теплоизоляция трубопроводов

Предлагаем обзор основных технологий теплоизоляции трубопроводов, которые в настоящее время преимущественно применяются при обеспечении тепловой защитой трубопроводных систем коммунального сектора и энергетики, трубопроводов нефтегазового сектора и систем транспортировки веществ иного назначения.

Для гарантии низкого уровня тепловых потерь на трубопроводах сегодня применяются теплоизоляционные материалы (ТИМ) на органической и неорганической основе. Выбор того или иного теплоизоляционного материала диктуется технико-экономическим обоснованием, коммерческой эффективностью, технологическим соответствием теплоизоляции труб, а также иными вопросами эффективности, долговечности, стоимостью эксплуатационных затрат и надежностью того или иного типа теплоизоляции трубопровода.

Поскольку материал труб и соединительных элементов независимо от вещества, из которого они изготовлены (трубы стальные, чугунные, композитные, полимерные, и пр.) без дополнительной тепловой защиты переносит тепло от трубопровода (потери тепла) или наоборот остужает содержимое трубопровода (нагревает его) при транспортировке веществ с низкой температурой (потери холода), то для погашения теплового потока применяются различные типы тепловой изоляции трубопроводной системы и всех входящих в ее состав элементов.

Теплоизоляция труб может осуществляться разными технологическими способами (напыление, экструзия, крепление, намотка и пр.), что зависит прежде всего от материала самих труб (сталь, полимеры и пр.), а также изолируемого вещества, используемого для теплоизоляции труб и соединительных элементов трубопровода. В зависимости от величины температуры вещества, транспортируемого по трубам (низкие, средние, высокие), необходимо использовать разные типы теплоизоляционных материалов и разные конструкции теплоизоляции трубопроводов.

Для промышленных технологий теплоизоляции труб масового поточного способа нанесения изоляции на трубы стального сегмента характерно применение технологии предварительного нанесения изоляции (в том числе "труба в трубе"), что обеспечивает нужный уровень качества теплоизоляции труб по таким показателям, как адгезия, сплошность, плотность и гидрозащита покрытия, а также дополнительным системам контроля функционирования трубопроводной системы (система ОДК, система обогрева трубопровода со скин-эффектом). К примеру – магистральные нефте- газопроводы, продуктопроводы, теплопроводы из стали чаще всего проходят процесс теплоизоляции труб и нанесния антикоррозионного покрытия на специализированных технологических линиях и заводах предварительной изоляции трубопроводов (трубы ППУ, трубы ВУС изоляции на основе экструдированного полиэтилена или полипропиленаи др.). Только в таких условиях можно производить качественную очистку стальных труб на дробеметных установках, наносить высококачественную полимерную изоляцию и формировать теплоизоляцию труб самого высокого уровня надежности, прочности и герметичности.

Помимо материала теплоизолятора важное значение имеет также защитная гидроизоляционная конструкция, которая должна обеспечивать герметичность теплоизоляции при прокладке труб в грунте, каналах или надземным способом, что актуально для подавляющего большинства теплоизоляционных материалов, который из-за попадания в них влаги быстро теряют свои теплофизические свойства и часто просто разрушаются и приходят в полную негодность. Примером могут служить прежде всего теплоизоляционные материалы на основе каменной ваты и стекловаты — при высокой степени намокания защитные свойства данных теплоизоляторов сводятся к нулю, а сам материал теряет свою изначальную форму, сползая в нижнюю часть трубопровода и оголяя его верхнюю и боковые зоны. Таким образом, многие системы теплоизоляции труб помимо внешней гидроизоляции требуют дополнительно системы дренажа для устранения из зоны прокладки трубопровода талых и дождевых вод (канальная прокладка труб).

Другой аспект при выборе того или иного материала для теплоизоляции трубопроводов — это его температурная применимость. При прокачке по трубам, к примеру, воды питьевного назначения или стоков системы водоотведения, природного газа, нефти или нефтепродуктов и других аналогичных веществ могут использоваться теплоизоляционные материалы с низкой температурной стойкостью — к ним относится большинство полимерных теплоизоляторов, которые эффективны для теплоизоляции трубопроводов с температурой среды внутри труб примерно до 90-95 градусов С. - это вспененный каучук, вспененный полиэтилен, вспененный пенополистирол, пенополиуретан (ППУ) и некоторые другие материалы. В этом ряду тепловой изоляции исключение составляет теплоизоляция трубопроводов вспененным полиуретаном (ППУ), который успешно эксплуатируется при температурах до +130—140 градусов С. Именно ППУ изоляция позволяет обеспечить высокое качество тепловой изоляции трубопроводов систем тепло- и водоснабжения, где необходимо транспортировать не только горячую воду с температурой до +100 градусов С., но и перегретую воду или пар с температурными режимами доходящими до предела технологического использования вспененной теплоизоляции пенополиуретаном — до +130-140 градусов С.

Помимо этого ППУ изоляция, на работе с которой специализируется компания СТС Изоляция, за счет надежности своих эксплуатационных и физико-химических свойств применяется в системах теплоизоляции трубопроводов нефтегазового сектора и химической промышленности — в частности в системах холодильных и криогенных трубопроводов с транспортировкой веществ с температурой, доходящей до -200 градусов С. Стальные трубы в ППУ изоляции с системой нагрева (так называемый «скин-эффект») все чаще используются при строительстве магистральных и распределительных нефтепроводов и нефте- продуктопроводов, поскольку пенополиуретан (ППУ) обеспечивает минимальные тепловые потери, а сама конструкция теплоизоляции «труба в трубе» гарантирует высокий уровень герметичности и надежности теплоизоляции трубопровода данного типа при применении полиэтиленовых труб-оболочек, соединительных термоусаживаемых муфт или стальных оцинкованных труб-оболочек и приспособленных для них кожухов изоляционных с герметизацией мест соединения кожуха и внешней стальной оболочки (ОЦ). За счет же совмещения технологии ППУ изоляции труб и системы принудительного прогрева трубопровода, чаще всего электрического с применением специального изолированного греющего кабеля, конструкция нефтепровода с теплоизоляцией линейной части трубопровода вспененным полиуретаном (ППУ) считается наиболее надежной именно для климатических зон Севера с длительным периодом низких температур.

При необходимости защитить трубопровод от тепловых потерь при транспортировке вещества с температурой выше +140-150 градусов полимерная теплоизоляция не применяется, а вместо нее используется теплоизоляция трубопроводов на основе неорганических соединений, таких как минеральная вата, стекловата, разные типы облегченных бетонов с полимерными вспенивателями или составов жидкой отражающей теплоизоляции, а также комбинированные конструкции из органических и неорганических материалов. Например, при теплоизоляции целого перечня промышленных трубопроводов используется комбинированная трехслойная конструкция теплоизоляции, состоящей из минеральной ваты и пенополиуретана (ППУ) под одной внешней изолирующей оболочкой (стальной или полимерной).

Теплоизоляция трубопроводов может производиться в трассовых и в заводских условиях. Примером первого типа теплоизоляции труб может служить применение теплоизоляционных скорлуп, матов или рулонной теплоизоляции из каменной ваты, вспененного каучука, пенополистирола (ППС), пенополиуретана (ППУ) или вспененного полиэтилена (ВПЭ).

Изготовление тепловой защиты труб вторым способом производится в виде предварительно изолированной теплоизоляции трубопроводов с использованием технологии «труба в трубе» с применением в качестве тепловой изоляции пенополиуретана (ППУ), а также облегченных вспененных бетонов — пенополиминеральная теплоизоляция трубопроводов (ППМИ).

Единственная система теплоизоляции трубопроводов (чаще всего из стали или пластиков), обеспеченная конструкционно системой электронного контроля за состоянием трубы, соединительных элементов труб, сварных зон труб, самого теплоизоляционного слоя и внешней гидроизоляционной изоляции трубопроводной системы — это конструкция тепловой ППУ изоляции. Система оперативно-дистанционного контроля (ОДК) за увлажнением ППУ изоляции основана на контроле за состоянием сопротивления медных проводников, проложенных вдоль всего трубопровода, которые реагируют изменением сопротивления при намокании какого-нибудь участка ППУ, причиной чего может быть повреждение внешней изоляции трубопровода или нарушение герметичности внутри трубы (сварного стыка, трубы, фитингов и т.д.).

Технология нанесения теплоизоляции пенополиуретаном (ППУ) на трубопроводы регламентируется такими техническими стандартами, как ГОСТ 30732-2020, СНиП 41-02-2003, СНиП 41-03-2003, СП 41-105-2002, ПБ 03-75-94 и другими.

Компания СТС Изоляция производит весь спектр стальных труб и фасонных соединительных изделий, а также компенсационные устройства разного вида и шаровую запорную арматуру (шаровые краны) с нанесением на элементы трубопровода двухслойной тепло- и гидрозащиты ППУ изоляции с плотностью получаемой пены и сформированного теплоизоляционного пенопласта в диапазоне 60—80 кг/м³.