Современныетехнологии антикоррозионной защиты магистральных и промысловых трубопроводов при капитальном ремонте

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

и.и. расстригин, генеральный директор ООО «Новые технологии изоляции», советник генерального директора ООО «Мост-1»

современные технологии антикоррозионной защиты магистральных

и промысловых трубопроводов при капитальном ремонте

В настоящее время применяются различные конструкции наружной изоляции в промысловых и магистральных нефтегазопроводах.

В настоящее время применяются различные конструкции наружной изоляции в промысловых и магистральных нефтегазопроводах, которые делятся на следующие виды и способы нанесения:

1. Базовая (заводская) изоляция

• Двух- или трехслойные покрытия на основе экструдированного полиэтилена;

• Теплостойкие ударопрочные покрытия на основе экструдированного полипропилена с толщиной 1,8-3,0 мм.

• Эпоксидные покрытия с толщиной 0,35-1,0 мм.

• Двух- или трехслойные (с праймером и без праймера) покрытия на основе радиационно-модифицированных термоусаживающихся лент (ТУЛ).

2. Трассовая изоляция

Покрытия на основе липких лент холодного нанесения типа «Полилен», «Поликен».

• Двухслойные покрытия на основе битумных мастик (1 слой) и полиэтиленовой защитной обертки (2 слой) - холодного и горячего нанесения.

• Рулонные армированные материалы.

• Радиационно-модифицированные термоусаживающиеся ленты.

До настоящего времени производители различных изоляционных материалов, подрядные и эксплуатационные организации спорят о преимуществах и недостатках тех или иных способов нанесения покрытий и их конструкциях. В связи с транспортированием различных агентов (промысловые и магистральные нефтепроводы, газопроводы, продуктопроводы), климатически-

ми условиями эксплуатации трубопроводов и целями наружной изоляции (кап.строительство или кап.ремонт), а также различными методиками испытаний и отсутствием качественного и технологичного в нанесении покрытия на рынке присутствуют все вышеперечисленные технологии наружной изоляции и материалы. В компании «Мост-1» освоено производство двухслойных радиационно-модифицированных термоусаживающихся манжет. Продукция применяется для антикоррозионной наружной изоляции стыков магистральных и промысловых нефтегазопроводов при капитальном строительстве и капитал ь-ном ремонте.

Основное отличие созданных в ООО «Мост-1» лент «НРЛ» от соответствующих аналогов российского производства заключается в применении нового поколения адгезивов с температурой нанесения менее +600С (ленты-аналоги - 1000С и выше). Данные низкотемпературные адгезивы разработаны в ООО «Мост-1» с привлечением ведущих специалистов РАН в области радиационной и коллоидной химии, а манжеты на их основе успешно прошли лабораторные испытания в ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ВНИИСТ», АКХ им. К.Д. Памфилова, ВНИПИэнерго-пром, многочисленные трассовые испытания и успешно применяются в нефтяной отрасли и области коммунального хозяйства.

Адгезивы,ленты «НРЛ» на их основе

и способы нанесения лент «НРЛ» (низкотемпературный признак) защищены семью патентами Российской Федерации.

Преимущества лент «НРЛ», вытекающие из их низкотемпературных свойств:

• При низких температурах окружающего воздуха нагрев трубы до +600С происходит только для удаления конденсата и пескоструйной обработки стыка, этой температуры достаточно для усадки манжеты. То есть нагрев трубы для нанесения манжеты применяется только для термостатирования поверхности стыка перед нанесением. Это сокращает общее время монтажа манжеты в 2,5-3 раза.

• Усадка ленты-основы начинается с Т ~ 800С и формирование нанесенной манжеты пламенем горелки происходит в 1,2-1,3 раза быстрее.

• За счет высокой однородности облучения ленты-основы, термодинамической ориентации и ее эластичности во время усадки манжеты не возникают гофры, и соответственно практически не используются при-каточные ролики. Это увеличивает скорость производимых работ в 1,1-1,2 раза.

трассовая изоляция ТУЛ

Наиболее качественным покрытием по своим физико-химическим, технологическим и прочностным свойствам на сегодняшний день являются радиа-

ООО «МОСТ-1» -

производитель

радиационно-

модифицированных

термоусаживающихся

материалов

низкотемпературного

нанесения «НРЛ»

ТУ2293-001-29200582-02, ТУ2245-002-29200582-2005

Данная продукция применяется для антикоррозионной наружной изоляции

магистральных и промысловых нефте-, газо-, продукта-, водопроводов, а также теплопроводов коммунального назначения

Россия 129323, г. Москва, Лазоревый пр-д, д. 1 Тел.: (495) 105-31-16; 180-24-64; 186-07-33; 180-98-24 Факс: (495) 186-60-88

E-mail: nrl@mostl.ru, mostlt@umail.ru, mostltr@umail.ru

www.mostl.ru

МАТЕРИАЛЫ

низкотемпературного нанесения

Виды материалов «НРЛ» и область применения:

• Термоусаживающиеся изоляционные ленты «НРЛ-40» и «НРЛ-60» для заводской или трассовой изоляции труб с температурой эксплуатации до плюс 40°С и плюс 60°С соответственно.

• Термоусаживающиеся манжеты «НРЛ-СТ40» и «НРЛ-СТ 60» для изоляции сварных стыков трубопроводов.

• Эпоксидный двухкомпонентный праймер «ЭДП» для изоляции сварных стыков труб совместно с термо-усаживающимися манжетами «НРЛ-СТ40» и «НРЛ-СТ60».

• Клеевая замковая пластина «НРЛ-ЗП» для замыкания в кольцо манжет «НРЛ-СТ40» и «НРЛ-СТ60» при изоляции сварных стыков труб.

•Термоплавкий ремонтный пруток «ТП» для ремонта несквозных дефектов заводского полиэтиленового покрытия труб.

•Термоплавкий ленточный заполнитель «НРЛ-ЛЗ» для заполнения околошовных зон сварного стыка труб и дефектных участков заводского полиэтиленового покрытия.

• Термоусаживающаяся ремонтная лента «НРЛ-Р» для установки ремонтных заплат при ремонте мест повреждений заводского полиэтиленового покрытия труб.

• Термоусаживающаяся оберточная лента «НРЛ-О» для использования в качестве защитной обертки при нанесении на трубы антикоррозионных покрытий на основе битумных мастик и асфальтосмолистых соединений.

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

ционно-модифицированные термоуса-живающиеся ленты. Однако их применение на рынках трассовой изоляции трубопроводов при проведении капитального строительства и капитального ремонта было практически невозможно из-за отсутствия низкотемпературных адгезивов (в трассовых условиях при Т = -30-400С очень тяжело добиться нагрева трубы до Т = 1000С и выше) и отсутствия соответствующего изолировочного и технологического оборудования.

В ООО «Мост-1», г. Москва, и ООО «Новые технологии изоляции», г. Москва, разработана конструкторская документация и изготовлен опытный образец изоляционной машины (ИМ-1) для трубопроводов диаметром 530 мм. Устройство предназначено для переизоляции действующих трубопроводов в трассовых условиях и обеспечивает спиральную намотку двухслойных полимерных лент на поверхность трубы, предварительно очищенную от старой изоляции. «ИМ-1» работает в составе изолировочно-очистной колонны при проведении капитального ремонта. В качестве материала покрытия применены термоусаживающиеся радиаци-онно-модифицированные ленты низкотемпературного нанесения «НРЛ-СТ60» 2.0 х 225мм, производимые ООО «Мост-1» (ТУ2293-001-29200582-02 -ВНИИСТ, АКХ им. Памфилова, ВНИПИ-энергопром, ТУ2245-002-29200582-05 - ВНИИГАЗ), широко используемые в настоящее время для изоляции сварных стыков трубопроводов, а также базовой изоляции труб. Применение низкотемпературного адгезива позволяет проводить нанесение покрытия с требуемыми свойствами при температурах на 40-50°С более низких по сравнению с аналогами. Указанное преимущество существенно упрощает технологию нанесения манжет на сварные стыки трубопроводов и, как показали результаты предварительных экспериментов, позволяет использовать ленты для ремонта протяженных линейных участков действующих трубопроводов. Целесообразность применения лент с низкотемпературным адгезивом для переизоляции обусловлена, с одной стороны, сокращением общего количества тепла, подводимого к системе

Рис. 1. Поперечное сечение трубопровода в месте контакта с наносимой лентой

труба-изоляционная машина, а с другой стороны — возможностью получения пластичного слоя разогретого адгезива на радиационно-модифициро-ванной термоусаживающейся ленте-основе, температура которой составляет от 50 до 80°С и сохраняет механическую прочность, достаточную для обеспечения воздействия на адгезив со стороны полиэтиленовой ленты-основы. С учетом того, что очищенная поверхность ремонтируемого трубопровода, как правило, имеет значительное количество раковин, неровностей, перепадов высот в области продольных и стыковых сварных швов, которые должны быть гарантированно заполнены адгезивом с вытеснением воздуха, в качестве базового варианта технологии принят процесс, в ходе которого адге-зив 3 (рис.1) в момент контакта с покрываемой поверхностью 1 находится в вязкотекучем состоянии и может быть перераспределен между неровностями под слоем полиэтиленовой пленки-основы 2.

Очевидно, для реализации предлагаемого процесса схема, ранее используемая для базовой изоляции труб - разогрев трубы, намотка ленты с натягом, разогрев адгезива от трубы с последующей термоусадкой основы, - оказывается неприемлемой как ввиду невозможности соответствующего нагрева трубы в полевых условиях, так и невозможности удаления воздуха из впадин. При наличии под пленкой изолированных объемов воздуха, расширяющихся при нагреве, термическое воздействие с наружной стороны покрытия для обеспечения термоусадки приводит к появлению обширных расслоений. С учетом вышеуказанного в изготов-

ленном опытном образце «ИМ-1» реализован непосредственный нагрев ленты со стороны адгезива. Проведенный анализ различных схем и режимов нагрева с учетом реологических свойств адгезива и термоусаживаю-щейся ленты-основы выявил ряд требований, которые были реализованы в устройстве «ИМ-1»:

• время воздействия теплового потока на адгезив от 10 до 20 секунд,

• натяжение в тракте подачи ленты не более 30 Н/м,

• неравномерность нагрева слоя адгезива по ширине ленты не более 5-10°С,

• температура наружного слоя ленты в момент схода прижимающего инструмента не менее 60°С (обеспечивается прижатие к рельефной поверхности атмосферным давлением).

Для реализации этих требований изготовлено устройство, основой которого является разборный самоцентрирующийся относительно поверхности трубопровода ротор ферменной конструкции, требуемая жесткость которой обеспечивается в собранном виде. Разогрев адгезива и ленты осуществляется теплом, генерируемым непосредственно на роторе при передаче на него однофазного напряжения (до 40 В, до 150 А). Повышение грузоподъемности ротора и уменьшение сопротивления его качению по трубе достигнуто за счет адаптирующейся к трубе подвески колес большого (по сравнению с традиционно применяемыми) диаметра. Выбранная конструкция позволяет использовать ротор в качестве движителя всего комплекса устройств (привод вращения, устройство предварительного нагрева - низкочастотный индуктор с концентраторами магнитного поля, ротор со сменными рулонами, устройство дополнительного нагрева нанесенного покрытия для термоусаживания). Перераспределение масс в зону между опорными колесами и отсутствие перемещений колес по нанесенному покрытию, так же как и реализация требуемых температурно - временных режимов достигается за счет того, что в тракт перемещения ленты от рулона к поверхности трубопровода введен дополнительный виток 5 (рис.2) в теплоизолированном кожухе, в котором лента разворачивается слоем ад-

\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

№ 6 \\ июнь \ 2007

Рис. 2. Траектория движения ленты от рулона к месту контакта с трубопроводом

гезива 3 от трубопровода. В кожухе над слоем адгезива проходит поток разогретого воздуха, и, поскольку диаметр витка 5 превышает диаметр трубопровода, время нахождения ленты под воздействием теплового потока составляет до 2 периодов оборота ротора. При этом разогретый адгезив не контактирует ни с какими поверхностями, а при выходе из кожуха лента разворачивается слоем адгезива к поверхности трубопровода. Перераспределение адгезива между неровностями осуществляется специальным составным инструментом с осью вращения, самоустанавливающейся параллельно оси трубопровода и обеспечивающей контролируемое проскальзывание, приводящее к возникновению растягивающих усилий, изменяющихся по ширине пленки. Расположение осей шпуледержателей перпендикулярно оси трубопровода, помимо облегчения загрузки рулонов, обеспечивает значительное снижение натяжения в тракте подачи разогретой ленты. Кроме того, данная схема подачи любого(!) ленточного покрытия от рулона к трубе позволяет применять рулоны практически любого веса, что значительно увеличит полезное время работы изолировочной машины до замены последующего рулона. Компенсация отклонений ленты от исходной траектории при динамических нагрузках и отклонениях формы трубы от цилиндрической обеспечивается механическими следящими системами. Применение описанной схемы позволяет в широких пределах регулировать режимы нанесения как описанных лент, так и иных пер-

спективных изоляционных покрытий. Поскольку описываемое устройство предполагается использовать для переизоляции трубопроводов, предварительно очищенных от старой изоляции (как правило, на битумной основе), значительное влияние на качество получаемого покрытия оказывает выбор праймера, обеспечивающего взаимодействие между поверхностью со следами битумных покрытий и полимерным адгезивом. Специалистами ООО «Мост-1» подобран и доработан ряд одно- и двухкомпонентных прай-меров, обеспечивающих требуемое качество соединения при соблюдении соответствующих температурно-вре-менных режимов (предварительный нагрев трубы до 40-45°, нанесение слоя праймера толщиной 100-200 мкм, удаление растворителя из нанесенного слоя в течение 30-50 секунд и т.д.). Соблюдение требуемых режимов предъявляет жесткие требования к оборудованию для нанесения прай-мера, вследствие чего принято решение о нецелесообразности применения традиционной схемы — полив поверхности с последующей растиркой полотенцами.

Предварительный анализ технологий распыления с применением сжатого воздуха (5-6 атм.), безвоздушного распыления под высоким давлением и распыления большим объемом воздуха при низком давлении (TURBO HVLP) применительно к получению требуемых покрытий выявил ряд существенных преимуществ последней. К достоинствам, с учетом специфики наносимого покрытия, относятся — сравнительно простая конструкция оборудования, допускающая его использование при работе со значительными отклонениями от горизонтального положения, широкий диапазон плавной регулировки формы факела и степени обогащения его материалом, возможность нанесения различных типов материалов, отличающихся по формуле, рабочей вязкости и времени жизни, отсутствие необходимости очистки воздуха от влаги (по сравнению с традиционными компрессорами), сравнительно большие диаметры проходных отверстий, отсутствие «тумано-образования», надежное покрытие неровностей поверхности и т.д.). В то же

время основной недостаток способа по сравнению с альтернативными — сравнительно низкая скорость нанесения — применительно к конкретному варианту использования является несущественным.

Ввиду того что требуемый слой праймера может наноситься при сравнительно малых расходах распыляемой жидкости (от 0,2 до 0,4 литра в минуту), а также с учетом высоких требований к равномерности толщины слоя (для облегчения удаления растворителя) в качестве базовой схемы принято размещение аппарата на вращающемся роторе с питанием его от общего с нагревателями источника электроэнергии. В связи с тем, что капитальный ремонт промысловых и магистральных трубопроводов иногда проводится без остановки перекачивания продукта, все устройства выполнены во взрыво- и пожаробезопасном исполнении. Особо необходимо отметить, что данная технология наружной изоляции может быть внедрена при капитальном строительстве новых трубопроводов, так как при качественных показателях наружного покрытия трубопровода, сравнимых с базовым экструзионным покрытием, из технологического процесса монтажа трубопровода исключается одна из важнейших и дорогостоящих операций - трассовая изоляция сварного стыка - самого «слабого места» в эксплуатации трубопровода и источника начала коррозионного процесса. Кроме того, отпадает необходимость в использовании термоусажива-ющихся манжет.

ооо «мост-1»

Россия 129323, г. Москва, Лазоревый пр-д, д. 1 Тел.: (495) 105-31-16; 180-24-64; 186-07-33; 180-98-24 Факс: (495) 186-60-88 E-mail: nrl@most1.ru, most1t@umail.ru, most1tr@umail.ru www.most1.ru

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ защита от коррозии \\ 69