АНАЛИЗ  СОВРЕМЕННЫХ  ИЗОЛЯЦИОННЫХ  МАТЕРИАЛОВ  МАГИСТРАЛЬНЫХ  ГАЗОПРОВОДОВ,  ПРИМЕНЯЕМЫХ  В  СЛОЖНЫХ  ГЕОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКИХ  УСЛОВИЯХ

Сазанова  Татьяна  Александровна

студент  кафедры  нефтегазовое  дело,  Омского  государственного  технического  университета,  РФ,  г.  Омск

E-mail: 

Суима  Вероника  Евгеньевна

студент  кафедры  нефтегазовое  дело,  Омского  государственного  технического  университета,  РФ,  г.  Омск

E-mail:  Suima.n3596@gmail.com

Щербань  Кирилл  Владимирович

ассистент  кафедры  нефтегазовое  дело,  Омского  государственного  технического  университета,  РФ,  г.  Омск

E-mail: 

ANALYSIS  OF  MODERN  INSULATION  GAS  PIPELINE  USED  IN  COMPLEX  ECOLOGICAL  CLIMATIC  CONDITIONS

Tatiana  Sazanova

student  of  the  Department  of  oil  and  gas  business,  Omsk  State  Technical  University,  Russia,  Omsk

Veronica  Suima

student  of  the  Department  of  oil  and  gas  business,  Omsk  State  Technical  University,  Russia,  Omsk

Kirill  Shcherban

assistant  Department  of  oil  and  gas  business,  Omsk  State  Technical  University,  Russia,  Omsk

АННОТАЦИЯ

В  данной  статье  был  проведен  аналитический  научно-технический  обзор  типовых  материалов  для  теплоизоляции  магистральных  трубопроводов,  выделены  основные  критерии  и  требования,  достоинства  и  недостатки,  а  также  рассмотрены  перспективные  решения  данной  проблемы  и  направления  дальнейшего  их  развития. 

ABSTRACT

This  article  was  conducted  analytical  scientific  and  technical  review  of  typical  materials  for  thermal  insulation  of  pipelines,  highlights  the  main  criteria  and  requirements,  advantages  and  disadvantages,  and  considered  potential  solutions  to  this  problem  and  the  direction  of  their  further  development.

Ключевые  слова:  трубопровод;  теплоизоляция.

Keywords:  pipeline;  insulation.

Необходимость  в  разработке  нового  поколения  изоляционных  материалов,  способных  обеспечивать  заданный  тепловой  режим  при  высоких  средних  температурах  перекачки  газа  в  сложных  геолого-климатических  условиях,  не  теряет  совей  актуальности  с  каждым  годом.  Поэтому  в  данной  работе  мы  решили  сделать  аналитический  научно-технический  обзор  типовых  материалов  для  теплоизоляции  магистральных  трубопроводов,  подобрать  прототип  эффективного  теплоизоляционного  слоя,  рассмотреть  перспективные  направления  для  решения  этой  проблемы.

Изоляция  магистральных  нефтепроводов  производится  по  следующей  схеме:

Рисунок  1.  Порядок  изоляции  нефтепровода:  1  –  труба,  2  –  антикоррозионная  защита,  3  –  теплоизоляционный  материал,  4  –  пароизоляция,  5  –  защитный  слой

Теплоизоляционные  материалы  –  материалы,  применяемые  в  строительстве  жилых  и  промышленных  зданий,  тепловых  агрегатов  и  трубопроводов  с  целью  уменьшить  тепловые  потери  в  окружающую  среду.  Теплоизоляционные  материалы  характеризуются  пористым  строением  и,  как  следствие  этого,  малой  плотностью  и  низкой  теплопроводностью  [2].

В  литературе  существуют  множество  классификаций  теплоизоляционных  материалов,  например,  по  назначению,  по  плотности,  и  т.  д.  Приведем  пример  нескольких  классификаций:

1.  По  назначению:  1)  строительные;  2)  технологические;  3)  специальные.

2.  По  исходному  сырью:  1)  неорганические;  2)  органические.

3.  По  плотности:  1)  особо  легкие;  2)  легкие;  3)  тяжелые.

4.  По  возгораемости:  1)  несгораемые;  2)  трудносгораемые;  3)  сгораемые  [4]. 

К  теплоизоляции  магистральных  нефтепроводов  выдвигаются  следующие  требования:

·     Тепловая  изоляция  должна  соответствовать  требованиям  соответствующих  нормативных  документов,  таких  как,  СНиП  2.04.14-88,  СНиП  41-03-2003,  РД-05.00-45.21.30-КТН  и  т.  д.

·Тепловая  изоляция  независимо  от  способа  прокладки  должна  обеспечивать  свою  функцию,  в  течение  эксплуатационного  срока  трубопровода. 

·Тепловую  изоляцию  трубопроводов  больших  диаметров  (от  720  мм  до  1220  мм  включительно)  допускается  осуществлять  с  применением  крупноразмерных  индустриальных  сборных  теплоизоляционных  конструкций,  имеющих  надежное  гидроизоляционное,  защитное  покрытие  [1].

·Для  теплоизоляционного  слоя  оборудования  и  трубопроводов  с  отрицательными  температурами  следует  применять  теплоизоляционные  материалы  и  изделия  со  средней  плотностью  не  более  200  кг/м  и  расчетной  теплопроводностью  в  конструкции  не  более  0,07  Вт/  (м·°С)  [5].

Оптимальный  теплоизоляционный  материал,  соответствующий  нормативным  документам  и  другим  требованиям,  выбирается,  для  конкретного  участка  трубопровода,  по  следующий  критериям:

1.  Способность  сохранять  заданный  тепловой  режим

•      метеорологических  условий 

•      технических  условий

2.  Стоимость,  которая  включает  в  себя:

•      основной  материал 

•      второстепенные  материалы 

•      изготовление 

•      монтаж

3.  Срок  эксплуатации,  который  зависит:

•      от  технологии  монтажа 

•      от  зон  распространения  сейсмической  активности 

•      от  климатических  условий

На  сегодняшний  день  рынок  теплоизоляционных  материалов  очень  широк,  чтобы  показать  разнообразие  выбора,  мы  провели  сравнительный  обзор  некоторых  теплоизоляционных  материалов.

Минеральная  вата-  это  волокнистый  материал,  получаемый  из  силикатных  расплавов  горных  пород  с  добавлением  органического  связующего  компонента.

Коэффициент  теплопроводности,  Вт/м*К  –  0,036. 

Цена:  от  500  руб.  за  упаковку.

Преимущества:

•      Хорошие  теплоизолирующие  свойства, 

•      Срок  эксплуатации  до  50  лет,

•      Не  горит.

Недостатки: 

•      Требует  дополнительной  пароизоляции  и  гидроизоляции.

Пенополиуретан  –  группа  газонаполненных  пластмасс  на  основе  полиуретанов,  на  85–90  %  состоящих  из  инертной  газовой  фазы. 

Коэффициент  теплопроводности,  Вт/м*К  –  0,029. 

Цена:  от  100  руб.  за  кг.  +  установка  от  5000  руб.

Преимущества:

•      Нанесения  на  поверхность  любой  формы,

•      Широкий  температурный  диапазон  (от  -60  до  +150  °С),

•      Срок  эксплуатации  не  менее  30–40  лет, 

•      Целостный  слой  покрытия,  без  стыков, 

Недостатки: 

•      Горит,  выделяя  токсичные  вещества,

•      Для  монтажа  требуется  специальная  установка. 

Экстрол  –  это  экструзивный  пенополистирол.  Производится  в  виде  сегментов. 

Коэффициент  теплопроводности,  Вт/м*К  –  0,031.

Цена:  от  4000  руб.  кубометр.

Преимущества:

•      Сохраняет  заданный  температурный  режим, 

•      Ускоряет  процесс  монтажа,

•      Срок  эксплуатации  превышает  100  лет.

Недостатки: 

•      Высокая  цена.

Для  получения  максимально  рентабельного  теплоизоляционного  слоя  необходимо  синтезировать  эффективный  многокомпонентный  теплоизоляционный  материал,  способный  обеспечивать  необходимый  тепловой  режим  в  заданных  условиях,  благодаря  комбинации  разных  свойств  нескольких  материалов.  Проведя  патентный  поиск,  за  прототип  нами  был  взят  теплоизоляционный  материал  в  виде  сборной  теплоизоляционной  конструкции,  охватывающей  трубопровод  цилиндрической  оболочкой  из  расположенных  последовательно  по  его  длине  и  соединенных  между  собой  секций,  каждая  из  которых  выполнена  из  состыкованных  между  собой  по  соответствующим  сопрягаемым  граням  теплоизолирующих  элементов,  образующих  полый  цилиндр,  выполнена  сборно-разборной,  включающей  съемные  скорлупы,  скрепленные  бандажами,  отличающаяся  тем,  что  съемные  скорлупы  выполнены  в  виде  сегментов  из  экструзионного  пенополистирола  [3]:

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ  КОНСТРУКЦИЯ  (№  40433) 

Классы  МПК:  F16L59/00 

Автор(ы):  Коптенармусов  В.Б. 

Патентообладатель(и):  ООО  «ПЕНОПЛЭКС  СПб»

Начало  действия  патента:  15.06.2004 

Публикация  патента:  10.09.2004

Рисунок  2.  Схема  теплоизоляционной  конструкции:  1  –  труба,  2  –  сегмент  теплоизоляции  экструзионного  пенополистирола

Преимуществами  данной  конструкции  являются:  1)  сохранение  заданного  теплового  режима  в  геолого-климатических  условиях  крайнего  севера,  2)  срок  эксплуатации  более  100  лет.

После  рассмотрения  основных  свойств,  критериев  и  видов  теплоизоляционных  материалов  с  выделением  их  достоинств  и  недостатков,  а  также  выбора  прототипа  теплоизоляционной  конструкции,  позволяющей  скомбинировать  эти  материалы,  мы  можем  сделать  следующие  выводы: 

1.  Основные  требования  теплоизоляционного  материала:

•      тепловая  изоляция  независимо  от  способа  прокладки  газопровода  должна  обеспечивать  свою  функцию,  в  течение  эксплуатационного  срока  трубопровода. 

•      минимальный  срок  эксплуатации  теплоизоляционного  материала  должен  быть  не  менее  30  лет. 

2.  Основные  недостатки  материалов,  регламентируемых  нормативными  документами:

•      требует  дополнительную  пароизоляцию,  гидроизоляцию,  защитный  слой 

•      в  геолого-климатических  условиях  Крайнего  Севера  не  могут  сохранять  заданный  температурный  режим 

•      высокая  цена 

3.  Взятый  за  прототип  теплоизоляционный  материал  в  виде  сегментов  из  экструзионного  пенополистирола  требует  дальнейшей  доработки  с  учетом  выбора  материалов  и  условий  использования. 

4.  В  перспективе  данную  работу  можно  развивать  по  следующим  направлениям:

•      Разработка  методики  расчета  теплового  режима  перекачки  газа,

•      Определения  оптимальной  толщины  теплоизоляции,

•      Разработка  состава  и  способа  синтеза  теплоизоляционного  материала,

•      Техническо-экономический  расчет  теплоизоляционного  материала,

•      Изготовление  модели  теплоизоляционного  материала.

Список  литературы:

1. Авторская  платформа  Pandia  /  Нефть  /  Магистратура  /Магистральные  нефтепроводы.  Нормы  проектирования,  [Электронный  ресурс]  –  Режим  доступа.  –  URL:  http://pandia.ru/text/78/388/65813-11.php  (дата  обращения  28.11.  2015).
2. Официальный  сайт  компании  «ППУ  XXI  ВЕК»,  [Электронный  ресурс]  –  Режим  доступа.  –  URL:  http://www.ppu21.ru/section/288.html?mc=288  (дата  обращения:  28.11.2015).
3. Реестр  промышленных  образцов  //  теплоизоляционная  конструкция  (№  40433),  [Электронный  ресурс]  –  Режим  доступа.  –  URL:  http://www.freepm.ru/Models/40433  (дата  обращения  28.11.2015).
4. Рекомендации  по  проектированию  теплоизоляционных  конструкций  магистральных  трубопроводов,  Р  536-84,  М.  1985.
5. "Тепловая  изоляция  оборудования  и  трубопроводов.  СНИП  2.04.14-88"  (утв.  Постановлением  Госстроя  СССР  ОТ  09.08.88  №  155),  от  31.12.1997  г.