Перспективные материалы для нефтегазовых объектов (стр. 32 )

Резины тепло-, морозо-, атмосферо-стойкие обладают, хорошими диэлектрическими свойствами. Могут эксплуатироваться в пределах от -90 до +300° С. Технологические свойства удовлетворительны.

Перерабатывается методами, традиционными для резиновой промышленности. Применяется для изготовления изделий, работающих в условиях большого перепада температур, для теплоизоляции космических аппаратов, изделий медицинского назначения (особенно работающих в контакте с кровью), деталей холодильной техники (уплотнители, герметики), изоляции проводов.[12]

Уретановые каучуки – сополимеры, получаемые взаимодействием с диизоцианатами простых или сложных эфиров. Степень кристалличности составляет несколько процентов. Диэлектрические свойства удовлетворительны.

Сополимеры атмосферостойки, стойки к действию УФ-лучей и радиации. Выше 100° С возможна химическая деструкция. Нестойки к действию водяного пара и горячей воды, полярных растворителей. Для них характерны высокое сопротивление истиранию, морозостойкость.

Уретановые каучуки перерабатываются традиционными для резиновой промышленности методами, а также литьем под давлением (например, при получении деталей обуви). Применяются для изготовления изделий, стойких к истиранию (например, массивные шины для внутризаводского транспорта), деталей грохотов для сортировки сыпучих материалов, пенистых материалов (в том числе подошв для обуви) и деталей верха обуви [12].

Хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ) – эластичный продукт реакции полиэтилена в растворе с хлором и сернистым ангидридом. Кристаллизуется при хранении или деформации. Обладает хорошей адгезией к различным поверхностям, низкой газопроницаемостью. Стоек к действию алифатических углеводородов, спиртов, фреона. Растворяется в ароматических углеводородах, хуже– в кетонах и сложных эфирах. Обладает повышенной стойкостью к атмосферным и коррозионным воздействиям.

Температура начала разложения – не ниже 155° С.

Перерабатывается обычными приемами резиновой технологии. Применяется для изготовления коррозионно-стойких изделий (уплотнителей, манжет и т. п.), антикоррозионных покрытий, кабельной изоляции и т. п. Способен хорошо совмещаться с другими полимерами [12].

Термоэластопласты (ТЭП) – термопластичные эластомеры, проявляющие свойства мягких резин (эластомеров) в условиях эксплуатации (отсутствие текучести), тогда как при высоких температурах в условиях переработки они способны течь подобно расплавам термопластов.

Прочность при растяжении для ДСТ-30 равна 25,2 МПа, относительное удлинение при разрыве 850%, эластичность по отскоку 60%. ДСТ. Температура хрупкости -98° С, теплостойкость (появление текучести) 50–70° С.

Химические свойства ДСТ-30 определяются свойствами полибутадиеновой матрицы: низкое сопротивление действию озона, УФ-лучей, тепловому старению, действию растворителей.

Перерабатывают ТЭП традиционными методами резиновой промышленности, а также методом литья под давлением, особенно при получении резиновой обуви. Широко применяют их как пластифицирующую добавку к пластмассам (например, ДСТ для модификации ПО). Выпускаемые в ограниченном количестве блок-сополимеры этилена и пропилена применяют для получения морозостойкого ПП [12].

5.6. Применение пластмасс для строительства трубопроводов

5.6.1. История строительства распределительных газопроводов
в России

Первые распределительные газопроводы в России были построены в 1835 г. из чугунных труб и до 1946 г. - года поступления в сети газоснабжения природного газа - не вызывали особых забот у эксплуатационников.

Светильный газ, полученный при газификации каменного угля, содержит в себе небольшое количество паров смолы, которые, поступая с газом в подземные газопроводы, при охлаждении осаждались на внутренних стенках труб и защищали раструбные соединения. Уплотнение последних осуществлялось конопаткой просмоленным канатом с последующей зачеканкой свинцом.

Природный газ, не имеющий в своем составе никаких смолистых веществ, растворял и уносил смолистую оболочку с внутренней поверхности подземных газопроводов, а обессмоленный канат терял свою уплотняющую способность.

Разгерметизации раструбных соединений также способствовало бурное развитие наземного городского транспорта, увеличивавшего динамические нагрузки на подземные газопроводы. Применявшиеся в те годы методы ремонта - переконопатка раструбов и установка на них битумных муфт - не дали положительного результата.

В итоге многие чугунные газопроводы низкого давления после 1960 г. стали выводиться из эксплуатации из-за непрекращающихся утечек газа. Следует отметить, что в европейских странах до настоящего времени продолжает эксплуатироваться несколько десятков тысяч километров чугунных газопроводов низкого давления старой постройки, для которых были найдены технические решения, обеспечивающие сохранение их герметичности, при этом часть устаревших газопроводов была использована в качестве каналов для новых труб.

В связи с расширением Московского газового завода и вводом в эксплуатацию завода «Нефтегаз» в Москве началось строительство газопроводов из стальных труб. В 1946 г. был проложен первый в России магистральный газопровод длиной 850 км из стальных труб диаметром 300 мм. Проведенный анализ опыта его строительства и первых лет эксплуатации позволил выработать определенные условия, обеспечивающие нормативный срок службы подземных стальных газопроводов:

• изготовление труб только из определенных марок сталей;

• централизованное и механизированное нанесение на трубы гидроизоляции и обеспечение проверки ее качества;

• организация активной защиты стальных трубопроводов от коррозии;

• повышение требований к квалификации сварщиков и монтажников и их обучению;

• разработка нормативной и методической литературы по строительству и эксплуатации.

Однако более чем полувековой опыт эксплуатации стальных распределительных газопроводов показал, что в большинстве случаев нормативный срок службы в 40 лет не выдерживается.

В этой связи не прекращались поиски альтернативного материала для подземных газопроводов, не подверженного коррозии на весь период эксплуатации в 40 - 50 лет и способы соединения которого не снижали бы его надежности.

Многочисленные опыты по использованию для рассматриваемых целей асбестоцементных труб, энтузиастом которых был (МИСИ им. ), не обеспечивали стабильных результатов из-за трудностей организации крупнотоннажного производства труб с необходимой газонепроницаемостью. Серьезным препятствием была и высокая стоимость труб, связанная с использованием высококачественного асбеста.

Другой альтернативой стали трубы из полимерных материалов. Наиболее доступными и подходящими по свойствам для подземных газопроводов оказались поливинилхлорид и полиэтилен. Трубы из непластифицированного поливинилхлорида (винилпласта) изготавливались по ТУ МХП 4251-54, а из полиэтилена - по ВТУ М-821-60.

По инициативе института «Мосинжпроект» в 1958 - 1960 гг. совместно с трестом «Мосгаз» были проведены опытно-конструкторские и экспериментальные работы по определению возможности и условий эксплуатации пластмассовых подземных газопроводов.

Определение газопроницаемости материала этих труб проводилось в институте «Мосинжпроект». Результаты исследований, стендовые испытания и длительные эксплуатационные наблюдения позволяют сделать вывод о том, что трубы из винилпласта (ПХВ) и полиэтилена (ПЭ) в необходимой степени газонепроницаемы и могут применяться для строительства подземных распределительных газопроводов.

Первый в России подземный распределительный газопровод из ПВХ-труб отечественного производства был построен в августе 1959 г. в Москве на территории клинической больницы (Ленинский проспект, 8) по проекту и технологии, разработанным институтом «Мосинжпроект». А в августе 1961 г. в Москве на территории Текстильного института (во дворе дома № 62 по ул. Донской) был построен первый в России подземный газопровод из полиэтиленовых труб. Заказчиком пластмассовых газопроводов выступал трест «Мосгаз».

При строительстве подземного газопровода низкого давления использовались отечественные ПВХ-трубы общей протяженностью 165 м с наружным диаметром 114 мм и толщиной стенки 7 мм, а также с наружным диаметром 83 мм и толщиной стенки 6,5 мм (SDR 16,3 и 12,7 и расчетным допускаемым напряжением 10 МПа). Трубы сваривались в базовых условиях контактной стыковой сваркой вращательным трением в плети, а затем (в построечных условиях) соединялись разъемными клиновыми соединениями с резиновым уплотнительным кольцом из маслобензостойкой резины. Использовались также свободные фланцы из стеклопластика АГ-4В с конусной уплотняющей поверхностью. Стяжные стальные болты защищались от почвенной коррозии кадмированием.

Строительство осуществлялось силами СУ-7 Первого треста «Мосподземстрой». Газопровод успешно эксплуатировался до 1979 г. и был отключен в связи с переводом потребителя (Первой городской больницы) на электроснабжение.

При строительстве подземного газопровода низкого давления, проект и технология монтажа которого также были разработаны институтом «Мосинжпроект», использовались полиэтиленовые трубы отечественного производства марки ВДЛ с наружным диаметром 63 мм и толщиной стенки 3 мм (SDR 21, расчетное допускаемое напряжение 5 МПа).

Разъемное соединение полиэтиленовых труб со стальными осуществлялось с помощью конусной отбортовки концов полиэтиленовых труб и стальным фланцем с конусным приливом. Неразъемное соединение полиэтиленовых труб выполнялось с помощью контактной стыковой сварки стальным пластинчатым электронагревателем. Температура сварочного нагревателя измерялась термопарой и регулировалась изменением напряжения электрического тока.

В течение трех лет, начиная с первого года эксплуатации, сначала еженедельно, а потом ежемесячно на опытных пластмассовых газопроводах проводились систематические наблюдения и измерения.

Герметичность пластмассовых газопроводов и их сварных и разъемных соединений определялась по стандартной методике через установленные при строительстве контрольные трубки.

Напряжения, возникающие в стенках пластмассовых труб, измерялись с помощью тензометров, наклеенных на пластмассовые трубы.

Изменение диаметра в связи с просадкой газопроводов измерялось с помощью инварной измерительной рейки геодезистами института «Мосинжпроект».