RU49166U1

RU49166U1 - HEAT-INSULATED PIPE ELEMENT FOR UNDERGROUND INSTALLATION OF HEAT TRACES

Info

Publication number: RU49166U1
Application number: RU2005111706/22U
Authority: RU
Inventors: А.А. Игнатов; В.Т. Ширинян
Original assignee: Игнатов Анатолий Афанасьевич; Ширинян Врам Торгомович
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к стальным теплогидроизолированным трубным элементам для прокладки надземных теплотрасс. Теплогидроизолированный трубный элемент для надземных теплотрасс содержит стальной трубный элемент, охватывающую его тепловую изоляцию и гидрозащитную спиральновитую оболочку из тонколистовой оцинкованной стали, при этом на предварительно обезжиренные наружную поверхность стального трубного элемента и внутреннюю поверхность гидрозащитной спиральновитой оболочки нанесен слой фосфатирующего модификатора и таким образом указанные поверхности очищены от коррозии и на них сформировано антикоррозионное пленочное покрытие, между указанными поверхностями трубного элемента и оболочки установлены центрующие кольца, посредством которых образован кольцевой зазор, заполненный путем заливки жестким пенополиуретаном. Таким образом достигается возможность усилить защитный цинковый барьер и сформировать антикоррозионное покрытие за счет содержащегося в виде раствора полимерного преобразователя с активными функциональными группами, способствующими повышению адгезионной прочности ППУ к стальным элементам конструкции.The utility model relates to a power system, in particular to steel thermo-hydroinsulated pipe elements for laying above-ground heating mains. The heat-insulated pipe element for above-ground heating mains contains a steel pipe element covering its thermal insulation and a waterproof spiral sheath made of galvanized sheet steel, while a layer of phosphating modifier is applied to the previously defatted outer surface of the steel pipe element and the inner surface of the waterproof spiral sheath, and such a surface is purified and from corrosion and an anti-corrosion film coating is formed on them, between -bound surfaces of the tubular element and the cladding are installed centering ring, through which is formed an annular gap filled by filling rigid polyurethane foam. Thus, it is possible to strengthen the protective zinc barrier and form an anticorrosion coating due to the polymer converter contained in the form of a solution with active functional groups, which contribute to an increase in the adhesion strength of polyurethane foam to steel structural elements.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к стальным теплогидроизолированным трубопроводам для надземных теплотрасс.The utility model relates to a power system, in particular, to steel thermo-hydroinsulated pipelines for above-ground heating mains.

Известна теплоизолированная труба, содержащая трубу с оболочкой, при этом пространство между трубой и оболочкой заполнено вспененным теплоизоляционным материалом (см. патент RU №2136495, кл. В 29 С 63/18, 1999).Known thermally insulated pipe containing a pipe with a shell, while the space between the pipe and the shell is filled with foamed insulating material (see patent RU No. 2136495, class B 29 C 63/18, 1999).

Недостатком данной трубы является то, что в качестве гидроизоляционной оболочки использована полиэтиленовая труба со значительной толщиной стенки от 5 до 30 мм (в зависимости от диаметра стальной трубы) для обеспечения прочностных характеристик оболочки при транспортировке, монтаже и эксплуатации, что приводит к большому расходу полимерного сырья. Кроме того, как известно, изделия из полиэтиленовых оболочек не устойчивы при эксплуатации под воздействием прямых солнечных лучей длительное время и рассчитаны для прокладки подземных теплотрасс. Поэтому практически во всех странах гидрозащитная изоляция труб из полиэтилена используется для подземной прокладки теплотрасс. Следует также отметить, что адгезионная прочность вспенивающегося пенополиуретана (ППУ) к стенкам полиэтиленовой оболочки очень низкая и для улучшения этого показателя требуется проведение дополнительного мероприятия -внутреннюю поверхность подвергают специальной обработке коронным разрядом, что приведет к дополнительному удорожанию продукции .The disadvantage of this pipe is that a polyethylene pipe with a significant wall thickness of 5 to 30 mm (depending on the diameter of the steel pipe) is used as a waterproofing shell to provide strength characteristics of the shell during transportation, installation and operation, which leads to a large consumption of polymer raw materials . In addition, as you know, products from polyethylene shells are not stable during operation under the influence of direct sunlight for a long time and are designed for laying underground heating mains. Therefore, in almost all countries, waterproof insulation of polyethylene pipes is used for underground heating pipelines. It should also be noted that the adhesive strength of the expandable polyurethane foam (PUF) to the walls of the polyethylene sheath is very low and to improve this indicator, additional measures are required - the inner surface is subjected to special treatment by corona discharge, which will lead to an additional rise in the cost of production.

Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является теплогидроизолированная труба, содержащая стальную трубу и охватывающую ее тепловую изоляцию из ППУ в гидрозащитной спиральновитой оболочке из тонколистовой оцинкованной стали (см., патент US №3979818, кл. В 21 D 39/00, 14.09.1976).The closest to a useful model in terms of technical nature and the achieved result is a thermally hydro-insulated pipe containing a steel pipe and enveloping its thermal insulation from polyurethane foam in a waterproof spiral-sheath made of galvanized sheet steel (see US patent No. 3979818, class B 21 D 39/00 09/14/1976).

Однако вспенивающийся ППУ имеет недостаточную адгезию по отношению к оцинкованной оболочке, что отражается на значении прочности при сдвиге трубы в тангенциальном направлении, это в конечном итоге ведет к снижению срока службы трубной конструкции.However, the expandable PUF has insufficient adhesion with respect to the galvanized shell, which affects the value of the shear strength of the pipe in the tangential direction, this ultimately leads to a decrease in the service life of the pipe structure.

Известно также, в процессе получения оцинкованной оболочки на спирально-навивном станке (особенно на старых моделях Spiralo - Италия) охлаждение загибочных швов стальной полосы осуществляют с помощью смазочно-охлаждающей жидкости изнутри, что в результате приводит к образованию антиадгезионной пленки по всей внутренней поверхности оболочки. На станках, где предусмотрено охлаждение снаружи стальной полосы (например, на моделях Spiro-Щвейцария), происходит стирание внутренних поверхностей цинкового покрытия из-за возникновения сильного трения и высокой температуры, а при нанесении наката (штриховки) с целью искусственного повышения адгезионной прочности ППУ к стальной оболочке, местами полностью снимается защитный цинковый барьер. Во всех случаях это приводит к снижению срока службы теплогидроизолированных трубных элементов.It is also known that in the process of obtaining a galvanized shell on a spiral-wound machine (especially on older Spiralo models - Italy), the bending joints of a steel strip are cooled using a cutting fluid from the inside, which results in the formation of a release film over the entire inner surface of the shell. On machines where cooling outside the steel strip is provided (for example, on Spiro-Switzerland models), the internal surfaces of the zinc coating are erased due to the occurrence of strong friction and high temperature, and when applied (hatching) in order to artificially increase the adhesion strength of PPU to steel sheath, in places completely removes the protective zinc barrier. In all cases, this leads to a decrease in the service life of thermally insulated pipe elements.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение срока службы теплогидроизолированных трубных элементов за счет увеличения прочности при сдвиге как в осевом , так и в тангенциальном направлениях, характеризующей адгезионную прочность ППУ к стальной трубе и оболочке соответственно, а также увеличения сопротивляемости стальных элементов трубопровода к процессам образования коррозии за счет отсутствия воздушной прослойки между оболочкой и ППУ - изоляцией, а также между стальной трубой и ППУ - изоляцией.The objective of the present utility model is to increase the service life of thermally insulated pipe elements by increasing shear strength in both axial and tangential directions, characterizing the adhesive strength of PUFs to steel pipes and shells, respectively, as well as increasing the resistance of steel elements pipeline to the processes of corrosion formation due to the absence of an air gap between the shell and PPU - insulation, as well as between the steel pipe and PPU - insulation th.

Указанная задача решается за счет того, что теплогидроизолированный трубный элемент для надземных теплотрасс содержит стальной трубный элемент, охватывающую его тепловую изоляцию и гидрозащитную спираль-новитую оболочку из тонколистовой оцинкованной стали, при этом на предварительно обезжиренные наружную поверхность стального трубного This problem is solved due to the fact that the thermally insulated pipe element for above-ground heating mains contains a steel pipe element, covering its thermal insulation and a waterproof spiral-novite shell made of galvanized sheet steel, while on the previously degreased outer surface of the steel pipe

элемента и внутреннюю поверхность гидрозащитной спиральновитой оболочки нанесен слой фосфатирующего модификатора и таким образом указанные поверхности очищены от коррозии и на них сформировано антикоррозионное пленочное покрытие, между указанными поверхностями трубного элемента и оболочки установлены центрующие кольца, посредством которых образован кольцевой зазор, заполненный путем заливки жестким пенополиуретаном.of the element and the inner surface of the waterproof spiral sheath, a layer of phosphating modifier is applied and thus, these surfaces are cleaned from corrosion and an anti-corrosion film coating is formed on them, centering rings are installed between the indicated surfaces of the tube element and the sheath, by means of which an annular gap is formed, filled by filling with rigid polyurethane foam.

Использование в качестве оболочки тонкостенной трубы, образованной в процессе навивки оцинкованной полосы из тонколистовой стали посредством замкового соединения позволяет создать герметичную оболочку и одновременно формировать таким образом ребра жесткости без разрушения цинкового покрытия, что позволяет повысить антикоррозионные свойства теплогидроизолированного трубного элемента, а обработка внутренней поверхности оболочки с помощью фосфатирующего модификатора не только закрепляет защитный цинковый барьер и покрывает антикоррозионной пленкой, но и позволяет повысить адгезионную прочность ППУ к оцинкованной оболочке. В качестве форфатирующего модификатора могут быть использованы различные составы, например такой, как описан в патенте RU №2241069 или фосфатирующий состав СФ - 8 М по ТУ У 24.1-32688506-003-2003, в котором фосфатные пленки, полученные из данного раствора, состоят в основном из фосфата двухвалентного железа (виванита Fe₃(РO₄)₈Н₂О).Using as a shell a thin-walled pipe formed during winding of a galvanized strip of sheet steel by means of a lock connection allows you to create a sealed shell and at the same time form stiffeners without destroying the zinc coating, which allows to increase the anticorrosion properties of a thermally-insulated pipe element, and processing the inner surface of the shell with with the help of a phosphating modifier, it not only fixes the protective zinc barrier and covers anti Corrosion film, but also can improve adhesion to PUF galvanized coating. Various formulations can be used as a forcing modifier, for example, as described in RU Patent No. 2241069 or a phosphating composition of SF-8 M according to TU U 24.1-32688506-003-2003, in which the phosphate films obtained from this solution consist of mainly from ferrous phosphate (vivanite Fe ₃ (PO ₄ ) ₈ H ₂ O).

Как результат удалось повысить срок службы теплогидроизолированного трубного элемента для надземной теплотрассы, определяющими факторами которой являются высокие прочностные свойства на сдвиге в осевом и тангенциальном направлениях.As a result, it was possible to increase the service life of a thermally insulated pipe element for an elevated heating main, the determining factors of which are high shear strength properties in the axial and tangential directions.

На чертеже представлен продольный разрез теплогидроизолированного трубного элемента для надземной теплотрассы в виде трубы.The drawing shows a longitudinal section of a thermally insulated pipe element for above-ground heating in the form of a pipe.

Теплогидроизолированный трубный элемент, например, труба для надземной теплотрассы содержит стальную трубу 1 и охватывающую ее тепловую изоляцию 2 из ППУ в гидрозащитной спиральновитой оболочке 3 из A thermally insulated pipe element, for example, a pipe for an overhead heating main, comprises a steel pipe 1 and thermal insulation 2 covering it from polyurethane foam in a waterproof spiral sheath 3 of

тонколистовой стали с цинковым покрытием. Осевые расстояния между трубой и оболочкой регулируются центрирующими кольцами 4, через которые проходят два медных провода 5 для системы дистанционного контроля состояния влажности теплоизоляции (ОДК). Наружная поверхность стальной трубы обработана тонким слоем (0,015 до 0,02 мм) фосфатирующего модификатора. Гидрозащитная спиральновитая оболочка 3 выполнена из тонколистовой стали толщиной 0,55 - 1,2 мм (в зависимости от диаметра оболочки) с цинковым покрытием, внутренняя поверхность которой зачищена от масляных, жировых и смазочно-охлаждающих жидких отложений и покрыта тонким слоем (от 0,01 до 0,015 мм) того же фосфатирующего модификатора, что позволило сформировать на наружной поверхности трубы 1 и внутренней поверхности оболочки 3 антикоррозионное пленочное покрытие.sheet steel with zinc coating. The axial distances between the pipe and the sheath are regulated by the centering rings 4, through which two copper wires 5 pass for the system of remote monitoring of the state of humidity of thermal insulation (UEC). The outer surface of the steel pipe is treated with a thin layer (0.015 to 0.02 mm) of a phosphating modifier. Hydro-protective spiral-wound casing 3 is made of sheet steel with a thickness of 0.55 - 1.2 mm (depending on the diameter of the casing) with a zinc coating, the inner surface of which is cleaned from oil, grease and cutting fluids and coated with a thin layer (from 0, 01 to 0.015 mm) of the same phosphating modifier, which allowed the formation of an anti-corrosion film coating on the outer surface of the pipe 1 and the inner surface of the shell 3.

Аналогичную конструкцию имеют другие разновидности трубных элементов, в качестве которых могут выступать переход, отвод, тройник, неподвижная скользящая опора, Z-образный компенсатор и другие фасонные элементы.Other types of pipe elements have a similar design, which can be a transition, branch, tee, fixed sliding bearing, Z-shaped compensator and other shaped elements.

Теплогидроизолированный трубный элемент, например теплогидро-изолированную трубу или фасонный элемент для прокладки надземных теплотрасс изготавливают следующим образом.A thermo-insulated pipe element, for example a thermo-hydro-insulated pipe or a shaped element for laying above-ground heating mains, is made as follows.

Оболочки из спиральновитой оцинкованной стали диаметром от 110 до 560 мм изготавливают из тонколистового стального проката толщиной 0,55 -0,8 мм, а для диаметров от 630 мм до 1600 мм используют стальной прокат толщиной 1,0 - 1,2 мм. В процессе изготовления с внутренней поверхности оболочки удаляют остатки смазочно-охлаждающей жидкости (машинной смазки), которая обладает антиадгезионным свойством, путем обработки фосфатирующим модификатором с помощью поступательно-вращающегося диска, изготовленного из толстого войлочного материала. Диск периодически пропитывают новыми порциями жидкой связки, что позволяет усилить защитные свойства цинкового покрытия и наносить дополнительно антикоррозионное покрытие из тонкого пленкообразующего соединения, Shells of spiral-galvanized steel with a diameter of 110 to 560 mm are made of sheet steel with a thickness of 0.55-0.8 mm, and for diameters of 630 mm to 1600 mm, steel is used with a thickness of 1.0 - 1.2 mm. In the manufacturing process, the remains of the cutting fluid (machine lubricant), which has an anti-adhesive property, are removed from the inner surface of the shell by treatment with a phosphating modifier using a progressively rotating disk made of thick felt material. The disk is periodically impregnated with new portions of a liquid binder, which makes it possible to strengthen the protective properties of the zinc coating and apply an additional anti-corrosion coating from a thin film-forming compound,

содержащегося в составе фосфатирующего модификатора. Такая технология очистки относится к спирально-навивочным оболочкам, изготовленным на станках с внутренним охлаждением. Для оболочек, изготовленных на станках с наружным охлаждением эта технология сохраняется. При наружном охлаждении машинная смазка не попадает на внутренние поверхности оболочки, и здесь адгезия ППУ к стенкам оболочки на 30-50 % больше по сравнению с оболочкой, изготовленной на станке с внутренним охлаждением, но при наружном охлаждении сохранение защитного цинкового покрытия внутренних слоев становится достаточно трудной задачей, что часто приводит к снижению толщины цинкового покрытия, а местами до полного его удаления. В обоих способах изготовления оболочек требуется внутренняя обработка составом фосфатирующего модификатора для повышения цинкового защитного барьера, улучшения адгезии ППУ к поверхностям оболочки и повышения антикоррозионных свойств. Далее на наружной поверхности трубы 1 или фасонного элемента проводится та же самая обработка теми же способами и тем же средством. На трубу 1 или фасонный элемент надевают центрирующие кольца 4 и через них пропускают два медных провода 5 в положениях 9 и 15 часов и сильно натягивают по всей длине изделия. Затем стальную трубу 1 помещают в оболочку 3 и торцы оболочки закрывают фланцами, после этого производят заполнение кольцевого пространства (между оболочкой 3 и трубой 1 или фасонным элементом) ППУ 2. Высокие адгезионные свойства между оболочкой 3 и ППУ 2, а также между трубой 1 или фасонным элементом и ППУ 2 при длительной эксплуатации исключают образование воздушной прослойки между оболочкой 3 и ППУ 2 и тем самым препятствуют появлению конденсата, способного вызывать коррозию металла трубы 1 или фитинга и оболочки 3.contained in the phosphating modifier. This cleaning technology relates to spiral-wound casings made on machines with internal cooling. For shells made on machines with external cooling, this technology is retained. With external cooling, machine grease does not get on the inner surfaces of the shell, and here the adhesion of the PUF to the walls of the shell is 30-50% higher than the shell made on a machine with internal cooling, but with external cooling the preservation of the protective zinc coating of the inner layers becomes quite difficult task, which often leads to a decrease in the thickness of the zinc coating, and in some places until it is completely removed. In both methods of manufacturing shells, internal treatment with the composition of the phosphating modifier is required to increase the zinc protective barrier, improve the adhesion of PUFs to the surfaces of the shell and increase the anticorrosion properties. Next, on the outer surface of the pipe 1 or the shaped element, the same treatment is carried out by the same methods and the same means. The centering rings 4 are put on the pipe 1 or the shaped element and two copper wires 5 are passed through them at the 9 and 15 o'clock positions and are pulled tightly along the entire length of the product. Then the steel pipe 1 is placed into the shell 3 and the ends of the shell are closed with flanges, after which the annular space (between the shell 3 and the pipe 1 or the shaped element) is filled with PUF 2. High adhesive properties between the shell 3 and the PUF 2, as well as between the pipe 1 or the shaped element and the PUF 2 during long-term operation exclude the formation of an air gap between the shell 3 and the PUF 2 and thereby prevent the formation of condensate that can cause corrosion of the metal of the pipe 1 or fitting and shell 3.

Пример выполнения теплогидроизолированного трубного элемента в виде трубы.An example of a thermally insulated pipe element in the form of a pipe.

На очищенную от механических загрязнений поверхность трубы 1 с наружным диаметром 630 мм, наносят слой фосфатирующего модификатора On the surface of the pipe 1 cleaned from mechanical impurities with an outer diameter of 630 mm, a layer of a phosphating modifier is applied

толщиной 0,01-0,02 мм с помощью поступательно-вращающегося войлочного диска, пропитанного фосфатирующим модификатором (или валиком, кистью, пульверизацией, протиркой ветошью), что позволяет удалить с поверхности трубы ржавчину толщиной 50 мкм. При толщине ржавчины >50мкм до 100 мкм операция нанесения фосфатирующего модификатора повторяется в той же концентрации фосфатирующего модификатора. Через 15-20 минут после полной сушки на поверхность стальной трубы надевают центрирующие кольца на расстоянии 700-800 мм и через отверстия на кольцах пропускают два медных провода сечением 1,5 мм² с двух сторон трубной конструкции в положении 9 и 15 часов. Аналогичным образом с помощью вращающегося войлока, пропитанного фосфатирующим модификатором, подготавливают внутреннюю поверхность оболочки 3, изготовленной из полосы оцинкованной стали шириной от 90 до 140 мм и толщиной 0,8 до 1,0 мм. После этого производят сборку «труба в трубе», т.е. стальную трубу «загоняют» в оцинкованную стальную оболочку 3 с образованием между наружной поверхностью трубы 1 и внутренней поверхностью оболочки 3 кольцевого зазора, определяющего толщину теплоизоляции. Герметизируют торцевые участки оболочки фланцами, сильно натягивая медные провода и фиксируя их, заполняют кольцевое межтрубное пространство вспенивающим теплоизоли-рующим материалом - ППУ и дают выдержку времени для его структурирования.0.01-0.02 mm thick with the help of a progressively rotating felt disk saturated with a phosphating modifier (or roller, brush, spray, wiping with a rag), which makes it possible to remove rust with a thickness of 50 microns from the pipe surface. For rust thicknesses> 50 µm to 100 µm, the application of the phosphating modifier is repeated at the same concentration of the phosphating modifier. After 15-20 minutes after complete drying, centering rings are put on the surface of the steel pipe at a distance of 700-800 mm and two copper wires with a cross section of 1.5 mm ^{2 are} passed through the holes on the rings on both sides of the pipe structure at 9 and 15 hours. Similarly, using a rotating felt, impregnated with a phosphating modifier, prepare the inner surface of the shell 3, made of a strip of galvanized steel with a width of 90 to 140 mm and a thickness of 0.8 to 1.0 mm. After that, the assembly "pipe in pipe", i.e. the steel pipe is “driven” into a galvanized steel shell 3 with the formation of an annular gap between the outer surface of the pipe 1 and the inner surface of the shell 3, which determines the thickness of the thermal insulation. The end sections of the shell are sealed with flanges, tightly pulling the copper wires and fixing them, fill the annular annular space with foaming heat-insulating material - PUF and give a time delay for its structuring.

Настоящая полезная модель может быть использована везде, где требуется надземная прокладка теплотрасс, например, при прокладке трубопроводов для горячего водоснабжения и централизованного водяного отопления, при этом отдельные трубы (фасонные элементы) соединяют друг с другом посредством сварки, а неизолированный участок теплогидроизолируют по аналогичной технологии теми же материалами.This utility model can be used wherever an overhead installation of heating mains is required, for example, when laying pipelines for hot water supply and centralized water heating, while individual pipes (shaped elements) are connected to each other by welding, and an uninsulated section is thermo-insulated using a similar technology with those the same materials.

Claims

A thermo-insulated pipe element for overhead heating mains containing a steel pipe element, covering its thermal insulation and a waterproof spiral sheath made of galvanized sheet steel, characterized in that a phosphating layer is applied to the previously degreased outer surface of the steel pipe element and the inner surface of the waterproof spiral sheath and a modifying layer these surfaces are cleaned from corrosion and an anti-corrosion film is formed on them rytie between said surfaces of the tubular element and the cladding are installed centering ring, through which is formed an annular gap filled by filling rigid polyurethane foam.