Определение адгезии мастично-битумных покрытий

Дата актуализации: 28.04.2026

87

Практически до начала XXI века мастики битумно-резиновые МБР являлись основным изоляционным материалом для подземных стальных газопроводов. Для сотен тысяч километров подземных распределительных сетей именно они служат в настоящее время пассивной защитой от коррозии.

Рис.1 Брикет мастики МБР

Как видно из названия, мастики МБР (рис.1) состоят из нефтяного битума, а в качестве наполнителя используется резиновая крошка. Битум образует на поверхности сплошное покрытие, а резина армирует полученную конструкцию. Интересный факт: битумы можно получать не только из нефти, но также из торфа, сланца и угля. Но на долю нефтяных приходится более 90% всех производимых битумов.

Конструкция битумно-мастичного покрытия многослойна:

• на трубу наносится битумная грунтовка (праймер);

• затем выполняются два или три слоя мастики, между которыми размещается армирующий материал (стеклохолст, стеклоткань);

• снаружи оборачивается защитная обертка.

Проверка адгезии методом треугольника

Самый простой способ понять, насколько крепко битумно-мастичное покрытие держится на металле трубы — провести проверку методом треугольника. На покрытии вырезается равносторонний треугольник со стороной от 3 до 5 см, который подцепляют за вершину угла и отслаивают от трубы. Адгезия считается удовлетворительной, если отслаивание требует усилия и имеет когезионный характер по всей площади под треугольником. Не менее 50% мастики должно остаться на металле.

Для справки: когезия — это связь между одинаковыми молекулами в пределах одного тела. Проще говоря, отрыв должен происходить в толще мастичного покрытия и по праймеру, а не от металла трубы. Интересный факт: капли росы на листьях растений образуются за счет когезии и сил поверхностного натяжения, а удерживаются на поверхности благодаря адгезии.

Измерение адгезии

Определение адгезии методом треугольника позволяет оценить адгезию, но измерить ее величину этим способом не получится. Измерение проводится похожим способом, только покрытие отслаивается от трубы не вручную ножом, а прибором.

Рис.2 Образец для измерения адгезии мастично-битумного покрытия

Для этого подготавливается образец. На покрытии ножом вырезают квадрат размером 10 х 10 мм, и расчищают площадку 30 х 30 мм вокруг него (рис.2). После этого нож адгезиметра цепляется за край вырезанного образца и отслаивает его от поверхности изделия. Усилие, необходимое для отслоения материала, и является показателем адгезии.

Адгезиметр СМ-1

Адгезиметры СМ-1 изготавливает ООО «Квазар» (г.Уфа), которое производит более 50 изделий для нефтегазового и энергетического комплексов, в том числе аппаратуру нахождения повреждений изоляции АНПИ.

Рис.3 Адгезиметр СМ-1

Для измерения адгезии применяются адгезиметры — приборы, измеряющие силу, которая необходима для отрыва (отслаивания) изоляции от поверхности трубы. Адгезиметр СМ-1 применяют для контроля адгезии битумного покрытия к газопроводу (рис.3). Измерения проводят в интервале температур защитного покрытия от –15 °С до +25 °С. При меньших температурах покрытие будет хрупким, при больших — становится мягким и теряет механическую прочность.

Рис.4 Конструкция адгезиметра СМ-1

Адгезиметр СМ-1 (рис.4) состоит из корпуса 1, внутри которого расположена подвижная система ведущего 2 и ведомого 3 штоков, соединенных между собой тарированной пружиной 4. Ведущий горизонтальный шток 2, предназначенный для сжатия пружины 4, приводится в движение вращением винта 5, закрепленного в торцевой части корпуса устройства. На штоке 2 закреплен кронштейн 6 с регулировочным винтом 7, предназначенный для передачи значений линейной деформации тарированной пружины 4 на подвижную ножку индикатора 8. Индикатор 8 крепится к кронштейну 6. Нож 11 для сдвига образца защитного покрытия укреплен внутри вертикального штока 12, перемещающегося при вращении винта 13. Для крепления прибора на поверхности изолированного газопровода на нижнем основании корпуса устройства укреплены четыре опорных ножа 14.

Как проводят измерения адгезиметром СМ-1?

Механический адгезиметр СМ-1 определяет усилие отслаивания методом сдвига. Для измерения адгезии прибор устанавливается поверхность трубы в соответствии с рисунком 5.

Рис.5 Измерение адгезии битумно-резинового покрытия

Отводится в исходное состояние винт 5. СМ-1 ставят на защитное покрытие так, чтобы передняя грань ножа 11 находилась против торцевой плоскости вырезанного образца. Поднимают вверх нож 11 с помощью вращения винта 13, затем нажимают на корпус устройства так, чтобы опорные ножи 14 вошли в защитное покрытие. Отпускают нож 11 до металлической поверхности трубы. Нож должен устанавливаться так, чтобы непосредственно касаться кромки надреза, т.е. без зазора. Затем освобождается пружина 4, и вращается винт 5 до касания ножом 11 образца покрытия. Устанавливается нуль на индикаторе, вращая его верхнюю подвижную обечайку.

Вращением винта 5 передают усилие на нож 11, и далее, на образец защитного покрытия через шток 2 и 3 и тарированную пружину 4. Винт 5 вращается против часовой стрелки со скоростью ¼ оборота в секунду. Деформацию пружины, пропорциональную передаваемую усилию, фиксируют индикатором. Ведомый шток 3 вместе с ножом 11 горизонтально перемещается, в результате чего индикатор смещается относительно торцевой плоскости регулировочного винта 7. В момент сдвига образца изоляции вращение регулировочного винта 7 следует прекратить. Фиксируют максимальный показатель индикатора в миллиметрах. Величину адгезии А (МПа) определяют по формуле:

где S – площадь образца (см²);

F — усилие прилипания (Н).

Усилие прилипания вычисляется по формуле:

где k — коэффициент жесткости адгезиметра (Н/мм), значение которого берется из паспорта прибора;

L — величина сжатия пружины адгезиметра (мм).

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь