Тема изолирующих фланцевых соединений актуальна на сегодняшний день для многих предприятий.
Изолирующее фланцевое соединение является одним из элементов трубопроводной системы и предназначено для защиты от воздействия электрохимической коррозии.
Так как большое количество трубопроводов прокладываются под землей, то проблема электрохимического воздействия на трубопровод стоит остро для тех, кто эксплуатирует эти системы.
Электрохимическая коррозия трубопроводов является следствием воздействия электрических токов земли, или, как их еще называют, блуждающих токов. Электрические токи проникают в трубы, которые имеют дефекты изоляции. Проникая в трубопровод, электрический ток образует катодную зону на месте проникновения, которая не опасна для системы, но на месте выхода тока образуется опасная анодная зона, которая приводит к разрушению металла в результате воздействия тока. Последствиями такого воздействия могут явиться: разрушение металла, образование трещин, что в свою очередь ведет к утечке газа, воды, нефти и т. п. Такие изменения в системе могут привести к аварийным ситуациям.
Обеспечение электрохимической защиты предусматривается официальными документами, а именно: Ведомственными строительными нормами «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Средства и установки электрохимзащиты» (ВСН - 009-88), ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные ма¬гистральные. Общие требования к защите от коррозии» и др.
С целью обеспечения электрохимической защиты на трубопроводах используются изолирующие соединения.
Изолирующее соединение (ИС). Классификация ИС
Формально изолирующие соединения можно классифицировать следующим образом (рис. 1):
В настоящее время наиболее распространенной конструкцией ИС является изолирующее разъемное фланцевое соединение.
Изолирующее фланцевое соединение
Изолирующее фланцевое соединение представляет собой конструкцию, состоящую из фланцев, изолирующих колец (прокладок) между ними, изолирующих втулок, которые устанавливаются в крепежные отверстия, а также шпилек, гаек, шайб.
Назначение и условия применения
ИФС используется в качестве одного из средств защиты от электрохимической коррозии подводных и подземных (наземных) трубопроводов.
Изолирующее фланцевое соединение устанавливается в следующих случаях:
на трубопроводах вблизи объектов, которые могут являться источниками блуждающих токов (трамвайные депо, силовые подстанции, ремонтные базы и т. п.);
на трубопроводах-отводах от основной магистрали;
для электрического разъединения изолированного трубопровода от неизолированных заземленных сооружений (газоперекачивающие, нефтеперекачивающие, водонасосные станции, промысловые коммуникации, трубопроводы, артскважины, резервуары и др.);
при соединении трубопроводов, изготовленных из различных металлов;
для электрического разъединения трубопроводов от взрывоопасных подземных сооружений предприятий;
на выходе трубопровода с территории поставщика и входе на территорию потребителя;
на вводе тепловой сети к объектам, которые могут являться источниками блуждающих токов;
на надземных вертикальных участках вводов и выводов ГРП (газораспределительные пункты) и ГРС (газораспределительные станции);
для электрического отсоединения трубопроводов от подземных сооружений предприятий, на которых защита не предусматривается или запрещена ввиду взрывоопасности.
Конструкции изолирующих фланцевых соединений
В настоящий момент нам известен один общегосударственный нормативно-технический документ, регламентирующий конструкцию и размеры ИФС - ГОСТ 25660-83 «Фланцы изолирующие для подводных трубопроводов на Ру 10 МПа», но каждый производитель при изготовлении ИФС руководствуется требованиями заказчика и согласно этим требованиям проектирует соединение.
Учитывая конструктивные особенности изолирующего фланцевого соединения, формально можно выделить следующие типы:
ИФС по ГОСТ25660-83;
ИФС, состоящий из трех фланцев;
ИФС производства ООО «Газавтомат"» (с использование приварных встык фланцев 2 и 3 исполнения).
Рекомендации по изготовлению ИФС, на которые стоит обратить внимание, прописаны в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» (ПБ № 003.585-03 от 10.06.2003).
Рассмотрим различные конструкции ИФС (рис. 2,3,4).
ИФС по ГОСТ 25660-83
ИФС по ГОСТ 25660-83 в сборе используют для электрохимической защиты от коррозии подводных, подземных и наземных трубопроводов на давление 10,0 МПа (100 кгс/см2) и температуру среды не выше 80 0С.
Технические требования к фланцам изложены в ГОСТ 12816-80 «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0,1 до 20,0 МПа».
Кольцо для этого соединения может быть выполнено из текстолита (по ГОСТ 5-78), из фторопласта (по ГОСТ 10007-80) или из паронита (ГОСТ 481-80). Обусловлено это тем, что эти виды материалов достаточно влагостойки и не позволяют негативно воздействовать внешней среде на элементы соединения.
По ГОСТ 25660-83 материалы прокладки и втулок должны обладать следующими свойствами:
разрушающая нагрузка - не менее 260 МПа;
электрическое сопротивление - не менее 10кОм;
водопоглощение - не более 0,01 %.
Также для обеспечения электрохимической изоляции необходимо покрывать поверхности фланцев, которые соприкасаются с прокладкой, специальным электрозащитным материалом, политетрафторэтиленом или композицией на основе фторопласта марки Ф 30 ЛН-Э. Толщина покрытия 0,2 (±0,05) мм. Покрытие должно быть равнотолщинным и глянцевым, а также не должно иметь отслоений или вздутий, пористости, трещин и сколов.
ИФС, состоящие из трех фланцев
Данные ИФС получили большое распространение в газовой промышленности.
В их конструкции (рис. 3) кроме двух основных фланцев, приваренных к концам газопровода, имеется третий фланец, толщина которого зависит от диаметра газопровода и находится в пределах 16-20 мм. Для электрической изоляции фланцев друг от друга между ними устанавливаются паронитовые прокладки. Прокладки покрывают электроизоляционным бакелитовым лаком для того, чтобы предохранить их от влагонасыщения Электроизолирующие прокладки также могут быть изготовлены из винипласта или фторопласта.
Стягивающие шпильки заключены в разрезные втулки из фторопласта, между шайбами и фланцами также предусмотрены изолирующие прокладки из паронита, покрытого бакелитовым лаком. По периметру фланцев имеются резьбовые гнезда, в которые ввернуты винты, используемые для проверки электросопротивления между каждым основным фланцем и промежуточным.
Данные ИФС устанавливаются на Ду от 20 мм. В конструкции преимущественно используются фланцы по ГОСТ 12820-80.
Минусом такого соединения можно считать то, что он выдерживает давление лишь до 2,5 МПа.
ИФС, как правипо, монтируют на надземных вертикальных участках вводов и выводов ГРП и ГРС. Для контроля исправности и ремонта ИФС их необходимо устанавливать после запорной арматуры по ходу газа на высоте не более 2,2 м.
Для данных ИФС сопротивление (в сборе) во влажном состоянии должно быть не менее 1000 Ом.
ИФС производства ООО «Газавтомат»
Этот тип ИФС разработан ООО «Газавтомат» и соответствует требованиям всех необходимых нормативно-технических документов.
Основное отличие этого изолирующего фланцевого соединения состоит в том, что в его конструкции используются два фланца по ГОСТ 12821-80 «Фланцы стальные приварные встык на Ру от 0,1 до 20,0 МПа»: 2-го исполнения (с выступом) и 3-го исполнения (с впадиной) - с небольшими конструктивными доработками (уменьшен размер выступа и увеличен размер впадины). Это обусловлено необходимостью обеспечения большей электроизоляции и герметичности системы. Данные ИФС могут использоваться для трубопроводов, работающих на условное давление до 6,3 МПа, и при температуре до 300 оС. Хочется отметить то, что использование фланцев 2-го и 3-го исполнений по ГОСТ 12821-80 не случайно. В соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП 2.05.06.85), а также правилами безопасности (ПБ) от 10.06.2003 г. № 03-585-03 для ИФС рекомендуется использовать фланцы именно этих исполнений, что обеспечивает вы¬сокий уровень безопасности технологических трубопроводов.
Вся конструкция надежно изолирует друг от друга два участка трубопровода, соединенных между собой изолирующим фланцевым соединением.
Между фланцами устанавливается изолирующая прокладка, в отверстия под крепеж - изолирующие втулки, между шайбами гаек и фланцами предусмотрены изолирующие прокладки. Материал прокладки, изолирующих втулок и шайб должен удовлетворять условиям герметичности фланцевого соединения при рабочих параметрах трубопровода (давлении, температуре).
В качестве прокладываемого изоляционного материала используется паронит, который предварительно сушится, что позволяет увеличить электросопротивление. Для предохранения прокладок от влагонасыщения после изготовления они тщательно покрываются электроизолирующим бакелитовым лаком (БТ-99).
Сборка ИФС
Изготовление и сборку ИФС производят в заводских условиях.
При сборке изолирующих фланцевых соединений необходимо соблюдать четкую последовательность:
1) перед сборкой уплотнительные поверхности фланцев покрывают изолирующим лаком или специальным напылением (ИФС по ГОСТ 25660-83);
2) крепеж ИФС изолируется от фланцев втулками (ГОСТ 25660-83) или изолирующими прокладками;
3) во избежание перекоса фланцы соединяют путем последовательной затяжки диаметрально противоположных шпилек;
4) перед сборкой и после нее торцы изолирующих прокладок и шайб, а также внутреннюю поверхность труб и фланцев покрывают изолирующим лаком, а фланцы сушат при температуре до 200 °С.
Испытания ИФС
Помимо того, что ИФС подвергаются испытаниям, которые предусмотрены документацией, разработанной производителем ИФС, для них существуют общие требования по испытаниям, которые изложены в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов». Согласно этому документу собранные ИФС должны пройти электрические и гидравлические испытания.
Собранное изолирующее фланцевое соединение испытывают в сухом помещении мегомметром при напряжении 1000 В.
При электрических испытаниях изолирующие фланцы, проверяются как во влажном, так и в сухом состоянии специальным прибором - мегомметром. Эти испытания необходимо проводить в следующей последовательности:
между фланцами;
между каждым фланцем и каждой шпилькой.
Для того, чтобы провести так называемые влажные испытания, необходимо облить ИФС водой и выдержать его в течение одного часа.
Требования к сопротивлению изоляции в сухом состоянии:
между фланцами - не менее 0,2 МОм;
между каждым фланцем и каждой шпилькой - не менее 1 МОм.
Требования к сопротивлению изоляции во влажном состоянии:
между фланцами - не менее 1000 Ом;
между фланцем и шпилькой - не менее 5000 Ом.
Для гидравлических испытаний на прочность и плотность соединения используется метод опрессовки водой на специальном стенде. Опрессовка производится гидравлическим ручным насосом.
К сожалению, проведение гидравлических испытаний приводит к удорожанию продукции в несколько раз, что, чаще всего, не устраивает клиента. В таком случае допускается по согласованию с заказчиком не проводить эти испытания, так как они все равно будут проводиться на месте установки во время проверки всей системы.
На электрические и гидравлические испытания необходимо составлять акт.
Необходимость установки изолирующих соединений (ИС) для газопровода.
Высокую опасность для оборудования, персонала и самого газопровода представляют собой блуждающие токи . Основная проблема в том, что участок газопровода, подверженный воздействию блуждающих токов, заранее вычислить невозможно или крайне сложно. Такие воздействия создают предпосылки для возникновения разрушительных процессов и нарушают работу контрольно-измерительных приборов.
Разделить участки между собой и исключить появление электрохимической коррозии позволяет изолирующее соединение (ИС) для газопровода. Оно обеспечивает разрывы гальванического соединения секций газопровода и устраняет возможность инициирования коррозийных процессов. ИС отсекают от общей ветки заземленные участки, контактирующие со смежным оборудованием или конструкционными элементами. ИС газопровода увеличивает сопротивление между секциями до значений, исключающих дальнейшее распространение токов по длине газопровода. Допускается использовать только узлы, изготовленные на специализированных предприятиях и имеющие соответствующие сертификаты. Каждое изделие должно иметь паспорт. Использование изолирующего соединения является обязательным пунктом технического регламента.
Изолирующее соединение (ИС, ИФС, ИССГ, ИСМ) — изделие,предназначенное для диэлектрического разделения (секционирования) газопровода на смежные участки с целью исключения (ограничения) перетекания электрического тока между ними.
ИС являются дополнительным к пассивной и активной защите средством защиты подземных газопроводов от электрохимической коррозии и рекомендуется для:
Электрического разделения подземных газопроводов на отдельные участки, что повышает эффективность их электрохимической защиты;
Электрической отсечки участков подземных газопроводов от плохо изолированных либо заземленных участков;
Предотвращения образования и действия макрогальванических коррозионных пар, возникающих на участках контактов газопроводов и сооружений из различных металлов;
Исключения натекания защитного тока на участки газопроводов, где электрохимическая защита невозможна из соображений безопасности;
Увеличения продольного сопротивления подземных газопроводов, вдоль которых вероятно распространение блуждающих токов;
Экономии энергозатрат.
Использование ИС позволяет:
Снизить в 1,5 — 2 раза плотность тока электрохимической защиты;
Увеличить зону действия защитной установки с одновременным уменьшением ее мощности.
ИС целесообразно устанавливать:
На вновь строящихся газопроводах в случае необходимости их катодной поляризации согласно нормам;
На действующих газопроводах, если катодная защита их работает неэффективно или они подлежат капитальному ремонту.
ИС не должна оказывать вредного влияния на смежные подземные сооружения или на «отсекаемые» участки газопровода:
Уменьшать или увеличивать по абсолютной величине минимальные и максимальные значения защитных потенциалов на соседних металлических сооружениях, имеющих катодную поляризацию;
Вызывать электрохимическую коррозию на соседних подземных металлических сооружениях, ранее не требовавших защиты.
Установка ИС необходима в зоне действия ЭХЗ:
Входе и выходе газопровода из земли;
Входе и выходе подземного газопровода из ГРП (ШРП);
Вводе газопроводов в здание, где возможен контакт газопровода с землей через заземленные металлические конструкции, инженерные коммуникации здания и нулевые проводники электропроводки здания; вводе газопровода на промышленное предприятие;
Вводе газопровода на объект, являющийся источником блуждающих токов.
ИС устанавливается также для секционирования газопроводов и электрической изоляции отдельных участков газопровода от остального газопровода. Если сопротивление растеканию контура заземления ГРП или подземных резервуаров СУГ составляет более пяти (5) Ом, ИС на газопроводах допускается не устанавливать. При переходе подземного газопровода в надземный допускается вместо установки ИС применять электрическую изоляцию газопроводов от опор и конструкций изолирующими прокладками.
ИС запрещается устанавливать на участках газопроводов, проложенных под дверными проемами и балконами. При прокладке вводов газопроводов по наружным стенам кирпичных зданий ИС устанавливаются на ответвлениях к отдельным потребителям (стояках подъездов жилых зданий). При прокладке подводящих газопроводов по наружным стенам железобетонных зданий или при прокладке газопроводов по опорам, мостам или эстакадам ИС устанавливаются на входах и выходах газопровода из земли.
Установка ИС должна предусматриваться на надземных участках газопроводов (на вводах в промышленные и коммунальные предприятия, здания, а также на опорах, мостах и эстакадах). ИС допускается устанавливать на подземных вводах в специальных колодцах. Колодец должен иметь надежную гидроизоляцию и быть сухим.
ИС при размещении в колодцах должно быть зашунтировано постоянной разъемной электроперемычкой. Контактные соединения перемычки следует предусматривать вне колодца. В качестве токоотвода могут быть использованы магниевые и (или) цинковые протекторы, которые, кроме того, осуществляют защиту газопровода в анодных зонах у изолирующих соединений и предохраняют их от пробоя в случае попадания на трубопровод высокого напряжения.
Установка ИС
ИС устанавливаются на участках, указанных в проектах электрозащиты. Главные требования к монтажу заключаются в следующем:
Сечение труб должно быть в пределах 20-1400 мм.
Избыточное давление жидкости или газа внутри системы - до 7 МПа. В случае, когда назначение трубопровода имеет не промышленный, а бытовой характер, применяются фланцевые соединения изолирующие и малогабаритные, которые выдерживают рабочее давление до 1,6 МПа.
Температурный режим внутренней среды - -60 до +180 °C.
Влажность - до 100% при условии среднего показателя температуры в 25 °C.
Электрическое сопротивление - от 5 мОм.
ИС после установки до включения электрозащиты проверяют на отсутствие короткого замыкания между металлическими концами труб по обе стороны ИС, а электроизолирующие фланцы проверяют дополнительно между стяжными болтами и металлическим фланцами.
ИС должны быть защищены от воздействия внешней среды (фартуки, короба и пр.).
Эксплуатация ИС
Эксплуатация, в т.ч. периодическое техническое обследование ИС, осуществляется специализированными конторами «Подземметаллзащита» или службами (группами) защиты, лабораториями и отделами предприятий газового хозяйства, имеющих в своем составе необходимый штат обученных и допущенных к данным видам работ специалистов. ИС на газопроводах, принадлежащих предприятиям и организациям, должны обслуживаться силами и средствами этих предприятий (ведомств) или специализированными организациями по договорам на проведение работ.
При эксплуатации ИС необходимо систематически, не реже одного раза в год:
Проверять исправность (эффективность) действия ИС;
Измерять и при необходимости регулировать ток в шунтирующих перемычках;
Определять сопротивление растеканию токоотводов.
Виды изолирующих соединений
ИС бывают фланцевые (ИФС ) и бесфланцевые (ИС-приварные , ИССГ- сгоны , ИСМ-муфты). Большей популярностью пользуются фланцевые модели, устройство которых включает изоляционные прокладки (кольца, втулки), патрубки, фланцы, шпильки, гайки и шайбы. Бесфланцевые имеют резьбу для соединения с ответными деталями либо элементы для возможности приваривания ИС к трубопроводу. ИС второго типа также имеют ряд преимуществ, по которым не утрачивают своей актуальности: стойкость к деформации, стабильность диэлектрического фона до 30 лет, низкая цена.По способу установки различают ИС неразъемного и разъемного типа.
Изолирующее фланцевое соединение ИФС-50 представляет собой элемент защиты системы трубопроводов нефте- и газотранспортных систем от разрушительного воздействия электрохимической коррозии. Применение ИФС-50 актуально на средних и больших диаметрах труб – особенно при их наземной прокладке. Такое решение позволяет решить проблему разрушения металла труб и исключить колоссальные потери транспортируемой среды при минимальных вложениях.
Конструкция изолирующего фланцевого соединения ИФС-50
Конструктивно этот элемент представляет собой плотное герметичное соединение воротниковых фланцев с диаметром проходного сечения в 50 мм, между которыми находится диэлектрическая втулка. Как правило, она выполняется из фторопласта, винилпласта или паронита ПОН-Б. Чтобы диэлектрическая втулка не утратила свои первоначальных свойств и предотвращала протекание разрядов тока (блуждающие токи, токи, вызванные электрохимической коррозией материала трубопровода и другими причинами) по трубопроводу, ее покрывают слоем бакелитового лака БТ-99. Он также имеет диэлектрические свойства и при этом не допускает изменения структуры втулки под воздействием влаги.
Соединение двух либо трех фланцев трубопровода производится при помощи специальных шпилек, выполненных из фторопласта либо полиэтилена. Также в конструкции ИФС Ду50 имеются резьбовые гнезда под винты для крепления электрооборудования, которое позволяет осуществить замер сопротивления тока между каждым из фланцев.
Каждая поставляемая нашим покупателям единица изолирующего фланцевого соединения с ДУ 50 подвергнута гидравлическому и электрическому испытанию. Таким образом, ее соответствие заявленным характеристикам и требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» полностью подтверждено.
Если Вас интересует надежная защита коммуникаций и трубопроводов:
- В непосредственной близости от объектов-источников блуждающих токов;
- При соединении участков трубы, выполненной из различных сплавов;
- Участков трубы, находящихся вблизи взрывоопасных подземных объектов;
- На границе между территориями с различными владельцами;
- На вертикальных участках ввода и вывода ГРС и ГРП с наземным исполнением,
Компания "ПКФ "Спецкомплектприбор" рекомендует заказывать изолирующее соединение ИФС-50 у нашей компании. Мы осуществляем оптовые и розничные поставки газового и другого оборудования из каталога по территории РФ на самых выгодных условиях. Оставьте заявку любым удобным для Вас способом (типовая форма с Корзиной, звонок менеджерам, письмо на электронную почту), и мы закроем Ваши потребности в том или ином оборудовании в кратчайшие сроки.
На стояках, вводах и выводах ГРП, ГРПШ устанавливают изолирующие соединения (ИС) для защиты от блуждающих токов и токов защитных установок. ИС необходимо устанавливать также перед ГРУ — на вводе в газифицируемое здание.
В настоящее время устаревший, но наиболее распространенной конструкцией ИС является изолирующее фланцевое соединение (ИФС). В ИФС (рис. 1.25), кроме двух основных фланцев 2 и 7 , приваренных к концам газопровода, имеется третий специальный фланец 1 толщиной 16-20 мм (в зависимости от диаметра газопровода). Для электрической изоляции фланцев друг от друга между ними установлены прокладки 4 из паронита ПМБ толщиной 4 мм, которые для предохранения влагонасыщения покрыты электроизолирующим бакелитовым лаком. Электроизолирующие прокладки могут изготавливаться также из винипласта или фторопласта.
Рис. 1.25. Изолирующее фланцевое соединение: 1, 2, 7 — фланцы; 3, 4 — прокладки; 5 — втулка; 6 — шайба; 8 — винт; 9 — шпилька; 10 — гайка
Стягивающие шпильки 9 заключены в разрезные втулки 5 из фторопласта. Между шайбой 6 и фланцами 2 , 7 также предусмотрены изолирующие прокладки 3 из паронита, покрытого бакелитовым лаком. По периметру промежуточного фланца 1 имеются резьбовые гнезда, в которые ввернуты винты 8 , используемые для проверки электросопротивления между каждым основным фланцем и промежуточным. ИФС изготавливают на Ду от 20 мм.
Установка ИФС со стальной задвижкой показана на рис. 1.26
Рис. 1.26. Установка ИФС с задвижкой
Собранное ИФС подлежит испытанию на прочность и герметичность, а также на наличие разрыва в электрической сети до и после его установки на газопроводе. ИФС, как правило, монтируют на надземных вертикальных участках вводов и выводов ГРП, ГРПШ. Для контроля исправности и ремонта ИФС их необходимо устанавливать после запорной арматуры по ходу газа на высоте не более 2,2 м. Под воздействием окружающей среды ИФС постепенно теряют диэлектрические свойства, поэтому при монтаже их закрывают фартуками, коробами и т. д.
Сегодня промышленность выпускает большое количество неразъемных изолирующих соединений различных конструкций, некоторые из которых представлены в этом справочнике. Поскольку неразъемные изолирующие соединения не нужно обслуживать, а их сроки службы являются значительными (как правило, более 20 лет), то по этим показателям они в значительной степени превосходят изолирующие фланцевые соединения. Изолирующие соединения малых диаметров, в том числе и совмещенные с запорным устройством, все чаще и чаще применяются для секционирования внутридомовых газопроводов. Их применение, кроме предотвращения сквозной коррозии газопроводов при прохождении межэтажных перекрытий, служит надежной защитой от бытовых поражений электрическим током.
