Isolamento de gasodutos de aço: materiais de isolamento e métodos de aplicação

Você está pensando em gaseificar sua casa ou modernizar a entrada de gás? O gasoduto é uma das comunicações mais valiosas e perigosas, portanto sua proteção confiável é extremamente importante.

Concorde, um dano no tubo de gás e um vazamento deste combustível podem passar despercebidos por muito tempo e, em seguida, levar às consequências mais desastrosas. É melhor estudar tudo cuidadosamente com antecedência e se precaver na instalação da proteção, não acha?

Se você está interessado no isolamento de gasodutos de aço, neste artigo você encontrará respostas para perguntas como: para que serve, quais tipos existem, em quais casos e como cada tipo de material isolante é usado, como é feita a verificação da qualidade do revestimento. Mencionaremos todos os tipos de gasodutos: desde os principais até os de baixa pressão, desde os aéreos até os submarinos, respondendo a todas as dúvidas.

Funções do isolamento de gasoduto

Hoje, praticamente todos os edifícios em todas as localidades estão conectados ao gasoduto; é difícil imaginar a vida do homem moderno sem o combustível azul. Imagine quantos tubos são necessários para implementar essa rede de fornecimento!

Eles se estendem sobre nossas cabeças, sob nossos pés, profundamente no solo, e até no fundo do mar. Cada centímetro dessa teia de gás deve estar protegido e ser absolutamente seguro, pois um vazamento pode levar a um acidente em larga escala, com destruições e, às vezes, vítimas.

Os gasodutos subterrâneos modernos são instalados principalmente em tubos poliméricos – eles não sofrem corrosão nem ação de correntes parasitas, e mantêm melhor a temperatura

Os gasodutos de polietileno não necessitam de proteção adicional, mas não podem ser usados em todos os lugares, e a substituição é cara, portanto a maioria dos tubos de gás são de aço.

Para que o aço não enferruje e não se deteriore, ele é tratado com composições e materiais especiais que isolam sua superfície do ambiente. As principais funções desses revestimentos são a proteção contra umidade, influências químicas, impactos mecânicos, além da proteção dielétrica.

A proteção eletroquímica ativa forma uma carga catódica na superfície do tubo, garantindo sua estabilidade elétrica e prevenindo a influência de correntes parasitas.

Além do revestimento, para uma proteção confiável contra correntes parasitas e contínuas, nos gasodutos subterrâneos é organizada a proteção catódica eletroquímica, que garante a descarga dessas cargas através de um condutor especial até uma subestação de drenagem.

Para gasodutos aéreos, a proteção é menos robusta, pois é mais fácil renová-la, e os tubos estão expostos apenas à umidade atmosférica, secando regularmente. Já para gasodutos marítimos – ao contrário, além de uma proteção confiável contra o ambiente agressivo, é necessária uma camada adicional de peso para que o tubo fique imóvel no fundo, sob as ondas.

Documentos normativos e seus requisitos

Existem 3 documentos principais que regulamentam a organização da proteção dos gasodutos. RD 153-39.4-091-01 «Instrução para proteção de tubulações subterrâneas urbanas contra corrosão». Como fica claro pelo nome, ela não se aplica ao isolamento de tubos de gás com diâmetro superior a 83 cm – intermunicipais e internacionais, nem a tubos instalados acima do solo ou submersos.

GOST 9.602-89 – um documento complementar, que contém todas as normas e cálculos para proteção de gasodutos subterrâneos. Se a instrução explica como e com o que montar o isolamento, o GOST especifica quanto de cada coisa será necessário – desde metros de material e ferramentas até equipamentos e horas de trabalho dos funcionários.

GOST R 51164-98 Tubulações de aço principais. Requisitos gerais para proteção contra corrosão. Esta norma preenche a lacuna na Instrução em relação aos gasodutos principais. Sua proteção deve ser especialmente confiável e tem suas particularidades, por isso as normas de sua organização foram colocadas em um documento separado.

Geralmente, os gasodutos de importância nacional e internacional têm diâmetro superior a 830 mm, sua instalação e manutenção são tarefas trabalhosas e custosas.

Estes documentos regulamentam as seguintes questões:

• quais tipos de materiais são permitidos neste tipo de gasoduto nas condições dadas;
• o quão reforçado deve ser o isolamento, se a proteção eletroquímica é necessária;
• quem e quando é obrigado a providenciar a proteção necessária ao gasoduto;
• tecnologia de aplicação do isolamento na fábrica e em campo, bem como para reparo de danos;
• normas de consumo de materiais e custos de outros recursos para a realização dos trabalhos;
• procedimento de verificação da qualidade do revestimento e padrões de indicadores de qualidade para todos os parâmetros para cada tipo de isolamento.

Assim, nesses documentos, todo o processo de isolamento dos tubos é descrito passo a passo, desde a fabricação na fábrica até a verificação após a instalação e durante a operação. Não sobra espaço para criatividade, pois são questões de segurança.

Em caso de danos ou aplicação inadequada do revestimento isolante, o aço no solo enferruja rapidamente, o que pode resultar em vazamento de gás e incêndio.

Também existem listas separadas que enumeram todos os materiais e fabricantes recomendados de isolamento para gasodutos.

Considerando a complexidade dos trabalhos e o grande número de normas a serem seguidas, nem pense em realizar o isolamento do gasoduto por conta própria, pois o serviço de gás também não aceitará trabalhos feitos por um técnico externo.

Tipos de materiais para isolamento

Com base nas condições de operação e facilidade de aplicação, existem muitos tipos de revestimentos para isolamento de tubos de gás. Os gasodutos aéreos podem ser protegidos com 2 camadas de primer e 2 camadas de tinta ou esmalte.

Os tubos que serão usados no fundo do mar são cobertos com uma camada de concreto sobre o isolamento principal, para pesar e fornecer proteção adicional.

A seguir, falaremos sobre os meios de proteção dos tubos de aço subterrâneos.

Revestimentos protetores poliméricos

Polietileno extrudado – a proteção mais progressiva e universal. É aplicado em tubos com diâmetro de 57 a 2020 mm, adere firmemente, forma uma camada contínua perfeitamente uniforme, protege contra impactos térmicos e mecânicos, além de ser fácil de trabalhar.

Com esse revestimento, o tubo de aço praticamente não fica atrás dos análogos poliméricos em características de proteção. Essa proteção consiste em apenas 2 camadas – um adesivo de colagem rígido e, propriamente, polietileno. Apesar disso, esse revestimento, do tipo bastante reforçado, pode chegar a 3,5 mm em tubos de grande diâmetro.

Polipropileno extrudado é específico por sua alta resistência mecânica: com ele, é possível puxar tubos através de poços para métodos de instalação fechados, sem se preocupar com danos ao isolamento por atrito ou contato com pedras e solo. Externamente e em estrutura, esse tipo de isolamento não difere do de polietileno, apenas é 0,3-0,5 mm mais fino.

Fitas adesivas de polímero podem ser de polietileno e policloreto de vinila, sendo as primeiras preferíveis, pois aderem 4 vezes mais forte e protegem melhor os tubos. As fitas adesivas de PET são mais usadas para reparo e isolamento de juntas de tubos com revestimento de polietileno extrudado, mas também existem tubos enrolados com elas na fábrica em todo o comprimento.

Em caso de necessidade, as fitas adesivas de polímero permitem substituir completamente a proteção do tubo em condições de campo – mas para isso é necessária uma instalação automatizada especial.

Também existe um revestimento PET combinado, no qual o tubo preparado é primeiro envolvido com uma fita polimérica adesiva e, em seguida, protegido com uma camada de polietileno extrudado. É usado em tubos com diâmetro de até 53 cm, e a espessura total não excede 3 mm.

Isolamento à base de mástiques betuminosos

Esse isolamento difere fundamentalmente em composição e propriedades, principalmente no método de aplicação. A aderência do betume tanto ao tubo quanto entre as camadas é garantida pelo aquecimento e fusão do próprio material, e não por um primer adesivo, como no caso do PET.

Esse revestimento é aplicado sobre um primer betuminoso especial e consiste em 2 a 3 camadas de mástique, cada uma reforçada, e um invólucro externo de papel protetor. O resultado é um revestimento contínuo que segue perfeitamente a forma do tubo, onde a fibra de vidro de reforço ou a tela são como que incorporadas na espessura da proteção.

Como material de reforço, são utilizados véus de vidro, telas de vidro ou tecido de polímero não tecido. As fitas de fibra de vidro são enroladas com uma pequena sobreposição para formar uma camada contínua.

O próprio mástique, além do betume, contém várias inclusões – poliméricas, minerais ou de borracha – que conferem diferentes propriedades ao material. Também são adicionados modificadores e plastificantes, que, além da hidrofobicidade natural e da capacidade de adesão, proporcionam elasticidade, flexibilidade, resistência a temperaturas críticas e durabilidade.

Existem também fitas que combinam betume como adesivo e fitas poliméricas especiais. Os dois principais tipos desses revestimentos são PALT, com fita termocontrátil, e LITCOR, de fita polímero-betuminosa. Este último é particularmente necessário para proteger as juntas entre tubos com diferentes tipos de isolamento.

Materiais para isolamento de pequenos elementos

Saídas de base, cantos, cotovelos, coletores de condensado e outros elementos moldados de gasodutos também precisam de proteção.

É mais conveniente isolar peças pequenas no local de montagem, mas o revestimento de fábrica é preferível, pois é mais uniforme e confiável.

Para isso, existem revestimentos especiais: PAP-M105 e Polur. O primeiro consiste em duas camadas de resina de poliéster curada, reforçadas com fibra de vidro.

O Polur, por sua vez, consiste principalmente em poliuretano, complementado com aditivos tecnológicos e dividido em um componente base e um endurecedor. Com esses dois compostos, as juntas moldadas são isoladas tanto na fábrica, quanto em oficinas e diretamente na pista.

Como o isolamento é aplicado?

A maior parte do isolamento é aplicada em tubos de gás e, frequentemente, também em peças moldadas do gasoduto, em condições de fábrica, ainda na etapa de sua produção. No entanto, durante a montagem da tubulação, surge a necessidade de isolar as juntas, o que é feito em condições de campo – ou seja, diretamente no local da instalação.

Além disso, em condições de campo, os mesmos materiais são usados para reparar o revestimento protetor, se não mais que 10% estiver danificado, e ocasionalmente – até mesmo a reinsolação completa de um trecho individual. Também manualmente, diretamente na pista, os reservatórios são isolados.

Sempre que possível, as soldas e os elementos moldados são isolados com o mesmo revestimento do tubo principal – ou com um o mais semelhante possível.

A realização dos trabalhos de isolamento do gasoduto é possível a temperaturas acima de -25 °C, e para fitas adesivas poliméricas – acima de +10 °C. Se estiver chovendo ou nevando, deve haver uma cobertura confiável sobre o local de trabalho, que impeça a entrada de precipitação na superfície a ser isolada.

Em tubulações de gasoduto aéreo

Este tipo de gasoduto está localizado no ambiente menos agressivo e, portanto, o risco de ferrugem é significativamente reduzido. Além disso, os danos são muito mais fáceis de detectar e reparar, portanto, os gasodutos aéreos não requerem isolamento propriamente dito.

Para proteção contra precipitação e umidade atmosférica, de acordo com as normas, um revestimento de 2 camadas de primer e 2 camadas de tinta, esmalte ou verniz é suficiente.

Um revestimento galvanizado geralmente protege os tubos de saída de gás que requerem isolamento térmico. Apenas o isolante é colocado sob o revestimento, não sendo necessária proteção adicional.

No entanto, em condições de operação complexas, é aplicado isolamento térmico de gasodutos – graxas consistentes, revestimentos de esmalte de vidro, bem como invólucros de alumínio ou zinco, que não devem tocar o próprio tubo.

Isolamento de gasodutos subterrâneos

No solo, os tubos estão constantemente expostos à umidade e, frequentemente, a compostos químicos e correntes parasitas. Tudo isso pode levar à corrosão do metal e vazamento de gás, portanto, o isolamento é projetado para ser o mais confiável possível.

Cada gasoduto subterrâneo de aço é duplamente protegido: passivamente – pelo revestimento isolante do tubo, e ativamente – através do desvio ou supressão de corrente por proteção catódica.

A maioria dos materiais que mencionamos anteriormente pode ser usada tanto para o isolamento básico de fábrica quanto na pista. Sobre as principais etapas e nuances da realização desses trabalhos, falaremos a seguir.

O isolamento de polietileno e polipropileno é implementado na fábrica em várias etapas:

1. Secagem dos tubos.
2. Limpeza com granalha até o brilho metálico.
3. Aquecimento dos tubos.
4. Aplicação de base adesiva no tubo rotativo.
5. Aplicação por extrusão, manga ou enrolamento de fita da camada de polietileno.
6. Compactação com rolo especial de revestimento fluoroplástico.
7. Resfriamento a água até 70 – 80 °C.
8. Controle de qualidade do revestimento obtido.

Todos os processos são totalmente automatizados, pois a precisão computacional é a garantia da qualidade do produto.

Muitas vezes, antes da aplicação do adesivo, o tubo é coberto com uma fina camada epóxi para melhor proteção e adesão. De acordo com os documentos normativos, isso não é obrigatório.

Em campo, todas as etapas devem ser mantidas, mas são realizadas com equipamentos portáteis – esmerilhadeiras e jateadores de areia, maçaricos a gás e lamparinas. Além disso, existem kits especiais de materiais para isolamento de juntas e reparo de danos – por exemplo, uma manga retrátil de PET ou uma fita polimérica adesiva.

Para a aplicação do isolamento betuminoso, os tubos também são escovados, mas com escovas metálicas, deixando uma superfície limpa, mas não lisa. O primer, composto de betume e gasolina, é derramado sobre os tubos limpos e espalhado com toalhas e, em condições de campo, com panos ou pincéis.

O primer para isolamento betuminoso é feito de betume e gasolina purificada na proporção de 1:3 em volume. É extremamente importante aplicá-lo em camada fina e uniforme para a adesão do revestimento ao tubo.

No máximo em 24 horas, é necessário aplicar o revestimento principal: 2-3 camadas de mástique, separadas por material de reforço e protegidas externamente por uma camada de papel.

Para reforço, utiliza-se manta de fibra de vidro, tecido polimérico não tecido ou tela. Eles são enrolados em espiral, uniformemente, com leve tensão e sobreposição.

Aplicação de isolamento em condições de campo

Quando for necessário reparar danos no isolamento de um gasoduto subterrâneo ou conectar tubos com diferentes tipos de isolamento, é importante selecionar corretamente os materiais utilizados.

Os revestimentos PALT e LITKOR são utilizados apenas em condições de campo. Ambos são aplicados sobre primer betuminoso, mas para o primeiro é necessário primeiro aplicar uma camada de betume e reforçá-la e, em seguida, enrolar a fita diretamente sobre a mástique quente. No segundo caso, o betume é a camada inferior da própria fita, por isso ela é enrolada diretamente sobre o primer, depois de aquecida com maçarico.

Apesar da semelhança exterior, não se deve confundir as fitas Litkor com as fitas adesivas de PET, pois o uso de um primer inadequado prejudicará irremediavelmente a qualidade do isolamento.

Os tubos com revestimento de PET extrudado são reparados com patches termo-retráteis especiais ou fitas betume-poliméricas LITKOR. No revestimento de fábrica com fita adesiva de PET, para reparo utiliza-se a mesma fita, do tipo Polilen. Isso só é possível na estação quente, pois a fita não adere no frio e não suporta fusão.

Para isolar as soldas de tubos com revestimento de polietileno extrudado, são utilizadas mangas especiais, fixadas por termo-retração.

O revestimento betuminoso é reparado com os mesmos mástiques betuminosos com reforço, fitas betume-poliméricas LITKOR ou material em rolo similar Izoplast-P.

É sempre possível conectar diferentes tubos em qualquer combinação usando fitas LITKOR, e se no revestimento original de ambos os tubos não houver betume, as conexões retas podem ser isoladas também com fitas adesivas Polilen.

Isolamento de tubulações subaquáticas

Os gasodutos que ficarão no fundo do mar são isolados com especial cuidado, pois esse ambiente é perigoso tanto por danos químicos quanto mecânicos, e as interrupções no funcionamento do tubo geralmente significam interrupções no fornecimento internacional de gás.

A maior parte da proteção do tubo é obtida ainda na fábrica. Após a limpeza e secagem, eles são revestidos com uma composição epóxi, depois é aplicado um adesivo e, sobre ele, uma camada de polietileno. Nesta fase, os tubos são semelhantes aos tubos terrestres análogos, exceto pela primeira camada epóxi, que também é duplicada na superfície interna.

No entanto, isso ainda não é tudo: nos tubos preparados, ainda na fábrica, é instalada proteção catódica, depois é construída uma estrutura de reforço e é aplicada uma camada externa de concreto, muitas vezes com minério de ferro como agregado.

O revestimento de concreto sobre o isolamento principal não só protegerá contra qualquer dano, mas também fixará firmemente o tubo ao fundo.

Como resultado desse acabamento multicamadas, o peso de 1 metro linear do tubo pode chegar a 2 toneladas. Transportar esses tubos é bastante problemático, por isso eles não são fabricados muito longos, e para cada quilômetro de gasoduto marítimo há várias dezenas de juntas soldadas, cada uma das quais deve ser isolada de forma confiável.

A conexão e o isolamento das juntas ocorrem em uma balsa especial, equipada com tudo necessário. Aqui os tubos são soldados, a junta é cuidadosamente limpa com uma máquina de jateamento de granalha. Tubos principais têm diâmetro enorme, por isso são aquecidos com maçaricos de indução, em vez de maçaricos a propano – fica mais rápido, uniforme e seguro.

Em seguida, aplica-se um primer e instala-se uma manga termorretrátil, fixada por uma placa de trava. A manga é aquecida primeiro no meio, ao longo da solda, e depois vai sendo encolhida gradualmente com maçaricos a gás, do centro para as bordas. Após o controle de qualidade desta etapa, instala-se uma carcaça de revestimento para vazamento de espuma de poliuretano (PPU). Após a secagem, o tubo é baixado ao fundo e coberto com brita.

Verificação da qualidade da aplicação do isolamento

A proteção dos gasodutos de aço é uma tarefa responsável, portanto, cada operação realizada deve ser cuidadosamente verificada, com a elaboração de um relatório de trabalhos ocultos executados e seu registro no passaporte do duto. Por mais que o material de isolamento seja de qualidade e adequado, ele não cumprirá suas funções se a tecnologia de execução dos trabalhos tiver sido violada.

Os principais parâmetros do revestimento final a serem verificados são espessura, continuidade e aderência ao tubo. Eles são medidos por instrumentos eletrônicos especiais: medidores de espessura, detectores de falhas por centelha e adesímetros, respectivamente. Eles não danificam o revestimento, portanto permitem controlar todos os pontos duvidosos sem custos extras.

Em condições de fábrica

Nas fábricas e bases de produção, a espessura do revestimento é verificada em 10% dos tubos de cada lote, em 4 locais de lados diferentes ao redor de cada tubo, e também em áreas suspeitas.

O isolamento aplicado nos tubos pela fábrica é sempre mais uniforme, de melhor qualidade e mais confiável do que o feito em camo, mesmo usando materiais similares.

A adesão, ou força de aderência ao metal e entre camadas, as normas exigem que seja verificada também em 10% dos produtos do lote ou a cada 100 m.

A continuidade do revestimento, ou seja, a ausência de perfurações, rasgos e outras violações, é verificada em todos os produtos isolados em toda a área.

Além disso, podem ser verificados a continuidade dielétrica do revestimento, resistência ao imacto, área de desolamento aós olarização catódica e outos testes. No isolamento com revestimentos betuminosos, a amostra para propriedades físicas é retirada de cada lote de mástique, no mínimo diariamente.

No local de instalação ou reparo

Em condições de camo, a qualidade do isolamento também é verificada: a continuidade sempre e comletamente, e a esessura e adesão a cada 10ª juna soldada isolada.

Além disso, verifica-se a largura da sobreposição no revestimento de fábrica, bem como o relevo do isolamento – ausência de ondulações, rugas, bolsas de ar e outros defeitos.

Com baixa adesão da fita isolante ao tubo, com o tempo ela irá descascar e o tubo ficará desprotegido do ambiente.

Além disso, em gasodutos existentes, a continuidade do isolamento é verificada regularmente. Para isso, nem é necessário desenterrá-los, e em caso de suspeita de danos, os tubos são expostos e verificados não apenas a espessura, continuidade e adesão, mas também as propriedades dielétricas do isolamento.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Agora você sabe tudo – ou quase tudo – sobre a finalidade e os materiais para isolamento de vários gasodutos de aço, e também tem uma ideia das particularidades de sua aplicação e verificação da qualidade da proteção.

E para maior clareza, sugerimos assistir a um vídeo que detalha o isolamento de juntas soldadas com fita betuminoso-polimérica:

Instalação de manga termorretrátil em junta soldada:

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