О противокоррозионной защите магистральных и промысловых трубопроводов современными полимерными покрытиями

с.г. низьев, директор Центра защиты от коррозии ООО «Институт «ВНИИСТ»

о противокоррозионной защите магистральных и промысловых трубопроводов современными полимерными покрытиями

Для противокоррозионной защиты магистральных и промысловых газонефтепроводов используются самые разнообразные изоляционные материалы и защитные покрытия заводского и трассового нанесения. Изоляционные покрытия должны обеспечивать эффективную защиту трубопроводов от коррозии на максимально возможный срок их эксплуатации (не менее 40-50 лет - для магистральных трубопроводов и не менее 10-15 лет - для промысловых трубопроводов).

Фрагмент нанесения покрытия

Для сведения к минимуму коррозионных повреждений трубопроводов помимо антикоррозионных покрытий применяется дополнительно их электрохимическая защита. При этом изоляционные покрытия обеспечивают первичную "пассивную" защиту трубопроводов от коррозии, выполняя функцию "диффузионного барьера", через который затрудняется доступ к металлу коррозионно-активных агентов (воды, почвенного электролита, кислорода воздуха). При появлении в покрытии сквозных дефектов трубопроводы защищаются от коррозии средствами катодной защиты (вторичная "активная" защита от коррозии). Защитные покрытия трубопроводов должны обладать высокой диэлектрической сплошностью, низкой влаго-кислородопроницаемостью, хорошими механическими характеристиками (стойкостью к продавливанию, ударной прочностью), высокой и стабильной во времени адгезией к стали, стойкостью к катодному отслаиванию, устойчивостью к УФ и тепловому старению. Кроме того, покрытия должны быть технологичными при нанесении и иметь широкий температурный диапазон применения. В наибольшей степени таким требованиям отвечают современные полимерные

покрытия на основе экструдированного полиэтилена, полипропилена, а также покрытия на основе термореактивных материалов (эпоксидные, полиурета-новые, комбинированные эпоксидно-полиуретановые покрытия). В настоящее время на рынке трубопроводного строительства предлагается большое количество отечественных и импортных изоляционных материалов, систем наружных и внутренних защитных покрытий. При таком разнообразии и активной рекламной кампании, проводимой разработчиками и поставщиками

материалов, не так просто осуществить выбор в пользу того или иного защитного покрытия, определить для него оптимальную область применения. Это можно сделать только после проведения комплексных исследований, включающих лабораторные испытания покрытий на соответствие предъявляемым техническим требованиям, отработку технологии нанесения защитных покрытий в заводских и в трассовых условиях, а также проверку качества покрытий в процессе строительства и эксплуатации трубопроводов.

Предварительный нагрев трубы

Определение адгезии полипропиленового покрытия

За последние 10-15 лет в области противокоррозионной защиты отечественных трубопроводов произошла своеобразная революция. Если раньше в качестве наружных покрытий трубопроводов применялись преимущественно антикоррозионные покрытия трассового нанесения на основе битумных мастик и липких полимерных лент, характеризующиеся крайне низкими защитными и эксплуатационными характеристиками, то в настоящее время для изоляции труб, фитингов, задвижек используются в основном современные полиэтиленовые и полиуретановые покрытия заводского нанесения, а изоляция зоны сварных стыков трубопроводов осуществляется полимерными термоуса-живающимися лентами. Именно за счёт переноса технологического процесса изоляции труб из трассовых условий в стационарные (заводские или базовые) удалось добиться резкого повышения качества противокоррозионной защиты трубопроводов. Действительно, только в стационарных условиях можно обеспечить высококачественную подготовку поверхности труб, только в заводских условиях можно использовать для нанесения защитных покрытий сложное энергоемкое технологическое оборудование (дробеметные установки, индукционные печи,экструдеры, установки для нанесения порошковых и жидких эпоксидных красок) и современные изоляционные материалы.

о заводских наружных покрытияхтруб

На сегодняшний день при строительстве отечественных магистральных и промысловых трубопроводов в качестве наружных защитных покрытий наиболее широко применяются заводские покрытия труб на основе экструдированного полиэтилена.

Качество заводских полиэтиленовых покрытий труб во многом зависит от конструкции защитных покрытий и изоляционных материалов, используемых для их нанесения.

Существует 4 варианта конструкций заводских полиэтиленовых покрытий труб.

• Полиэтиленовое покрытие, наносимое по битумно-мастичному подслою (конструкция покрытия № 6 по ГОСТ Р 51164-98).

• Полиэтиленовое покрытие, наносимое по изоляционному подслою на основе липкой полимерной ленты (конструкция покрытия № 7 по ГОСТ Р 51164-98).

• Двухслойное полиэтиленовое покрытие, состоящее из адгезионного подслоя на основе термоплавкой полимерной композиции и наружного полиэтиленового слоя (конструкция покрытия № 2 по ГОСТ Р 51164-98, конструкция покрытия № 4 по ГОСТ Р 52568-2006).

• Трехслойное полиэтиленовое покрытие, состоящее из слоя эпоксидного праймера, адгезионного полимерного подслоя и наружного полиэтиленового слоя (конструкция покрытия №1 по ГОСТ Р 51164-98, конструкция покрытия №№ 1-3 по ГОСТ Р 52568-2006).

Первые два типа полиэтиленовых покрытий труб имеют достаточно ограниченный диапазон применения. Данные покрытий рекомендуется использовать для наружной изоляции труб малых и средних диаметров (от 57 до 530 мм включительно) при температуре эксплуатации трубопроводов не выше плюс 400С. Основная область применения таких покрытий - строительство промысловых трубопроводов, водопроводов, межпоселковых газопроводов низкого давления.

Нанесение на трубы комбинированных мастично-полиэтиленовых и ленточно-полиэтиленовых покрытий может осуществляться в условиях стационарных трубоизоляционных баз.

Защитные покрытия наносятся по упрощенной технологии (щеточная очистка, праймирование поверхности труб, нанесение мастичного или ленточного подслоя, нанесение наружного экструдированного полиэтиленового слоя). Предварительного технологического нагрева труб и абразивной очистки при этом не требуется, что существенно снижает затраты на подготовку поверхности и изоляцию труб. Для нанесения мастичного подслоя должны применяться специальные модифицированные битумные мастики, обладающие повышенной морозостойкостью и хорошей адгезией к полиэтилену. Для нанесения ленточного подслоя должны применяться дублированные полиэтиленовые ленты с бутилкаучу-ковым подслоем (типа «НК ПЭЛ», «По-лилен», «Поликен» и др.) толщиной не менее 0,45 мм. Наружная оболочка из экструдированного полиэтилена толщиной до 2,0-2,5 мм предназначена для повышения механической прочности покрытия, увеличения его стойкости к про-давливанию и удару, что обеспечивает длительное складирование,хранение и транспортировку изолированных труб. заводские двухслойные полиэтиленовые покрытия характеризуются более высокими показателями свойств и более широким температурным диапазоном эксплуатации (от минус 200С до плюс 50-600С). Применение в качестве адгезионного подслоя расплава тер-

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ защита от коррозии \\ 57

узел нанесения трёхслойного покрытия

моплавкой полимерной композиции на основе сополимера этилена с винилаце-татом или этилена с эфиром акриловой кислоты существенно повышает адгезию покрытия к стали (до 100-150 Н/см). Технология нанесения на трубы двухслойных полиэтиленовых покрытий хорошо отработана и освоена более чем на 20 отечественных предприятиях. Технологический процесс нанесения двухслойного полиэтиленового покрытия включает предварительный нагрев труб, их абразивную (дробеметную или дробеструйную) очистку, нагрев до заданной температуры (180-2000С), нанесение методом боковой «плоскощелевой» или кольцевой экструзии расплавов адгезива и полиэтилена, прикатку покрытия специальными роликами и охлаждение изолированных труб оборотной водой. Для повышения качества двухслойного покрытия при температурах эксплуатации 40-600С рекомендуется осуществлять пассивацию очищенной поверхности труб специальным хроматным составом. При нанесении на трубы двухслойного полиэтиленового покрытия используются преимущественно композиции сэвилена и композиции полиэтилена низкой плотности кабельных марок. Из отечественных материалов для заводской двухслойной изоляции труб применяются адгезионные композиции разработки ЗАО НПК «Полимер-Компаунд», (г. Томск) и композиции полиэтилена

поставки ООО «Дита-Пласт», (г. Селяти-но), ООО «Волжский завод полимеров», (г. Нижний Новгород), ЗАО «Полимер-Компаунд». Из импортных материалов наиболее широкое применение для двухслойной изоляции труб получила композиция адгезива марки «Trisolen 190» поставки «Leuna Eurokommerz» (Германия). Для нанесения наружного слоя покрытия могут применяться композиции полиэтилена низкой плотности поставки фирм «МРВ S.R.L» (Италия), «Alcudia» (Испания) и др. или композиция бимодального полиэтилена «Borcoat HE 3450» фирмы «Borealis A|S». В соответствии с ГОСТ Р 52568-2006 и требованиями ОАО «АК «Транснефть» ОТТ-04.00-27.22.00-КТН-005-1-03 трубы с двухслойным полиэтиленовым покрытием рекомендуется применять для строительства промысловых и магистральных нефтепроводов диаметрами до 820 мм включительно, а по требованиям СТО «Газпром» 2-2.3-130-2007 максимально допустимый диаметр труб с двухслойным полиэтиленовым покрытием не должен превышать 530 мм. При этом допустимая температура эксплуатации магистральных газопроводов с двухслойным полиэтиленовым покрытием не должна превышать плюс 500С. Такие ограничения в отношении двухслойных полиэтиленовых покрытий вполне обоснованы. При температурах выше плюс 40-500С адгезионный под-

слой покрытия начинает размягчаться, что приводит к заметному снижению адгезии покрытия к стали (до10-30 Н/ см). Кроме того, при повышенных температурах эксплуатации отмечается значительное снижение стойкости покрытия к катодному отслаиванию и к длительному воздействию воды. Необходимо отметить, что в зарубежной практике применение труб с двухслойным полиэтиленовым покрытием на сегодняшний день ограничено. Основным типом наружного защитного покрытия трубопроводов является заводское трехслойное полиэтиленовое покрытие труб. Конструкция трехслойного покрытия отличается от двухслойного наличием дополнительного слоя - эпоксидного праймера. Для нанесения праймирующего слоя могут использоваться как порошковые эпоксидные краски (оптимальная толщина эпоксидного слоя при этом должна составлять 100-200 мкм и по крайней мере на 40-50 мкм превышать шероховатость очищенной поверхности труб), так и жидкие эпоксидные краски (толщина сухой пленки праймера должна составлять 40-60 мкм). Эпоксидный праймер обеспечивает повышенную адгезию покрытия к стали, стойкость к катодному отслаиванию и к длительному воздействию воды. Кроме того, эпоксидный слой является проницаемым для токов катодной защиты, что создает хорошую совместимость трехслойного полиэтиленового покрытия с электрохимической защитой трубопроводов. Полимерный адгезионный подслой является промежуточным слоем в конструкции трехслойного покрытия труб. Его функции состоят в обеспечении сцепления (адгезии) между наружным полиэтиленовым слоем и внутренним эпоксидным слоем. Наружный полиэтиленовый слой характеризуется низкой влаго- кислоро-допроницаемостью, выполняет функции "диффузионного барьера" и обеспечивает покрытию высокую механическую и ударную прочность. Сочетание всех трех слоев покрытия делает трехслойное полиэтиленовое покрытие одним из наиболее эффективных наружных защитных покрытий трубопроводов. Трехслойное полиэтиленовое покрытие было внедрено за рубежом в 80-х гг. прошлого века и на сегодняшний день является самым популярным и широко

применяемым заводским покрытием труб. В нашей стране внедрение технологии трехслойной полиэтиленовой изоляции труб началось всего лишь 10 лет назад, но к настоящему времени данный метод нанесения на трубы защитного покрытия применяется уже на 13 российских предприятиях, включая все крупные трубные заводы (Выксунский, Челябинский, Волжский, Ижорский). На некоторых заводах смонтировано по 2-3 линии наружной изоляции труб, а на Выксунском металлургическом заводе - 5 современных поточных линий. Линии изоляции труб могут работать в круглосуточном режиме, при этом производительность некоторых технологических линий достигает до 500-700 кв. м в час.

Преимущества трехслойных полиэтиленовых покрытий в сравнении с двухслойными покрытиями труб связаны не только с наличием в конструкции покрытия дополнительного слоя -эпоксидного праймера, но и с использованием для нанесения адгезионного подслоя и наружного полиэтиленового слоя более качественных изоляционных материалов. Если в системе двух-

Фрагмент нанесения покрытия

слойных полиэтиленовых покрытий для нанесения адгезионного подслоя применяются композиции термоплавких сополимеров, имеющие недостаточно высокие механические характеристики и пониженную температуру размягчения, то в качестве адгезивов трехслойных полиэтиленовых покрытий применяются в основном привитые сополимеры на основе линейного полиэтилена

высокой плотности. Использование таких адгезивов повышает исходную адгезию покрытия к стали минимум в 2-3 раза, а при температурах 60-800С - в 8-10 раз. Существенным является и то, что для заводской трехслойной изоляции труб диаметром от 720 мм и выше используются преимущественно композиции полиэтилена средней и высокой плотности. Применение таких

МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

«НЕФТЕГАЗ-ИНТЕХЭКО-2009»

1-2 декабря 2009 г., Москва, ГК ИЗМАЙЛОВО

Информационные спонсоры: Журналы: Территория НЕФТЕГАЗ, Энергосбережение и Вод о подготовка, Сфера Нефтегаз, Экологическая безопасность, Нефть и газ, Химическая техника, Химическое и нефтегазовое машиностроение, Безопасность в нефтегазовом комплексе, Менеджер Эколог, Деловой зкологический журнал, SLANT Нефтегазовое оборудование, Control Engineering Россия, Лакокрасочная промышленность, Экология производства.

Одна из основных задач конференции - международным ой мен опытом по реализации экологически чисты* технологий и интеграция усилий государства, науки и промышленности по внедрению новейших разработок для повышения эффективности, экологической и промышленной безопасности нефтегазовой отрасли.

Вторая Международная научно-практическая конференция «НЕФТЕГАЗ-ИНТЕХЭКО-2009» предоставит отличную возможность получить необходимую информацию для комплексной модернизации и строительства новых газо- и нефтеперерабатывающих заводов, химических предприятий и нефтегазовых месторождений.

НОВЕЙШИЕ ТЕХНОЛОГИИ VI РЕШЕНИЯ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ-

СОВРЕМЕННОЕ РЕШЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГАЗООЧИСТКИ И ВОДООЧИСТКИ

АСУТГ, ЭКОМОНИТОРИНГ, ГАЗОН АЛ И ЗАТОРЫ.

АНТИКОРРОЗИОННАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ АВАРИЙ, ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ .

ЭФФЕКТИВНОЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ,

Ермаков Алексей Владимирович - т.: +7 (905) 567-8767, т./ф.: +7 (495) 737-7079 . admin@intecheco.ru П од ро Бн а я ин фо р м а ци я на сай те; hUp://www,neflegaz.intecheco.ru/

таблица 1. Основные показатели свойств заводских трехслойных и двухслойных полиэтиленовых покрытий труб

основные показатели свойств трехслойное покрытие двухслойное покрытие норма ПО гост р 52568

1. Исходная адгезия к стали, Н/см, при температурах: 20±50С 60±30С 250-450 150-200 50-120 8-30 100-150 (70)* 50-75 (30)*

2. Площадь катодного отслаивания, см2, после испытаний при температурах: 20±50С 60±30С 0-0,5 0,5-3,0 0,5-3,0 10,0-15,0 (или отслаивание покрытия) не менее 4 (5)* не менее 10 (15)*

3. Стойкость к продавливанию (пенетрации), мм, при температурах испытаний: 20±50С 60±30С 0,07-0,09 0,10-0,13 0,13-0,18 0,25-0,35 не более 0,2 не более 0,3

5. Прочность покрытия при ударе, Дж, при температурах испытаний: 20±50С 60±30С 50-60 25-30 15-25 8-12 5/6 Дж/мм

6. Прочность при растяжении полиэтиленового слоя, МПа, при температурах испытаний: 20±50С 60±30С 22-30 18-22 11,0-13,5 8,0-10,5 не менее 12,0 не менее 10,0

Примечание: По пп. 1-2 в скобках - требования по ГОСТ Р 52568-2006 для двухслойных полиэтиленовых покрытий труб

марок полиэтилена импортной поставки позволяет в несколько раз повысить механическую прочность покрытия, увеличить его стойкость к удару, к про-давливанию (пенетрации) в широком интервале температур. В таблице 1 приведены сравнительные характеристики основных показателей свойств заводских трехслойных и двухслойных полиэтиленовых покрытий труб.

К несомненным преимуществам трехслойных полиэтиленовых покрытий труб следует отнести их повышенную теплостойкость. Использование современных адгезионных композиций и эпоксидного праймера позволило расширить температурный диапазон применения полиэтиленовых покрытий от плюс 50-600С до плюс 800С. Для нанесения на трубы трехслойных полиэтиленовых покрытий используются, как правило, импортные изоляционные материалы: порошковые эпоксидные краски поставки фирм «3М», «Akzo Nobel», «BS Coatings», «Basf Coatings» и др., композиции адгезива и полиэтилена производства «Borealis A|S», «Basell Poliolefins», «Total Petrochemicals», «Du Pont», «Industrie Polieco-MPB S.R.L», «Korea Petrochemical Ind.Co», «Leuna Eurokommerz» и др.

Из отечественных материалов для нанесения на трубы заводских трехслойных покрытий аттестованы к применению порошковые эпоксидные краски «П-ЭП-0305 М» ООО НПК «Пигмент», (г. Санкт-Петербург), «П-ЭП 0130» ООО «Ярославский завод порошковых красок», композиция адгезива «АТИ-06» разработки ЗАО «Терма», (г. Санкт-Петербург») и композиция полиэтилена высокой плотности «F 308 B» ООО «Ставролен», (г. Буденновск, Ставропольский край).

Получены положительные результаты комплексных испытаний трехслойных полиэтиленовых покрытий труб нескольких российских и украинских предприятий, где в качестве прай-мирующего слоя покрытия использовался жидкий однокомпонентный эпоксидный праймер «Copon Primer L.4098» (толщина сухого слоя 40-60 мкм). Покрытия, полученные с использованием данного праймера, по основным показателям свойств ни в чем не уступали трехслойным покрытиям с праймером на основе порошковых эпоксидных красок. Применение одно-компонентного эпоксидного праймера в значительной степени расширяет возможности внедрения технологии трехслойной полиэтиленовой изоля-

ции труб на предприятиях, освоивших процесс нанесения на трубы двухслойного покрытия.

Основные задачи по внедрению и практическому применению заводских трехслойных покрытий на сегодняшний день связаны прежде всего с выбором системы изоляционных материалов, используемых для их нанесения, с модернизацией линий и с оптимизацией технологии заводской изоляции труб. Следует отметить, что практически все линии наружной изоляции труб, введенные в эксплуатацию на отечественных трубных заводах в последние годы, оснащены самым современным технологическим оборудованием. Смонтированное оборудование обеспечивает эффективную подготовку наружной поверхности труб (двойная дробеметная очистка, промывка очищенной поверхности труб обессоленной водой, нанесение хроматного состава), регулируемый нагрев труб до требуемой температуры и нанесение на них защитного покрытия при управляемых и контролируемых режимах. Все это гарантирует высокое качество заводских покрытий труб, а следовательно, и высокую надежность противокоррозионной защиты трубопроводов.

Продолжение в №10