты, сополимер этилена с винилацетатом (жесткие адгезивы), а также композиции на основе бутилкаучука (мягкий адгезив).

Для нанесения основного слоя покрытия может быть использован термо-светостабилизированный полиэтилен высокого давления (низкой плотности).

Электрические показатели композиций полиэтилена высокого давления:

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом×см

1 × 1016 – 1 × 1017

Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом

1015

Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1010 Гц

0,0002 – 0,0005

Диэлектрическая проницаемость при частоте 1010 Гц

2,25 – 2,31

Для особо стойкой противокоррозионной защиты наносится трехслойное покрытие. В качестве первого слоя наносится слой эпоксидной смолы. В качестве второго слоя, методом экструзии, наносится полиэтилен, который соединяется со слоем эпоксидной смолы при помощи специального клея. Этот материал может применяться при рабочих температурах до 800С и наружной температуре до – 400С.

Преимуществом многослойного покрытия является то, что оно не сдвигается на поверхности стали, что имеет существенное значение для эксплуатируемых трубопроводов или для трубопроводов, еще не засыпанных землей, и позволяет нанести на область кольцевых швов высококачественное покрытие, особенно при высоких колебаниях температуры.

Наряду с вышеперечисленными преимуществами отмечается так же высокая противоударная прочность, прочность на сжатие и отслаивание. Опыт строителей трубопроводов свидетельствует о том, что высокая сопротивляемость ПЭ - покрытий почти полностью исключает механические повреждения во время транспортировки, хранения и укладки, при условии соответствующего отношения к ним.

В табл. 2.1 приводятся предъявляемые требования и виды контроля, которым подлежит заводское покрытие.

Таблица 2.1

Контроль и требования к покрытиям стальных труб

для подземных трубопроводов

От трубы к трубопроводу

Контроль и требование

Изготовление

Контроль сырья, заключительный контроль покрытия на пористость, толщину слоя, адгезию, твердость, прочность, растяжение

Транспорт

Противоударная прочность и прочность на сжатие, адгезия, износостойкость

Хранение

Противоударная прочность и прочность на сжатие, адгезия, износостойкость, стойкость к ультрафиолетовому облучению

Прокладка

Противоударная прочность и прочность на сжатие, адгезия, износ

Эксплуатация

Противоударная стойкость, стойкость против старения, стойкость к окружающему грунту, противогрибковая и противобактериальная стойкость, большое переходное сопротивление, стойкость относительно проникновения воды в местах повреждения, а также в случае необходимости тепло- и морозоустойчивость

 

Изоляция труб методом экструзии предусматривает следующую последовательность технологических операций. Трубы по рольгангу поступают в сушильную печь для удаления с их поверхности влаги, снега, инея, наледи и далее в камеру дробеметной очистки. Трубы очищают так же, как и перед нанесением на поверхность покрытия из порошкообразного полиэтилена.

Трубы большого диаметра нагревают в газопламенной печи до 2200С. При изоляции труб диаметром менее 600 мм для нагрева используют высокочастотные индукторы.

При нанесении полиэтиленового покрытия экструзионно-намоточным способом на трубу, совершающую равномерное вращательно-поступательное движение, из экструдера через щелевую головку поступает лента клеевого слоя (адгезива) толщиной 0,15 - 0,2 мм и шириной 200 - 250 мм. На этой же позиции поверх клеевого слоя из другого экструдера также через щелевую головку наносится в несколько слоев основное покрытие из свето- и термостабилизированного полиэтилена. Существуют конструкции устройств нанесения полиэтиленовой изоляции методом экструдирования, в которых напыляется слой эпоксидной смолы как клеевая основа.

Температура изоляционных материалов на выходе из щелевых головок экструдеров составляет 200 – 2200С. Рабочая температура выбрана таким образом, чтобы могли склеиться под давлением соответственно углу подъема намотки наносимые друг на друга внахлест слои в бесшовное, однородное покрытие, которое прочно держится на трубе. Толщина полиэтиленового покрытия регулируется кратностью нахлеста спирально наматываемой ленты из головки экструдера, что в свою очередь обусловливает частоту вращения и осевое перемещение труб (рис. 2.3).

Толщина ленты основного слоя 0,3 - 0,5 мм и ширина 600 - 650 мм.

Для получения покрытия толщиной 2,5 - 3,0 мм выполняют четырех-пятикратный нахлест ленты основного слоя. В процессе формирования изоляционного покрытия трубы вращаются с частотой 7 об/мин и перемещаются в продольном направлении со скоростью 0,5 - 1,2 м/мин. Вращение труб осуществляется за счет косорасположенных роликов рольганга.

Для уплотнения полиэтиленового покрытия используется прижимной ролик с фторопластовым покрытием, который, обжимая изоляцию, способствует соединению отдельных слоев полиэтилена и превращает его в монолитное покрытие.

Покрытие методом непрерывной экструзии «чулком» наносится с помощью наклонной кольцевой головки, питание которой обеспечивается двумя или тремя экструдерами в зависимости от диаметра труб и производительности изоляционной установки.

Температурный режим работы экструдеров и головки аналогичен экструзионно-намоточному способу. Для обеспечения оптимальных условий формирования адгезионной связи между клеевым слоем (адгезивом) и поверхностью трубы применяется вакуумирование головки.

После нанесения полиэтиленового покрытия его охлаждают до температуры 60 – 700С, обливая трубы холодной водой. Далее охлажденные трубы поступают на пост контроля для проверки сплошности, толщины и адгезии покрытия.

Трубы с полиэтиленовым покрытием можно гнуть холодным способом.