Isolatie van stalen gasleidingen: materialen voor isolatie en manieren om ze aan te brengen

Bent u van plan uw huis van gas te voorzien of de gasaansluiting te moderniseren? De gasleiding is een van de meest waardevolle en gevaarlijke voorzieningen, daarom is de betrouwbare bescherming ervan uiterst belangrijk.

U zult het ermee eens zijn dat schade aan de gasleiding en lekkage van dit brandbare gas geruime tijd onopgemerkt kunnen blijven, en vervolgens tot de meest betreurenswaardige gevolgen kunnen leiden. Het is beter om vooraf alles grondig te bestuderen en zekerheid te nemen bij het aanleggen van de bescherming, nietwaar?

Als u geïnteresseerd bent in isolatie van stalen gasleidingen, krijgt u in dit artikel antwoorden op vragen zoals: waarom is het nodig, welke soorten zijn er, in welke gevallen en hoe wordt elk type isolatiemateriaal gebruikt, hoe wordt de kwaliteitscontrole van de coating uitgevoerd. We zullen alle soorten gasleidingen noemen: van hoofdleidingen tot leidingen met lage druk, van bovengrondse tot onderwaterleidingen, en al uw vragen beantwoorden.

Functies van gasleidingisolatie

Tegenwoordig is vrijwel elk gebouw in elke nederzetting aangesloten op het gasnet; zonder blauwe brandstof is het moeilijk om het leven van de moderne mens voor te stellen. Stelt u zich eens voor hoeveel leidingen er nodig zijn om zo'n distributienetwerk te realiseren!

Ze strekken zich uit boven onze hoofden, onder onze voeten, diep in de aarde, en zelfs over de zeebodem. Elke centimeter van dit gasweb moet betrouwbaar worden beschermd en absoluut veilig zijn, want een lekkage kan leiden tot een grootschalig ongeval met verwoestingen en soms zelfs slachtoffers.

Moderne ondergrondse gasleidingen worden hoofdzakelijk in polymere buizen gelegd – ze zijn niet bang voor corrosie of invloed van zwerfstromen, en ze behouden de temperatuur beter.

Polyethyleen gasleidingen hebben geen extra bescherming nodig, maar ze kunnen niet overal worden gebruikt, en vervanging is duur, daarom zijn de meeste gasleidingen van staal.

Om te voorkomen dat staal roest en afbreekt, wordt het behandeld met speciale middelen en materialen die het oppervlak isoleren van de omgeving. De belangrijkste functies van dergelijke coatings zijn bescherming tegen vocht, chemische invloeden, mechanische invloeden, en ook diëlektrische bescherming.

Actieve elektrochemische bescherming vormt een kathodische lading op het oppervlak van de buis, wat zorgt voor elektrische stabiliteit en de invloed van vreemde stromen voorkomt.

Naast de coating wordt voor een betrouwbare bescherming tegen zwerf- en gelijkstromen op ondergrondse gasleidingen een elektrochemische kathodische bescherming georganiseerd, die ervoor zorgt dat deze ladingen via een speciale geleider naar een drainageonderstation worden afgevoerd.

Voor bovengrondse leidingen is de bescherming minder grondig, omdat deze gemakkelijker te vernieuwen is en de buizen alleen worden blootgesteld aan atmosferisch vocht, regelmatig opdrogen. Voor zeegasleidingen daarentegen is, naast betrouwbare bescherming tegen agressieve omgeving, een extra verzwaringslaag nodig zodat de buis onbeweeglijk op de bodem ligt, onder de golven.

Normatieve documenten en hun eisen

Er zijn 3 basisdocumenten die de organisatie van de bescherming van gasleidingen reguleren. RD 153-39.4-091-01 «Instructie voor de bescherming van stedelijke ondergrondse leidingen tegen corrosie». Zoals de naam al aangeeft, is deze niet van toepassing op de isolatie van gasbuizen met een diameter groter dan 83 cm – interlokale en internationale, en ook niet op buizen die boven de grond of onder water zijn gelegd.

GOST 9.602-89 – een verwant document dat alle normen en berekeningen voor de bescherming van ondergrondse gasleidingen bevat. Terwijl de instructie uitlegt hoe en waarmee de isolatie moet worden aangebracht, geeft GOST aan hoeveel van wat nodig is – van meters materiaal en gereedschap tot apparatuur en arbeidsuren van werknemers.

GOST R 51164-98 Stalen hoofdleidingen. Algemene eisen voor corrosiebescherming. Deze standaard vult het gat in de instructie met betrekking tot hoofdleidingen. Hun bescherming moet bijzonder betrouwbaar zijn en heeft zijn eigen specificiteit, daarom zijn de normen voor de organisatie ervan in een apart document opgenomen.

In de regel hebben gasleidingen van nationaal en internationaal belang een diameter van meer dan 830 mm, hun installatie en onderhoud is arbeidsintensief en kostbaar.

Deze documenten regelen de volgende zaken:

• welke soorten materialen mogen worden gebruikt op dit type gasleiding onder deze omstandigheden;
• hoe versterkte isolatie noodzakelijk is, of er elektrochemische bescherming nodig is;
• wie en wanneer verplicht is om de gasleiding van de nodige bescherming te voorzien;
• technologie voor het aanbrengen van isolatie in de fabriek en in het veld, evenals voor reparatie van schade;
• normen voor materiaalverbruik en kosten van andere middelen voor het uitvoeren van werkzaamheden;
• de procedure voor kwaliteitscontrole van de bekleding en de kwaliteitsnormen voor alle parameters voor elk type isolatie.

Dus wordt in deze documenten stap voor stap het volledige proces van buisisolatie beschreven, van productie in de fabriek tot controle na installatie en tijdens gebruik. Er is geen ruimte voor creativiteit, want het zijn veiligheidskwesties.

In geval van beschadiging of slechte aanbrenging van de isolatiebekleding roest het staal in de grond vrij snel, wat een gaslek en brand kan veroorzaken.

Er bestaan ook aparte lijsten waarin alle aanbevolen materialen en fabrikanten van isolatie voor gasleidingen worden vermeld.

Gezien de complexiteit van de werkzaamheden en het aanzienlijke aantal voorschriften waaraan moet worden voldaan, moet u er niet op rekenen dat u de isolatie van een gasleiding zelf kunt doen, en de gasdienst zal werk uitgevoerd door een externe vakman niet accepteren.

Soorten isolatiematerialen

Op basis van de gebruiksomstandigheden en het gebruiksgemak zijn er veel soorten bekledingen voor het isoleren van gasbuizen. Bovengrondse gasleidingen kunnen voldoende worden beschermd met 2 lagen primer en 2 lagen verf of email.

Buizen die op de zeebodem worden gebruikt, worden bovenop de hoofdisolatie bedekt met een laag beton, voor verzwaarding en extra bescherming.

Vervolgens zullen we het hebben over beschermingsmiddelen voor stalen buizen onder de grond.

Polymere beschermingslagen

Geëxtrudeerd polyethyleen – de meest progressieve en universele bescherming. Het wordt toegepast op buizen met een diameter van 57 – 2020 mm, hecht stevig, vormt een perfect gelijkmatige doorlopende laag, beschermt tegen temperatuur- en mechanische invloeden en is ook gemakkelijk in gebruik.

Bij een dergelijke bekleding doet de stalen buis qua beschermingskenmerken praktisch niet onder voor polymere alternatieven. Deze bescherming bestaat uit slechts 2 lagen – een harde hechtlijm en het polyethyleen zelf. Desondanks kan een dergelijke bekleding van een zeer versterkt type op buizen met grote diameter tot 3,5 mm dik worden.

Geëxtrudeerd polypropyleen is specifiek vanwege zijn hoge mechanische sterkte: hiermee kunnen buizen door boorgaten worden getrokken, voor gesloten legmethoden, zonder angst dat de isolatie beschadigd raakt door wrijving of contact met stenen en grond. Qua uiterlijk en structuur verschilt dit type isolatie niet van polyethyleen, alleen is het 0,3 – 0,5 mm dunner.

Polymere kleefbanden zijn er in polyethyleen en polyvinylchloride, waarbij de eerste de voorkeur genieten omdat ze 4 keer sterker hechten en buizen beter beschermen. Meestal worden PET-kleefbanden gebruikt voor reparatie en isolatie van lasnaden van buizen met een bekleding van geëxtrudeerd polyethyleen, maar er zijn ook buizen die in de fabriek over de gehele lengte met deze banden zijn omwikkeld.

Indien nodig kunnen polymere kleefbanden de bescherming van de buis volledig vervangen in het veld – maar hiervoor is een speciale geautomatiseerde installatie nodig.

Er bestaat ook een gecombineerde PET-bekleding, waarbij de geprimde buis eerst wordt omwikkeld met een kleverige polymeerband en daarover wordt beschermd met een laag geëxtrudeerd polyethyleen. Het wordt gebruikt op buizen met een diameter tot 53 cm, en de totale dikte bedraagt niet meer dan 3 mm.

Isolatie op basis van bitumenmastiek

Deze isolatie verschilt fundamenteel in samenstelling en eigenschappen, in de eerste plaats qua aanbrengmethode. De hechting van bitumen aan zowel de buis als de lagen onderling wordt verzekerd door verhitting en verweking van het materiaal zelf, niet door een kleefprimer zoals bij PET.

Een dergelijke bekleding wordt aangebracht op een speciale bitumenprimer en bestaat uit 2-3 lagen mastiek, elk versterkt, en een buitenste papieren beschermingswikkel. Het resultaat is een doorlopende bekleding die de vorm van de buis volledig volgt, waarbij versterkend glasvezel of gaas als het ware in de beschermlaag is ingesmolten.

Als versterkend materiaal wordt glasvlies, glasgaas of niet-geweven polymeerdoek gebruikt. De glasvezelbanden worden met een kleine overlapping gewikkeld om een doorlopende laag te vormen.

De mastiek zelf bevat naast bitumen verschillende toevoegingen – polymere, minerale of rubberachtige – die verschillende materiaaleigenschappen bieden. Ook worden er modificerende additieven en weekmakers aan toegevoegd, die naast de natuurlijke hydrofobiciteit en hechtingsvermogen ook elasticiteit, flexibiliteit, weerstand tegen kritische temperaturen en duurzaamheid toevoegen.

Er bestaan ook banden die bitumen als lijm combineren en speciale polymeerbanden. De 2 belangrijkste types van dergelijke bekledingen zijn PALT, met een warmtekrimpband, en LITKOR, van polymeer-bitumenband. De laatste is met name nodig voor de bescherming van verbindingen tussen buizen met verschillende soorten isolatie.

Materialen voor isolatie van kleine elementen

Plintuitgangen, hoeken, bochten, condensaatafscheiders en andere vormstukken van gasleidingen hebben ook bescherming nodig.

Het is handiger om kleine onderdelen op de montageplaats te isoleren, maar een fabrieksbekleding heeft de voorkeur omdat deze gelijkmatiger en betrouwbaarder is.

Hiervoor bestaan speciale bekledingen: PAP-M105 en Polur. De eerste bestaat uit twee lagen uitgeharde polyesterhars, versterkt met glasvezel.

Polur bestaat hoofdzakelijk uit polyurethaan, aangevuld met technologische additieven en verdeeld in een basiscomponent en een verharder. Met behulp van deze twee samenstellingen worden vormverbindingen geïsoleerd, zowel in de fabriek, in werkplaatsen als direct op de tracé.

Hoe wordt isolatie aangebracht?

Het grootste deel van de isolatie wordt in de fabriek aangebracht op gasleidingen, en vaak ook op vormstukken van de gasleiding, al tijdens de productie. Bij de installatie van de leiding ontstaat echter de noodzaak om de verbindingen te isoleren, wat in veldomstandigheden wordt uitgevoerd – dat wil zeggen direct op de plaats van aanleg.

Bovendien worden in het veld dezelfde materialen gebruikt voor het repareren van de beschermende bekleding, wanneer niet meer dan 10% beschadigd is, en soms zelfs voor volledige herisolatie van een afzonderlijk gedeelte. Ook worden reservoirs met de hand, direct op de werklocatie, geïsoleerd.

Indien mogelijk worden lasnaden en vormstukken geïsoleerd met dezelfde bekleding als de hoofdleiding – of een zo veel mogelijk overeenkomende.

Het uitvoeren van isolatiewerkzaamheden aan de gasleiding is mogelijk bij temperaturen boven -25 °C, en voor polymere kleefbanden boven +10 °C. Als het regent of sneeuwt, moet er boven de werkplek een stevige overkapping zijn die voorkomt dat neerslag op het te isoleren oppervlak valt.

Op leidingen van bovengrondse gasleiding

Dit type gasleidingen bevindt zich in de minst agressieve omgeving, waardoor het risico op roestvorming aanzienlijk wordt verminderd. Bovendien zijn beschadigingen er veel gemakkelijker te zien en te herstellen, dus bovengrondse gasleidingen hebben geen isolatie als zodanig nodig.

Ter bescherming tegen neerslag en atmosferisch vocht is volgens de normen een bekleding van 2 lagen primer en 2 lagen verf, email of lak voldoende.

Met een verzinkte omhulling worden in de regel gasafvoerbuizen beschermd die thermische isolatie vereisen. Onder de omhulling wordt alleen isolatiemateriaal geplaatst; aanvullende bescherming is niet nodig.

Echter, in geval van complexe bedrijfsomstandigheden wordt thermische isolatie van gasleidingen toegepast – consistente vetten, glasemaillecoating, evenals aluminium of zinken omhulsels die de buis zelf niet mogen raken.

Isolatie van ondergrondse gasleidingen

In de grond worden de buizen voortdurend blootgesteld aan vocht, en vaak ook aan chemische verbindingen en zwerfstromen. Dit alles kan leiden tot corrosie van het metaal en gaslekken, daarom probeert men de isolatie zo betrouwbaar mogelijk te maken.

Elke ondergrondse stalen gasleiding is dubbel beschermd: passief door de isolerende bekleding van de buis, en actief door afvoer of onderdrukking van stroom met kathodische bescherming.

De meeste materialen waarover we eerder spraken, kunnen zowel worden gebruikt voor de basis-, fabrieksisolatie als op de werklocatie. Over de belangrijkste stappen en fijne kneepjes van dergelijke werkzaamheden vertellen we verder.

Polyethyleen- en polypropyleenisolatie worden in de fabriek in verschillende fasen uitgevoerd:

1. Drogen van de buizen.
2. Reiniging met grit tot metaalglans.
3. Verwarming van de buizen.
4. Aanbrengen van een lijmbasis op de roterende buis.
5. Aanbrengen van de polyethyleenlaag door middel van extrusie, kousmethode of wikkeling van tape.
6. Verdichting met een speciale rol met een fluoroplastische omhulling.
7. Waterkoeling tot 70 – 80 °C.
8. Kwaliteitscontrole van de verkregen bekleding.

Alle processen zijn volledig geautomatiseerd, want computernauwkeurigheid is de garantie voor productkwaliteit.

Vaak wordt de buis, voordat het hechtingsmiddel wordt aangebracht, bedekt met een dunne epoxylaag voor betere bescherming en hechting. Dit is volgens de normatieve documenten niet verplicht.

In veldomstandigheden moeten alle stappen behouden blijven, maar worden ze uitgevoerd met draagbare apparatuur – slijpmachines en zandstraalreinigers, gasbranders en soldeerlampen. Daarnaast bestaan er speciale materiaalkits voor het isoleren van verbindingen en het repareren van schade – bijvoorbeeld een krimpbare PET-manchet of zelfklevende polymeerband.

Voor het aanbrengen van bitumineuze isolatie worden de buizen ook gereinigd, maar dan met metalen borstels, die een schoon maar niet glad oppervlak achterlaten. De primer, bestaande uit bitumen en benzine, wordt op de gereinigde buizen gegoten en uitgewreven met handdoeken, en in het veld met doeken of kwasten.

De primer voor bitumineuze isolatie wordt gemaakt van bitumen en geraffineerde benzine in een verhouding van 1:3 qua volume. Het is van groot belang om deze in een dunne gelijkmatige laag aan te brengen voor de hechting van de coating aan de buis.

Binnen uiterlijk een dag moet de hoofdcoating worden aangebracht: 2-3 lagen mastiek, gescheiden door een versterkend materiaal en aan de buitenkant beschermd met een laag papier.

Voor versterking worden glasvezeldoek, niet-geweven polymeerbaan of gaas gebruikt. Ze worden spiraalvormig, gelijkmatig, met lichte spanning en overlapping gewikkeld.

Aanbrengen van isolatie in het veld

Indien reparatie van beschadigde isolatie van een ondergrondse gasleiding nodig is, of het verbinden van buizen met verschillende soorten isolatie, is het belangrijk om de gebruikte materialen correct te kiezen.

De coatings PALT en LITKOR worden alleen in het veld gebruikt. Beide worden aangebracht op een bitumineuze primer, maar voor de eerste moet eerst een laag bitumen worden aangebracht en versterkt, en vervolgens rechtstreeks op de hete mastiek de tape wikkelen. In het tweede geval is bitumen de onderste laag van de tape zelf, dus wordt deze direct op de primer gewikkeld, nadat deze met een brander is gesmolten.

Ondanks de uiterlijke gelijkenis mogen LITKOR-tapes niet worden verward met kleverige PET-tapes, want het gebruik van een onjuiste primer zal de kwaliteit van de isolatie hopeloos aantasten.

Buizen met extrusie-PET-coating worden gerepareerd met speciale krimpbanden of bitumen-polymeer tapes LITKOR. Bij een fabriekscoating met kleverige PET-tape wordt voor reparatie dezelfde tape gebruikt, van het type Polileen. Dit is alleen mogelijk in het warme seizoen, want de tape plakt niet in de kou en kan niet worden gesmolten.

Voor het isoleren van lasverbindingen van buizen met een coating van geëxtrudeerd polyethyleen worden speciale moffen gebruikt die worden bevestigd door middel van krimp.

Bitumineuze coating wordt gerepareerd met dezelfde bitumineuze mastieken met versterking, bitumen-polymeer tapes LITKOR of een vergelijkbaar rolmateriaal Izoplast-P.

Verschillende buizen in elke combinatie verbinden kan altijd met LITKOR-linten, en als in de oorspronkelijke bekleding van beide buizen bitumen ontbreekt, kunnen rechte verbindingen ook worden geïsoleerd met plaklinten van Polylen.

Isolatie van pijpen onder water

Gasleidingen die op de zeebodem worden geplaatst, worden extra zorgvuldig geïsoleerd, omdat deze omgeving gevaarlijk is voor zowel chemische als mechanische schade, en storingen in de buis leiden doorgaans tot onderbrekingen in de internationale gasvoorziening.

Het grootste deel van de bescherming van de buis wordt al in de fabriek aangebracht. Na reiniging en droging worden ze voorzien van een epoxyverbinding, vervolgens wordt een hechtlaag aangebracht en daaroverheen een polyethyleenlaag. In dit stadium lijken de buizen op vergelijkbare landbuizen, behalve de eerste epoxylaag die ook op het binnenoppervlak wordt aangebracht.

Dat is echter nog niet alles: in de fabriek wordt op de voorbereide buizen al kathodische bescherming aangebracht, vervolgens wordt een wapeningsframe geconstrueerd en wordt een buitenste betonlaag gestort, vaak met ijzererts als vulmiddel.

Betonbekleding over de primaire isolatie beschermt niet alleen tegen alle soorten schade, maar houdt de buis ook stevig op de bodem verankerd.

Als gevolg van dergelijke meerlaagse afwerking kan het gewicht van 1 strekkende meter buis oplopen tot 2 ton. Het transporteren van zulke buizen is zeer problematisch, daarom worden ze niet te lang gemaakt, en op elke kilometer zeegasleiding komen enkele tientallen lasnaden voor, die allemaal betrouwbaar moeten worden geïsoleerd.

Het verbinden en isoleren van de verbindingen vindt plaats op een speciale bak, uitgerust met alles wat nodig is. Hier worden de buizen gelast, de naad wordt zorgvuldig gereinigd met een straleninstallatie. Hoofdleidingen hebben een enorme diameter, daarom worden ze verwarmd met inductie- in plaats van propaanbranders – het gaat sneller, gelijkmatiger en veiliger.

Vervolgens wordt een primer aangebracht en wordt een krimpkous geplaatst, die wordt vastgezet met een sluitplaat. De kous wordt eerst in het midden, bij de lasnaad, verhit en vervolgens wordt de hele kous geleidelijk gekrompen met behulp van gasbranders, van het midden naar de randen. Na kwaliteitscontrole van deze stap wordt een bekledingsmantel geplaatst voor het gieten van PUR-schuim. Na het drogen wordt de buis op de bodem neergelaten en bedekt met grind.

Kwaliteitscontrole van het aanbrengen van isolatie

De bescherming van stalen gasleidingen is een verantwoordelijke taak, daarom wordt elke uitgevoerde bewerking grondig gecontroleerd, met het opstellen van een rapport van de uitgevoerde verborgen werkzaamheden en registratie daarvan in het leidingpaspoort. Hoe kwalitatief hoogwaardig en correct gekozen het isolatiemateriaal ook is, het zal de toegewezen functies niet kunnen vervullen indien de uitvoeringstechniek is geschonden.

De belangrijkste parameters van de afgewerkte bekleding die gecontroleerd moeten worden, zijn de dikte, continuïteit en hechting aan de buis. Ze worden gemeten met speciale elektronische apparaten: respectievelijk dikte-meters, vonkdetectoren en hechtingsmeters. Deze beschadigen de bekleding niet, waardoor alle twijfelachtige punten kunnen worden gecontroleerd zonder onnodige kosten.

In fabrieksomstandigheden

In fabrieken en productiebases wordt de laagdikte gecontroleerd op 10% van de buizen van elke partij, op 4 plaatsen aan verschillende kanten rondom elke buis, en ook op twijfelachtige gedeelten.

Isolatie die door de fabrikant op de buizen is aangebracht, is altijd gelijkmatiger, kwalitatief beter en betrouwbaarder dan isolatie die in het veld wordt uitgevoerd, zelfs bij gebruik van vergelijkbare materialen.

De hechting, of de hechtkracht aan metaal en tussen lagen, moet volgens de normen ook worden gecontroleerd op 10% van de producten in een partij of om de 100 m.

De continuïteit van de coating, dat wil zeggen de afwezigheid van doorboringen, scheuren en andere doorlopende beschadigingen, wordt gecontroleerd op alle geïsoleerde producten over het gehele oppervlak.

Daarnaast kunnen de diëlektrische continuïteit van de coating, de slagsterkte, het afpeloppervlak na kathodische polarisatie en andere tests worden gecontroleerd. Bij isolatie met bitumineuze coatings wordt van elke partij mastiek een monster voor fysische eigenschappen genomen, minimaal dagelijks.

Op de plaats van installatie of reparatie

In veldomstandigheden wordt ook de kwaliteit van de isolatie gecontroleerd, op continuïteit – altijd en volledig, en op dikte en hechting – elke 10e geïsoleerde lasnaad.

Daarnaast worden de overlappingbreedte op de fabriekscoating en het reliëf van de isolatie gecontroleerd – op afwezigheid van golfvormen, rimpels, luchtbellen en andere defecten.

Bij zwakke hechting van de isolatietape aan de buis zal deze na verloop van tijd loslaten, en de buis zal onbeschermd zijn tegen de omgeving.

Daarnaast wordt op bestaande gasleidingen regelmatig de continuïteit van de isolatie gecontroleerd. Hiervoor hoeven ze niet eens te worden opgegraven, en in geval van vermoedens van schade worden de buizen blootgelegd en worden niet alleen de dikte, continuïteit en hechting gecontroleerd, maar ook de diëlektrische eigenschappen van de isolatie.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Nu weet u alles – of bijna alles – over het doel en de materialen voor de isolatie van verschillende stalen gasleidingen, en heeft u een idee van de bijzonderheden van het aanbrengen en de kwaliteitscontrole van de bescherming.

En voor meer duidelijkheid raden we u aan een video te bekijken waarin gedetailleerd wordt uitgelegd over de isolatie van lasnaden met bitumen-polymeertape:

Installatie van een krimpkraag op de lasnaad:

Wellicht heeft u al met dergelijke werkzaamheden te maken gehad, de uitvoering ervan gadegeslagen of er direct aan deelgenomen. Wilt u de verstrekte informatie aanvullen of beoordelen? We horen graag uw mening in de discussie hieronder.