2

Настоящее руководство содержит способ, устройство и методику определения ударной прочности защитных антикоррозионных покрытий магистральных трубопроводов на образцах-пластинах, на образцах-трубках,и на натурной труба, при температуре окружающей среды.

В основу руководства, разрабатываемого впервые, положено сформулированное авторами понятие ударной прочности защитных покрытий магистральных трубопроводов. Это понятие определяет ударную прочность ках энергию разрушения изоляции при прямом центральном ударе в условиях жесткости соударения, адекватных реальным.

Руководство составлено по результатам научно-исоледоватедь* сккх а опытно-конструктороких работ? про веде иных в лаборатории 1'изико-хамических исследований изоляционных покрытий и конструкций, ^ьбоеской одытно-зкопериментальной базы и Специального проектно-конструкторского отдела ВНИИСТа,

Авторы руководства - Л.М. Зиновия (к.т.н.), А.Т, Санхаров-ский (д.х.н,), А.И. Панфёрова (к.т.н.), жижеиеры: Г.В. Асадчева, О.И, Баева, О.Д. Коганов, JLC. Шеведа, Н.Н. Потехин.

* Экспериментальная часть работы выполнялась при участии 3.Я.Андреевой, Т.В. Кубаревой, Н.В. Тяшсхна.

Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов /ВНИИСТ/, 1980

II

точках на расстояния не менее 30 ж от образовавшейся трещины или скола).

С помощью перелгакншс опор 5-6 у стана в либо ют направлшадай цилиндр 4 ток, чтобы ударявшая поверхность бойка 2 свободно касалась покрыт ил при нулевой отметка в школе высоты падения грузе

3.1.3. "о номограмме рис.З подбира :эг массу груза, знвя предполагаемую ударную прочность покрытия.

В еду чг; с, когда лроиполеяг емся у дарил л прочнеть изол-тцш неизвестна ,массу груза подбира:от следузада образом. Путем пооге-н» итого прлбли-ения определяют наибольшую гласу груза Рма* _f при которой покрытие еще не нарушено, и минимальную ра крушащую покрытие с пыооты 4ь «25 с?/* Разность метлу отшди массами л Р ас дыша превышать у, 5 кг при    5,0    Л?, я 1,0 кг при

U > 5,00 Дт.

Разрушение покрытия фиксируют® искропим дофоктосгопом при но щ ярении 6 кв на I ш толщины дзоляцш.

допускается метод контактного контроля сплошности посредством омочитс-иия окрестности точки у„-дрв электролитом.

3.1*4. LuOp нныи по номограмме рис.4 грузом либо подобранным по 2.1.3, Р^пау ^ -~jr (или Ргпи*^т-*£) ведут собственно испытания, меняя высоту падения груза в пределах 20-30 см, о ин .ерва-лом л ^ 0,5 ом. Энергию угро в протоколе испытания фиксируют по точкам ргэрушения и нерпзрушения,как показано !» примере в гоблине 1г "до* -"аддорж ло^#, "нет* - "не вццеряюдо**

3.2. Испытание покрытия на образца-пластинах (рио.4).

3.2.1* Измеряют толпищу покрытия не мелее чем в десяти точках и вычисляет среднее значение толщины (f •

1,0 i /

f#⁽/\ t -hr

1 Tf\ i I! I м

35 -И1.»—i-->

*    5.5    4.0    8,0    12,0

Puc. 5.

ПСИШАШ. JUffl 1ШРА УДАРЯЮЩЕГО 1РУЗА i-i~ рабочая зона. 2-2 ~ допустимая зона

L-im-iC’nma с покрытием

ооок

3 -ПЛОСШ UT I !<') КО' -fin h\ {8

4- i хащкщтачяда! тшщ*

5- заязел та •i.sTiccaium нппршивда-его imrntmoa

6н1ш’лсцфичвская опора

7-    плита -осчоъание

15,

3*2.2, Образец размечают т точка для ударе с не логично я. 3.1.2. а жестко закрепляют на плоской наковальне, как показано ио ряс.С, С псдохьэ персдвиших опор 5-6 оцускпют ввправляюзий цилиндр 4 так, чтобы ywpasma поверхность бойка 2 свободно касалась покрытия пра ну евоЯ отштке на шкало высоты падения груза.

3.2,3, Выбор удпрягщрго груз о, собственно испит ония, ЗСШ1С ь рзудыдтсв а их обработку проводят как укапано в п, 3*1,3 и П. w«I«4«

3.3. ^питание покрытия на натур ной изолированной трубе (рис.5).

G.3.I, Ударную прочность покрчтия на натурной трубе опре-

"оллэт для спеши cooTi-CTc рбия показателя oHcpi ия разрушения 11иъ<ч

Ша.

гробуеаому сопротивлении изоляция удар/. Для этого выбирают участок (либо участки) но изолированной труб в, характеризуемые визуально ыа.1худяш качеством изоляции а наименьшей толщиной слоя.

Выбранные участки разбивают на точки для удара строго по верхней образующей труби. Толщину покрытия замеряют в каждой, к..\ечешю:1 для ударе,точк%

3,3.2. Управляющий цилиндр 4 при помощи переносепх опор 3 устсшл вливают строго вертикально* Гозаояное отклонение от

воргикгли но долкио провшлгть 2,0 градуса,

3.3.3, 1 пбор ударяющего груза а собственно испытания проводят, гс* к описано в п. 3,1,3 и п, 3.1.4, В протоколе испытания огра-зс.» едлнлчнш показатели свергла разрушения и определяю» ев среднее знача пае. Оно должно быть не шнео I_fI5 Игр (требу е-

rgv;n.wt    m    ютт*    тгу'зе^труто1Роюдк/

17.

и. обработка ияльтлгиь

4.1* Деллот шОсрку разрушений (•нет**) и норазрушения ("да*) :з отнято числя удлров по обргзж':- близнецам*

4.2. Для каждой б уборки определяют среднее арифметическое значение энергии разрушения (нораз рушения) 1C

г/.о!    Аг    -    количество    точек    в    виЗорко    (по    "да*    шш    *вет)|

сданачпиэ знячепия онерпи р,'зрушонда (норе з руления ) я каддой точке*

К - определял? по тгч}л«2,в зошсямостд от количества точек в вчооркс -

4.4, Опредсляот n:vmm доверительную границу для взшх

генеральной сродной Ни по формуле t

где

и.

Тоблиап 2

'лючошю коэф-ахцлвнтоь ^ я ^ в з. ьяС'Шости от числа точек в выборке — tts

п~\    £    ~    7    Ъ    ~Г ” 7    |    2

2 1,253 2,10 14 1,019 0,368 3 1,123 1,03 15 1,013 0,347 4 1,035 0,з19 16 1,017 0,334 5 1,064 0, GcJ5 17 i9m 0,324 в 1,051 0,302 13 I,0I> 0,313 7 1,042 0,544 19 1,014 0,305 d 1,033 0,500 20 1,013 0,296 9 1,052 0,4G6 21 V*2 0,239 10 1,025 0,42 7 22 1,012 © • Cl M IX 1,025 0,414 23 I, Oil 0,275 12 1,022 0,401 24 I, Oil 0,269 id 1,021 0,393 25 1,010 0,164

5. сюга ьчдачл pxijibTAToi отялаля

5.1* В протоколе испытания отрашэют t тип покрытия, его креткут хгрок иерис таку , ношра образцов и ах размера, толщину покрытая, г’мперегуру оброзш арл аспитонш, единичные показатели,кведатач* нее отклонений, нжши'1 доверительный уровень,характер piзрушения* 5*2, Прсгдагее?.'.ия фэрмг выдача результатов приведена в

табл, 3,

3.

I* ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

С расширением географии сооружения магистральных трубопро-проводов от южных районов страны до крайнего севера, о сдвигом гранил сезонности проведения строительных работ, а также о развитием базово-заводской технологи! изоляции острее встал вопрос об улучшении механических свойств изоляционных материалов» попользуешь для защиты трубопроводов от коррозии. Одним из главных в ряду показателей физико-механических овойств покрытий является показатель их сопротивления удару, ударным нагрузкам.

Ударным воздействиям антикоррозионные покрытия подвергаются при транспортно-складских операциях с изолированными трубами, а также в момент опуска трубопроводных плетей в траншею и их засыпки грунтом. Энергия удара при этом может достигать 140 Дж и более.

В связи о сложностью ударного явления, которое в случае защитных покрытий на трубопроводе ещё более усложняется вследствие большого разнообразия физяко-механичеоххх свойств используемых изоляционных материалов, необходимо, чтобы испытание этих материалов на прочность при ударе проводилось в условиях» близких к реальным условиям эксплуатации.

Существующие в стране нормативы на антикоррозионные покрытия по критерию их ударной прочности разработаны, главным образом, на основании результатов исследования этого свойства по методике ГОСТ 4765-73. По этоцу методу ударную прочность покрытия определяют путем пластического деформирования тонкой (0,8-1,0мм! изолированной пластине при ударе (риоЛа). Модель гостжрованноп способа не отражает реальных условий соударения изоляции на тру-бе( (трубопроводе), так как пластическая деформация стенки трубы не допускается.

-a-

Рис,

£бо) £w) £20) (О) £20) £кО) £60) 'б

I. Влияние температуры на ударную прочност» сокрыт ха основе битума, МЭР-ЭО. </г ЦОмн

.Техоняческая прочность материала изоляции всегда шшоор ниже механической прочности метоле* Поэтому при ударных натру: ках, воспринимаемых итолировшадой трубой (трубоцроводом) _tnoi'pi гас воет да играет роль ликлферо вплоть до своего роврушвида*

То юг образом, в реальных уолошях разрушение защитных покрытой на изолирош нпой трубе (трубопроводе) происходит no tj пу ударного вн ewpea ил. Длл него характерно совпадение шкощуш ударного гг/пульс а с максимума/ местной контактной деформации* а: схум последней сьязан о камевтом разрушения покрытия, который ,ь cioo очередь, обусловлен видом материала изоляция, ого Физически/ состоянием и толщиной слоя*

Беля при испытании ентикоррозионнше покрытий на прочное?! при ударе не обсоиечнввотея условия ударного внедрения,то один и тот же изоляционный материал,в одном и том же физическом состоянии, в зависимости от нивх жесткости соударения,обладает рдапнк сопротивлением ударному разрушению* Ото объясняется тем, что с измененном жесткости соударения менявтоя тип ударно! разрушения.

Пряг/ер зависимости прогости при ударе различных изоляционных покрытий от неегкооти соударения при испытания иллюстрирует рис.1, кшитания проводили в условиях возможного обещания соударялцихся элементов. Схег/е соударения показана на рио.Х.а* При атом жесткость соударения,иск аргумент, меняли путем измене ная толщины изолированной пластины-образца*

Лз рас Л видно, что для вегх покрытий функция №(-ь)

*    МУ

имеет максимум. Величина этого максою и его положение на оси £ - оси изменения толщины обрпзца-шшетины различны для каддо* го потратил.

p

рис. 4

НЛПп.Ш ЛХЖЮШ ООШРКЯЯ ЯЛ ПОКА

ЬШ£РШ! РА'УЗПШЯ nOiJ>tijWJ ПРИ УДАРВ* а/ оееда ооудаттчш.

6

Общая для всех материалов является то, что их показ л тел я энергии разрушения остаются практически кеизменншгд при изменении тол-ниши шюстинот 4,0 мм и более,когда в процессе соударения прок?ически отсутствует смещение соударяющихся элементов. В этих усовилх пектина разрушается по типу ударного Еиедроппя* Умоныгснао тодцшш изолировг кно:': пластины влечет за собою еда ,сняс дауда-рнлицвсся алшюн торизме я т характер (тип) разрушения novpimip при ударе и приводит к повшению или к пот-тсе-то показателя сопротивления изоляции удорнш нагрузкам. Л осии изоляционное покрытие эластичное,то чем большей гибкостью обладает защищаемая то негру киля (чем меньше толщина пластаны), тс/л боль оо отклонения в показателях ударной прочности в сторону заиления по сровнонлю о роз рушением по типу ударного в одреняя. Так для изоляционной ленты (кривая 3) в точке шксиадка это зггияенпэ iree? болое чом вторую степень. Ударная прочность в это.: точке (    }    60    дя)    болов    чем в 100 раз выше

U. (4,0), ILte.o) .... rs 0,6 да.

В случге эпоксидного наплести^ ацированного покрытия, склони ого к хрупкому разрушению (кривая I), ударная прочность в точке максимум ( bi(Z₉Q) ~ 3,0 да) только в полтора розе больно,чем в точках t ^ 4,0 мм. Но для этого по^гр«ггял характер но и пожеяеше энергии раз у сияя с уменьшена»/ толщины обргзда-шшетшш. У него l^(t₉0) меньше 1С(4₉0)) Щб₉0)•• более чем в три раза,

Такда образом,если изоляционная .vc терзали испытывать по ГОСТ 4765-73,т.е. на пластинах 0,6-1,0 мм и по скедо соударения рис.    то    получаемые    езультоты    но могут быть исяоль-

8 о ваш для оценки истинного сопротивления удару антикоррозионного покрытия на магистральных трубопроводах. Защитные покрытия на магистральных трубопроводах разрушаются при ударе только по типу ударного внедрения» х условия их испытания долины обеспечить именно этот вид разрушения.

На рис. I этот тип разрушения характеризуют те участки кривых зависимости ударной прочности от толщины подложки, когда ее толщина не уменьшается менее 4.0 мм. Показатели энергии разрушения в этих точках существенно (на величину до двух порядков) отличаются от показателей в точках» где проявляется пластический прогиб пластины-подложки.

Требуемые условия соударения обеспечивает разработанный авторами способ определения прочности покрытий при ударе* Способ отличается тем» что его физическая модель УТ-1 характеризуется достаточной степенью соответствия реальным условиям соударения изоляция на трубе.

2. УСТАНОВКА ДЛЯ ОПВДЕШИЯ УДАРНОЙ ПРОЧНОСТИ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ УТ-1

2.1. Конструкция УТ-1 позволяет определять ударную прочность защитных покрытий на трубчатом образце (рис.2), ка образце-пластине (рис.4) я на натурной трубе (рис.5).

Соударяющимися элементами при этом являются: покрытие на образцах (на трубе)-1 я боек-2 свободно падающего груза.

Исключение смещения соударяющихся элементов достигают я случае трубчатого образца (рис. 2) плотной посадкой его на от ал: ную оправку* жестко закрепленную яа опорах 3.

a,

при использовании ож сгинчогого образце (рис. 4) последний (I) зосгно закреплявгся не плоской наковальне 3, сг/онтяров нной ток, что возаодно ее лишь винувденноо горизонтальное передо пение с navoiiibJ упорного влнта 8.

Ее тотальность скобочного падения удоршмшго груза обесш-чипсет 1ШППГБЛЯ0ЩИЙ цилиндр 4,который вгшг.чш 5 закрепляют на опор 6 с возкошюеть-о вертикального перемещения толью в иго-опт настройка У Т-1 к рботе.

I сс детали У Т-1 смонтированы нв стальной плите 7,устанавливаемой при гонтожс неподвижно ясогко на бетонном Фунгшенте.

2,2. Технически я характеристике У Т-1

Температура испытания Jiucote подъема груза, iVbcca груз?) РсДПуС OpOfU боЛкг-Твердость стала ОоШ® с (ыгуемгге образцы! а)    вдбкзТ душна внутренний диаметр тощшю стенки б)    пластина; длина. ширина толщина в)    натурная труба, трубопровод! 325 I42Q даст, етр

К 233... 313 ш Ojf 10 «». •, , 700 кг 0,25; 0,5j до 0,0 В ф о НДС до 200 да 52 НИ № не менее 2,5 да 00 № 150 т не менее 4,0 до

---

10

УТ-I устанавливают на бетонном фундаменте о соблюдением строгой вертикальности направляющего цилиндра.

2.3. Образцы для испытания.

Ё зависимости от вида покрытия к способа его нанесения, же-пользуемые образцы могут быть: в виде пластин, трубок, а такие в виде отрезков из натурных труб размером 150x200 в проекции.

Подготовка поверхности образцов перед нанесенном изоляции должна соответствовать подготовке поверхности метахии изолируемой трубы (трубопровода).

Способ и условия нанесения покрытия на образец долины соответствовать технологии изоляции трубы (трубопровода).

Образцы перед испытанием выдерживают в течение времени, обусловленного типом покрытая для релажоациж напряжений, возникающих при его формировании.

3. ПРОЩЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Испытание покрытия на образцах-трубках (рис.2).

3.1 Л. При помощи толщиномера МТ 3IH, ИТ 32Н, МТ ЗЗН измеряют толщину покрытия не менее чем в трех точках по образующей и ив менее чем в четырех точках по окружности, т.е. же менее чем в че 10-12 точках (Зх4»12) образца н вычисляют среднее значение толщины

3,1.2. Образец размечают на точки для удара, помещают на оправку как показано на рис. 2 и жестко закрепляют в опорах 3.

Расстояние от края образца до точки удара ж между точками .должно быть не менее 30(мм). В случае хрупкого разрушения покрытия, с образованием трещин к околов, последующие удары наносят в