Управление качеством нанесения защитных макромолекулярных покрытий на трубопроводном оборудовании нефтегазовой отрасли

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТРУБОПРОВОДНОМ ОБОРУДОВАНИИ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ Иванова Ольга Владимировна, к.т.н., доцент Короткова Людмила Николаевна, к.х.н., доцент Халиков Рауф Музагитович, к.х.н., доцент Уфимский государственный нефтяной технический университет

Проанализированы возможности и преимущества антикоррозионных макромолекулярных покрытий нефтегазовых трубопроводов.

Ключевые слова: стальные трубопроводы, коррозионное разрушение, защитные макромолекулярные покрытия, управление качеством.

Наружная поверхность большинства металлических сооружений нефтегазовой отрасли подвергаются в процессе эксплуатации разнообразным типам агрессивных влияний, что может вызвать коррозию. Поэтому актуальной остается задача управления качеством проектирования и создания эффективной полимерной антикоррозионной защиты [1].

Цель данного сообщения - многогранное исследование управления качеством применения композиционных противокоррозионных защитных полимеров на трубопроводных объектах нефтегазовой отрасли.

Для получения высоких характеристик конструктивной прочности поверхностных слоев металлических конструкций часто используют различные технологии нанесения покрытий, позволяющие защитить материал основы от внешних воздействий, повысить срок службы деталей и сократить расходы на ремонт изношенного оборудования. Выбор технологии защиты металлических сооружений в нефтегазовой отрасли от коррозии и управления качеством нанесения полимерной изоляции конструкций предопределяется значительным числом факторов: типом агрессивного разрушающего воздействия, коррозионного растрескивания под напряжением, условиями эксплуатации и т.п.

В нефтегазовой отрасли для противокоррозионной защиты наружной поверхности трубопроводов преимущественно используются покрытия из различных лакокрасочных (на основе полимеров) материалов в сочетании с электрохимической защитой для магистральных труб и резервуаров. Скорость коррозии изменяется в широких пределах: в основном от 0,05 до 1,6 мм в год [2] и зависит от коррозионной стойкости металла, параметров агрессивной среды, наличия и состояния антикоррозионной обработки, конструктивного решения и прочих факторов.

Управление качеством защитных характеристик полимерных покрытий на трубопроводах во многом определяются их адгезионными характеристиками: одними из наиболее используемых промоторов адгезии являются кремнийорганические силаны [3], которые также способны тормозить коррозионные процессы. Авторами проанализированы результаты исследова-

ния кинетики изменения электрохимических и изолирующих свойств полимерных покрытий с активными металлическими добавками в присутствии ингибиторов в водных средах. Показано, что ингибирование цинксо-держащих грунтовок является эффективным методом повышения их защитных свойств и в сочетании с другими факторами позволяет реализовать эффект экологичных макромолекулярных антикоррозионных покрытий металлических трубопроводов нефтегазовой отрасли.

Весьма эффективным в управлении качеством защиты от воздействия окружающей среды металлических деталей, изделий, конструкций являются антикоррозионные пленки из олигомерных смол. Используемые для этих целей полимерные макромолекулы весьма разнообразны: полиэтилен, полиизобутилен, полистирол, полиуретаны, фторопласты, эпоксидные смолы и др. [4]. Полиолефиновые макромолекулярные покрытия (полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен и т.п.) обладают универсальной химической стойкостью и высокими физико-механическими показателями.

Наряду с защитными покрытиями металлоконструкций на основе традиционных лакокрасочных материалов испытывались новые антикоррозионные материалы на основе хлорсульфированного полиэтилена, сетчатых кремнийорганических композитов [5]. Производственные испытания показали, что затраты на производство антикоррозионных работ окупаются в течение одного года эксплуатации, а эффективность их значительно выше традиционных красок. В настоящее время особое внимание в управлении качеством уделяется разработке эпоксидных и полиуретановых покрытий, которые нашли применение в защите от коррозии нефтегазовых трубопроводов.

В работе [6] описан способ модификации тиоколовых композиций с помощью эпоксидных смол: антикоррозионные покрытия в виде взаимопроникающих макромолекулярных сеток с повышенными прочностными и адгезионными свойствами были получены в результате совместного отверждения тиоколов под действием диоксида марганца и эпоксидных олиго-меров. Было показано, что эффективным является метод безвоздушного нанесения в управлении качеством антикоррозионных макромолекулярных покрытий в технологии защиты трубопроводов. Использование портативных установок безвоздушного распыления дает основание полагать, что эта технология найдет в ближайшие годы использование в практике мак-ромолекулярных покрытий защиты коррозии нефтегазовых трубопроводов от коррозии.

Антикоррозионные покрытия из экструдированного полиэтилена усиленного типа успешно используются для производства металлических трубопроводов с диаметром 57-820 мм. Изоляция особенно эффективна при использовании в агрессивных средах благодаря инертности материалов покрытия, а адгезия полиэтиленового покрытия к стали не менее 35 Н/см определяет срок эксплуатации нефтегазовых трубопроводов до 50 лет. Управление качеством водонепроницаемости экструдированных полиэти-

леновых макромолекул позволяет использовать подобные трубы при прокладке морских трубопроводов.

Управление качеством нанесения макромолекулярных покрытий трубопроводов происходит в заводских условиях и контролируется каждый этап: начиная с проверки исходных материалов и заканчивая приемосдаточными испытаниями изделий. Вначале производится очистка (подготовка поверхности труб), затем нанесение адгезионной грунтовки (рис.1). После завершения нанесения каждое защитное покрытие исследуется дефектоскопом для определения сплошности, маркируется и получает сертификат соответствия.

ДР06ЕМЕТНАЯ ОЧИСТКА

НАНЕСЕНИЕ ГРУНТОВОЧНОГО СЛОЯ

ОХЛАЖДЕНИЕ

НАНЕСЕНИЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЭКСТРУДИРОВАННЫХ СНЯТИЕ ИЗЛИШКОВ НАГРЕВ ПОЛИМЕРНЫХ СЛОЕВ ИЗОЛЯЦИИ С ТОРЦОВ

Рисунок 1 - Управление качеством технологии нанесения антикоррозионных макромолекулярных покрытий на трубопроводы

Инновационная технология конструирования защитных покрытий нефтегазовых трубопроводов заключается в управлении качеством нанесении на поверхность спекаемого порошкообразного красителя из полимеров без растворителя. Порошковый состав исходного композита состоит из эпоксидных и полиэфирных смол, термическое воздействие образует плотный слой, сроки эксплуатации таких антикоррозионных макромолекулярных покрытий на трубопроводы не менее 20 лет.

Не представляется возможным перечислить все варианты антикоррозионных покрытий на базе полимеров для каждой нефтегазовой отрасли производства, каждого вида агрессивной среды, каждого типа конструкции. Следует отметить, что управление качеством использования макро-молекулярных антикоррозионных покрытий металлических труб значительно уменьшает трудоемкость ремонтных работ объектов водоснабжения [7, 8] в ходе добычи и переработки газа и нефти.

Таким образом, защитные композиционные покрытия на основе полиэтиленовых, полиуретановых и эпоксидных макромолекул успешно предохраняют нефтегазовые трубопроводы от коррозионных разрушений.

Список литературы

1. Протасов В.Н. Теория и практика применения полимерных покрытий в оборудовании и сооружениях нефтегазовой отрасли. - М.: Недра, 2007. - 373 с.

2. Головин В.А., Добриян С.А., Лукин В.Г. Рост изолирующей способности полимерных покрытий с активными твердофазными и ингибирующими добавками при экспозиции в агрессивной среде //Коррозия: материалы, защита. 2018. №6. С.23-31.

3. Михеев С.П., Толстошеева С.И. Антикоррозионная защита полиорганосилано-выми покрытиями // Лакокрасочные материалы и их применение. 2019. №1-2. С.46-47.

4. Сусоров И. А., Чалов И.В. Ремсостав для восстановления дефектных участков напыляемых толстослойных термореактивных покрытий полиуретанового типа // Клеи. Герметики. Технологии. 2014. №2. С.15-18.

5. Khalikov R.M., Koslov G.V., Zaikov G.E. Gas diffusion in branched and crosslinked polymers: a model of treelike clusters // J. Appl. Polymer Sci. 2006. V.99. Na6. Р.3571-3573.

6. Петрунин М.А., Максаева Л.В., Рыбкин А.А. и др. Влияние органосиланов на защитные свойства полимерных покрытий для подземных трубопроводов. Ингибирова-ние катодного отслаивания полимерных покрытий от металла // Коррозия: материалы, защита. - 2018. -№7. - С.29-34.

7. Иванова О.В., Короткова Л.Н., Халиков Р.М. Антикоррозионные полимерные защитные покрытия металлических труб водопроводных сетей // Сб. науч. трудов 9 Всерос. конф. «Современные инновации в науке и технике». - Курск: ЮГЗУ, 2019. С.129-132.

8. Иванова О.В., Халиков Р.М., Короткова Л.Н. Результативное управление электротехническим оборудованием технологической схемы производства качественной воды // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2018. Т.14. №2. С.21-27.

Ivanova Olga Vladimirovna, Ph.D., associate professor

Korotkova Lyudmila Nikolayevna, Ph.D., associate professor

Khalikov Rauf Muzagitovich, Ph.D., associate professor

Ufa State Petroleum Technological University, Ufa, Russia

QUALITY MANAGEMENT OF MACROMOLECULAR APPLICATION OF

PROTECTIVE COATINGS ON PIPELINE EQUIPMENT TO THE OIL AND GAS

INDUSTRY

Abstract: The possibilities and advantages of anticorrosive macromolecular coatings of oil and gas pipelines are analyzed.

Key words: steel pipelines, corrosion destruction, protective macromolecular coatings, quality management.