Jak prawidłowo dobrać izolację na spawane złącza rurociągów stalowych?

Izolację spawanego złącza rurociągu stalowego odtwarza się najczęściej opaską termokurczliwą z podkładem epoksydowym, dobraną do średnicy, temperatury pracy i klasy obciążeń wg PN-EN 12068. Kluczowe dla trwałości są: przygotowanie powierzchni (min. St 2/3 lub Sa 2½), temperatura aplikacji i prawidłowe skurczenie opaski na całym obwodzie. Błędy aplikacyjne — a nie materiał — są główną przyczyną zawodzeń.

Dlaczego opaski termokurczliwe zawodzą? Jaka jest różnica między aplikacją na utwardzanym („suchym”) i „mokrym” podkładzie epoksydowym? I dlaczego wytrzymałość systemu spada w niskich temperaturach? Odpowiadamy na najczęstsze pytania klientów i inwestorów.

Opracowanie: zespół inżynierów AGCOR GROUP (AGCOR GROUP), Ph.D Liu Changhai (CHERAY POLYMER CO.). Artykuł ukazał się w czasopiśmie „Ochrona przed Korozją” nr 8/2019 (ISSN 0473-7733).

Dlaczego opaska termokurczliwa zawodzi?

Opaski termokurczliwe 3PE są szeroko stosowane w zabezpieczeniach antykorozyjnych połączeń spawanych rurociągów. Tymczasem w ostatnich latach — zarówno na rurociągach eksploatowanych, jak i nowo budowanych — stwierdzono przypadki uszkodzeń takiego zabezpieczenia oraz bardzo niskie parametry ochrony.

Uszkodzenie jest spowodowane głównie utratą przyczepności między tuleją termokurczliwą a rurą stalową. Zainstalowana opaska traci funkcję uszczelniania i ekranowania czynnika korozyjnego (np. wody), co prowadzi do korozji spawanego złącza. Główne przyczyny leżą w dwóch obszarach: system montażu o niewystarczającej zdolności uszczelniania oraz nieprawidłowa instalacja prowadząca do nieszczelności. Wytrzymałość na odrywanie jest jednym z ważnych wskaźników oceny skuteczności uszczelnienia — gdy tuleja zawodzi, jest ona prawie zerowa względem rury stalowej.

Aplikacja „na sucho” i „na mokro” — zasadnicza różnica

Główna różnica między metodami instalacji dotyczy podkładu epoksydowego, dzielonego na typ utwardzany (tzw. „suchy”) i typ aplikacji „mokrej”.

Utwardzany („suchy”) podkład epoksydowy — proces polega na podgrzaniu i utwardzeniu podkładu przed montażem tulei. Aby zapewnić odpowiednie właściwości, podkład należy podgrzać do bardzo wysokich temperatur, często powyżej 100°C, najczęściej poprzez podgrzewanie indukcyjne. Dopiero na utwardzonym podkładzie instaluje się opaskę. Mechanizm wiązania jest tu głównie wiązaniem fizycznym — dlatego wytrzymałość na odrywanie jest bardzo wrażliwa na temperaturę.

Aplikacja „na mokro” — montaż opaski następuje po nałożeniu podkładu, który nie wymaga podgrzewania wstępnego przed założeniem opaski. W tym przypadku powstaje wiązanie chemiczne między podkładem epoksydowym a klejem topliwym w opasce. Mechanizm wiązania to głównie wiązanie chemiczne i fizyczne — a zatem wytrzymałość na odrywanie nie jest wrażliwa na temperaturę.

Wiązanie fizyczne a chemiczne — o co w tym chodzi?

Wiązanie fizyczne to siły przyciągania między cząsteczkami (m.in. wiązania wodorowe i oddziaływania międzycząsteczkowe). Wraz ze wzrostem temperatury cząsteczki oddalają się od siebie i siła wiązania fizycznego spada. Wiązanie chemiczne powstaje, gdy cząsteczki reagują tworząc nowe połączenia — jest znacznie silniejsze i stabilne w szerszym zakresie temperatur. To właśnie dlatego sposób przygotowania podkładu decyduje o odporności złącza na warunki zimowe.

Dlaczego wytrzymałość systemu spada lub znika w niskiej temperaturze?

Gorsze parametry w niskich temperaturach są głównie skutkiem niewłaściwej konstrukcji kleju topliwego — przede wszystkim jego kruchości w niskiej temperaturze. Ponadto, jeżeli klej topliwy nie jest silnie związany z podkładem (jak przy wiązaniu chemicznym), naprężenia wewnętrzne między materiałami tworzącymi system instalacyjny powodują spadek lub utratę wytrzymałości na odrywanie w zimnie.

Sprawdzone w praktyce: testy serii HSS

Trójwarstwowy system termokurczliwy z serii HSS zapewnia dobrą elastyczność w niskich temperaturach, sięgających -35°C, i stabilną siłę wiązania w zimnie. Rękawy z tej serii są zatwierdzone do stosowania przez większość operatorów sieci gazowych i rurociągów produktowych w Polsce.

• Próba odrywania opaski HSS80 w temperaturze 29°C dała wynik powyżej 150 N/cm — pokazy dla oddziału GAZ-SYSTEM we Wrocławiu.
• Próba odrywania opaski HSS80 przeprowadzona w temperaturze poniżej -5°C (Chiny) zakończyła się wynikiem pozytywnym.

Jak wybrać rękaw do konkretnego projektu?

Aplikacja na utwardzanym podkładzie epoksydowym jest odpowiednia tylko w przypadku zastosowania ogrzewania elektrycznego poprzez cewkę. System do aplikacji na mokro nadaje się nie tylko do podgrzewania za pomocą palnika — ze względu na niższą temperaturę wstępną podgrzewu powierzchni stalowej (minimum 50°C) — ale także do ogrzewania elektrycznego. Jeśli warunek podgrzewania elektrycznego nie może być spełniony, zaleca się system aplikacyjny stosowany na mokry epoksyd.

Pełną ofertę rękawów i opasek termokurczliwych (serie HSS80, HSS-PP, HRSS) znajdziesz w kategorii złącza rurociągów. Pytania o dobór do konkretnego projektu kieruj przez formularz zapytania — odpowiadamy w 1 dzień roboczy.