Moderní ocelová potrubí se často potýkají s problémy s korozí a ztrátou vnitřního tepla (jako je horká voda). Řešením těchto problémů byla izolace potrubí. Existuje několik typů ochranných nátěrů pro různé účely: tepelná izolace a antikorozní izolace.
- Typy izolačních nátěrů
- Izolace VUS a US
- PPU izolace
- PPM izolace
- Epoxidová izolace
- Výkon
Tepelná izolace – jeden z nejdůležitějších aspektů návrhu a konstrukce potrubí. Používá se ke snížení tepelných ztrát, prevenci vzniku korozních procesů a kontrole vlivu vnějších faktorů, jako jsou teplotní změny a mechanické poškození.
Antikorozní izolace – plní především úkol zabraňovat korozním procesům, ale také dokáže zadržovat teplo potrubí a chránit ho před jeho mechanickými vlivy.
V tomto článku budu hovořit o typech tepelných a antikorozních izolací potrubí, jejich výhodách, k čemu se používají a způsobech aplikace.
Existují čtyři hlavní typy ochrany potrubních systémů: VUS, PPU, PPM a epoxidový nátěr, z nichž každý má své vlastní vlastnosti – všechny je třeba vzít v úvahu při navrhování, instalaci a dalším provozu potrubních systémů.
VUS a US, což je jiný název “velmi zesílená izolace” a “zesílená izolace”, vyrobena z polyetylenu a je jedním z nejpoužívanějších typů protikorozní ochrany. Jedná se o dvouvrstvý nebo třívrstvý nátěr, který se nanáší boční extruzí. Jeho podstata spočívá v tom, že se trubky, otáčející se, pohybují po „dopravníku“ a v tuto chvíli speciální „rozprašovače“ nanášejí roztavený polyethylen.
Velmi zesílená izolace potrubí se skládá z následujících vrstev:
1. Lepidlo (adhezivní látka) – zajišťuje těsné přilnutí epoxidového základního nátěru k vnějšímu plášti. Lepicí vrstva se skládá z vinylacetátu a etylenu.
2. Epoxidový základní nátěr – vrstva, která propůjčuje odolnost proti korozi a dále zlepšuje přilnavost („lepení“) izolačních vrstev.
3. Vnější vrstva polyethylenu má vysoké antikorozní vlastnosti a spolehlivě chrání potrubí před vlhkostí.
Potrubí v izolaci VUS může být dvouvrstvé nebo třívrstvé. Dvouvrstvá izolace se skládá z přilnavého povlaku a vnější vrstvy z polyethylenu. Na třívrstvou izolaci se přidá vrstva epoxidového základního nátěru.
Pro podzemní potrubí je nezbytná antikorozní izolace US a VUS. Bez ochranného povlaku bude ocelový povrch potrubí náchylný ke korozi půdy, která zhoršuje výkon potrubí a může vést k poruchám a nehodám.
Hlavní výhody VUS a US izolace jsou: vysoká životnost – potrubí VUS může správně fungovat od 30 do 50 let), odolnost vůči vysokým teplotám – izolace VUS je odolná vůči teplotnímu rozsahu od -40 do +60 stupňů, dobrá odolnost proti mechanickému poškození – povlak vydrží rázové zatížení do 2,1 kilogramu.
PPU izolace je tepelná izolace z polyuretanové pěny v plášti z polyetylenu nebo pozinkované oceli. Polyuretanová pěna vzniká smícháním dvou složek: isokyanátu a polyolu.
PPU izolace, jejíž převážnou část tvoří polyuretanová pěna, je považována za bezpečnější a tepelně úspornější ve srovnání s jinými typy, proto se PPU povlak nejefektivněji používá pro tepelnou izolaci potrubí.
Izolace PPU se skládá ze dvou ochranných povlaků a nanáší se metodou „pipe in pipe“:
1. Pěnová polyuretanová pěna. To zajišťuje hlavní funkci povlaku. Materiál nepropouští teplo a má vysokou pevnost, odolnost vůči teplotním výkyvům (odolává teplotám od -70 do +120 stupňů) a „imunitu“ vůči tvorbě plísní a plísní.
2. Ochranný plášť tvořený buď polyetylenem (izolace PPU PE) nebo pozinkovanou ocelí (izolace PPU OC). Polyetylenový povlak je zničen působením ultrafialového záření, takže je vhodný pouze pro použití na podzemních potrubích. Zinkový povlak je odolnější vůči vnějším vlivům, proto se používá při zemních pracích.
Požadavky na složení izolace z polyuretanové pěny upravuje GOST 30732-2020.
Trubky potažené PPU se dodávají v „hotové“ podobě přímo z továrny. Technologie výroby je jednoduchá – trubka je instalována ve statické poloze a umístěna uvnitř ochranného pláště, zachovává prázdný prostor. Poté se do této prázdné mezery nalijí komponenty, které ztuhnou a vytvoří vrstvu polyuretanové pěny.
Dále jsou výrobky umístěny na sklad, kde jsou po určitou dobu uchovávány (v závislosti na konkrétní technologii výroby).
Hlavním úkolem izolace PPU je zachovat teplo materiálu potrubí. Izolace z polyuretanové pěny je ideální pro systémy zásobování teplou a studenou vodou, protože neumožňuje velké tepelné ztráty při přepravě kapalin. A plášť PE a OC je navržen tak, aby chránil vrstvu tepelně izolační polyuretanové pěny.
Jedna z hlavních výhod tepelné izolace PPU – jedná se o možnost využití systému pro operativní dálkové monitorování potrubí (SORK). Tento systém se skládá z detektorů poškození a spínacích svorek.Umožňuje sledovat stav potrubní sítě v izolaci z polyuretanové pěny bez dodatečné preventivní údržby. Trubky PPU se systémem UEC obsahují signálové vodiče a výstupní kabely, které se připojují na svorky. Díky tomuto systému je možné včas odhalit porušení nebo navlhnutí pláště z polyuretanové pěny.
PU pěna vykazuje nízký koeficient tepelných ztrát – součinitel tepelné vodivosti 0,027 W/μ.
PPM (PPMI) je zkratka pro izolaci z polymer-minerální pěny. Odtud je složení okamžitě jasné – PPM je dvousložkový „systém“, jehož hlavní složkou je polyuretanová pěna, navíc smíchaná s minerálním plnivem (křemenný písek, popel, obyčejný písek nebo jiné jemné materiály). Tento nátěr má vynikající tepelně izolační vlastnosti a snadno se aplikuje.
Hlavní nevýhodou PPM je, že postupně akumuluje vodu, která se nakonec dostane až do samotného potrubí a způsobí korozi. Dalším faktorem, který zvyšuje korozivní účinek, je teplo – potrubí, které má „nahromaděnou“ vodu, se rychle zahřívá a teplota dále zvyšuje korozi. Obecně jsou však tepelně izolační vlastnosti srovnatelné s vlastnostmi povlaku z PU pěny. Standardní indikátory izolace PPM jsou stanoveny v GOST 56227-2014.
Technologie aplikace PPM je jednoduchá – nejprve se do formy vloží trubka a poté se do ní nalije pěna-polymer-minerální kompozice, která se rozdělí po celé délce a ztvrdne za 20-40 minut.
I přes své nedostatky se izolace PPM používá ke snížení tepelných ztrát, stejně jako povlak PPU. Instalace tohoto nátěru je jednoduchá. Při pokládce bez kanálů nejsou nutné ochranné železobetonové konstrukce. Potrubí je uloženo v zemi až do bodu nad bodem mrazu, což zkracuje dobu výkopových prací. Pro žlabovou a nadzemní instalaci jsou nutné posuvné podpěry s válcovou nosnou plošinou. PPMI se používá ke snížení peněžních nákladů při pokládce potrubní sítě.
Epoxidový nátěr je druh inertní izolace potrubí, která se používá především k ochraně potrubí před korozí a snížení jeho elektrické vodivosti. Inertnost znamená absenci chemických reakcí při kontaktu s kapalinami, biologickými a chemickými látkami a také minimalizaci rizika plísní a plísní. Epoxidová pryskyřice může být aplikována jak na vnější, tak na vnitřní části potrubí – proto lze takové potrubí použít i k přepravě potravinářských výrobků.
Epoxidová izolace může obsahovat jednu až tři vrstvy, z nichž jedna je samotná epoxidová pryskyřice a zbytek jsou směsi epoxidové pryskyřice s jinými materiály.
Epoxidová pryskyřice se nanáší nástřikem na povrch vyhřívané trubky – v důsledku toho materiál na ocelové části ztvrdne a vytvoří odolný ochranný plášť. Mezi výhody epoxidové izolace potrubí patří vynikající ochrana proti korozi, vysoké provozní teploty (epoxidový nátěr odolá teplu až 150 stupňů) a odolnost (díky vysoké inertnosti). Epoxidová izolace má také vysoký stupeň přilnavosti, takže ochranný nátěr spolehlivě přilne k povrchu oceli.
Epoxidová izolace je nezbytná pro ochranu povrchů ocelových trubek. Vnější antikorozní nátěr chrání před vnějším agresivním prostředím a jeho vlivy a chrání před korozí. Aby se zabránilo interakci unikající kapaliny s vnitřní stěnou potrubí, používá se vnitřní epoxidový povlak.
Každá technologie výroby tepelné izolace pro potrubí má své vlastní jedinečné vlastnosti a výhody:
1. Trubky VUS jsou známé svou vynikající antikorozní ochranou a odolností proti mechanickému a koroznímu poškození,
2. Vrstva polyuretanové pěny má silné tepelně izolační vlastnosti a v závislosti na typu vnějšího nátěru je použitelná pro nadzemní i podzemní práce,
3. PPM izolace je odolnější vůči mechanickému poškození a má dobrou míru udržení tepla v potrubním systému,
4. Epoxidová pryskyřice je nejodolnější vůči nepříznivým faktorům prostředí – nereaguje s chemikáliemi, neztrácí své vlastnosti vlivem ultrafialového záření a odolává mechanickému namáhání.
Izolace potrubí a tvarovek je v moderním světě jednou z nejdůležitějších oblastí při projektování potrubních sítí. Jsou nezbytné k ochraně ocelových výrobků před korozí, mechanickým poškozením a tepelnou ochranou. V současné době existují typy izolací, které vyhovují všem potřebám. Proto výběr typu ochranného nátěru závisí především na funkcích potrubí a jeho účelu.
Hlavní potrubí a priori potřebuje vysoce kvalitní ochranu, a to vůbec nezávisí na typu instalace – otevřené nebo uzavřené. Tato potřeba je vysvětlena především délkou potrubí, která vyvolává tepelné ztráty. Díky tomuto faktoru, ale i dalším vnějším vlivům (přítomnost vlhkosti, teplotní změny) se zvyšuje pravděpodobnost různých poškození. Izolace eliminuje možná rizika a znemožňuje předčasné opotřebení ocelových trubek. Tato ochrana zároveň zajišťuje trvanlivost potrubí, snižuje riziko požáru systému a chrání potrubí před korozí.
Izolační materiály jsou pečlivě vybírány, protože je nutné vzít v úvahu požadavky na ně kladené. Materiál, který svými vlastnostmi odpovídá normám, je schopen zajistit nepřetržitý provoz různých energetických zařízení nebo systémů bydlení a komunálních služeb. Vybírá se na základě základních parametrů samotného objektu:
- typ a umístění instalace potrubí;
- podmínky jeho provozu (vlhkost, teplota, úroveň mechanického nárazu);
- tepelné charakteristiky ocelových trubek;
- druh látky nebo kapaliny, pro kterou je systém vybaven k přepravě (voda, ropa, plyn atd.).
Nejsou to však jediné požadavky, které jsou kladeny na izolační materiály, protože musí plně vyhovovat „vnějším“ požadavkům, to znamená, že nesmí mít negativní dopad na životní prostředí.
Při výběru izolačního výrobku se bere v úvahu nejen tloušťka materiálu, ale také jeho hlavní výkonnostní charakteristiky:
- elasticita;
- hustota;
- tepelná vodivost;
- stlačitelnost;
- tepelná vodivost;
- odolnost proti vibracím;
- odolnost proti korozi.
Díky těmto vlastnostem izolace přispívá k dobrému zachování ocelových trubek a jejich užitných vlastností.
Výhody izolovaného potrubí
Správná instalace, provedená v souladu se všemi technologickými normami, činí potrubí prakticky nezranitelným. To je možné díky vlastnostem charakteristickým pro izolační materiál:
- snižuje tepelné ztráty;
- zajišťuje bezpečnost přepravy látky potrubím a samotným systémem;
- snižuje emise CO2;
- pomáhá snižovat úroveň vlhkosti a zabraňuje vzniku kondenzace na potrubí, což společně pomáhá odolávat korozi;
- má protipožární vlastnosti.
Druhy izolace ocelových trubek
Existují čtyři typy izolačních materiálů:
- pěna-polymer-minerál;
- gumobitumenové tmely;
- polyuretanová pěna (Izolan, Voratek);
- na bázi extrudovaného polyetylenu.
Každý typ má své výhody a nevýhody. Každý z nich je určen pro určitý typ potrubního systému.
Pěnová polymer-minerální izolace
Při instalaci potrubí se používají ocelové trubky s PPM (izolace z polymerové pěny). Tento typ vyložení je určen pro trubky z pozinkované a černé oceli. Izolační vrstva se skládá ze tří vrstev:
- vnější, vykonávající ochrannou funkci, jeho tloušťka je 10-15 mm. Vnější vrstva poskytuje mechanickou a hydroizolační ochranu;
- tepelná izolace, udržování optimálního teplotního režimu pracovní tekutiny. Jedná se o porézní materiál, jehož tloušťka závisí na oblasti, kde jsou trubky použity;
- odolný proti vlhkosti, zabraňuje korozi kovu, tloušťka materiálu je 5-10 mm.
Izolace gumobitumenovým tmelem
Tento typ je určen k ochraně potrubí před korozí a vlhkostí, materiál nemá prakticky žádný vliv na tepelnou vodivost a ukazatele tlaku. Obložení pryžovo-bitumenovým tmelem se obvykle aplikuje v továrně. Musí odpovídat GOST 51164-98. Hotové trubky se posílají na staveniště.
Algoritmus provedené práce v souladu s požadavky GOST:
- povrchový základní nátěr je proces, který zlepšuje přilnavost;
- nanesení vrstvy tmelu;
- vyztužení netkanou textilií;
- pokrytí konstrukce ochrannou vrstvou (zábal).
Pro zvýšení hydroizolace se druhá a třetí fáze mnohokrát opakují.
V omezené míře se používají trubky potažené pryžobitumenovým tmelem. Používají se při pokládce plynových a vodovodních rozvodů. Důvod je celkem pochopitelný. V první řadě se jedná o úzký teplotní rozsah – od -10°C do +40°C. Odchylka do většího nebo menšího směru má za následek destrukci izolačního povlaku.
Izolace z polyuretanové pěny
Tento typ izolace se na potrubí nanáší nástřikem. Izolátory jako Izolan a Voratek jsou určeny k ochraně standardního typu pozinkovaného nebo ocelového potrubí. Materiály jsou bezpečné pro vnější prostředí, protože jsou založeny na ekologických prvcích. Správná aplikace kompozice na povrch trubek prodlužuje životnost konstrukce na třicet i více let. Tato ochrana může být zvýšena polyetylenovou galvanizací.
Jaké jsou nevýhody krytí:
- hořlavost;
- ochranná vrstva se po vniknutí vlhkosti rychle zhroutí;
- povlak je zničen ultrafialovým zářením.
Poškození celistvosti nátěru v důsledku pronikání vlhkosti vyžaduje kompletní výměnu izolace, oprava je v tomto případě nepraktická. Uvnitř vrstvy polyuretanové pěny je proto instalován funkční systém dálkového ovládání (ORMS), který je schopen včas hlídat hladinu vlhkosti a eliminovat problém.
Trubky izolované polyuretanovou pěnou snesou vysoké zatížení: tlaky do 1,5 MPa a teploty do 140°C. Takové ukazatele jsou však možné za předpokladu dodržení norem a požadavků. Tyto trubky splňují požadavky GOST 30732-2006, které specifikují normy pro technické indikátory:
- max. tepelná vodivost při 50°C – 0,033 W/m;
- minimální hustota – 60 kg/m³;
- min pevnost při deformaci/kompresi – 0,3 MPa.
Trubky s polyuretanovou pěnou se obvykle používají pro pokládku nadzemních nebo podzemních rozvodů vytápění.
Izolace extrudovaným polyethylenem
Potrubí s takovou izolací se vyrábí přísně v továrnách. Konstrukce vyžaduje pečlivou přípravu před aplikací izolace, která se nanáší ve třech vrstvách:
- lepidlo – vrstva, která lepí trubku a izolační materiál;
- vyrovnání – vrstva epoxidové pryskyřice, která vyplňuje defekty, třísky a praskliny;
- izolační vrstva z polyetylenu.
Potrubí s takovou izolací může vydržet až 50 let bez nutnosti opravy. Příkladem takové izolace je polyetylenová kompozice „NOVOPLAST-PE-BD“ vyráběná firmou KSI LLC (Samara). Výhody polyethylenové izolace jsou zřejmé:
- nepoškozuje životní prostředí, to znamená, že je šetrný k životnímu prostředí;
- dobře zabraňuje korozi;
- aktivně odolává agresivnímu vnějšímu prostředí – teplotním změnám, chemické expozici, vodním rázům atd.
Tyto trubky jsou široce používány při stavbě hlavních typů potrubí – vodního, ropného, plynového a podvodního. Teplota pracovního prostředí se může pohybovat od -20 do +60°C.
Ne všechny typy izolací jsou ve stavebnictví stejně žádané. Při stavbě potrubí se obvykle používají trubky s izolací z polyuretanové pěny (PPU) nebo potažené extrudovaným polyethylenem. Polyuretanová pěna se častěji používá při pokládce dálnic, při pokládce soukromých sítí je oprávněnější použít povlak z extrudovaného polyethylenu.
