Производство труб в изоляции ППУ: оборудование и технология

Вопрос изоляции трубопроводов от воздействий окружающей среды оставался открытым до тех пор, пока в производство не была внедрена технология защиты пенополиуретановой скорлупой. Трубы в изоляции из ППУ отличаются более высоким эксплуатационным сроком и в большей степени защищены от коррозии и блуждающих токов. Показатели теплопотерь у сетей, защищенных ППУ-изоляцией, сведен к нормам, предписываемым СНиП 2.04.14 и СП по проектированию.

Производство труб в ППУ изоляции позволяет эффективно решить проблемы теплоизоляции теплотрасс и прочих магистралей

Процесс изготовления труб в ППУ изоляции

Производство подразумевает под собой получение готового изделия по принципу «труба в трубе». Стальное изделие необходимого диаметра помещается на центрирующие опоры и входит во внешнюю трубу-оболочку. Для труб, предназначенных для внутренней прокладки, в качестве второй трубы-оболочки используется полипропиленовая гидроизолирующая труба. Для изделий, используемых при прокладке на открытом воздухе, применяется оцинкованная сталь. Равномерное пространство между двумя трубами заливается полимерными компонентами, которые со временем отвердевают и образуют единую монолитную изоляцию.

Технологический процесс, по которому осуществляется производство труб в изоляции, включает в себя 8 последовательных этапов. Порядок исполнения контролируется ГОСТом под номером 30732-2006 (более ранняя версия – 30732-2001).

1. Первым этапом производственных работ будет контроль качества подготавливаемых материалов. Контроль необходим для своевременного обнаружения дефектов на поверхности внутренней стальной трубы и полиэтиленовой (оцинкованной) трубы-оболочки). Сырье с обнаруженными изъянами подлежит отбраковке. На этом этапе подготавливаются и проверяются сертификаты, паспорта и другая документация.
2. Производится подготовка наружной поверхности внутренней стальной трубы. При недостаточной обработке поверхности стали не будет обеспечена достаточная адгезия с ППУ слоем. На адгезию негативно влияет наличие масляных или жирных пятен, участков ржавчины, окалины, пылевых и грязевых загрязнений. Для оптимальной обработки применяется дробеметная, дробеструйная или щеточная очистка. Иногда используется обработка пламенем или химическими реагентами.
3. Осуществляется подготовка центрирующих элементов и систем ОДК. На выдержанном равномерном расстоянии друг от друга распределяются центраторы, которые удерживают стальную внутреннюю трубу в точном геометрическом центре защитной полиэтиленовой или оцинкованной оболочки. Через отверстия («ушки») центраторов протягивается медный провод, обеспечивающий систему оперативного дистанционного контроля (сокращенно – ОДК).
4. Стальную трубу с протянутым кабелем системы ОДК помещают в защитную оболочку. Для этого используется траковое протягивающее оборудование. Применение данного устройства обеспечивает равное расстояние между поверхностью внутренней трубы и защитной оболочкой. Это условие особенно важно для одинакового по всей длине изделия слоя ППУ.
5. Производится температурная стабилизация заготовки. Труба нагревается до температуры +230 градусов. Эта процедура позволяет добиться максимальной адгезии ППУ оболочки с остальными поверхностями.
6. На торцах конструкции устанавливаются заливочные фланцы, предназначенные для дальнейшей заливки пенополиуретана. Один из фланцев оснащен отверстиями, необходимыми для стравливания воздуха, находящегося в межтрубном пространстве. Для заливки изоляционного материала применяется заливочная машина, работающая под высоким давлением. Трубу располагают под наклоном, составляющим 1-15 градусов к абсолютной горизонтали.
7. Для улучшения адгезии и достижения высоких эксплуатационных качеств изделие с залитым слоем пенополиуретана отправляется на склад для выдержки. С трубы снимаются заливочные фланцы, излишки пены счищаются.
8. Готовое изделие, прошедшее период выдержки, подвергается тщательному техническому контролю качества. Определяется степень соответствия определенным нормам СНиП.

Труба в ППУ — это трехслойная конструкция, в которой присутствует стальная заготовка и два слоя изоляции

Иногда процесс заливки пенополиуретана заменяется технологией напыления материала на непрерывно вращающуюся стальную заготовку. ГОСТ предполагает выпуск изделий с усиленным и обычным вариантом изоляции. Также учитывается факт обязательного наличия отрезков и двух концов трубы, лишенных изоляций. Данная мера необходима для упрощения монтажных работ.

Использование готовых скорлуп ППУ для труб

Помимо заливки и напыления материала, существует способ, подразумевающий производство отдельных скорлуп для теплоизоляции. Он может применяться для изоляции готового трубопровода или покрытия труб с нестандартным рельефом. Трубопровод готов к эксплуатации тогда, когда скорлупа ППУ закреплена на предварительно подготовленной поверхности с помощью клея, специально предназначенного для теплоизоляции.

Перед склеиванием стальной и пенополиуретановой поверхностей необходимо не только очищение трубы от загрязнений, но и обработка мастикой. Для более прочного соединения используются удерживающие хомуты.

Важно! Применение клеев и мастик не противоречит нормам СНиП, относящихся к укладке тепловых сетей с изоляцией.

Изоляционные ППУ скорлупы производятся посредством смешивания под повышенным давлением двух химических компонентов. Материал заливаются в формы различной толщины и диаметра. Благодаря разнообразию форм изготовители предлагают заказчику широкий выбор толщин скорлуп, предназначенных для различных условий эксплуатации.

Сегменты скорлуп имеют поперечные и продольные замковые соединения, благодаря чему снижается риск образования щелей. При склеивании сегментов непосредственно на стальной трубе шов изоляции практически полностью герметизируется, приближаясь по своим свойствам к монолиту. Скорлупы могут быть покрыты не только металлическим или полимерным кожухом, но и стеклопластиком или армофолом.

Для подземной прокладки используют трубы с внешней оболочкой из полимера, так как не не подвержен воздействию влаги и коррозии

Требования к производству ППУ труб по СНиП

Положения СНиП 41-03-2003 определяют требования, относящиеся к проектированию конструкций в тепловой изоляции. Требования, относящиеся к изготовлению труб ППУ, будут следующими:

1. СНиП 41-03-2003 гласит, что при температуре содержащихся веществ и теплоносителей в диапазоне от +20 до +300 градусов и при любых методах прокладки (не считается бесканальная прокладка), применяются теплоизоляционные материалы с плотностью, не превышающей 200 г/м3. Максимальное значение коэффициента теплопроводности по СНиП в сухом состоянии и при средней рабочей температуре +25 градусов составляет 0,06 Вт/(м*К).
2. Если температура теплоносителя будет превышать +300 градусов, СНиП допускает использование теплоизоляционных материалов с плотностью до 350 г/м3.
3. При выборе материала для теплоизоляции и его покровных слоев учитывается стойкость других элементов конструкции к химически активным веществам, находящихся в окружающей среде.
4. Нормативный документ определяет толщину тепловой изоляции.

СНиП накладывает на производителей труб в изоляционных материалах обязательства о наличии сертификатов (гигиеническое заключение, пожарные сертификаты, сертификаты соответствия продукции).

Также в соответствии с нормами СНиП производятся испытания прочности и плотности готовых изделий в изоляции и фасонных частей. Основные испытания проводятся гидравлическим способом.

Положения СП по проектированию ППУ труб

Представленный Свод правил (СП 41-105-2002) содержит нормативы и указания, относящиеся к проектированию и постройке тепловых сетей из стальных («черных») труб и фасонных изделий, покрытых индустриальной изоляцией из ППУ.

Производство ППУ труб проходит по строгим контролем, в соответствии со стандартами ГОСТ

Важно! Выполнение действий, описанных в СП, коррелируется с обязательными требованиями, оглашенными в СНиП 41-03-2003 и другими СНиП, оговаривающими изоляционные материалы. СП относится к трубам ППУ, производство которых осуществлялось в соответствии с ГОСТом под номером 30732.

Положения по СП определяют:

1. Наличие линейных проводников для ОДК, осуществляющих контроль состояния влажности.

2. Марки стали для эксплуатации в районах с наружной температурой воздуха ниже 0 градусов:

• до -30 градусов – применяются марки стали 10, 20 и Вст3сп5;
• до – 40 градусов – марки 17ГС, 17Г1С или 17Г1СУ;
• до – 50 градусов – марка 09Г2С.

3. СП допускают запас толщины стенки внутренних труб, отведенный на коррозию, по требованию заказчика к конкретной организации.

4. Если при внутренней прокладке появляется вероятность овализации трубы под тяжестью грунта, СП рекомендует использование усиленных стенок.

5. Концы труб, не изолированные в заводских условиях для простоты монтажа, должны покрываться антикоррозийными мастиками на все время монтажа.

6. Согласно СП, производство теплоизолированных труб с диаметром 530-720 мм рассчитано на бесканальную прокладку тепловых сетей на всей территории РФ и стран ближайшего зарубежья.

7. СП также обязывает производителей поставлять в комплектации с ППУ трубами элементы, такие как:

• щитовые железобетонные опоры;
• осевые компенсаторы;
• компенсаторы стартовые;
• элементы для изоляции соединений встык;
• пенополиуретановые компоненты для заливки стыков;
• уплотняющие гильзы из резины или полимеров;
• приборы систем для дистанционного контроля.

Завод, производящий ППУ трубы, также выпускает разнообразные фасонные части, опоры и прочие комплектующие для этого типа изделий

Помимо этого, СП оговаривает условия статической прочности и рекомендует производителям производить необходимые расчеты с помощью программ для настольного ПК.

Оборудование для создания ППУ изоляции для труб

Линии по производству предлагаются как в виде укомплектованного изделия, так и отдельными рабочими узлами. Практикуется вариант, когда заказчик приобретает у компании набор чертежей для самостоятельного производства отдельных производственных участков. Комплектации производственных линий зависят от требований к мощности и площади цеха. Стандартное оборудование – это:

• рольганг стальных труб;
• цепной конвейер;
• рольганг полимерных изделий;
• рольганг готовых стальных труб;
• заливочные машины;
• заливочные столы;
• камеры для разогрева заготовк;
• кантователь готовых трубных конструкций;
• кантователь полиэтиленовых труб-оболочек;
• стол для сборки;
• гидростанция;
• накопитель.

Одним из важнейших элементов производственной линии является машина для заливки пенополиуретана, работающая в условиях повышенного давления. Заливочные машины позволяют создавать трубы всех диаметров, указанных в соответствующем ГОСТе. Некоторые машины комплектуются программируемыми контроллерами. Такое оборудование имеет до 60 различных режимов заливки.

Завод по производству ППУ труб должен иметь оборудование для работы с разными типами внешних оболочек

Это интересно! При оптимизированных условиях работы минимальное время, потраченное на заливку одного сегмента, может составлять 0,5 мм.

Также специальное оборудование потребуется для оцинковки внешней оболочки. Для изготовления пластиковых труб-оболочек понадобится нарезное и сварочное оборудования для работ с полимерными материалами.

Оборудование, работающее по технологии изоляции труб ППУ, имеет стандартную комплектацию:

• две емкости для смешивания компонентов;
• насос для закачки;
• гидростанция с мощностью в 3 кВт;
• электрический шкаф с автоматизированной системой управления;
• аппарат инжекции пенополиуретана.

Машины для заливки пенополиуретана имеют различия по производительности. От этого показателя, соответственно, будет зависеть стоимость станка. Для того, чтобы сделать правильный выбор, при покупке следует ориентироваться на планируемый диаметр выпускаемых изделий. Необходимо рассчитать количество впрыскиваемого ежеминутно пенополиуретана, и исхояд из этого показателя определять производительность станка. Например, диаметр трубопровода при диаметре внутренней трубы в 426 мм составит 560 мм. Для заполнения такого количества пространства потребуется 87 кг изоляционного материала. Значит, производительность машины для заливки требуется с показателем 96 кг в минуту.

При покупке сетей оборудования для труб в изоляции следует учитывать то, что в обязательном порядке потребуется монтаж, пуско-накладочные мероприятия и затраты средств на обучение рабочего персонала.

Все, что необходимо для организации изготовления ППУ труб, — это подробное изучение тонкостей производственного процесса и положений, освещенных в ГОСТ, СНиП и СП по трубам в изолированных материалах. Оборудование для заливки или напыления ППУ слоя (или скорлуп) выбирается в соответствии с индивидуальными требованиями к производительности.