ТЕПЛОГИДРОИЗОЛИРОВАННЫЙ ТРУБНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ НАДЗЕМНОЙ ПРОКЛАДКИ ТЕПЛОТРАСС

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к стальным теплогидроизолированным трубопроводам для надземных теплотрасс.
Известна теплоизолированная труба, содержащая трубу с оболочкой, при этом пространство между трубой и оболочкой заполнено вспененным теплоизоляционным материалом (см. патент RU №2136495, кл. В 29 С 63/18, 1999).
Недостатком данной трубы является то, что в качестве гидроизоляционной оболочки использована полиэтиленовая труба со значительной толщиной стенки от 5 до 30 мм (в зависимости от диаметра стальной трубы) для обеспечения прочностных характеристик оболочки при транспортировке, монтаже и эксплуатации, что приводит к большому расходу полимерного сырья. Кроме того, как известно, изделия из полиэтиленовых оболочек не устойчивы при эксплуатации под воздействием прямых солнечных лучей длительное время и рассчитаны для прокладки подземных теплотрасс. Поэтому практически во всех странах гидрозащитная изоляция труб из полиэтилена используется для подземной прокладки теплотрасс. Следует также отметить, что адгезионная прочность вспенивающегося пенополиуретана (ППУ) к стенкам полиэтиленовой оболочки очень низкая и для улучшения этого показателя требуется проведение дополнительного мероприятия -внутреннюю поверхность подвергают специальной обработке коронным разрядом, что приведет к дополнительному удорожанию продукции .
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является теплогидроизолированная труба, содержащая стальную трубу и охватывающую ее тепловую изоляцию из ППУ в гидрозащитной спиральновитой оболочке из тонколистовой оцинкованной стали (см., патент US №3979818, кл. В 21 D 39/00, 14.09.1976).
Однако вспенивающийся ППУ имеет недостаточную адгезию по отношению к оцинкованной оболочке, что отражается на значении прочности при сдвиге трубы в тангенциальном направлении, это в конечном итоге ведет к снижению срока службы трубной конструкции.
Известно также, в процессе получения оцинкованной оболочки на спирально-навивном станке (особенно на старых моделях Spiralo - Италия) охлаждение загибочных швов стальной полосы осуществляют с помощью смазочно-охлаждающей жидкости изнутри, что в результате приводит к образованию антиадгезионной пленки по всей внутренней поверхности оболочки. На станках, где предусмотрено охлаждение снаружи стальной полосы (например, на моделях Spiro-Щвейцария), происходит стирание внутренних поверхностей цинкового покрытия из-за возникновения сильного трения и высокой температуры, а при нанесении наката (штриховки) с целью искусственного повышения адгезионной прочности ППУ к стальной оболочке, местами полностью снимается защитный цинковый барьер. Во всех случаях это приводит к снижению срока службы теплогидроизолированных трубных элементов.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение срока службы теплогидроизолированных трубных элементов за счет увеличения прочности при сдвиге как в осевом , так и в тангенциальном направлениях, характеризующей адгезионную прочность ППУ к стальной трубе и оболочке соответственно, а также увеличения сопротивляемости стальных элементов трубопровода к процессам образования коррозии за счет отсутствия воздушной прослойки между оболочкой и ППУ - изоляцией, а также между стальной трубой и ППУ - изоляцией.
Указанная задача решается за счет того, что теплогидроизолированный трубный элемент для надземных теплотрасс содержит стальной трубный элемент, охватывающую его тепловую изоляцию и гидрозащитную спираль-новитую оболочку из тонколистовой оцинкованной стали, при этом на предварительно обезжиренные наружную поверхность стального трубного
элемента и внутреннюю поверхность гидрозащитной спиральновитой оболочки нанесен слой фосфатирующего модификатора и таким образом указанные поверхности очищены от коррозии и на них сформировано антикоррозионное пленочное покрытие, между указанными поверхностями трубного элемента и оболочки установлены центрующие кольца, посредством которых образован кольцевой зазор, заполненный путем заливки жестким пенополиуретаном.
3
4
8
2
Использование в качестве оболочки тонкостенной трубы, образованной в процессе навивки оцинкованной полосы из тонколистовой стали посредством замкового соединения позволяет создать герметичную оболочку и одновременно формировать таким образом ребра жесткости без разрушения цинкового покрытия, что позволяет повысить антикоррозионные свойства теплогидроизолированного трубного элемента, а обработка внутренней поверхности оболочки с помощью фосфатирующего модификатора не только закрепляет защитный цинковый барьер и покрывает антикоррозионной пленкой, но и позволяет повысить адгезионную прочность ППУ к оцинкованной оболочке. В качестве форфатирующего модификатора могут быть использованы различные составы, например такой, как описан в патенте RU №2241069 или фосфатирующий состав СФ - 8 М по ТУ У 24.1-32688506-003-2003, в котором фосфатные пленки, полученные из данного раствора, состоят в основном из фосфата двухвалентного железа (виванита Fe(РO)НО).
Как результат удалось повысить срок службы теплогидроизолированного трубного элемента для надземной теплотрассы, определяющими факторами которой являются высокие прочностные свойства на сдвиге в осевом и тангенциальном направлениях.
На чертеже представлен продольный разрез теплогидроизолированного трубного элемента для надземной теплотрассы в виде трубы.
Теплогидроизолированный трубный элемент, например, труба для надземной теплотрассы содержит стальную трубу 1 и охватывающую ее тепловую изоляцию 2 из ППУ в гидрозащитной спиральновитой оболочке 3 из
тонколистовой стали с цинковым покрытием. Осевые расстояния между трубой и оболочкой регулируются центрирующими кольцами 4, через которые проходят два медных провода 5 для системы дистанционного контроля состояния влажности теплоизоляции (ОДК). Наружная поверхность стальной трубы обработана тонким слоем (0,015 до 0,02 мм) фосфатирующего модификатора. Гидрозащитная спиральновитая оболочка 3 выполнена из тонколистовой стали толщиной 0,55 - 1,2 мм (в зависимости от диаметра оболочки) с цинковым покрытием, внутренняя поверхность которой зачищена от масляных, жировых и смазочно-охлаждающих жидких отложений и покрыта тонким слоем (от 0,01 до 0,015 мм) того же фосфатирующего модификатора, что позволило сформировать на наружной поверхности трубы 1 и внутренней поверхности оболочки 3 антикоррозионное пленочное покрытие.
Аналогичную конструкцию имеют другие разновидности трубных элементов, в качестве которых могут выступать переход, отвод, тройник, неподвижная скользящая опора, Z-образный компенсатор и другие фасонные элементы.
Теплогидроизолированный трубный элемент, например теплогидро-изолированную трубу или фасонный элемент для прокладки надземных теплотрасс изготавливают следующим образом.
Оболочки из спиральновитой оцинкованной стали диаметром от 110 до 560 мм изготавливают из тонколистового стального проката толщиной 0,55 -0,8 мм, а для диаметров от 630 мм до 1600 мм используют стальной прокат толщиной 1,0 - 1,2 мм. В процессе изготовления с внутренней поверхности оболочки удаляют остатки смазочно-охлаждающей жидкости (машинной смазки), которая обладает антиадгезионным свойством, путем обработки фосфатирующим модификатором с помощью поступательно-вращающегося диска, изготовленного из толстого войлочного материала. Диск периодически пропитывают новыми порциями жидкой связки, что позволяет усилить защитные свойства цинкового покрытия и наносить дополнительно антикоррозионное покрытие из тонкого пленкообразующего соединения,
содержащегося в составе фосфатирующего модификатора. Такая технология очистки относится к спирально-навивочным оболочкам, изготовленным на станках с внутренним охлаждением. Для оболочек, изготовленных на станках с наружным охлаждением эта технология сохраняется. При наружном охлаждении машинная смазка не попадает на внутренние поверхности оболочки, и здесь адгезия ППУ к стенкам оболочки на 30-50 % больше по сравнению с оболочкой, изготовленной на станке с внутренним охлаждением, но при наружном охлаждении сохранение защитного цинкового покрытия внутренних слоев становится достаточно трудной задачей, что часто приводит к снижению толщины цинкового покрытия, а местами до полного его удаления. В обоих способах изготовления оболочек требуется внутренняя обработка составом фосфатирующего модификатора для повышения цинкового защитного барьера, улучшения адгезии ППУ к поверхностям оболочки и повышения антикоррозионных свойств. Далее на наружной поверхности трубы 1 или фасонного элемента проводится та же самая обработка теми же способами и тем же средством. На трубу 1 или фасонный элемент надевают центрирующие кольца 4 и через них пропускают два медных провода 5 в положениях 9 и 15 часов и сильно натягивают по всей длине изделия. Затем стальную трубу 1 помещают в оболочку 3 и торцы оболочки закрывают фланцами, после этого производят заполнение кольцевого пространства (между оболочкой 3 и трубой 1 или фасонным элементом) ППУ 2. Высокие адгезионные свойства между оболочкой 3 и ППУ 2, а также между трубой 1 или фасонным элементом и ППУ 2 при длительной эксплуатации исключают образование воздушной прослойки между оболочкой 3 и ППУ 2 и тем самым препятствуют появлению конденсата, способного вызывать коррозию металла трубы 1 или фитинга и оболочки 3.
Пример выполнения теплогидроизолированного трубного элемента в виде трубы.
На очищенную от механических загрязнений поверхность трубы 1 с наружным диаметром 630 мм, наносят слой фосфатирующего модификатора
2
толщиной 0,01-0,02 мм с помощью поступательно-вращающегося войлочного диска, пропитанного фосфатирующим модификатором (или валиком, кистью, пульверизацией, протиркой ветошью), что позволяет удалить с поверхности трубы ржавчину толщиной 50 мкм. При толщине ржавчины >50мкм до 100 мкм операция нанесения фосфатирующего модификатора повторяется в той же концентрации фосфатирующего модификатора. Через 15-20 минут после полной сушки на поверхность стальной трубы надевают центрирующие кольца на расстоянии 700-800 мм и через отверстия на кольцах пропускают два медных провода сечением 1,5 мм с двух сторон трубной конструкции в положении 9 и 15 часов. Аналогичным образом с помощью вращающегося войлока, пропитанного фосфатирующим модификатором, подготавливают внутреннюю поверхность оболочки 3, изготовленной из полосы оцинкованной стали шириной от 90 до 140 мм и толщиной 0,8 до 1,0 мм. После этого производят сборку «труба в трубе», т.е. стальную трубу «загоняют» в оцинкованную стальную оболочку 3 с образованием между наружной поверхностью трубы 1 и внутренней поверхностью оболочки 3 кольцевого зазора, определяющего толщину теплоизоляции. Герметизируют торцевые участки оболочки фланцами, сильно натягивая медные провода и фиксируя их, заполняют кольцевое межтрубное пространство вспенивающим теплоизоли-рующим материалом - ППУ и дают выдержку времени для его структурирования.
Настоящая полезная модель может быть использована везде, где требуется надземная прокладка теплотрасс, например, при прокладке трубопроводов для горячего водоснабжения и централизованного водяного отопления, при этом отдельные трубы (фасонные элементы) соединяют друг с другом посредством сварки, а неизолированный участок теплогидроизолируют по аналогичной технологии теми же материалами.