Подготовка стальной трубы и компонентов ППУ

Производство трубы ППУ начинается задолго до момента заливки пенополиуретана. Качество будущего изделия напрямую зависит от того, насколько тщательно подготовлены стальная труба и химические компоненты.

Стальная несущая труба проходит несколько обязательных этапов подготовки. Прежде всего, ее поверхность должна быть полностью очищена от масложировых следов, остатков коррозии и влаги. Очистка поверхности стальных труб и фасонных изделий должна производиться до степени очистки 3 в соответствии с ГОСТ 9.402. Для этого применяется дробеструйная или пескоструйная обработка, после которой с поверхности удаляются пыль и мелкие частицы — степень запыленности не должна превышать нормируемые значения. Сварные швы располагаются в соответствии с руководящими документами, а заусенцы на концах труб-оболочек удаляются.

Не менее важна подготовка компонентов пенополиуретана. Система ППУ состоит из двух основных компонентов — полиола (компонент А) и изоцианата (компонент Б). Перед заливкой необходимо проверить и откалибровать температуру черного и белого компонентов, соотношение подачи заливочного оборудования и давление смешивания. Стальную трубу для достижения оптимальной адгезии предварительно нагревают до температуры в пределах +30–35 °C (либо температура определяется предварительно поставщиком химических компонентов), а рекомендуемая температура нагрева сырья составляет примерно 40 °C.

Перед пуском заливочной машины проверяется исправность энергосистемы, контрольно-измерительных приборов, наличие сжатого воздуха и проводится осмотр всех узлов в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Обязательной процедурой является машинная технологическая проба — покомпонентный слив в предварительно взвешенные емкости для определения точного соотношения компонентов. Такая тарировка проводится при смене поставщика сырья, а также не реже одного раза в неделю при работе на одной и той же марке химического сырья.

Отдельное внимание уделяется подготовке полиэтиленовой оболочки: ее внутренняя поверхность должна пройти обработку коронным разрядом для повышения адгезии к ППУ. Согласно ГОСТ 30732, при отсутствии собственной экструзионной линии на закупаемые трубы-оболочки должны быть предоставлены паспорта качества с подтверждением обработки внутренней поверхности коронным разрядом либо иным методом.

Заливка пенополиуретана в межтрубное пространство

Собственно заливка — центральный этап производства труб ППУ. Конструкция «труба в трубе» предполагает, что стальная несущая труба с нанесенным защитным покрытием устанавливается внутри полиэтиленовой оболочки. Для центрирования внутренней трубы относительно оболочки используются специальные центраторы (звездочки), которые надеваются и закрепляются на стальной трубе перед ее установкой в оболочку. Это обеспечивает равномерную толщину изоляционного слоя по всему периметру.

После установки стальной трубы внутрь оболочки на торцы надеваются технологические заглушки и закрепляются. Заглушки предотвращают вытекание пенополиуретановой композиции наружу в процессе вспенивания. Затем производится расчет необходимого количества заливочной композиции. Масса ППУ рассчитывается исходя из диаметра стальной трубы, диаметра и толщины защитной оболочки, длины трубной конструкции и расчетной плотности, принимаемой в интервале 75–90 кг/м3 (зависит от производителя). По требованиям ГОСТ 30732 плотность ППУ в готовом изделии должна составлять не менее 60 кг/м3.

Заливка пенополиуретана в межтрубное пространство осуществляется через заливочное отверстие в концевой заглушке (фланце). Производительность заливочной машины может достигать 150 кг/мин, а время заливки составляет от 2 до 8 секунд в зависимости от типоразмера трубы. Для получения положительного результата критически важно соблюдать соотношение компонентов А:Б в системе в соответствии с требованиями нормативно-технической документации. Отклонение от заданного соотношения приводит к изменению качества пены — возможна усадка и, как следствие, отслоение пены от полиэтиленовой оболочки или снижение термостойкости.

Формирование и отверждение изоляционного слоя

После заливки начинается процесс вспенивания и полимеризации пенополиуретана, который занимает определенное время — так называемая технологическая выдержка. В течение этого периода жидкая композиция вспенивается, заполняя все межтрубное пространство, и отвердевает, образуя жесткий теплоизоляционный слой.

Процесс вспенивания сопровождается значительным увеличением объема — жидкая композиция увеличивается в объеме в десятки раз, заполняя все пустоты между стальной трубой и оболочкой. Равномерность распределения пены и отсутствие пустот — ключевые параметры качества, которые формируются именно на этом этапе. Пена должна обладать мелкоячеистой структурой, отличной адгезией к стальной трубе и равномерным распределением плотности.

По завершении вспенивания и полимеризации снимаются технологические заглушки. После вспенивания требуется выдержка для отверждения пены — не менее 0,5 ч (30 минут). Важно обеспечить полное отверждение изоляционного слоя перед проведением дальнейших операций — контроль качества и упаковка возможны только после того, как ППУ наберет достаточную прочность. Концы труб длиной 150–200 мм (или другой длины в соответствии с проектом) остаются неизолированными — это необходимо для последующей сварки труб при монтаже трубопровода.

Контроль качества, испытания и упаковка готовой продукции

Контроль качества труб ППУ осуществляется на всех этапах производства, но наиболее полная проверка проводится после завершения всех технологических операций. Приемка готовых изделий проводится партиями и осуществляется департаментом технического контроля предприятия-изготовителя.

Проверка геометрических параметров труб производится с использованием штангенциркуля, линейки и рулетки, а также допускается применение других измерительных приборов с более высокой точностью. Для контроля качества теплоизолированного слоя может применяться рентгеновский контроль (цифровые рентгеновские комплексы), однако он не является единственным или обязательным методом. Такие комплексы позволяют проверить плотность и однородность ППУ, отсутствие пустот, целостность и правильность расположения проводников системы оперативного дистанционного контроля (СОДК), смещение осей несущей трубы и трубы-оболочки, качество сварных швов полиэтиленовой оболочки, а также выявить места аномального увлажнения слоя ППУ.

Герметичность сварных швов трубы-оболочки после заполнения ППУ подвергается визуальному контролю, при этом для выявления дефектов могут применяться инструментальные методы (например, проверка на утечку воздуха). При получении неудовлетворительных результатов приемо-сдаточных испытаний хотя бы по одному показателю проводят повторную проверку на удвоенном числе изделий из той же партии. В случае неудовлетворительных результатов повторной проверки допускается осуществлять приемку изделий из партии поштучно.

Маркировка готовой трубы ППУ должна содержать следующие данные:

• условное обозначение трубы (например, Труба Ст 57х3-1-ППУ-ПЭ ГОСТ 30732);
• технические характеристики продукции (Ду, длина, характеристики трубы-оболочки);
• товарный знак и/или наименование предприятия-изготовителя;
• номер партии;
• дата изготовления.

Складирование готовых теплоизолированных изделий производится в условиях, исключающих механические повреждения и воздействие влаги. Качество выпускаемых труб ППУ обеспечивается использованием полуфабрикатов и сырья, соответствующих стандартам, наличием высококвалифицированного персонала, а также строгим соблюдением технологии производства, правил хранения и транспортировки. Важную роль играет наличие на предприятии сертифицированной системы менеджмента качества на соответствие ГОСТ ISO 9001.