СТАЛЬНАЯ НЕФТЕПРОМЫСЛОВАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к защите металлов от коррозии и может быть использована при защите стальных газовых и нефтяных трубопроводов.
Известен протекторный метод защиты сварных стыков, который заключается в установке на внутренней поверхности концов труб жертвенного материала - протектора. Данный метод получил очень широкое распространение за счет своей простоты. Многие заводы России, выпускающие трубы с внутренним покрытием, были ориентированы на нанесение различными способами на внутреннюю поверхность концов труб протекторного материала из алюминиевого сплава, что делалось перед нанесением покрытия на внутреннюю поверхность труб. Все способы имели общий критичный недостаток - места контакта не были изолированы. По этой причине протекторный материал из алюминиевого сплава, имеющего электродный потенциал в морской воде 0,74 В (у стали 20-0,43 В), быстро разрушался из-за контактной коррозии. Более того, очищенный металл труб, находящийся под протектором, является анодом по отношению к окислам железа, находящимся на внутренней поверхности металла труб и сварного шва, и без изоляции мест контакта протектора с металлом труб происходит разрушение металла труб по обе стороны от сварного шва. Это происходит из-за возникновения процесса электрохимической коррозии. В процессе развития данного метода нефтяными компаниями «Татнефть» и «Башнефть» в последние годы был освоен следующий способ монтажа протектора. На концах труб, футерованных полиэтиленом, устанавливаются наконечники из углеродистой стали и втулки из алюминиевого сплава путем их радиальной раздачи дорном. Но высокая стоимость изготовления наконечников и втулок и низкая надежность защиты из-за щелевой и контактной коррозии не позволили данному способу развиться до массового применения.
Металлизация концов труб коррозионными металлами и сплавами является еще одним альтернативным вариантом защиты внутренних сварных швов трубопроводов от коррозии. Сущность метода заключается в следующем: внутреннее антикоррозионное покрытие из эпоксидной порошковой краски в заводских условиях наносится по всей длине труб и деталей, за исключением концевых участков - зон термического влияния, на которые напыляется металлизационное покрытие из хромоникелевого сплава. Защитное покрытие сварного шва формируется при сварке труб в плеть за счет того, что расплав самофлюсующегося порошка растекается по поверхности корня сварного шва с дополнительным слоем стеклообразных шлаков. Этот метод также не получил массового внедрения прежде всего из-за того, что формирование защитного покрытия в процессе сварки носит довольно случайный характер и не поддается управлению. Кроме того, присутствует большая вероятность возникновения электрохимической коррозии, которая возникает в случае появления даже самого небольшого незащищенного участка сварного шва.
Нанесение антикоррозионных покрытий на внутреннюю поверхность соединений труб после сварки на первый взгляд кажется самым перспективным. Но помимо большой технической сложности подготовки поверхности и нанесения антикоррозионного покрытия на сварной шов трубопроводов небольших диаметров (до 820 мм включительно), очень много факторов отрицательно влияют на качество покрытия, начиная от подготовки внутренней поверхности околошовной зоны сварного соединения и заканчивая погодными условиями и условиями местности, даже если становится возможным проведение этих работ человеком (в трубопроводах от 1020 мм и выше). Применение специальных роботов, заменяющих человека в стесненных условиях неоправданно дорого.
Известен способ напыления покрытия на внутреннюю поверхность изделий трубчатой формы (RU 2186148 С2, С23С 4/16, опубликовано 27.07.2002), включающий газотермическое и плазменное напыление покрытий параллельными полосами, которые смещают друг относительно друга в результате взаимных вращательно-поступательных перемещений напыляющего устройства и изделия. Полосы располагают по поверхности дискретно. Изделие по окончании каждого прохода напыляющего устройства вдоль его оси поворачивают. После каждого полного оборота изделия вокруг своей оси полосу смещают относительно предыдущей с ее перекрытием, увеличивая дополнительно угол поворота изделия. Недостатком данного решения является низкие прочностные характеристики покрытия, его пористость и шероховатость.
Ближайшим аналогом является стальная нефтепромысловая труба (RU 2296817 С2, C23F 17/00, опубликовано 10.04.2007), включающая нанесенное на ее внутреннюю поверхность защитное покрытие. Недостатком известного решения также является недостаточная коррозионная стойкость, пористость и шероховатость покрытия, вследствие чего увеличивается налипание парафинов на стенки трубы.
Желаемым техническим результатом является повышение срока службы трубы за счет повышения коррозионной стойкости трубы при температуре до 500-700°С, а также снижение налипания парафинов на стенки трубы.
Желаемый технический результат достигается тем, что защитное покрытие представляет собой слои металлического протекторного покрытия, состоящего из алюминия и магния, толщина которого составляет от 100 до 300 мкм.
Металлическое протекторное покрытие может быть выполнено с пропиткой слоем фторполимера толщиной не менее 300 мкм.
Причем зона сварных соединений может быть выполнена с утолщением из алюминия.
Металлическое протекторное покрытие из алюминия и магния позволяет увеличить коррозионную стойкость трубы при температуре эксплуатации трубы 500-700°С. Пропитка протекторного слоя фторполимером позволяет уменьшить налипание парафинов на стенки трубы. Выполнение утолщений из алюминия на зоне сварных соединений дополнительно увеличивает коррозионную стойкость трубы.
При уменьшении толщины покрытия меньше, чем 100 мкм, резко падает коррозионная стойкость покрытия при высоких температурах эксплуатации.
Увеличение толщины покрытия больше, чем 300 мкм не имеет практического смысла, поскольку сильно снижается соотношение цена/качество трубы.
То же самое касается увеличения толщины пропиточного слоя, а именно снижается соотношение цена/качество трубы.