ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩИЙ ЛОЖЕМЕНТ

Техническое решение относится к области защиты конструкций опор металлических резервуаров, трубопроводов и подобных сооружений от вредного влияния блуждающих токов и может быть использовано для снижения потерь токов катодной защиты, предотвращения проявлений гальванической и щелевой коррозии, а также защиты антикоррозионных защитных покрытий конструкций от механических повреждений.
Известен ложемент изолирующий для опоры трубопровода, содержащий выполненную из термостойкого диэлектрического материала прокладку-вкладыш из сборных рядно расположенных в диаметрально и продольно ориентированных направлениях седловидной опоры пластинчатых элементов, каждый из которых имеет боковые, торцовые и противолежащие рабочие поверхности, последние из которых обращены соответственно к контактирующим поверхностям опоры и трубопровода, каждый пластинчатый элемент имеет смещенные относительно друг друга параллельные к его боковым поверхностям сквозные отверстия для размещения диэлектрических средств крепления в них и в отверстиях смежных пластинчатых элементов при образовании прокладки-вкладыша, при этом боковые поверхности смежных пластинчатых элементов в каждом диаметрально ориентированном ряду смещены относительно друг друга с образованием между ними щелевого зазора для отвода влаги с контактирующих поверхностей трубопровода и прокладки-вкладыша и для компенсации соосности между продольными осями отверстий смежных пластинчатых элементов указанного ряда с отверстиями стыкуемого с ними по их торцовым поверхностям пластинчатого элемента, расположенного в следующем диаметрально ориентированном ряду образуемой прокладки-вкладыша, продольная ось каждого отверстия пластинчатого элемента смещена относительно параллельной и смежной с ней его боковой поверхностью на расстояние S=(0,23-0,24)L, где L - расстояние между боковыми гранями пластинчатого элемента соответствует (80-105) мм, а рабочая поверхность пластинчатого элемента, обращенная к трубопроводу, выполнена плоской, а противолежащая обращенная к опоре - криволинейно выпуклой (RU 175817 U1, 20.12.2017).
Известна также неподвижная опора трубопровода, включающая винты с набором регулирующих высотное положение хомута гаек, в конструкцию которой дополнительно введены труба, опорная поверхность, теплоизоляционный слой, устройство для регулировки угла наклона трубы при монтаже, причем труба изготавливается в заводских условиях с диаметром, соответствующим диаметру магистрального трубопровода, и покрывается 100-миллиметровым слоем теплоизоляции, которая не достигает концов трубы, с образованием неизолированных концевых участков трубы, которая устанавливается на опорные поверхности, фиксируется бандажами, состоящими из завальцованного листа, изготовленного в форме кольца, а труба выполнена с возможностью свободного вращения относительно несущих нагрузку элементов конструкции, каждая опорная поверхность состоит из рамы опоры, упора и опирается на подрамник, который крепится к свайному фундаменту, в упоре выполнено устройство для регулировки угла наклона трубы при монтаже, рама опоры и подрамник соединены болтами с использованием фторопластовых втулок, а между рамой опоры и подрамником расположены прокладки, которые выполнены из фторопласта (RU 120180 U1, 17.04.2012).
Известные конструкции не обладают достаточной надежностью вследствие термической нестабильности геометрических размеров, возможности растрескивания под действием возникающих в процессе эксплуатации напряжений, что приводит к потере формы и размеров ложемента и значительному ухудшению его электроизолирующих свойств.
Наиболее близким из известных является электроизолирующий ложемент выполненный из полимерного материала и представляющий собой пластину толщиной 4-6 мм, выполняющую функцию электроизолирующей прокладки между трубопроводом и его опорой (http://www.gazpromss.ru/production/constructions/izol/306/. опубл. 2017).
Известные конструкции электроизолирующих ложементов предусматривают выполнение требований по электроизоляции трубы от прямого контакта с металлом во всех климатических зонах, в климатическом исполнении УХЛ и ХЛ категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69, однако не обладают достаточной надежностью вследствие термической нестабильности геометрических размеров, возможности растрескивания под действием возникающих в процессе эксплуатации напряжений.
Задачей настоящего технического решения является создание электроизолирующего ложемента, способного обеспечить работоспособность в течение длительного срока с сохранением требуемых эксплуатационных показателей.
Техническим результатом является улучшение его взаимосвязанных физических свойств, а именно - повышения термической стабильности геометрических размеров изделия, снижение хладотекучести при эксплуатационных нагрузках, увеличения стойкости к растрескиванию без ухудшения его электроизолирующих свойств, что обеспечивается за счет увеличения стойкости ложемента к действию возникающих в процессе эксплуатации тангенциальных и нормальных напряжений.
12
15
х
2х
Достигается это тем, что электроизолирующий ложемент включает пластину из полимерного материала толщиной от 4,0 до 15 мм, которая выполнена из полиолефина, содержащего слоистый силикат, модифицированный резорцинол дифосфатом (RDP), с соотношением длины пластины к ее ширине от 1,6 до 7,5 и с коэффициентом трения по стали, соответственно - статическим 0,10-0,12 и 0,09-0,12 динамическим, при объемном электрическом сопротивлении 1,0⋅10-7,0⋅10 Ом⋅см. При этом, пластина может быть выполнена наборной по толщине из слоев толщиной 4-6 мм с допуском по толщине слоя 0,5 мм и коэффициентом трения между слоями - статическим 0,16-0,18 и 0,20-0,24 - динамическим, а в качестве полиолефина может содержать полиэтилен LDPE и/или HDPE, сополимеры этилена и альфа-олефинов. (α-олефины представляют собой органические соединения олефинов с химической формулой СН с наличием двойной связи в основной или альфа (α)-позиции).
Толщина ложемента и соотношение его габаритных размеров обеспечивают равномерность распределения напряжений, возникающих в процессе эксплуатации под рабочими нагрузками, что обеспечивает сохранение формы ложемента, а, следовательно - стабильность его электроизолирующих свойств. Выбор материала ложемента (полиолефин, содержащий слоистый силикат, модифицированный резорцинол дифосфатом (RDP) осуществлен также с направленностью на практическую неизменяемость его геометрических размеров и физических свойств (в том числе и электроизоляционных) под действием эксплуатационных нагрузок, вызывающих в ложементе критические тангенциальные и нормальные напряжения (приводящих, как правило, к растрескиванию потере формы и электроизоляционных свойств ложемента ниже допустимых величин), минимизировать такие потери позволяет свойство ложемента, обусловленное его коэффициентом трения по стали, соответственно - статическим 0,10-0,12 и 0,09-0,12 динамическим, при котором не происходит возникновения критических напряжений.
При наличии крепежных элементов на участке сопряжения с седлом опоры электроизолирующий ложемент выполняют из нескольких слоев. Это обеспечивает исключение прямого электрического контакта трубы с металлом опоры, а также исключает критические напряжения в самом ложементе, чему способствуют выбранные параметры динамического коэффициента трения (таблица 2).
Электроизолирующие ложементы монтируются на опорах трубопроводов различных типов. Конструкция электроизолирующих ложементов во всех случаях обеспечивает исключение прямого электрического контакта трубы с металлом опоры независимо от состояния или наличия защитного покрытия трубопровода на участке сопряжения с седлом опоры, включая ее крепежные элементы при температуре окружающей среды от минус 60 до плюс 60°С.
Электроизолирующий ложемент, благодаря свойству слоистого силиката, обработанного резорциновой смолой, имеет улучшенные эксплуатационные характеристики (таблица 1), пониженную хладотекучесть и температуру эксплуатации выше 110°С.
В качестве примера для изготовления электроизолирующего ложемента была использована композиция полимерного материала, полученного из следующего соотношения компонентов:
- полиолефин (93,5÷99,3) массов. частей,
- внилалкоксисилан (0,5÷2,0) массов. частей,
- органическая перекись (0,1÷1,5) массов. частей,
- органомодифицированный слоистый силикат, модифицированный
резорцинол дифосфатом (RDP) (0,1÷3,0) массов. частей.
Соотношение модификатора полиолефина PC и слоистого алюмосиликата (глины) равно 6 массов.частей : 10 массов.частей, соответственно.
Композиция в качестве полиолефина содержит полимеры этилена, сополимеры этилена и альфа-олефинов, предпочтительно, полиэтилен низкой плотности, полиэтилен линейный низкой плотности, полиэтилен высокой плотности; в качестве органических перекисей композиция содержит пероксиды, относящиеся к классам гидропероксидов, диалкилпероксидов, диаралкилпероксидов, алкил-аралкилпероксидов, пероксиэфиров, предпочтительно, дикумилпероксид. Использован слоистый силикат, обработанный резорциновой смолой для модификации композиции силанольносшиваемого полиэтилена. Введение в слоистый алюмосиликат от 6 массов.частей до 10 массов.частей, PC позволяет улучшить процесс эксфолиации глины и, как следствие, повысить механические и долговременные характеристики конечной композиции.
Электроизолирующий ложемент может быть выполнен в виде отдельной пластины, либо в виде набора уложенных друг на друга пластин, соединенных через образованные в них отверстия свободно пропущенными в них связями меньшего сечения, чем диаметр отверстия.
Примеры выбора габаритных размеров:
Допуски на толщину ±0,5 мм