Proč holá ocel selhává ve službách zemního plynu
Zemní plyn se přepravuje na velké vzdálenosti podzemními ocelovými potrubími, která křižují zemědělskou půdu, řeky, pláště silnic a železnic, průmyslové zóny a někdy i slané půdy nebo bludné-proudé koridory. V těchto prostředích holý povrch uhlíkové oceli koroduje rychlostí řízenou odporem půdy, obsahem vlhkosti, rozpuštěnými chloridy, mikrobiologickou aktivitou a kvalitou systému katodové ochrany. Přenosové vedení je kapitálové aktivum navržené pro desetiletí provozu, takže vnější povrch je běžně chráněn kombinací továrně-aplikovaného povlaku a katodové ochrany, přičemž povlak funguje jako primární bariéra a katodický systém zakrývá povlaky na svarech, ohybech a místech mechanického poškození.
Potrubí pro přenos plynu se obvykle dodává podle API 5L nebo ISO 3183 v jakostech jako Gr. B, X42, X52, X60 a X70, s vnějšími průměry od zhruba 114 mm do 1 422 mm a tloušťkou stěny od asi 4 mm do 25 mm pro vysokotlaké vedení. Nátěrový systém se volí společně se základní trubkou, protože aplikační teplota, příprava povrchu a požadavky na uříznutí konce závisí na jakosti oceli, průměru a tloušťce stěny. Potažená trubka se proto objednává jako kompletní produkt: základní trubka plus třída povlaku plus režim kontroly.
Třívrstvá polyetylenová povlaková struktura
Třívrstvý polyetylenový systém, zkráceně 3PE nebo 3LPE, je nejrozšířenějším vnějším nátěrem pro pobřežní plynovody. Skládá se ze tří spojených vrstev: fúzní -epoxidový základní nátěr v přímém kontaktu s tryskanou ocelí, kopolymerní adhezivní vrstva a extrudovaný polyetylenový vrchní nátěr. Epoxid poskytuje přilnavost a odolnost vůči katodickému rozpojení, lepidlo spojuje polární epoxidový povrch s nepolárním polyethylenem a silný polyetylenový plášť poskytuje mechanickou ochranu proti půdnímu namáhání, nárazům hornin a poškození při manipulaci.
Typická sekvence zařízení pro aplikaci 3PE probíhá následovně:
Vstupní kontrola trubky: jakost, tepelné číslo, průměr, tloušťka stěny, oválnost a povrchové vady.
Abrazivní otryskání na Sa 2,5 podle ISO 8501-1, vytvářející kotevní profil typicky v rozsahu 40 až 100 mikrometrů, s následným odstraněním prachu, solí a oleje.
Indukční nebo středně{0}}frekvenční ohřev těla trubky na teplotní okno doporučené pro epoxidový prášek a lepidlo, běžně 180 až 220 stupňů Celsia.
Elektrostatický nástřik fúzního-epoxidového základního nátěru na suchý film o tloušťce obvykle mezi 60 a 150 mikrometry.
Aplikace kopolymerního lepidla a extruze polyethylenové vrstvy, čímž se získá celková tloušťka povlaku běžně mezi 2,0 mm a 4,0 mm v závislosti na průměru trubky a třídě povlaku.
Kalení vodou pro řízení krystalinity a vývoje adheze, poté detekce vysokého-volného napětí po celé délce povlaku.
Odříznutí konce 100 až 150 mm pro svařování v terénu, kontrolu tloušťky a přilnavosti a jasné označení čísla trubky, třídy a typu povlaku.
DIN 30670, GB/T 23257 a ISO 21809-1 jsou široce používány pro třívrstvé polyethylenové a polypropylenové povlaky a klasifikují povlaky podle průměru potrubí, tloušťky a požadavků na zkoušky. Objednávka trubek s povlakem obvykle uvádí třídu povlaku, minimální tloušťky vrstvy, zkušební napětí během dovolené a kritéria přijatelnosti pro pevnost v odlupování a odolnost proti nárazu.
FBE, IPN8710 a další možnosti povrchové úpravy
Fusion-spojovaný epoxid se nanáší jako jednovrstvý{1}} práškový nátěr přímo na vyhřívanou otryskanou ocel a volí se tam, kde je požadován tenký, houževnatý, chemicky odolný film, například ve skalnatém terénu, na pobřežních stoupačkách a v oblastech obvodových svarů. Povlaky FBE poskytují silnou přilnavost a dobré chování při vysokých-teplotách, ale poskytují menší odolnost vůči mechanickému nárazu než třívrstvý polyethylenový systém se srovnatelnou úrovní ochrany.
IPN8710 je čínské označení povlaku používané hlavně pro vnitřní obložení vodovodních a inženýrských potrubí. Vytváří hladký vývrt odolný vůči usazeninám-, který snižuje ztráty třením a čerpací energii, a je vybrán tam, kde na kvalitě vnitřního povrchu záleží stejně jako na vnější ochraně. Uhelné dehtové epoxidové a polyuretanové systémy se nadále používají pro specifické podmínky v půdě, v rafinériích a v potrubních provozech, zatímco vnitřní tokové nátěry, jako je epoxid, cementová malta nebo polyuretan, se vybírají podle kvality plynu, suchosti a průchodnosti.
Srovnání povlaků na první pohled
| Nátěrový systém | Typická tloušťka | Hlavní přednosti | Typické použití |
|---|---|---|---|
| 3PE / 3LPE | 2,0 až 4,0 mm | Vysoká odolnost proti nárazu a oděru, nízká propustnost vody | Zasypané pobřežní vedení plynu |
| FBE jednovrstvý | 0,25 až 0,50 mm | Silná přilnavost, tenký film, dobrá tepelná odolnost | Skalnatá půda, pobřežní stoupačky, obvodové svary |
| IPN8710 | 0,15 až 0,40 mm | Hladký vývrt, snížené ztráty třením, snadné čištění | Vnitřní obložení vodovodního a užitkového potrubí |
| Epoxid uhelného dehtu | 0,30 až 0,80 mm | Nízká cena, dobrá odolnost proti vodě | Potrubí rostlin, drenážní a skladovací linky |
Kontrola, manipulace a polní spoje
Kvalita povlaku se před expedicí ověřuje vizuální kontrolou celého povrchu, měřením tloušťky suchého filmu a celkové tloušťky povlaku, detekcí dovolené při napětí specifikovaném pro měřenou tloušťku, zkouškami odlupování a nárazu na kupónech a laboratorními kontrolami katodového rozpojení a odolnosti proti vtlačení. Trubky jsou naskládány na čalouněné podpěry, zvedány spíše širokými pásy než háky a přepravovány s koncovou ochranou tak, aby povlak dosáhl nepoškozeného šíření. Poškození zjištěná při vykládce se před spuštěním trubky do výkopu opraví kompatibilním záplatovacím materiálem.
Na staveništi přerušují obvodové svary tovární nátěr, takže spoje v poli jsou doplněny teplem{0}}smršťovacími manžetami, tavným-epoxidem nebo tekutým epoxidem, který je kompatibilní s nátěrem hlavní řady. Po zásypu se povlak a systém katodové ochrany uvedou do provozu společně a podél trasy se změří potenciál potrubí-do-země. Dokumentace uchovávaná pro každý projekt obvykle zahrnuje certifikáty válcovací stolice pro základní trubku, certifikáty povlaku, zprávy o zkouškách a záznamy o sledovatelnosti spojující každou délku povlaku s číslem tepla.
Často kladené otázky
Otázka: Jaký je rozdíl mezi 3PE a 3LPE?
Tyto dva termíny popisují stejný třívrstvý polyethylenový systém: epoxidový základní nátěr, kopolymerní lepidlo a vnější vrstva z extrudovaného polyetylenu. 3PE je běžná krátká forma, zatímco 3LPE činí třívrstvou -strukturu explicitní.
Otázka: Která norma se vztahuje na tří{0}}vrstvé polyetylenové nátěry?
Nejčastěji zmiňované dokumenty jsou DIN 30670, GB/T 23257 a ISO 21809-1. Definují třídy povlaků, minimální tloušťky vrstvy a mechanické a elektrické zkoušky požadované pro každou třídu.
Otázka: Lze svařovanou trubku použít jako základní trubku pro potažené plynové potrubí?
Ano. Používají se svařované trubky LSAW, SSAW a ERW a bezešvé trubky, obvykle podle API 5L nebo ISO 3183 v jakostech Gr. B až X70. Proces potahování je kompatibilní se všemi; pouze manipulační a topné parametry se mění s tloušťkou stěny.
Otázka: Proč je konec trubky ponechán bez povlaku?
Na každém konci je ponechán holý řez asi 100 až 150 mm, aby bylo možné obvodový svar provést na místě. Exponovaná oblast je poté pokryta teplem-smršťovací manžetou nebo tekutým nátěrem kompatibilním se systémem hlavní řady.
Otázka: Jak dlouho vydrží nátěr 3PE?
Díky správné přípravě povrchu, kontrolované aplikaci, pečlivému zacházení a účinné katodové ochraně jsou třívrstvé polyetylenové systémy určeny pro několik desetiletí provozu v zemi. Skutečná životnost závisí na chemismu půdy, provozní teplotě, poškození povlaku během výstavby a na úrovni udržované katodické ochrany.
Otázka: Kdy je FBE preferováno před 3PE?
FBE se upřednostňuje tam, kde je potřeba tenká, vysoce přilnavá fólie a kde lze odolnost proti nárazu zvládnout pečlivým podložením, například na pobřežních stoupačkách, ve skalnatém terénu s vycpávkou a na obvodových svarech, kde je třeba nanášet nátěr v terénu.