Izolace ocelových plynovodů: izolační materiály a způsoby jejich nanášení

Chystáte se plynofikovat dům nebo modernizovat přívod plynu? Plynovod je jednou z nejcennějších a nejnebezpečnějších komunikací, proto je jeho spolehlivá ochrana nesmírně důležitá.

Uznáte, že poškození plynové trubky a únik tohoto hořlavého plynu může zůstat poměrně dlouho nepovšimnuto, a pak vést k nejžalostnějším následkům. Je lepší si vše předem důkladně prostudovat a při zřizování ochrany se pojistit, že?

Pokud vás zajímá izolace ocelových plynovodů, v tomto článku najdete odpovědi na otázky: proč je potřeba, jaká existuje, v jakých případech a jak se používá každý typ izolačního materiálu, jak se provádí kontrola kvality nátěru. Zmíníme všechny typy plynovodů: od hlavních až po trubky nízkého tlaku, od nadzemních až po podvodní, a odpovíme na všechny vznikající otázky.

Funkce izolace plynovodu

Dnes je k plynovodu připojena prakticky každá budova v každé obci, bez modrého paliva si lze jen těžko představit život moderního člověka. Jen si představte, kolik trubek je potřeba k realizaci takové sítě dodávek!

Táhnou se nad našimi hlavami, pod nohama, hluboko v zemi, a dokonce po mořském dně. Každý centimetr této plynové sítě musí být spolehlivě chráněn a absolutně bezpečný, protože únik může vést k rozsáhlé havárii, ke zničení a někdy i k obětem.

Moderní podzemní plynovody se pokládají převážně z polymerních trubek – nebojí se koroze ani vlivu bludných proudů a lépe udržují teplotu

Polyetylenové plynovody nepotřebují další ochranu, ale nelze je použít všude a výměna je drahá, proto většina plynových trubek je ocelových.

Aby ocel nerezavěla a nekazila se, zpracovává se speciálními směsmi a materiály, které izolují její povrch od okolního prostředí. Hlavní funkce těchto povlaků – ochrana před vlhkostí, chemickými vlivy, mechanickými vlivy a také dielektrická ochrana.

Aktivní elektrochemická ochrana vytváří na povrchu trubky katodický náboj, zajišťuje její elektrickou stabilitu a zabraňuje vlivu cizích proudů.

Kromě povlaku se pro spolehlivou ochranu proti bludným a stejnosměrným proudům na podzemních plynovodech organizuje elektrochemická katodická ochrana, která zajišťuje odvod těchto nábojů přes speciální vodič k drenážní stanici.

U nadzemního potrubí je ochrana méně náročná, protože se snadněji obnovuje a trubky jsou vystaveny pouze atmosférické vlhkosti, pravidelně prosychají. U mořských plynovodů je naopak kromě spolehlivé ochrany proti agresivnímu prostředí zapotřebí další vrstva zátěže, aby trubka ležela nehybně na dně pod vlnami.

Normativní dokumenty a jejich požadavky

Existují 3 hlavní dokumenty, které upravují organizaci ochrany plynovodů. RD 153-39.4-091-01 „Instrukce k ochraně městských podzemních potrubí před korozí“. Jak je z názvu zřejmé, nevztahuje se na izolaci plynových trubek o průměru větším než 83 cm – meziměstské a mezinárodní, ani na trubky uložené nad zemí nebo pod vodou.

GOST 9.602-89 – související dokument, který obsahuje všechny normy a výpočty pro ochranu podzemních plynovodů. Pokud instrukce vysvětluje, jak a z čeho izolaci zřídit, pak GOST uvádí, kolik čeho je potřeba – od metrů materiálu a nástrojů po zařízení a pracovní hodiny zaměstnanců.

GOST R 51164-98 Trubkovody ocelové hlavní. Všeobecné požadavky na ochranu proti korozi. Tato norma vyplňuje mezeru v Instrukci týkající se hlavních potrubí. Jejich ochrana musí být obzvláště spolehlivá a má svá specifika, proto jsou normy její organizace uvedeny v samostatném dokumentu.

Zpravidla mají plynovody státního a mezinárodního významu průměr větší než 830 mm, jejich instalace a údržba je pracná a nákladná.

Těmito dokumenty se upravují následující otázky:

• jaké druhy materiálů je povoleno používat na daném typu plynovodu za daných podmínek;
• do jaké míry je nutná zesílená izolace, zda je potřeba elektrochemická ochrana;
• kdo a kdy je povinen zajistit plynovodu potřebnou ochranu;
• technologie nanášení izolace v továrně a v terénu, stejně jako pro opravu poškození;
• normy spotřeby materiálů a nákladů na ostatní zdroje pro provádění prací;
• postup kontroly kvality nátěru a normy ukazatelů kvality pro všechny parametry pro každý typ izolace.

Tyto dokumenty tak krok za krokem popisují celý proces izolace potrubí, od výroby v továrně až po kontrolu po montáži a během provozu. Nezbývá žádný prostor pro kreativitu, protože jde o otázky bezpečnosti.

V případě poškození nebo nekvalitního nanesení izolačního nátěru ocel v půdě poměrně rychle rezaví, což hrozí únikem plynu a požárem.

Existují také samostatné seznamy, které uvádějí všechny doporučené materiály a výrobce izolací pro plynovody.

Vzhledem ke složitosti prací a nezanedbatelnému množství norem, které je třeba dodržovat, ani nepočítejte s tím, že byste zvládli izolaci plynovodu sami, a plynová služba nepřijme práce provedené externím mistrem.

Druhy izolačních materiálů

Na základě provozních podmínek a snadnosti použití existuje mnoho druhů nátěrů pro izolaci plynových potrubí. Nadzemní plynovody stačí chránit 2 vrstvami základního nátěru a 2 vrstvami barvy nebo emailu.

Potrubí, které bude sloužit na mořském dně, se na základní izolaci pokrývá vrstvou betonu pro zatížení a dodatečnou ochranu.

Dále si promluvíme o prostředcích ochrany ocelových potrubí pod zemí.

Polymerní ochranné povlaky

Extrudovaný polyethylen – nejprogresivnější a univerzální ochrana. Používá se na potrubí o průměru 57 – 2020 mm, pevně se přilepí, vytváří dokonale rovnoměrnou souvislou vrstvu, chrání před teplotními a mechanickými vlivy a je také pohodlný při práci.

V takovém nátěru ocelová trubka prakticky nezaostává v ochranných vlastnostech za polymerními analogy. Tato ochrana se skládá pouze ze 2 vrstev – tuhé přilnavé lepidlo a samotný polyethylen. Přesto může takový nátěr vysoce zesíleného typu na potrubí velkého průměru dosahovat 3,5 mm.

Extrudovaný polypropylen je specifický svou vysokou mechanickou pevností: s ním lze protahovat potrubí skrz vrty, pro uzavřené způsoby pokládky, a nemusíte se obávat, že by se izolace poškodila třením nebo zachycením o kameny a půdu. Navenek i strukturou se tento typ izolace neliší od polyethylenové, jen je o 0,3 – 0,5 mm tenčí.

Polymerní lepicí pásky jsou polyethylenové a polyvinylchloridové, přičemž první jsou výhodnější, protože se 4x pevněji přilepí a lépe chrání potrubí. Častěji se lepicí PET pásky používají pro opravy a izolaci spojů potrubí s nátěrem z extrudovaného polyethylenu, ale existují i potrubí, která jsou jimi obalena v továrně po celé délce.

V případě potřeby umožňují polymerní lepicí pásky zcela vyměnit ochranu potrubí v terénu – k tomu je však zapotřebí speciální automatizované zařízení.

Existuje také kombinovaný PET nátěr, kdy se opatřená trubka nejprve obalí lepicí polymerovou páskou a na ni se nanese ochranná vrstva extrudovaného polyetylenu. Používá se na trubky o průměru do 53 cm a celková tloušťka nepřesahuje 3 mm.

Izolace na bázi asfaltových tmelů

Tato izolace se zásadně liší složením a vlastnostmi, především způsobem nanášení. Adheze asfaltu k trubce i mezi vrstvami je zajištěna zahříváním a natavováním samotného materiálu, nikoli lepicím primerem jako v případě PET.

Tento nátěr se nanáší na speciální asfaltový primer a skládá se z 2–3 vrstev tmelu, z nichž každá je vyztužena, a vnější papírové ochranné obálky. Výsledkem je souvislý nátěr, který zcela kopíruje tvar trubky, přičemž výztužné sklolaminátové vlákno nebo síťovina jsou jakoby zapájeny do tloušťky ochrany.

Jako výztužný materiál se používají skleněné rohože, sklolaminátová síťovina nebo netkaná polymerová textilie. Sklolaminátové pásky se navíjejí s mírným překrytím, aby vytvořily souvislou vrstvu.

Samotný tmel kromě asfaltu obsahuje různé příměsi – polymerní, minerální nebo pryžové – které zajišťují různé vlastnosti materiálu. Dále se do něj přidávají modifikační přísady a plastifikátory, které k přirozené hydrofobnosti a schopnosti adheze přidávají pružnost, ohebnost, odolnost vůči kritickým teplotám a trvanlivost.

Existují také pásky, které spojují asfalt jako lepidlo, a speciální polymerové pásky. Hlavní dva typy takových nátěrů jsou PALT s teplem smršťovací páskou a LITKOR z polymerně-asfaltové pásky. Ten je zejména nutný k ochraně spojů mezi trubkami s různým typem izolace.

Materiály pro izolaci malých prvků

Soklové vývody, rohy, kolena, kondenzátní jímky a další tvarové prvky plynovodů také potřebují ochranu.

Menší díly je pohodlnější izolovat na místě montáže, ale tovární nátěr je výhodnější, protože je rovnoměrnější a spolehlivější.

K tomu existují speciální nátěry: PAP-M105 a Polur. První představuje dvě vrstvy vytvrzené polyesterové pryskyřice vyztužené sklolaminátem.

Polur se skládá převážně z polyuretanu, doplněného technologickými přísadami a rozděleného na základní složku a tvrdidlo. Pomocí těchto dvou směsí se tvarové spoje izolují jak v továrně, tak v dílnách a přímo na trase.

Jak se nanáší izolace?

Většina izolace se nanáší na plynové trubky, a často i na tvarové díly plynovodu, v továrních podmínkách, již ve fázi jejich výroby. Při montáži potrubí však vzniká potřeba izolace spojů, která se provádí v terénních podmínkách – tedy přímo na místě pokládky.

Kromě toho se v terénních podmínkách stejnými materiály provádí oprava ochranného nátěru, pokud je poškozeno nejvýše 10%, a výjimečně i úplná přeizolace samostatného úseku. Rovněž ručně, přímo na trase, se izolují zásobníky.

Pokud je to možné, svarové spoje a tvarové prvky se izolují stejným nátěrem jako hlavní trubka – nebo co nejpodobnějším.

Provádění prací na izolaci plynovodu je možné při teplotě nad -25 °C, a pro polymerové lepicí pásky nad +10 °C. Pokud prší nebo sněží, musí být nad místem provádění prací spolehlivý přístřešek, který znemožní vniknutí srážek na izolovaný povrch.

Na trubky nadzemního plynovodu

Tento typ plynovodů je umístěn v nejméně agresivním prostředí, a proto je riziko vzniku rzi výrazně sníženo. Navíc je poškození na něm mnohem snazší odhalit a opravit, takže nadzemní plynovody jako takové izolaci nevyžadují.

K ochraně před srážkami a atmosférickou vlhkostí, dle předpisů, postačuje nátěr ve 2 vrstvách základní barvy a 2 vrstvách barvy, emailu nebo laku.

Pozinkovaným pláštěm se zpravidla chrání odvodní plynové trubky, které vyžadují tepelnou izolaci. Pod plášť se ukládá pouze izolace, další ochrana není nutná.

V případě složitých provozních podmínek se však používá tepelná izolace plynovodů – konzistentní maziva, skloemailové nátěry, a také hliníkové nebo zinkové pláště, které se nesmí dotýkat samotné trubky.

Izolace podzemních plynovodů

V zemi jsou trubky neustále vystaveny působení vlhkosti, a často i chemických sloučenin a bludných proudů. To vše může vést ke korozi kovu a úniku plynu, proto se izolaci snaží zajistit co nejspolehlivěji.

Každý podzemní ocelový plynovod je chráněn dvojitě: pasivně – izolačním nátěrem trubky, a aktivně – odvedením nebo potlačením proudu katodickou ochranou.

Většinu materiálů, o kterých jsme dříve hovořili, lze použít jak pro základní tovární izolaci, tak i na trase. O hlavních fázích a nuancích provádění těchto prací si povíme dále.

Polyethylenová a polypropylenová izolace se v továrně provádí v několika fázích:

1. Sušení trubek.
2. Čištění brokem do kovového lesku.
3. Ohřev trubek.
4. Nanášení lepicího základu na rotující trubku.
5. Nanášení polyethylenové vrstvy metodou extruze, punčochou nebo navíjením pásky.
6. Zhutnění speciálním válečkem s fluoroplastovým pláštěm.
7. Vodní chlazení na 70 – 80 °C.
8. Kontrola kvality získaného nátěru.

Všechny procesy jsou plně automatizované, neboť počítačová přesnost je zárukou kvality produktu.

Často se před nanášením adheziva trubka pokrývá tenkou epoxidovou vrstvou pro lepší ochranu a přilnavost. Podle normativních dokumentů to není povinné.

V terénních podmínkách musí být všechny kroky zachovány, ale jsou realizovány pomocí přenosného zařízení – brusek a pískovacích čističů, plynové hořáky a pájecí lampy. Kromě toho existují speciální sady materiálů pro izolaci spojů a opravy poškození – například smršťovací PET manžeta nebo lepicí polymerová páska.

Pro nanášení bitumenové izolace se trubky také očistí, ale pomocí kovových kartáčů, které zanechávají čistý, ale ne hladký povrch. Primer, sestávající z bitumenu a benzínu, se nalévá na očištěné trubky a roztírá se ručníky, a v terénních podmínkách – hadry nebo štětci.

Základní nátěr pod bitumenovou izolaci se vyrábí z bitumenu a čištěného benzínu v poměru 1:3 objemově. Nanášet jej v tenké rovnoměrné vrstvě je velmi důležité pro přilnavost povlaku k trubce.

Nejpozději do 24 hodin je nutné nanést hlavní povlak: 2-3 vrstvy tmely, oddělené výztužným materiálem a chráněné zvenčí vrstvou papíru.

Pro vyztužení se používá skelná tkanina, netkaná polymerová textilie nebo síťovina. Navíjejí se spirálovitě, rovnoměrně, s mírným napětím a přesahem.

Nanášení izolace v terénu

Při potřebě opravy poškození izolace podzemního plynovodu, nebo spojování trubek s odlišným typem izolace, je důležité správně vybrat používané materiály.

Povlaky PALT a LITKOR se používají pouze v traťových podmínkách. Oba se nanášejí na bitumenový primer, ale u prvního je třeba nejprve nanést vrstvu bitumenu a vyztužit ji, a poté přímo na horkou tmelu navinout pásku. V druhém případě je bitumen spodní vrstvou samotné pásky, takže se navíjí přímo na primer, přičemž se předem nataví hořákem.

Navzdory vnější podobnosti nelze zaměňovat pásky Litkor s lepicími PET páskami, protože použití neodpovídajícího základního nátěru beznadějně zhorší kvalitu izolace.

Opravují se trubky s extrudovaným PET povlakem pomocí speciálních smršťovacích záplat nebo bitumen-polymerových pásek LITKOR. Při továrním povlaku lepicí PET páskou se pro opravu používá stejná, typu Polylen. To je možné pouze v teplém období, protože páska v mrazu nelepí a nesnáší natavení.

Pro izolaci svarových spojů trubek s povlakem z extrudovaného polyethylenu se používají speciální manžety, které se fixují pomocí smršťování teplem.

Bitumenový povlak se opravuje stejnými bitumenovými tmely s vyztužením, bitumen-polymerovými páskami LITKOR nebo obdobným rolovým materiálem Izoplast-P.

Spojovat různé trubky naprosto v libovolných kombinacích lze vždy pomocí pásek LITKOR, a pokud v původním povlaku obou trubek chybí bitumen, pak lze přímé spoje izolovat i lepivými páskami Polilen.

Izolace trubek pod vodou

Plynovody, které budou sloužit na mořském dně, se izolují obzvláště pečlivě, protože toto prostředí je nebezpečné jak chemickým, tak mechanickým poškozením, a výpadky v provozu potrubí obvykle znamenají výpadky v mezinárodních dodávkách plynu.

Hlavní část ochrany trubky získávají již v továrně. Po čištění a sušení se ošetří epoxidovým nátěrem, poté se nanese adheziv a na něj polyetylenová vrstva. V této fázi jsou trubky podobné obdobným pozemním, kromě první epoxidové vrstvy, která je duplikována i na vnitřním povrchu.

To však není vše: na připravené trubky se již v továrně instaluje katodická ochrana, poté se vytvoří armovací konstrukce a nalije se vnější betonová vrstva, často s železnou rudou jako plnivem.

Obetonování na hlavní izolaci nejen ochrání před jakýmkoliv poškozením, ale také spolehlivě přibije trubku ke dnu.

V důsledku takové vícevrstvé úpravy může hmotnost 1 m potrubí dosahovat 2 tun. Přepravovat takové trubky je velmi problematické, proto se nevyrábějí příliš dlouhé a na každý kilometr mořského plynovodu připadá několik desítek svarových spojů, z nichž každý musí být spolehlivě izolován.

Spojování a izolace spojů probíhá na speciální bárce vybavené vším potřebným. Zde se trubky svařují, svar se pečlivě čistí pomocí tryskacího zařízení. Hlavní potrubí mají obrovský průměr, proto se ohřívají indukčními, nikoli propanovými hořáky – je to rychlejší, rovnoměrnější a bezpečnější.

Poté se nanáší primer a instaluje se teplotně smrštitelná manžeta, fixovaná zámkovou deskou. Manžeta se nejprve nahřeje uprostřed, podél svarového spoje, a poté se postupně smršťuje pomocí plynových hořáků celá, od středu k okrajům. Po kontrole kvality této fáze se instaluje obkladový kryt pro zalití polyuretanovou pěnou (PPU). Po jejím zaschnutí se trubka spouští na dno a zasype se štěrkem.

Kontrola kvality nanášení izolace

Ochrana ocelových plynovodů je odpovědná činnost, proto každá provedená operace podléhá pečlivé kontrole, se sepsáním protokolu o provedených skrytých pracích a jejich zanesením do pasportu potrubí. Bez ohledu na to, jak kvalitní a správně zvolený izolační materiál je, nezvládne své funkce, pokud byla narušena technologie provádění prací.

Hlavní parametry hotového nátěru, které se kontrolují, jsou tloušťka, celistvost a adheze k trubce. Měří se speciálními elektronickými přístroji: tloušťkoměry, jiskrovými defektoskopy a adhezimetry. Ty nepoškozují nátěr, takže umožňují kontrolovat všechny sporné body bez zbytečných nákladů.

V továrních podmínkách

V továrnách a výrobních základnách se tloušťka povlaku kontroluje na 10 % trubek každé šarže, ve 4 místech z různých stran po obvodu každé trubky a také na pochybných místech.

Izolace nanesená na trubky výrobcem je vždy rovnoměrnější, kvalitnější a spolehlivější než izolace provedená v terénu, i při použití obdobných materiálů.

Adhezi neboli přilnavost ke kovu a mezi vrstvami vyžadují normy kontrolovat také na 10 % výrobků v šarži nebo každých 100 m.

Souvislost povlaku, tj. nepřítomnost děr, natržení a jiných průnikových poruch, se kontroluje u všech izolovaných výrobků po celé ploše.

Kromě toho lze kontrolovat dielektrickou souvislost povlaku, odolnost proti nárazu, plochu odlupování po katodické polarizaci a další zkoušky. Při izolaci bitumenovými povlaky se odebírá vzorek pro fyzikální vlastnosti z každé šarže tmelu, minimálně denně.

Na místě montáže nebo opravy

V terénu se také kontroluje kvalita izolace: na souvislost vždy a plně, na tloušťku a adhezi každý 10. izolovaný svar.

Kromě toho se kontroluje šířka přesahu na tovární povlak a také reliéf izolace – na nepřítomnost vln, záhybů, vzduchových polštářů a jiných vad.

Při slabé adhezi izolační pásky k trubce se časem bude odlupovat a trubka zůstane nechráněná vůči okolnímu prostředí.

Kromě toho se u stávajících plynovodů pravidelně kontroluje souvislost izolace. K tomu je není třeba ani vykopávat, a v případě podezření na poškození se trubky obnaží a kontroluje se nejen tloušťka, souvislost a adheze, ale také dielektrické vlastnosti izolace.

Závěry a užitečné video k tématu

Nyní víte vše – nebo téměř vše – o účelu a materiálech pro izolaci různých ocelových plynovodů, a také máte představu o zvláštnostech jejich nanášení a kontroly kvality ochrany.

A pro větší názornost doporučujeme zhlédnout video, kde je podrobně popsána izolace svarových spojů bitumen-polymerovou páskou:

Instalace smršťovací manžety na svar:

Možná jste se již setkali s podobnými pracemi, sledovali jejich provádění nebo se přímo podíleli. Prosím doplňte nebo ohodnoťte uvedené informace. Budeme rádi, když se podělíte o svůj názor v diskuzi níže.