Izolácia oceľových plynovodov: materiály na izoláciu a spôsoby ich nanášania

Chystáte sa plynofikovať dom alebo modernizovať prívod plynu? Plynovod je jednou z najcennejších a najnebezpečnejších komunikácií, preto je jeho spoľahlivá ochrana mimoriadne dôležitá.

Súhlasíte, poškodenie plynovej rúry a únik tohto horľavého plynu môže zostať dosť dlho nepovšimnuté a potom viesť k tým najsmutnejším následkom. Radšej si všetko vopred dôkladne naštudujte a poistite sa pri budovaní ochrany, však?

Ak vás zaujíma izolácia oceľových plynovodov, v tomto článku dostanete odpovede na takéto otázky: prečo je potrebná, aká je, v ktorých prípadoch a ako sa používa každý druh izolačného materiálu, ako sa vykonáva kontrola kvality náteru. Spomenieme všetky druhy plynovodov: od hlavných až po rúry nízkeho tlaku, od nadzemných až po podvodné, odpovieme na všetky vznikajúce otázky.

Funkcie izolácie plynovodu

Dnes je k plynovodu pripojená prakticky každá budova v každej obci, bez modrého paliva si ťažko predstaviť život moderného človeka. Len si predstavte, koľko rúr je potrebných na realizáciu takejto siete dodávok!

Tiahnu sa nad našimi hlavami, pod nohami, hlboko v zemi a dokonca aj po morskom dne. Každý centimeter tejto plynovej siete musí byť spoľahlivo chránený a absolútne bezpečný, pretože únik môže viesť k rozsiahlej havárii, s deštrukciami a niekedy aj obeťami.

Moderné podzemné plynovody sa kladú najmä v polymérových rúrach – nebojí sa korózie ani vplyvu bludných prúdov a teplotu udržiavajú lepšie

Polyetylénové plynovody nepotrebujú dodatočnú ochranu, ale použiť ich možno nie všade a výmena stojí veľa, preto väčšina plynovodných rúr je oceľových.

Aby oceľ nehrdzavela a neničila sa, spracúva sa špeciálnymi prostriedkami a materiálmi, ktoré izolujú jej povrch od okolitého prostredia. Hlavné funkcie takýchto náterov sú ochrana pred vlhkosťou, chemickými vplyvmi, mechanickými účinkami, ako aj dielektrická ochrana.

Aktívna elektrochemická ochrana vytvára na povrchu potrubia katódový náboj, čím zaisťuje jeho elektrickú stabilitu a zabraňuje vplyvu cudzích prúdov.

Okrem náteru sa na podzemných plynovodoch pre spoľahlivú ochranu pred bludnými a jednosmernými prúdmi organizuje elektrochemická katódová ochrana, ktorá zabezpečuje odvod týchto nábojov cez špeciálny vodič do drenážnej stanice.

Pre nadzemné potrubie je ochrana menej náročná, pretože sa ľahšie obnovuje a rúry sú vystavené iba atmosférickej vlhkosti, pravidelne vysychajú. Pre morské plynovody je naopak okrem spoľahlivej ochrany pred agresívnym prostredím potrebná aj dodatočná vrstva zaťaženia, aby rúra nehybne ležala na dne pod vlnami.

Normatívne dokumenty a ich požiadavky

Existujú 3 hlavné dokumenty, ktoré upravujú organizáciu ochrany plynovodov. RD 153-39.4-091-01 „Inštrukcia na ochranu mestských podzemných potrubí pred koróziou“. Ako je z názvu jasné, nevzťahuje sa na izoláciu plynových rúr s priemerom väčším ako 83 cm – medzimestské a medzinárodné, ani na rúry uložené nad zemou alebo pod vodou.

GOST 9.602-89 – súvisiaci dokument, v ktorom sú uvedené všetky normy a výpočty na ochranu podzemných plynovodov. Ak inštrukcia vysvetľuje, ako a z čoho zariadiť izoláciu, tak GOST uvádza, koľko čoho bude potrebné – od metrov materiálu a nástrojov až po zariadenie a pracovné hodiny zamestnancov.

GOST R 51164-98 Oceľové magistrálne potrubia. Všeobecné požiadavky na ochranu pred koróziou. Táto norma vypĺňa medzeru v Inštrukcii týkajúcu sa magistrálnych potrubí. Ich ochrana musí byť obzvlášť spoľahlivá a má svoju špecifickosť, preto sú normy jej organizácie vyňaté do samostatného dokumentu.

Spravidla majú plynovody štátneho a medzinárodného významu priemer viac ako 830 mm, ich inštalácia a údržba je prácna a nákladná záležitosť.

Týmito dokumentmi sa upravujú nasledujúce otázky:

• aké druhy materiálov je povolené používať na danom type plynovodu v daných podmienkach;
• do akej miery je potrebná zosilnená izolácia, či je potrebná elektrochemická ochrana;
• kto a kedy je povinný zabezpečiť plynovod potrebnou ochranou;
• technológia nanášania izolácie v závode a v terénnych podmienkach, ako aj na opravu poškodení;
• normy spotreby materiálov a nákladov na iné zdroje na vykonanie prác;
• postup kontroly kvality náteru a normatívy ukazovateľov kvality podľa všetkých parametrov pre každý typ izolácie.

Takýmto spôsobom je v týchto dokumentoch krok za krokom opísaný celý proces izolácie rúr, od výroby v závode až po kontrolu po montáži a počas prevádzky. Nezostáva žiadny priestor pre tvorivosť, pretože ide o otázky bezpečnosti.

V prípade poškodenia alebo nekvalitného nanesenia izolačného náteru, oceľ v pôde pomerne rýchlo hrdzavie, čo hrozí únikom plynu a požiarom.

Tiež existujú samostatné zoznamy, v ktorých sú uvedené všetky odporúčané materiály a výrobcovia izolácie pre plynovody.

Vzhľadom na zložitosť prác a nemalé množstvo noriem, ktoré je potrebné dodržiavať, ani nepočítajte s tým, že zvládnete izoláciu plynovodu svojpomocne, veď ani plynová služba neprijme práce vykonané externým majstrom.

Druhy materiálov na izoláciu

V závislosti od podmienok prevádzky a pohodlnosti pri aplikácii existuje mnoho druhov náterov na izoláciu plynových rúr. Nadzemné plynovody stačí chrániť 2 vrstvami základného náteru a 2 vrstvami farby alebo smaltu.

Rúry, ktoré budú slúžiť na morskom dne, sú na vrchnej strane základnej izolácie pokryté vrstvou betónu, na zaťaženie a dodatočnú ochranu.

Ďalej sa budeme venovať prostriedkom ochrany oceľových rúr pod zemou.

Polymérové ochranné nátery

Extrudovaný polyetylén – najprogresívnejšia a univerzálna ochrana. Používa sa na rúry s priemerom 57 – 2020 mm, tesne sa prilepí, vytvára ideálne rovnomernú súvislú vrstvu, chráni pred teplotnými a mechanickými vplyvmi a je tiež pohodlný pri práci.

V takomto nátere oceľová rúra prakticky nezaostáva z hľadiska ochranných vlastností oproti polymérovým analógom. Táto ochrana pozostáva iba z 2 vrstiev – tvrdé lepiace adhezívum a samotný polyetylén. Napriek tomu môže takýto náter veľmi zosilneného typu na rúrach veľkého priemeru dosahovať 3,5 mm.

Extrudovaný polypropylén je špecifický svojou vysokou mechanickou pevnosťou: s ním možno pretláčať rúry cez vrty, pre uzavreté spôsoby kladenia, a nemusíme sa obávať, že sa izolácia poškodí trením alebo zachytením o kamene a pôdu. Vonkajšie a konštrukciou sa tento typ izolácie nelíši od polyetylénovej, len je o 0,3 – 0,5 mm tenší.

Polymérové lepiace pásky sú polyetylénové a polyvinylchloridové, pričom prvé sú preferovanejšie, pretože sa 4-krát silnejšie prilepia a lepšie chránia rúry. Častejšie sa lepiace PET pásky používajú na opravu a izoláciu spojov rúr s náterom z extrudovaného polyetylénu, ale existujú aj rúry, ktoré sú nimi omotané v závode po celej dĺžke.

V prípade potreby polymérové lepiace pásky umožňujú úplne nahradiť ochranu rúry v teréne – ale na to je potrebná špecializovaná automatizovaná inštalácia.

Existuje aj kombinovaný PET náter, pri ktorom sa natretá rúra najprv obalí lepiacou polymérovou páskou a na ňu sa ochráni vrstvou extrudovaného polyetylénu. Používa sa na rúry s priemerom do 53 cm a celková hrúbka nepresahuje 3 mm.

Izolácia na báze bitúmenových tmelov

Takáto izolácia sa zásadne líši zložením a vlastnosťami, predovšetkým spôsobom nanášania. Adhézia bitúmenu ako k rúre, tak aj vrstiev medzi sebou, sa zabezpečuje zahrievaním a natavovaním samotného materiálu, nie lepiacim základným náterom, ako v prípade PET.

Takýto náter sa nanáša na špeciálny bitúmenový primer a pozostáva z 2–3 vrstiev mastichy, pričom každá je vystužená, a vonkajšieho papierového ochranného obalu. Výsledkom je súvislý náter, ktorý úplne kopíruje tvar rúry, pričom vystužujúce sklolaminátové vlákna alebo sieťka sú akoby zatavené do hrúbky ochrany.

Ako vystužujúci materiál sa používa sklolaminátová tkanina, sklená sieťovina alebo netkaná polymérová textília. Sklolaminátové pásky sa navíjajú s miernym presahom na vytvorenie súvislej vrstvy.

Samotná masticha okrem bitúmenu obsahuje rôzne prímesi – polymérové, minerálne alebo gumené – ktoré zabezpečujú rôzne vlastnosti materiálu. Do nej sa tiež pridávajú modifikujúce prísady a plastifikátory, ktoré k prirodzenej hydrofóbnosti a schopnosti adhézie pridávajú pružnosť, flexibilitu, odolnosť voči kritickým teplotám a trvácnosť.

Existujú aj pásky, ktoré spájajú bitúmen ako lepidlo, a špeciálne polymérové pásky. Hlavné 2 typy takýchto náterov – PALT so zmršťovacou páskou a LITKOR z polymérovo-bitúmenovej pásky. Posledný je najmä potrebný na ochranu spojov medzi rúrkami s rôznym typom izolácie.

Materiály na izoláciu malých prvkov

Soklové vývody, rohy, kolená, kondenzátne záchytky a ďalšie tvarové prvky plynovodov tiež potrebujú ochranu.

Malé detaily je výhodnejšie izolovať na mieste montáže, no továrenský náter je vhodnejší, pretože je rovnomernejší a spoľahlivejší.

Na to existujú špeciálne nátery: PAP-M105 a Polur. Prvý predstavuje dve vrstvy vytvrdenej polyesterovej živice, vystužené skleným vláknom.

Polur pozostáva hlavne z polyuretánu, doplneného technologickými prísadami a rozdeleného na základnú zložku a vytvrdzovač. Pomocou týchto dvoch zmesí sa tvarové spoje izolujú v továrni, v dielňach aj priamo na trase.

Ako sa nanáša izolácia?

Hlavná časť izolácie sa nanáša na plynové potrubia, a často aj na tvarové diely plynovodu, v továrenských podmienkach, ešte vo fáze ich výroby. Avšak pri montáži potrubia vzniká potreba izolovať spoje, ktorá sa vykonáva v trasových podmienkach – teda priamo na mieste uloženia.

Okrem toho v terénnych podmienkach týmito istými materiálmi vykonávajú opravu ochranného povlaku, ak je poškodené nie viac ako 10% a zriedkavo – dokonca úplnú preizoláciu samostatného úseku. Tiež ručne, priamo na trase, izolujú nádrže.

Pokiaľ možno, zvary a tvarové prvky sa izolujú tým istým povlakom ako hlavné potrubie – alebo čo najpodobnejším.

Vykonávanie prác na izolácii plynovodu je možné pri teplote nad -25 °C, a pre polymérne lepiace pásky – nad +10 °C. Ak prší alebo sneží, nad miestom prác musí byť spoľahlivý prístrešok, ktorý znemožní vniknutie zrážok na izolovaný povrch.

Na rúry nadzemného plynovodu

Tento typ plynovodov je umiestnený v najmenej agresívnom prostredí, a preto je riziko vzniku hrdze výrazne znížené. Okrem toho je poškodenie na ňom oveľa ľahšie spozorovať a opraviť, preto nadzemné plynovody nevyžadujú izoláciu ako takú.

Na ochranu pred zrážkami a atmosférickou vlhkosťou podľa noriem postačuje povlak v 2 vrstvách základného náteru a 2 vrstvách farby, emailu alebo laku.

Pozinkovaným plášťom sa spravidla chránia plynovodné rúry vyžadujúce tepelnú izoláciu. Pod plášť sa ukladá len izolácia, dodatočná ochrana nie je potrebná.

Avšak v prípade náročných prevádzkových podmienok sa používa tepelná izolácia plynovodov – konzistentné mazivá, skleno-emailové povlaky, ako aj hliníkové alebo zinkové plášte, ktoré sa nesmú dotýkať samotnej rúry.

Izolácia podzemných plynovodov

V zemi sú potrubia neustále vystavené pôsobeniu vlhkosti a často aj chemických zlúčenín a bludných prúdov. To všetko môže viesť ku korózii kovu a úniku plynu, preto sa izolácia snaží zabezpečiť čo najspoľahlivejšie.

Každý podzemný oceľový plynovod je chránený dvojnásobne: pasívne – izolačným povlakom rúry, a aktívne – cez odvod alebo potlačenie prúdu katódovou ochranou.

Väčšinu materiálov, o ktorých sme hovorili skôr, možno použiť ako na základnú, továrenskú izoláciu, tak aj na trase. O hlavných etapách a jemnostiach vykonávania takýchto prác povieme ďalej.

Polyetylénovú a polypropylénovú izoláciu v továrni realizujú v niekoľkých etapách:

1. Sušenie rúr.
2. Čistenie brokom do kovového lesku.
3. Ohrev rúr.
4. Nanášanie na rotujúcu rúru lepiaceho základu.
5. Nanášanie metódou extrúzie, pančuchou alebo navíjaním pásky polyetylénovej vrstvy.
6. Zhutnenie špeciálnym valčekom s fluoroplastovým obalom.
7. Vodné chladenie na 70 – 80 °C.
8. Kontrola kvality získaného povlaku.

Všetky procesy sú plne automatizované, veď počítačová presnosť je zárukou kvality produktu.

Často pred nanesením adhezíva sa rúra pokrýva tenkou epoxidovou vrstvou pre lepšiu ochranu a adhéziu. Podľa normatívnych dokumentov to nie je povinné.

V terénnych podmienkach musia byť zachované všetky etapy, ale realizujú sa pomocou prenosného zariadenia – brúsok a pieskovacích čističov, plynové horáky a spájkovacie lampy. Okrem toho existujú špeciálne súpravy materiálov na izoláciu spojov a opravu poškodení – napríklad termozmršťovacia PET manžeta alebo lepiaca polymérová páska.

Pri nanášaní bitúmenovej izolácie sa rúry tiež očisťujú, ale už pomocou kovových kief, ktoré zanechávajú čistý, ale nie hladký povrch. Základný náter, pozostávajúci z bitúmenu a benzínu, sa leje na očistené rúry a rozotiera sa uterákmi, a v podmienkach trasy – handrami alebo štetkami.

Základný náter na bitúmenovú izoláciu sa vyrába z bitúmenu a čisteného benzínu v pomere 1:3 objemu. Nanášať ho tenkou rovnomernou vrstvou je veľmi dôležité pre adhéziu povlaku k rúre.

Najneskôr do jedného dňa je potrebné naniesť hlavný povlak: 2–3 vrstvy mastixu, oddelené armovacím materiálom a chránené zvonka vrstvou papiera.

Na armovanie sa používa sklenená tkanina, netkaná polymérová textília alebo sieť. Navíjajú sa špirálovito, rovnomerne, s miernym napätím a presahom.

Nanášanie izolácie v poľných podmienkach

Pri potrebe opravy poškodení izolácie podzemného plynovodu alebo spojenia rúr s rôznym typom izolácie je dôležité správne vybrať používané materiály.

Povlaky PALT a LITKOR sa používajú len v podmienkach trasy. Oba sa nanášajú na bitúmenový základný náter, ale pre prvý je potrebné najprv naniesť vrstvu bitúmenu a vystužiť ju, a potom priamo na horúci mastix navíjať pásku. V druhom prípade je bitúmen spodnou vrstvou samotnej pásky, preto sa navíja priamo na základný náter po predchádzajúcom natavení horákom.

Napriek vonkajšej podobnosti nie je možné zamieňať pásky LITKOR s lepiacimi PET páskami, pretože použitie nevhodného základného náteru beznádejne pokazí kvalitu izolácie.

Opravujú sa rúry s extrúznym PET povlakom špeciálnymi termozmršťovacími záplatami alebo bitúmenovo-polymérovými páskami LITKOR. Pri výrobnom povlaku lepiacou PET páskou sa na opravu používa tá istá, typu Polylen. To je možné len v teplom období, pretože páska v mraze nelepí a neznáša natavenie.

Na izoláciu miest zvarov rúr s povlakom z extrudovaného polyetylénu sa používajú špeciálne manžety, ktoré sa fixujú pomocou termozmršťovania.

Bitúmenový povlak sa opravuje rovnakými bitúmenovými mastixmi s vystužením, bitúmenovo-polymérovými páskami LITKOR alebo podobným rolkovým materiálom Izoplast-P.

Spájať rôzne rúry v absolútne ľubovoľných kombináciách je vždy možné pomocou pások LITKOR, a ak v pôvodnom povlaku oboch rúr chýba bitúmen, priame spoje je možné izolovať aj lepiacimi páskami Polylen.

Izolácia rúr pod vodou

Plynovody, ktoré budú slúžiť na morskom dne, izolujú obzvlášť starostlivo, pretože toto prostredie je nebezpečné chemickým aj mechanickým poškodením, a prerušenia v prevádzke potrubia spravidla znamenajú prerušenia v medzinárodných dodávkach plynu.

Hlavnú časť ochrany rúry získavajú už v továrni. Po čistení a sušení ich natierajú epoxidovou zmesou, potom nanášajú adhezív a naň polyetylénovú vrstvu. V tejto fáze sú rúry podobné suchozemským, okrem prvej epoxidovej vrstvy, ktorá je zdvojená aj na vnútornom povrchu.

Avšak to nie je všetko: na pripravené rúry už v továrni inštalujú katódovú ochranu, potom postavia armovací rám a zalejú vonkajšiu betónovú vrstvu, často so železnou rudou ako plnivom.

Obetónovanie na povrchu základnej izolácie nielen ochráni pred akýmkoľvek poškodením, ale aj spoľahlivo pripne rúru ku dnu.

V dôsledku takej viacvrstvovej úpravy môže hmotnosť 1 bm rúry dosahovať 2 tony. Preprava takýchto rúr je veľmi problematická, preto sa nevyrábajú príliš dlhé, a na každý kilometer morského plynovodu pripadá niekoľko desiatok zvarov, z ktorých každý musí byť spoľahlivo izolovaný.

Spájanie a izolácia spojov prebieha na špeciálnej bárke vybavenej všetkým potrebným. Tu sa rúry zvárajú, zvar sa starostlivo čistí pomocou oceľovej drviny. Hlavné potrubia majú obrovský priemer, preto sa ohrievajú indukčnými, nie propánovými horákmi – je to rýchlejšie, rovnomernejšie a bezpečnejšie.

Potom sa nanáša primer a inštaluje sa teplom zmršťovacia manžeta, fixovaná zámkovou platňou. Manžeta sa najprv nahreje v strede, pozdĺž zvaru, a potom sa postupne zmršťuje pomocou plynových horákov celá, od stredu k okrajom. Po kontrole kvality tejto fázy sa inštaluje obkladový plášť na zaliatie PUR peny. Po jej zaschnutí sa rúra spustí na dno a zasype sa štrkom.

Kontrola kvality nanášania izolácie

Ochrana oceľových plynovodov je zodpovedná činnosť, preto každá vykonaná operácia podlieha dôkladnej kontrole, s vyhotovením protokolu o vykonaných skrytých prácach a ich zapísaním do pasportu potrubia. Nech by bol akokoľvek kvalitný a správne zvolený materiál izolácie, nesplní svoje funkcie, ak bola porušená technológia vykonávania prác.

Základné parametre hotového povlaku, ktoré sa kontrolujú, sú hrúbka, súdržnosť a priľnavosť k rúre. Merajú sa špeciálnymi elektronickými prístrojmi: hrúbkomerom, iskrovým defektoskopom a adhéziomerom. Tie nepoškodzujú povlak, preto umožňujú kontrolovať všetky sporné miesta bez zbytočných nákladov.

V továrenských podmienkach

V továrňach a výrobných základniach sa hrúbka povlaku kontroluje na 10% rúr z každej dávky, na 4 miestach z rôznych strán po obvode každej rúry, ako aj na pochybných úsekoch.

Izolácia nanesená na rúry výrobcom je vždy rovnomernejšia, kvalitnejšia a spoľahlivejšia ako izolácia vykonaná v terénnych podmienkach, a to aj pri použití podobných materiálov.

Adhéziu, alebo silu priľnavosti ku kovu a medzi vrstvami, normy vyžadujú kontrolovať tiež na 10% výrobkov v dávke alebo každých 100 m.

Súdržnosť povlaku, teda absencia prepichnutí, natrhnutí a iných prienikových porúch, sa kontroluje na všetkých izolovaných výrobkoch po celej ploche.

Okrem toho sa môže kontrolovať dielektrická súdržnosť povlaku, pevnosť v náraze, plocha odlupovania po katódovej polarizácii a ďalšie skúšky. Pri izolácii bitúmenovými povlakmi sa vzorka na fyzikálne vlastnosti odoberá z každej dávky tmely, minimálne denne.

Na mieste montáže alebo opravy

V podmienkach na trase sa tiež kontroluje kvalita izolácie, na súdržnosť vždy a úplne, a na hrúbku a adhéziu každý 10. zaizolovaný zvar.

Okrem toho sa kontroluje šírka presahu na továrenský povlak, ako aj reliéf izolácie – na absenciu vĺn, vrások, vzduchových vreciek a iných defektov.

Pri slabej adhézii izolačnej pásky k rúre sa bude časom odlupovať a rúra zostane nechránená pred okolitým prostredím.

Okrem toho sa na už existujúcich plynovodoch pravidelne kontroluje súdržnosť izolácie. Na to ich netreba ani vykopávať, a v prípade podozrenia na poškodenie sa rúry obnažia a kontroluje sa nielen hrúbka, súdržnosť a adhézia, ale aj dielektrické vlastnosti izolácie.

Závery a užitočné video k téme

Teraz viete všetko – alebo takmer všetko – o účele a materiáloch na izoláciu rôznych oceľových plynovodov, a tiež máte predstavu o špecifikách ich nanášania a kontroly kvality ochrany.

A pre väčšiu názornosť odporúčame pozrieť si video, kde sa podrobne hovorí o izolácii zvarových spojov bitúmenovo-polymérovou páskou:

Inštalácia zmršťovacej manžety na zvarový spoj:

Možno ste sa už stretli s podobnými prácami, pozorovali ich priebeh alebo ste sa na nich priamo podieľali. Prosím, doplňte alebo ohodnoťte uvedené informácie. Budeme radi, ak sa dozvieme váš názor v diskusii nižšie.