(812) 912-09-85

(812) 909-09-85

Защита трубопроводов на основе полиурия

Транспортировка нефти, газа и нефтепродуктов по трубопроводам является наиболее эффективным и безопасным способом и х транспортировки на значительные расстояния. Этим способом доставки нефти и газа от места добычи до потребителя пользуются уже более 100 лет. Долговечность и безаварийность работы трубопроводов напрямую зависит от эффективности их противокоррозионной защиты. Для снижения риска коррозионных повреждений трубопроводы защищают антикоррозионными покрытиями и дополнительно – средствами электрохимической защиты (ЭХЗ). 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, кислорода воздуха). При появлении в покрытии дефектов работает система катодной защиты трубопроводов – «активная» защита от коррозии.

История применения защитных покрытий трубопроводов насчитывает более века, однако до сих пор не все проблемы в этой области решены. С одной стороны, постоянно повышается качество защитных покрытий трубопроводов, практически каждые 10 лет появляются новые изоляционные материалы, новые технологии и оборудование для нанесения покрытий в заводских и трассовых условиях. С другой стороны, становятся все более жесткими условия строительства и эксплуатации трубопроводов (строительство трубопроводов в условиях Крайнего Севера, в Западной Сибири, освоение морских месторождений нефти и газа, глубоководная прокладка, строительство участков трубопроводов методами «наклонно-направленного бурения», «микротоннелирования», эксплуатация трубопроводов при температурах до 100°С и выше и др.).

Защита для металла трубы требуется не только снаружи – от коррозии в грунтах и на воздухе, но и изнутри. Трубы с внутренним «гладкостным» покрытием поставляются для строительства магистральных газопроводов, а трубы с внутренним антикоррозионным покрытием – для строительства промысловых трубопроводов, водопроводов и нефтепродуктопроводов. Задача гладкостного покрытия – снизить потери на трение при транспорте газа (подразумевается, что газ предварительно осушен, примеси отделены). При транспорте нефти основное назначение внутреннего покрытия – минимизировать агрессивное воздействие компонентов нефти (воды, солевого состава, а также растворенных газов), снизить отложение парафинов и солей на стенках трубопроводов, облегчить процесс очистки.

Современные напыляемые покрытия для изоляции трубопроводов в трассовых условиях можно условно разделить на две группы: однослойные и двухслойные. Однослойные покрытия говорят сами за себя: один слой является защитным барьером для металла. Он же является самодостаточным для условий эксплуатации – достаточно прочен при ударе, истирании, достаточно термостоек, и так далее… Двухслойное покрытие построено по другому принципу. Защищает трубу внутренний, относительно тонкий слой – праймер. Но он недостаточно стоек к удару, особенно при низких температурах, недостаточно прочен при истирании… Проще говоря, защитный слой сам нуждается в защите от внешней среды. Для этого поверх наносится второй, мастичный слой. Но при этом слои должны быть прочно соединены между собой.

Однослойные покрытия бывают полиэпоксидные, но чаще – полиуретановые или полимочевинные.

Двухслойные покрытия, как правило, содержат слои разной природы. Внутренний – эпоксидный, наружный – полиуретан, модифицированный полиуретан, реже — полиэпоксид.

Необходимость выбора.

Цель защитного покрытия проста – обеспечить защиту конструкции от коррозии в течение определенного срока, включая периоды монтажа, эксплуатации и ремонта. Для того чтобы защитное покрытие эффективно выполняло свои функции, оно должно удовлетворять целому ряду требований, основными из которых являются: • низкая влагокислородопроницаемость
• высокие механические характеристики
• высокая и стабильная во времени адгезия покрытия к стали
• стойкость к катодному отслаиванию
• хорошие диэлектрические характеристики
• устойчивость покрытия к УФ и тепловому старению

Изоляционные покрытия должны выполнять свои функции в широком интервале температур строительства и эксплуатации трубопроводов, обеспечивая их защиту от коррозии на максимально возможный срок их эксплуатации.

Эпоксидное покрытие не экранирует катодную защиту, имеет повышенную водопроницаемость, причем водопоглощение носит насыщающий характер. Переходное сопротивление, снижающееся в начальный период эксплуатации, стабилизируется. Покрытие становится проницаемым для токов катодной защиты, сохраняя высокие барьерные свойства по отношению к кислороду и ионам коррозионной среды. Оно обеспечивает эффективную защиту металла в широком интервале потенциалов катодной поляризации при низких плотностях тока за счет пассивации поверхности металла продуктами катодной реакции, в том числе под потерявшим адгезию покрытием. Эпоксид имеет великолепные показатели по адгезии к металлу, высокие термостойкость и влагостойкость, низкое значение катодного отслаивания. Вместе с тем, эпоксидный слой относительно хрупок, имеет недостаточную эластичность и, как следствие, прочность при ударе. На воздухе быстро обесцвечивается (эффект «меления»), склонен к растрескиванию.

Полиуретан эластичен, прочен при ударе, стоек к атмосферному воздействию, технологичен (быстро твердеет), но по показателям адгезии и термостойкости уступает эпоксиду. Как правило, требует специфического оборудования и не может наноситься при отрицательных температурах.

О главном: что выбрать?

Сразу определимся с терминами.

Материал – это компоненты покрытия, предназначенные для нанесения на защищаемое изделия после определенного набора технологических операций (нагрев, смешение, распыление, отверждение, и т.п.).

Покрытие – материал, положенный на трубу, результат технологической цепи.

Естественно, что эксплуатирующую организацию (Заказчика) и проводящего изоляционные работы (Подрядчика) будет интересовать именно покрытие, в то время как трейдера (Поставщика)– материал (бочки, тубы, килограммы, литры). Где пересечение или общность их интересов, как будет сформирован спрос?

При выборе необходимо учитывать три положения:

• Идеального покрытия не существует. Любое покрытие имеет как преимущества, так и недостатки. Тот, кто утверждает обратное – либо ничего не понимает в этой области, либо задача его проста: продать. Продать любой ценой .
• Выбор подходящего покрытия – всегда компромисс. Каждый раз, выбирая преимущество в одной области, Вы жертвуете чем-то в других.
• Нельзя рассматривать материал без сопровождения. Материал — лишь часть проблемы выбора. Остаются ещё оборудование для нанесения, технологичность, сервис и т.д

Главная задача для Заказчика, Подрядчика и Трейдера – расставить приоритеты, определить, какие из параметров покрытия являются первичными, самыми важными, а какие вторичными — ими можно жертвовать для достижения первичных.

Итак…

Двухслойная система (эпоксидный праймер – мастика на основе модифицированного полиуретана) Достоинства:
• Высокая адгезия к стали праймера. Химическая «сшивка» между слоями праймера и мастики
• Менее жесткие требования к подготовке поверхности (минимум R z =30 мкм против 60 мкм для однослойного полиуретана). Возможность применения в качестве абразива речного песка (особенно актуально в трассовых условиях)
• Меньшая стоимость оборудования для нанесения (даже с учетом необходимости двух видов: для каждого слоя)
• Быстрое время готовности слоя защитной мастики (через 10 -20 секунд к поверхности можно прикасаться). Меньше очагов «пробоя» при налипании песка, пыли, насекомых.
• Смешение компонентов мастики происходит в камере непосредственно перед соплом пистолета. Нет необходимости в промывке системы при перерывах в работе: меньше потери материала
• Мастика имеет коэффициент смешения компонентов, близкий к 1:1. Низкая вероятность брака при ошибках смешения. Длина шлангов практически неограниченна.
• Компоненты имеют одинаковую температуру. Шланги подачи имеют общий нагреватель.

Недостатки:
• Дополнительная операция – нанесение праймера. Дополнительное оборудование для напыления одноупаковочного материала. • Увеличение времени производственного цикла: необходимость сушки праймера (от 2-х до 8 часов) • Пистолет для распыления мастики достаточно тяжел для оператора (подвод нескольких шлангов), сборка шлангов жесткая. Однослойная система (полиуретан) Достоинства: • Технологичность. Готовое покрытие за одну операцию нанесения.
• Меньшее время производственного цикла (после подготовки поверхности – сразу нанесение)
• Один тип оборудования для нанесения
• Пистолет для распыления имеет гибкий «поводок» длиной 1,5- 3 метра (удобство в работе)

Недостатки:
• Жесткие требования к шероховатости поверхности (минимально R z =60 мкм). Речной песок неприменим.
• Необходимость статического смесителя в системе подачи. Управление смесителем, промывкой смесителя, поводка и пистолета осуществляет дополнительный сотрудник.
• При перерывах в работе необходима промывка части системы подачи. Повышенный расход материала и растворителя при частых остановках.
• Относительно медленное твердение защитного слоя. Сложности при получении толстого слоя за один проход, особенно, на вертикальной поверхности. Увеличенное время выдержки покрытия перед определением толщины покрытия.
• Компоненты смешиваются в пропорции 3:1, 4:1. С увеличением длины шлангов подачи возрастает вероятность отклонения от заданной пропорции. Качество смешения компонентов очень сильно зависит от их температуры. Отклонения от нормы для каждого компонента могут иметь фатальные последствия – неполное смешение, нарушение пропорции и, как результат – брак.
Хотелось бы отметить, что рассмотрены только наиболее типичные виды покрытий. Видимо, спор между сторонниками однослойных полиуретановых покрытий и двухслойных систем «эпоксид — полиуретан» никогда не закончится. Каждый вариант имеет веские доводы в свою пользу, у каждого есть «ахиллесова пята».

Наука и технология не стоят на месте. Сведения о материалах, уже присутствующих на рынке, а также о новинках, постоянно дополняются, поэтому эта рубрика будет расширяться…

Выдержка из Реестра материалов, разрешенных к применению в ОАО ГАЗПРОМ

Наши координаты:

199106,Россия,

г.Санкт-Петербург,

В.О., 24 линия, дом 3-7

(812) 715-14-38

(812) 912-09-85

(812) 909-09-85

7151438@mail.ru