Isolamento dei gasdotti in acciaio: materiali per l'isolamento e metodi di applicazione

State per gassificare la casa o modernizzare l'allaccio del gas? Il gasdotto è una delle infrastrutture più importanti e pericolose, quindi una protezione affidabile è estremamente importante.

Lo ammetterà, un danno al tubo del gas e una perdita di questo combustibile possono rimanere inosservati per molto tempo e poi portare a conseguenze disastrose. Meglio studiare tutto attentamente in anticipo e prendere precauzioni extra quando si allestisce la protezione, non è vero?

Se l'isolamento dei gasdotti in acciaio La interessa, in questo articolo troverà risposte a domande come: a cosa serve, quali tipi esistono, in quali casi e come viene utilizzato ogni tipo di materiale isolante, come viene eseguito il controllo di qualità del rivestimento. Menzioneremo tutti i tipi di gasdotti: dalle linee principali ai tubi a bassa pressione, dai fuori terra a quelli subacquei, rispondendo a tutte le domande che sorgono.

Funzioni dell'isolamento del gasdotto

Oggi quasi ogni edificio in ogni centro abitato è collegato al gasdotto; senza il combustibile blu è difficile immaginare la vita dell'uomo moderno. Immagini quanti tubi sono necessari per realizzare una rete di fornitura simile!

Si estendono sopra le nostre teste, sotto i piedi, nel profondo del terreno e persino sul fondo del mare. Ogni centimetro di questa ragnatela di gas deve essere protetto in modo sicuro e assolutamente sicuro, poiché una perdita può portare a un incidente su larga scala, con distruzioni e talvolta vittime.

I moderni gasdotti interrati vengono posati principalmente in tubi polimerici – non temono né la corrosione né l'azione delle correnti vaganti e mantengono meglio la temperatura.

I gasdotti in polietilene non necessitano di protezione aggiuntiva, ma non possono essere utilizzati ovunque e la sostituzione è costosa, quindi la maggior parte dei tubi del gas sono in acciaio.

Per evitare che l'acciaio arrugginisca e si deteriori, viene trattato con composti e materiali speciali che isolano la sua superficie dall'ambiente. Le principali funzioni di tali rivestimenti sono la protezione dall'umidità, dalle influenze chimiche, dagli impatti meccanici, nonché protezione dielettrica.

La protezione elettrochimica attiva forma una carica catodica sulla superficie del tubo, garantendo la sua stabilità elettrica e prevenendo l'influenza di correnti vaganti.

Oltre al rivestimento, per una protezione affidabile dalle correnti vaganti e costanti, sui gasdotti interrati viene organizzata una protezione catodica elettrochimica, che garantisce lo scarico di queste cariche attraverso un apposito conduttore verso una sottostazione di drenaggio.

Per i gasdotti fuori terra la protezione è meno impegnativa, poiché è più facile da rinnovare e i tubi sono esposti solo all'umidità atmosferica, asciugandosi regolarmente. Per i gasdotti marini, al contrario, oltre a una protezione affidabile dall'ambiente aggressivo, è necessario uno strato di zavorra aggiuntivo affinché il tubo giaccia immobile sul fondale, sotto le onde.

Documenti normativi e loro requisiti

Esistono 3 documenti principali che regolano l'organizzazione della protezione dei gasdotti. RD 153-39.4-091-01 «Istruzione per la protezione dei tubi interrati urbani dalla corrosione». Come chiaro dal nome, non si applica all'isolamento di tubi del gas con diametro superiore a 83 cm – interurbani e internazionali, né ai tubi posati fuori terra o sott'acqua.

GOST 9.602-89 – documento correlato, in cui sono riportati tutte le norme e i calcoli per la protezione dei gasdotti interrati. Se l'istruzione spiega come e con cosa allestire l'isolamento, il GOST specifica quanto di cosa sarà necessario – dai metri di materiale e utensili fino alle attrezzature e alle ore di lavoro dei dipendenti.

GOST R 51164-98 Tubazioni in acciaio per gasdotti principali. Requisiti generali per la protezione dalla corrosione. Questo standard colma la lacuna nell'Istruzione riguardo ai gasdotti principali. La loro protezione deve essere particolarmente affidabile e ha le sue specificità, pertanto le norme per la sua organizzazione sono state inserite in un documento separato.

Di norma, i gasdotti di rilevanza nazionale e internazionale hanno un diametro superiore a 830 mm, la loro installazione e manutenzione è un'operazione laboriosa e costosa.

Questi documenti regolamentano le seguenti questioni:

• quali tipi di materiali sono consentiti per l'uso su questo tipo di gasdotto in queste condizioni;
• quanto isolamento rinforzato sia necessario, se sia necessaria la protezione elettrochimica;
• chi e quando è tenuto a fornire al gasdotto la protezione necessaria;
• tecnologia di applicazione dell'isolamento in fabbrica e in campo, nonché per la riparazione dei danni;
• norme di consumo dei materiali e costi di altre risorse per l'esecuzione dei lavori;
• procedura di verifica della qualità del rivestimento e standard degli indicatori di qualità per tutti i parametri per ogni tipo di isolamento.

Pertanto, in questi documenti viene descritto passo dopo passo l'intero processo di isolamento dei tubi, dalla produzione in fabbrica fino alla verifica dopo l'installazione e durante l'esercizio. Non rimane spazio per la creatività, poiché si tratta di questioni di sicurezza.

In caso di danni o applicazione di scarsa qualità del rivestimento isolante, l'acciaio nel terreno arrugginisce piuttosto rapidamente, rischiando perdite di gas e incendi.

Esistono anche elenchi separati in cui sono elencati tutti i materiali e i produttori di isolamento raccomandati per i gasdotti.

Considerando la complessità dei lavori e il notevole numero di norme da rispettare, non conti nemmeno di riuscire a gestire l'isolamento del gasdotto da solo, e inoltre il servizio del gas non accetterebbe lavori eseguiti da un tecnico esterno.

Tipi di materiali per l'isolamento

In base alle condizioni operative e alla praticità d'uso, esistono numerosi tipi di rivestimenti per l'isolamento dei tubi del gas. Per i gasdotti fuori terra è sufficiente proteggerli con 2 strati di primer e 2 strati di vernice o smalto.

I tubi che verranno utilizzati sul fondale marino, oltre all'isolamento principale, vengono rivestiti con uno strato di cemento per appesantirli e per una protezione aggiuntiva.

Di seguito parleremo dei mezzi di protezione dei tubi d'acciaio interrati.

Rivestimenti protettivi polimerici

Polietilene estruso – la protezione più progressiva e universale. Viene applicato su tubi con diametro 57 – 2020 mm, aderisce saldamente, forma uno strato continuo perfettamente uniforme, protegge da sollecitazioni termiche e meccaniche ed è facile da lavorare.

Con questo rivestimento, il tubo d'acciaio non è quasi inferiore nelle caratteristiche di protezione agli equivalenti polimerici. Questa protezione è composta da soli 2 strati: un adesivo rigido di incollaggio e, appunto, il polietilene. Nonostante ciò, tale rivestimento di tipo molto rinforzato su tubi di grande diametro può raggiungere i 3,5 mm.

Polipropilene estruso è specifico per la sua elevata resistenza meccanica: con esso si possono trascinare i tubi attraverso pozzi, per metodi di posa chiusi, senza preoccuparsi che l'isolamento venga danneggiato dall'attrito o dall'incastro in pietre e terreno. Esternamente e strutturalmente, questo tipo di isolamento non differisce da quello in polietilene, ma è solo più sottile di 0,3 – 0,5 mm.

Nastri adesivi polimerici sono in polietilene e in cloruro di polivinile, ma i primi sono preferibili perché aderiscono 4 volte più saldamente e proteggono meglio i tubi. I nastri adesivi in PET vengono utilizzati più spesso per la riparazione e l'isolamento dei giunti dei tubi con rivestimento in polietilene estruso, ma esistono anche tubi avvolti con essi in fabbrica su tutta la lunghezza.

In caso di necessità, i nastri adesivi polimerici consentono di sostituire completamente la protezione del tubo sul campo – ma per questo è necessaria un'apparecchiatura automatizzata speciale.

Esiste anche un rivestimento PET combinato, in cui il tubo primerizzato viene prima avvolto con nastro polimerico adesivo, e poi protetto con uno strato di polietilene estruso. Viene utilizzato su tubi con diametro fino a 53 cm e lo spessore totale non supera i 3 mm.

Isolamento a base di mastici bituminosi

Questo tipo di isolamento differisce sostanzialmente per composizione e proprietà, principalmente per il metodo di applicazione. L'adesione del bitume al tubo e tra gli strati è garantita dal riscaldamento e dalla fusione del materiale stesso, non da un primer adesivo, come nel caso del PET.

Questo rivestimento viene applicato su un primer bituminoso speciale ed è composto da 2-3 strati di mastice, ciascuno dei quali è armato, e da un involucro protettivo esterno di carta. Il risultato è un rivestimento continuo che segue perfettamente la forma del tubo, dove la fibra di vetro o la rete di rinforzo sono come incastonate nello spessore della protezione.

Come materiale di rinforzo si utilizzano tessuti di vetro, reti di vetro o tessuti polimerici non tessuti. I nastri in fibra di vetro vengono avvolti con una leggera sovrapposizione per formare uno strato continuo.

Il mastice stesso, oltre al bitume, contiene diverse inclusioni – polimeriche, minerali o di gomma – che conferiscono diverse proprietà al materiale. Inoltre vengono aggiunti additivi modificanti e plastificanti, che all'idrofobicità naturale e alla capacità di adesione aggiungono elasticità, flessibilità, resistenza a temperature critiche e durabilità.

Esistono anche nastri che combinano bitume come adesivo e nastri polimerici speciali. I due tipi principali di tali rivestimenti sono PALT, con nastro termoretraibile, e LITKOR, in nastro polimero-bituminoso. Quest'ultimo, in particolare, è necessario per proteggere i giunti tra tubi con diversi tipi di isolamento.

Materiali per l'isolamento di elementi piccoli

I passaggi a livello del basamento, gli angoli, i gomiti, i collettori di condensa e altri elementi sagomati delle condutture del gas necessitano anch'essi di protezione.

È più comodo isolare i piccoli componenti in cantiere, ma il rivestimento di fabbrica è preferibile perché più uniforme e affidabile.

A tale scopo esistono rivestimenti speciali: PAP-M105 e Polur. Il primo è costituito da due strati di resina poliestere indurita, rinforzati con fibra di vetro.

Il Polur è invece composto principalmente da poliuretano, integrato con additivi tecnologici e diviso in un componente base e un indurente. Con questi due composti, i giunti sagomati vengono isolati sia in fabbrica, sia in officina, sia direttamente in cantiere.

Come viene applicato l'isolamento?

La maggior parte dell'isolamento viene applicato sui tubi del gas, e spesso anche sui raccordi del gasdotto, in condizioni di fabbrica, già durante la fase di produzione. Tuttavia, durante l'installazione della tubazione, sorge la necessità di isolare i giunti, operazione che viene eseguita in condizioni di campo – cioè direttamente sul luogo di posa.

Inoltre, in condizioni di campo, con gli stessi materiali si esegue la riparazione del rivestimento protettivo, se il danno non supera il 10%, e talvolta – anche la completa riisolatura di un tratto specifico. Inoltre, manualmente, direttamente in cantiere, si isolano i serbatoi.

Se possibile, le saldature e i raccordi vengono isolati con lo stesso rivestimento del tubo principale – o il più simile possibile.

I lavori di isolamento del gasdotto sono possibili a temperature superiori a -25 °C, e per i nastri adesivi polimerici – superiori a +10 °C. Se piove o nevica, sopra il luogo di lavoro deve essere presente una tettoia affidabile che impedisca la caduta di precipitazioni sulla superficie da isolare.

Sui tubi del gasdotto fuori terra

Questo tipo di gasdotto si trova nell'ambiente meno aggressivo, e quindi il rischio di ruggine è notevolmente ridotto. Inoltre, i danni sono molto più facili da notare e riparare, pertanto i gasdotti fuori terra non richiedono isolamento in quanto tale.

Per la protezione da precipitazioni e umidità atmosferica, secondo le normative, è sufficiente un rivestimento di 2 strati di primer e 2 strati di vernice, smalto o lacca.

Con guaina zincata vengono generalmente protetti i tubi di scarico del gas che necessitano di isolamento termico. Sotto la guaina viene posizionato solo l'isolante; non è richiesta alcuna protezione aggiuntiva.

Tuttavia, in caso di condizioni operative complesse, si utilizza l'isolamento termico dei gasdotti – lubrificanti consistenti, rivestimenti in smalto vetroso, nonché guaine in alluminio o zinco, che non devono entrare in contatto con il tubo stesso.

Isolamento dei gasdotti interrati

Nel sottosuolo, i tubi sono costantemente esposti all'umidità e spesso a composti chimici e correnti vaganti. Tutto ciò può portare alla corrosione del metallo e a perdite di gas, pertanto si cerca di garantire un isolamento il più affidabile possibile.

Ogni gasdotto interrato in acciaio è protetto in modo duplice: passivamente – dal rivestimento isolante del tubo, e attivamente – tramite la deviazione o la soppressione della corrente mediante protezione catodica.

La maggior parte dei materiali di cui abbiamo parlato in precedenza può essere utilizzata sia per l'isolamento di base in fabbrica, sia in cantiere. Le fasi principali e le sfumature di tali lavori verranno illustrate in seguito.

L'isolamento in polietilene e polipropilene viene realizzato in fabbrica in più fasi:

1. Asciugatura dei tubi.
2. Granigliatura fino a brillantezza metallica.
3. Riscaldamento dei tubi.
4. Applicazione del primer adesivo sul tubo in rotazione.
5. Applicazione del rivestimento in polietilene per estrusione, calza o avvolgimento di nastro.
6. Compattazione con un rullo speciale con rivestimento in fluoropolimero.
7. Raffreddamento ad acqua fino a 70 – 80 °C.
8. Controllo qualità del rivestimento ottenuto.

Tutti i processi sono completamente automatizzati, poiché la precisione informatica è la garanzia della qualità del prodotto.

Spesso, prima dell'applicazione dell'adesivo, il tubo viene rivestito con un sottile strato epossidico per una migliore protezione e adesione. Secondo i documenti normativi, ciò non è obbligatorio.

In condizioni di campo, tutte le fasi devono essere mantenute, ma vengono realizzate con attrezzature portatili – smerigliatrici e pulitrici a sabbiatura, bruciatori a gas e lampade a saldare. Inoltre, esistono kit speciali di materiali per l'isolamento dei giunti e la riparazione dei danni – ad esempio, una guaina termoretraibile in PET o un nastro polimerico adesivo.

Per l'applicazione dell'isolamento bituminoso, i tubi vengono anche puliti, ma con spazzole metalliche, che lasciano una superficie pulita ma non liscia. Il primer, composto da bitume e benzina, viene versato sui tubi puliti e strofinato con asciugamani, mentre in condizioni di cantiere – con stracci o pennelli.

Il primer per l'isolamento bituminoso è composto da bitume e benzina purificata in rapporto 1:3 in volume. Applicarlo in uno strato sottile e uniforme è estremamente importante per l'adesione del rivestimento al tubo.

Entro non più di un giorno, è necessario applicare il rivestimento principale: 2-3 strati di mastice, separati da materiale di rinforzo e protetti all'esterno da uno strato di carta.

Per il rinforzo si utilizzano tessuto di vetro, telo polimerico non tessuto o rete. Vengono avvolti a spirale, in modo uniforme, con una leggera tensione e sovrapposizione.

Applicazione dell'isolamento in cantiere

In caso di necessità di riparazione dei danni all'isolamento di un gasdotto interrato, o di collegamento di tubi con diversi tipi di isolamento, è importante selezionare correttamente i materiali da utilizzare.

I rivestimenti PALT e LITKOR sono utilizzati solo in condizioni di cantiere. Entrambi vengono applicati su primer bituminoso, ma per il primo è necessario prima applicare uno strato di bitume e rinforzarlo, e poi, direttamente sul mastice caldo, avvolgere il nastro. Nel secondo caso, invece, il bitume è lo strato inferiore del nastro stesso, quindi viene avvolto direttamente sul primer, dopo averlo fuso con un bruciatore.

Nonostante la somiglianza esteriore, non si devono confondere i nastri Litkor con i nastri adesivi in PET, poiché l'uso di un primer inappropriato rovinerebbe irrimediabilmente la qualità dell'isolamento.

I tubi con rivestimento in PET estruso vengono riparati con toppe termoretraibili speciali o nastri bitume-polimero LITKOR. Per il rivestimento di fabbrica con nastro adesivo in PET, per la riparazione si utilizza lo stesso, del tipo Polilen. Ciò è possibile solo nella stagione calda, poiché il nastro non aderisce al freddo e non tollera la fusione.

Per l'isolamento dei punti di saldatura dei tubi con rivestimento in polietilene estruso, vengono utilizzati manicotti speciali che si fissano mediante termoretrazione.

Il rivestimento bituminoso viene riparato con gli stessi mastici bituminosi con rinforzo, nastri bitume-polimero LITKOR o materiale in rotoli analogo Isoplast-P.

Collegare tubi diversi in qualsiasi combinazione è sempre possibile con i nastri LITKOR, e se nel rivestimento originale di entrambi i tubi manca il bitume, i giunti diritti possono essere isolati anche con i nastri adesivi Polilen.

Isolamento dei tubi sott'acqua

I gasdotti che serviranno sul fondale marino vengono isolati con particolare cura, poiché questo ambiente è pericoloso sia per danni chimici che meccanici, e le interruzioni nel funzionamento del tubo di solito significano interruzioni nelle forniture internazionali di gas.

La maggior parte della protezione del tubo viene ottenuta già in fabbrica. Dopo la pulizia e l'essiccazione, vengono rivestiti con un composto epossidico, poi si applica un adesivo, e su di esso uno strato di polietilene. In questa fase, i tubi sono simili a quelli terrestri, tranne che per il primo strato epossidico, che viene replicato anche sulla superficie interna.

Tuttavia, non è tutto: sui tubi preparati, già in fabbrica, viene installata la protezione catodica, poi si costruisce una gabbia di armatura e si getta uno strato di calcestruzzo esterno, spesso con minerale di ferro come riempitivo.

Il rivestimento in cemento sopra l'isolamento principale non solo proteggerà da qualsiasi danno, ma manterrà saldamente il tubo sul fondo.

Come risultato di tale rifinitura multistrato, il peso di 1 metro lineare di tubo può raggiungere le 2 tonnellate. Trasportare tali tubi è molto problematico, quindi non vengono prodotti troppo lunghi, e per ogni chilometro di gasdotto marino ci sono diverse decine di giunti saldati, ognuno dei quali deve essere accuratamente isolato.

La connessione e l'isolamento dei giunti avvengono su una chiatta speciale, attrezzata con tutto il necessario. Qui i tubi vengono saldati, la giuntura viene accuratamente pulita con una macchina per pallinatura. I tubi maestri hanno un diametro enorme, quindi vengono riscaldati con bruciatori a induzione, non a propano – risulta più veloce, uniforme e sicuro.

Quindi si applica un primer e si installa un manicotto termoretraibile, fissato con una piastra di blocco. Il manicotto viene prima riscaldato al centro, lungo il giunto di saldatura, e poi gradualmente ristretto con l'uso di bruciatori a gas, dal centro verso i bordi. Dopo il controllo di qualità di questa fase, si installa un involucro di rivestimento per il riempimento con schiuma poliuretanica. Dopo la sua asciugatura, il tubo viene calato sul fondo e ricoperto di ghiaia.

Verifica della qualità dell'applicazione dell'isolamento

La protezione dei gasdotti in acciaio è un'operazione responsabile, quindi ogni operazione eseguita è soggetta a un attento controllo, con la redazione di un verbale dei lavori nascosti eseguiti e la loro registrazione nel passaporto della condotta. Per quanto il materiale isolante sia di alta qualità e correttamente selezionato, non sarà in grado di svolgere le funzioni assegnate se la tecnologia di esecuzione dei lavori è stata violata.

I parametri principali del rivestimento finito da controllare sono lo spessore, la continuità e l'adesione al tubo. Vengono misurati con appositi strumenti elettronici: spessimetri, rilevatori di difetti a scintilla e adesimetri rispettivamente. Non danneggiano il rivestimento, quindi consentono di controllare tutti i punti sospetti senza costi aggiuntivi.

In condizioni di fabbrica

Negli stabilimenti e nelle basi produttive, lo spessore del rivestimento viene controllato sul 10% dei tubi di ogni lotto, in 4 punti su lati diversi lungo la circonferenza di ciascun tubo, nonché sulle aree sospette.

L'isolamento applicato ai tubi dal fabbricante è sempre più uniforme, di qualità superiore e più affidabile rispetto a quello realizzato in cantiere, anche quando si utilizzano materiali simili.

L'adesione, o forza di aderenza al metallo e tra gli strati, secondo le normative deve essere controllata anche sul 10% dei prodotti del lotto o ogni 100 m.

La continuità del rivestimento, ovvero l'assenza di fori, strappi e altre violazioni passanti, viene verificata su tutti i prodotti isolati su tutta la superficie.

Inoltre, possono essere controllati la continuità dielettrica del rivestimento, la resistenza all'urto, l'area di distacco dopo polarizzazione catodica e altri test. Per l'isolamento con rivestimenti bituminosi, il campione per le proprietà fisiche viene prelevato da ogni lotto di mastice, almeno quotidianamente.

In cantiere o durante la riparazione

In condizioni di cantiere, la qualità dell'isolamento viene controllata: per la continuità sempre e completamente, per spessore e adesione ogni 10° giunto saldato isolato.

Inoltre, vengono verificati la larghezza della sovrapposizione sul rivestimento di fabbrica e la planarità dell'isolamento, per assenza di pieghe, grinze, cuscini d'aria e altri difetti.

Con una scarsa adesione del nastro isolante al tubo, col tempo si staccherà e il tubo rimarrà non protetto dall'ambiente.

Inoltre, sui gasdotti già esistenti la continuità dell'isolamento viene controllata regolarmente. Per questo non è nemmeno necessario scavarli e, in caso di sospetti di danni, i tubi vengono scoperti e controllati non solo per spessore, continuità e adesione, ma anche per le proprietà dielettriche dell'isolamento.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Ora Lei sa tutto – o quasi tutto – sullo scopo e sui materiali per l'isolamento di vari gasdotti in acciaio, e ha anche un'idea delle peculiarità della loro applicazione e del controllo di qualità della protezione.

E per maggiore chiarezza, Le proponiamo di guardare un video in cui viene spiegato in dettaglio l'isolamento dei giunti saldati con nastro bitume-polimero:

Installazione di un manicotto termoretraibile sul giunto saldato:

Forse Lei si è già imbattuto in lavori simili, ha osservato la loro esecuzione o ha partecipato direttamente. Per favore, completi o valuti le informazioni fornite. Saremo lieti di conoscere il Suo parere nella discussione qui sotto.