Основные требования к теплоизоляции трубопроводов нефтяной и газовой отрасли

В настоящее время при проектировании газовых и нефтяных трубопроводных систем, в том числе магистральных, компрессорного оборудования отрасли, конструкций на морских участках добычи и транспортировки топлива, а также ГРС (Газораспределительные станций, — ред.), активно используются теплоизоляционные материалы. Необходимость этого процесса определяется не только решением технологических задач на нефтегазовых объектах, таких как создание определенного нормативного температурного режима продукта, подлежащего перекачке, но и сбережением энергетических ресурсов. К сожалению, в последние годы проблемам прочностных характеристик трубопроводов и их надежности внимание практически совсем не уделялось.

Сегодня, как правило, трубопроводные системы нефтегазовой отрасли, выполняются по принципу «труба в трубе». Материалы, которые используются на трубопроводных объектах (подземные, надземные и водные), должны соответствовать следующим требованиям:

  • Отсутствие длительного времени на их покрытие и недопустимость использования особых условий.
  • Соответствие срока эксплуатации трубопроводного объекта аналогичному показателю нанесенного материала.
  • Устойчивость к коррозионным процессам (морская среда, атмосферное и ультрафиолетовое воздействие).
  • Пожароустойчивость объекта и его устойчивость к углеводородам.
  • Финансовая целесообразность предприятия.

Специалисты, опробовав массу вариантов, пришли к выводу – одним из самых подходящих для использования на трубопроводных объектах нефтегазовой отрасли материалов, соответствующих всем вышеназванным требованиям, является полиуретан, имеющий плотность в пределах от 16 до 80 кг/м3. Подобные технологии достаточно широко и давно используются на аналогичных объектах за рубежом. Так, например, этот материал уже использовался почти 40 лет назад при возведении нефтяного трубопровода на Аляске и подтвердил свою надежность и устойчивость к низким температурным режимам. Более того, он обладает высокой влагонепроницаемой надежностью. Это достигается невозможностью проникновения влаги внутрь пор материала из-за их капиллярной динамики. При использовании нефтяных и газовых труб кроме полиуретана применяется также армированное стекловолокно. Это делается для усиления объекта транспортировки топлива.

Теплоизоляция трубопроводных систем бывает двух способов:

  • Использование своеобразных внешних слоев, так называемой «скорлупы», имеющей размер в 50% самой окружности. Радиус изоляционной конструкции, как правило, аналогичен радиусу(внешнему) трубы. Длина его не превышает 6 метров. Трубопроводы обкладываются подобными сегментами, а сверх покрытия осуществляется намотка – обычно из оцинкованной стали рифленого типа. Иногда для этих целей используется липкая полиэтиленовая пленка.
  • Заполнение (в целях теплоизоляции) полиуретаном пространства между трубами (главной трубы и металлической или полиэтиленовой защитной оболочкой).

Теплоизоляция элементов нефтегазовой трубопроводной системы, таких как компенсаторы, задвижные механизмы, отводные устройства, а также переходник и тройники, тоже производятся в цеховых условиях. А непосредственно в процессе прокладки магистральной сети осуществляется последний этап – окончательная герметизация трубопровода, которая производится с помощью литьевых механизмов.

Этот метод на предприятиях нефтегазовой отрасли приобрел в последнее время достаточно большую популярность.

Трубы, используемые для теплоизоляции, делают не только за рубежом, но и в Российской Федерации. Некоторые компании, производящие подобные теплоизоляционные конструкции, имеют в своем технологическом арсенале линии, которые в состоянии выпускать до 3 км. труб в сутки длиной до 12 метров. Диаметр этой продукции может колебаться от 57 мм. до 1020 мм. Выпуск трубопроводных изделий осуществляется как в металлической, так и полиэтиленовой защитной оболочке.

Специалисты, имеющие большой опыт эксплуатации трубопроводных систем с применением защитных оболочек, выделили следующие их недостатки:

  • Отсоединение защитной конструкции от наружной или внутренней трубы. Это осуществляется в процессе полимеризации объекта.
  • Отслоение полиуретановой изоляции от трубы, находящейся внутри в результате термического нагрева.
  • Деформирование изоляционного покрытия в процессе транспортировки трубы с металлическим покрытием.

Опыт, приобретенный в процессе эксплуатации подобных производственных объектов нефтегазовой отрасли, позволил специалистам, проведя тщательный анализ всевозможных разрушений и дефектов защитных слоев трубопроводов, сделать заключение, касающееся причин происхождения этих фактов. Они полагают, что главной из них является расширение металлического трубопровода за счет более высоких и постоянно воздействующих на объект температурных нагревательных процессов. Также они сделали вывод – температурный нагрев влияет не столько на сам теплоизоляционный слой, сколько на уменьшение качественных его характеристик.

Кроме того, в результате обследования объекта, специалистами получены изолинии, которые показывают, насколько интенсивна напряженность в различных местах теплоизоляционного слоя. Исследование проводилось при температуре 130 С. В результате стало очевидно, что наименее прочными являются места около торцов полиуретановой изоляционной конструкции. Это заключение было подтверждено и экспертизами, с использование математического моделирования оцениваемого трубопроводного объекта. Исследование показало, что именно длина газовой или нефтяной трубы большего всего влияет на стабильность и устойчивость теплоизоляции объекта. Чем она больше, тем выше вероятность разрушения защитного слоя.

Это тенденция в меньшей степени относится к диаметру трубопроводного объекта, так как основным параметром, позволяющим выдерживать нагрузки на изоляционный материал, является предел прочности на растяжение. Более того, большой диаметр не так сильно влияет на прочностные характеристики нефтяной и газовой трубы. Исходя из этого специалистами отрасли был выбран оптимальный вариант конструкции трубы с определённой длиной и диаметром.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Кроме того, интересно почитать:

Вам понравилась статья? Не хотите пропускать новые? Тогда подпишитесь на RSS или получайте новые статьи мгновенно на электронную почту


Лицензия Creative Commons

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: