Изоляционные материалы в трубопроводном строительстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Сооружение и ремонт ГНП и ГНХ»

Реферат

на тему «Изоляционные материалы в трубопроводном строительстве»

по дисциплине «Основы нефтегазопромыслового дела»

Студент гр. СТ-09-01 Хайруллин А.С.

Профессор Жданов Р.А.

Уфа 2009



Содержание

Введение

Изоляционные материалы

Классификация изоляционных покрытий трубопроводов

Полимерные материалы

Заводские полимерные покрытия

Битумные материалы

Лакокрасочные материалы

Стеклянные покрытия

Стеклоэмалевые покрытия

Остеклование труб

Список использованной литературы



Введение

изоляционный остеклование лакокрасочный трубопровод

Трудно, даже невозможно, на сегодняшний день найти какую-нибудь отрасль промышленности России, которая не использовала бы жидкое топливо, смазки, масла, пластмассы или другие продукты нефтяной или газовой переработки. Для надежного обеспечения страны нефтью, газом и продуктами их переработки необходимо, чтобы средства транспорта и хранения их соответствовали уровню добычи и переработки. Существует много видов транспорта углеводородов, но самым распространенным и выгодным являются трубопроводы. Уже в СССР по магистральным трубопроводам транспортировался весь добываемый природный газ и почти вся нефть, а также большая часть продуктов нефтепереработки. Удаленность областей потребления нефти, нефтепродуктов и газа от мест добычи и переработки ведет к увеличению протяженности вводимых в эксплуатацию трубопроводных магистралей. Растет длины и диаметры трубопроводов, значительно возрастает мощность перекачивающего оборудования, увеличивается рабочее давление при транспортировке. Во время СССР была создана Единая автоматизированная система газоснабжения страны, а сейчас для магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов уже создаются и внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами. Но возникает вопрос: «Почему именно трубопроводы?», ведь существует железнодорожный, автомобильный и, наконец, водный транспорт. Да потому, что трубопроводный транспорт имеет целый ряд преимуществ, а именно:

а) трубопровод в большинстве случаев прокладывается по кратчайшему расстоянию;

б) он действует непрерывно;

в) малые потери продукта при транспортировке;

г) стоимость строительства большая, но окупается он быстро (до 5 лет);

д) наиболее механизирован, надежен, прост и удобен в эксплуатации, подвергается полной автоматизации;

е) себестоимость в 3 раза дешевле железнодорожного и морского транспорта и в 2 раза дешевле речного транспорта.

Экономика транспорта нефти и нефтепродуктов существенно влияет на размещение в стране нефтеперерабатывающих заводов и нефтебаз. Целесообразность строительства нефтеперерабатывающих заводов в центрах потребляющих районов определяется в значительной мере требованием экономии транспортных расходов. Они также играют существенную роль при выборе мест строительства новых нефтебаз. Здесь следует учитывать расходы не только на доставку нефтепродуктов с завода, но и перевозку нефтепродуктов к потребителям. Транспортировка нефтегрузов должна быть бесперебойной, дешевой, с минимальными потерями.

Газовая промышленность является неразрывной частью единой энергетической системы. Известно, что потребление газа характеризуется переменным во времени режимом. Система газоснабжения должна обеспечить в любой момент подачу голубого топлива в необходимом количестве в условиях переменных нагрузок газопотребления. А это бесперебойное снабжение всех отраслей народного хозяйства и населения необходимым количеством нефтепродуктов и газа может обеспечить только разветвленная сеть трубопроводов совместно с системой хранения нефти и газа, что, в свою очередь, является надежной основой для планового развития всей промышленности страны.

Развитие трубопроводного транспорта тесно связано с историей нефтяной промышленности, поэтому вернемся к ней.

Промышленная добыча нефти началась более ста лет назад. В России в 1825 г. она уже составляла 3500 т, а в 1859 г. поднялась до 5000 т. В 1901 г. мировая добыча нефти достигла 23 млн. т, причем первое место по добыче нефти занимала Россия (11,7 млн. т).

Первый нефтепровод местного значения длиной 6 км в России был построен от промыслов Баку до нефтеперерабатывающих заводов в 1878 г. В дореволюционное время на территории царской России уже было построено 1147 км магистральных трубопроводов!

Первый магистральный нефтепродуктопровод длиной 883 км с 16 насосными станциями построен на рубеже XX столетия (1896-1906 гг.). Это был самый крупный трубопровод мира, предназначался он для перекачки экспортного керосина из Баку в Батуми. Интересно, что инициатива строительства этого трубопровода принадлежала самому Д.И. Менделееву, который еще в 1877 г. доказывал необходимость и целесообразность строительства трубопровода.

А вот газопроводов в дореволюционной России не было. Газоснабжение городов (кроме Баку и Грозного -- центров добычи углеводородов) осуществлялось за счет производства на месте светильного (искусственного) газа.

До войны наши основные нефтяные ресурсы находились на Кавказе, и в этих условиях основная масса нефтегрузов ложилась на транспортные артерии Каспия, Волжского бассейна, Северного Кавказа и Закавказья. Поэтому, для уменьшения загрузки железных дорог Кавказа, а также для удешевления транспорта нефти к портам Черного моря уже к 1925 г. возникла необходимость в сооружении магистральных нефтепроводов. Были построены нефтепроводы Баку--Батуми и Грозный--Туапсе, диаметром 273 мм., длиной 834 и 649 км.

В годы первых пятилеток было сооружено несколько трубопроводов, например, первенец Второго Баку нефтепровод Ишимбай--Уфа длиной 169 км и диаметром 300 мм, а также нефтепродуктопроводы для перекачки нефтепродуктов. Уже к 1941 г. в промышленной эксплуатации находились магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы общей протяженностью около 4100 км, максимальный диаметр которых составлял 300 мм. Во время Великой Отечественной войны были построены нефтепроводы Оха--Софийское, затем продолженный до Комсомольска-на-Амуре, и Астрахань -- Саратов. В период обороны Ленинграда большую роль сыграл небольшой подводный бензопровод, уложенный через Ладожское озеро. В XI пятилетке построено около 12 тыс. км магистральных нефтепроводов. Введен нефтепровод Сургут--Полоцк, в результате чего западносибирская нефть получила выход в центральные районы страны, Белоруссию и Прибалтику. С вводом в действие нефтяных магистралей Грозный--Баку, Павлодар -- Чимкент и второй нитки нефтепровода Красноярск--Иркутск прекращены железнодорожные перевозки на расстояние 3,5 тыс. км. Самый дешевый трубопроводный транспорт получил дальнейшее развитие. Обеспечен выход западносибирской нефти на нефтеперерабатывающие заводы Северного Кавказа, Азербайджана, в республики Средней Азии, к объектам Восточной Сибири.

Газовая промышленность -- самая молодая отрасль топливной промышленности. Попутный нефтяной газ как промышленное и бытовое топливо начали использовать в Баку в 1880--1890 гг. После Великой Октябрьской социалистической революции использование попутного нефтяного газа возросло. В настоящее время основным средством транспорта газа от месторождений до потребителя в нашей стране (как и во всем мире) являются трубопроводы. Не вдаваясь в подробности отметим, что Советским Союзом была создана Единая система газоснабжения путем кольцевания региональных систем газоснабжения. Их взаимодействие, взаиморезервирование создают гибкость в маневрировании потоками газа, повышают надежность газоснабжения промышленных центров страны и населения газовым топливом из различных газодобывающих районов, способствуют максимальному использованию производственных мощностей газовых промыслов и магистральных газопроводов страны.

Новый этап в развитии трубопроводного транспорта связан со строительством этано-, этилено-, аммиакопроводов и других топливных магистралей, широко будет развиваться новое направление -- гидротранспорт угля и рудных концентратов.

Рост сети магистральных трубопроводов -- материальная основа интенсификации транспорта больших количеств углеводородного сырья и топлива, мощный импульс к дальнейшему развитию производительных сил страны, обеспечению снижения транспортных издержек, исключение потерь продукта, повышению надежности, маневренности снабжения, практически полному исключению негативного воздействия транспортного процесса на окружающую среду. Бесперебойная подача трубопроводным транспортом топлива и сырья непосредственно на технологические установки способствует повышению технической культуры и качества работы на предприятиях -- потребителях нефти и газа.

Итоги развития систем трубопроводного транспорта показывают, что проверенная практикой тесная связь науки с производством, всемерное ускорение внедрения научных разработок при сооружении и эксплуатации трубопроводов являются основой технического прогресса в отрасли.

Создание высокоэффективного отечественного оборудования для трубопроводов, его производство, своевременное и качественное строительство трубопроводных магистралей -- важнейшая национальная государственная программа, которая успешно выполняется. Разработанные мероприятия по техническому прогрессу в отрасли охватывают широкий круг инженерно-технических проблем. Прокладка мощных трубопроводов в единых коридорах, создание газопроводов нового класса, строительство трубопроводов, в вечномерзлых грунтах и заболоченных местностях, применение новых конструкционных материалов и труб, транспорт высоковязких нефтей, охлажденного газа, защита магистралей от коррозии, охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации трубопроводов требуют решения сложных научно-технических вопросов, привлечения достижений современной науки.

Но вернёмся к сегодняшнему времени. Ни для кого не секрет, что нормативные сроки эксплуатации линейной части, резервуаров, нефтеперекачивающих станций, оборудования на ряде участков магистральных нефтепроводов уже истекла. Сегодня в эксплуатации все еще находится оборудование, изготовленное в разные годы, разными заводами и по различной технической документации. Это неудивительно, поскольку существующая система магистральных нефтепроводов создавалась на протяжении десятков лет и в единую схему оказались сведены технические средства разных поколений. Устаревшее, разнотипное оборудование одного и того же функционального назначения снижает надежность системы, увеличивает трудовые и финансовые затраты на техническое обслуживание и ремонт. Далеко от идеала и состояние резервуарного парка: срок службы 60% объектов превышает нормативный. Необходимо провести широкомасштабные ремонтные работы по устранению дефектов, ограничивающих уровень полезной емкости резервуаров, увеличить темпы их ремонта и реконструкции.

Для обеспечения надежной эксплуатации магистральных нефтепроводов и восстановления их проектных технических характеристик ежегодно должна производиться замена 1580 км. труб и 3000 км. изоляции. Реальные же цифры таковы: 1996 г. -- 712 км., 1997 г. -- 796, 1998 г. - 591, 1999 г. - 751. В 2000 году в результате капитального ремонта и реконструкции заменено 600 км. труб и 820 км. изоляционного покрытия. Данная ситуация, обусловленная недостаточным финансированием, чревата ростом вероятности отказов и аварий.

Предмет особого внимания -- 657 подводных переходов магистральных нефтепроводов. Более 200 из них (общей протяженностью более 450 км.) имеют возраст от 29 до 38 лет. При проектировании и строительстве переходов в 1960--1970 гг. такие факторы, как старение и воздействие русловых переформирований, учитывались слабо, что привело в настоящее время к нарушению герметичности трубопровода.

Если говорить о надежности нефтепроводов, то нельзя не отметить, что в значительной мере она предопределяется качеством изоляционных материалов и технологией их нанесения. Изоляционное покрытие более 29% магистральных нефтепроводов, согласно заключению ВНИИСТ (нынешний ИПТЭР), не соответствует нормативным требованиям.

Это же можно сказать и о более 70% насосных станций магистральных нефтепроводов, которые были построены 15 - 25 лет назад. Устаревшее оборудование насосных станций имеет низкую надежность и требует реконструкции и замены. Пока невелик процент насосных станций, оборудованных современными микропроцессорными системами, позволяющими реализовать весь набор требуемых функций. Необходимо осуществить замену устаревших систем автоматики на 282 насосных станциях.

Таковы в общем плане, результаты анализа технического состояния системы магистральных нефтепроводов по состоянию на 2000 г. Подводя итог сказанному, следует отметить, что в 2000 г. компанией была выполнена значительная работа по обеспечению надежности системы магистральных нефтепроводов. Эта работа осуществляется в соответствии с комплексными планами диагностики, капитального ремонта и реконструкции объектов магистральных нефтепроводов, ежегодно разрабатываемых в компании, а также с программой оптимизации производственных мощностей.

Трубопровод -- это объект, который постоянно контактирует с внешней средой, он не может быть полностью изолирован от нее. Поэтому на его поверхности происходят не очень благоприятные, с точки зрения техники, процессы, например -- коррозия. Коррозия металлов -- это процесс, вызывающий разрушение металла или изменение его свойств в результате химического либо электрохимического воздействия окружающей среды. В условиях магистральных трубопроводов наиболее распространена электрохимическая коррозия -- окисление металлов в электропроводных средах, сопровождающееся образованием электрического тока.

Термином «электрохимическая коррозия» объединяют следующие виды коррозионных процессов: почвенная (коррозия подземных металлических сооружений под воздействием почвенного электролита), атмосферная (коррозия металлов в атмосфере воздуха или другого газа, содержащего пары воды), контактная (коррозия металлов в присутствии воды, вызванная непосредственным контактом двух металлов.), биокоррозия (коррозия, вызванная жизнедеятельностью микроорганизмов, вырабатывающих вещества, ускоряющие коррозионные процессы;), электрокоррозия (коррозия металлических сооружений под воздействием блуждающих токов) и коррозия в электролитах (коррозия металлов в жидких средах, проводящих электрический ток).

Основной причиной коррозии металла трубопроводов является термодинамическая неустойчивость металлов.

Большинство металлов в земной коре находится в связанном состоянии в виде солей, окислов и других соединений. Причина этого явления состоит в термодинамической неустойчивости металлов. Все вещества стремятся перейти в такое состояние, при котором их внутренняя энергия будет иметь наименьшее значение. Практически для всех металлов (кроме золота) при образовании окислов, солей и т.д. это правило выполняется. Поэтому окисление металлов, т.е. их коррозия, в естественных условиях процесс неизбежный. Практически круговорот металла в природе выглядит так. Металлургическая промышленность, затрачивая большое количество энергии, осуществляет восстановление металлов из руд в свободное состояние, то есть переводит их на более высокий энергетический уровень. Однако когда этот металл уже в виде какой-то конструкции подвергается действию окислителей (кислорода), он самопроизвольно переходит в более стабильное окисленное состояние.

На коррозию влияют такие факторы, как неоднородность состава металла, неоднородность условий на поверхности металла, состав транспортируемой среды. Следует сделать вывод, что коррозия металлов -- процесс неизбежный, но зная механизм протекания коррозии, можно затормозить его таким образом, чтобы обеспечить сохранение работоспособности трубопроводов в течение достаточно длительного времени. Для этого применяют разнообразные изоляционные материалы. 

Изоляционные материалы

Основное условие борьбы с грунтовой коррозией подземных трубопроводов, а также с воздушной коррозией надземных трубопроводов -- предотвращение непосредственного контакта металла труб с агрессивной средой, что достигается созданием на поверхности трубопровода специальной оболочки, называемой изоляционным покрытием. Хорошее изоляционное покрытие исключает также попадание блуждающих токов на трубопровод, а следовательно, защищает его от электрохимической коррозии. Изоляционное покрытие имеет определенную конструкцию в зависимости от коррозионной активности грунтов. Магистральные трубопроводы имеют комплексную защиту , состоящую из изоляционного покрытия в сочетании с электрозащитой. Эффективность электрозащиты и ее стоимость во многом зависят от правильности выбора типа изоляционного покрытия, от свойств материала покрытия и качества его нанесения. Чем хуже свойства и качество покрытия, тем больше стоимость обслуживания трубопровода. В связи с этим ко всем материалам, применяемым для изоляции трубопроводов, предъявляют жесткие требования по соблюдению определенных физико-механических свойств, композиционного состава, геометрических размеров, состоянию поверхности, загрязненности примесями и т.п. Комплекс таких требований входит в технические условия, по которым и поставляют изоляционные материалы.

Изоляционные материалы для защиты газонефтепроводов можно подразделить на следующие: полимерные, битумные, лакокрасочные, стеклоэмалевые и др. Покрытия на основе этих материалов называются соответственно полимерными, битумными и т.д.

Изоляционное покрытие, как правило, многослойное и может состоять из слоев различных материалов (например, битумно-резиновые) или слоев одного материала (например, покрытие из полимерных лент, порошков или стеклоэмали, не считая грунтовки). Тип и общая толщина изоляционного покрытия зависят от коррозионной активности грунта, характеризующегося определенным значением его электросопротивления, а также от назначения трубопроводов, наличия блуждающих токов и других местных условий.

Применяют нормальный и усиленный тип изоляционных покрытий. Усиленный тип изоляционного покрытия используют всегда при прокладке трубопроводов диаметром 1020 мм и более в солончаковых и поливных почвах, на подводных переходах и поймах рек, на переходах через железные и автомобильные дороги и в других осложненных условиях прокладки.

Выбор материала для изоляционного покрытия определяется комплексом предъявляемых к нему требований. Изоляционное покрытие не должно разрушаться в процессе укладки и засыпки трубопровода и должно надежно защищать его от коррозии в процессе эксплуатации. Поэтому оно должно быть плотным, прочным, обладать хорошей сцепляемостью с материалом трубопровода (адгезией), высокой теплоустойчивостью и морозостойкостью, высоким электросопротивлением, не содержать водорастворимых примесей, быть стойким против насыщения влагой (набухания).

Классификация изоляционных покрытий трубопроводов

Применяемые изоляционные покрытия должны обладать следующими свойствами:

1) водонепроницаемостью, исключающей возможность насыщения пор покрытия почвенной влагой и тем самым препятствующей контакту электролита с поверхностью защищаемого металла;

2) хорошей адгезией (прилипаемостью) покрытия к металлу, что предотвращает отслаивание изоляции при небольшом местном разрушении, а также исключает проникновение электролита под покрытие;

3) быть сплошным, обеспечивающей надежность покрытия, так как даже мельчайшая пористость в покрытии приводит к созданию электролитических ячеек и протеканию коррозионных процессов;

4) химической стойкостью, обеспечивающей длительную работу покрытия в условиях агрессивных сред;

5) электрохимической нейтральностью: отдельные составляющие покрытия не должны участвовать в катодном процессе в противном случае это может привести к разрушению изоляции при электрохимической защите металлического сооружения;

6) механической прочностью, достаточной для проведения изоляционно-укладочных работ при сооружении металлического объекта и выдерживающей эксплуатационные нагрузки;

7) термостойкостью, определяемой необходимой температурой размягчения, что важно при изоляции «горячих» объектов, и температурой наступления хрупкости, что имеет большое значение при проведении изоляционных работ в зимнее время;

8) диэлектрическими свойствами, определяющими сопротивление прохождению тока, предотвращающими возникновение коррозионных элементов между металлом и электролитом и обусловливающими экономический эффект от применения электрохимической защиты;

9) отсутствием коррозионного и химического воздействия на защищаемый объект;

10) возможностью механизации процесса нанесения изоляционного покрытия как в базовых, так и в полевых условиях;

11) быть не дефицитным (широкое применение находят только те материалы, которые имеются в достаточном количестве);

12) экономичностью (стоимость изоляционного покрытия должна быть во много раз меньше стоимости защищаемого объекта).

Очевидно, что всем этим требованиям не отвечает ни один естественный или искусственный материал, поэтому выбор изоляционного покрытия определяется конкретными условиями строительства и эксплуатации трубопроводов, наличием сырьевой базы, технологичностью процесса нанесения покрытия и т.д., эти условия и определяют диапазон материалов, применяемых в качестве покрытий для стальных труб.

На следующей странице представлена классификация изоляционных покрытий трубопроводов. В этой классификации отражены назначения, типы, материалы изоляционных покрытий, способы, поверхности и температура нанесения изоляции и т.д., которые используются в настоящее время или прошли апробацию ранее с положительными или отрицательными результатами.

В настоящее время трубопроводы в основном изолируются: полимерными ленточными покрытиям; битумными, битум-полимерным, асфальто-смолистыми мастиками с применением полимерных ленточных обёрток; полимерными покрытиями заводского нанесения с изоляцией сварных стыков термоусаживающимися лентами и манжетами.



Рис. 1 Классификация изоляционных покрытий



Полимерные материалы

Полимерные материалы - основные и перспективные для изоляции трубопроводов. По сравнению с другими материалами они обладают рядом преимуществ: лучшей водостойкостью, большим электросопротивлением и сроком службы, удобством и экономичностью использования. Полимерные материалы применяют в виде полимерных лент в базовых или трассовых условиях или в виде полимерных композиций, наносимых на поверхность труб в порошкообразном или жидком виде в заводских или базовых условиях. Наиболее перспективны заводские покрытия, обеспечивающие высокие эксплуатационные свойства.

Рис. 2 Полимерные ленты

Полимерные ленты предназначены для изоляции наземных и подземных трубопроводов диаметром не выше 1420 мм. Они подразделяются на две группы: основные функции защитного покрытия исполняет полимерная пленка, а клей служит для приклеивания этой пленки к трубе; защитной изоляцией является клей, а пленка играет роль подложки и обертки. Имеются также ленты, в которых изоляционными свойствами обладают оба элемента -- и полимерная пленка, и клей. Поверх полимерных лент применяют защитные от механических повреждений обертки. Использование полимерных лент упрощает технологию изоляционных работ на базе или трассе, повышает производительность труда по сравнению с использованием битумного покрытия.

Полимерные ленты применяют с битумно-полимерными, полимерные и даже простыми битумными грунтовками. На поверхность труб грунтовку наносят распылением или специальными очистными или комбинированными с изоляционными машинами.

Рис. 3 Нанесение грунтовки на трубопровод

Для изоляции трубопроводов изготовляют липкие ленты из поливинилхлорида, пластифицированного специальными добавками, сообщающими ему необходимую эластичность и пластичность. Кроме того, к поливинилхлориду добавляют стабилизаторы, повышающие его стабильность в атмосферных условиях, а также пигменты для его окраски в коричневый или голубой цвет. Некоторые ленты изготовляют с клеевым слоем из бутил-каучуковой композиции. Такие ленты влагоустойчивы, обладают высокими диэлектрическими и защитными свойствами, хорошо противостоят различным растворителям.



Рис. 4 и 5 Нанесение полимерных лент в трассовых условиях

Также широко известны изоляционные ленты из полиэтилена. Такая лента обладает высоким электрическим сопротивлением, лучшей прилипаемостью, меньшим водопоглощением, высокой химической стойкостью, особенно к минеральным кислотам и щелочам, и сохраняет механическую прочность в более широком интервале температур, чем поливинилхлоридные ленты. ленты. Полиэтиленовую ленту можно наносить на трубопроводы при отрицательных температурах, вплоть до -40 єС. Изготавливают также дублированные полиэтиленовые ленты, обладающие значительно более высокой прочностью и морозостойкостью,а также стабильностью характеристик в широком интервале температур. Их изготавливают валково-каландровым способом.

Для защиты покрытий из полимерных лент от механических повреждений применяют различные рулонные обертки.

Заводские полимерные покрытия

Заводские полимерные покрытия обладают лучшими эксплуатационными характеристиками по сравнению с покрытиями, наносимыми на трассе, что обеспечивает более тщательными проведением технологических операций по изоляции труб в стационарных условиях, а также прогрессивным применением новых технологических процессов и материалов. При этом увеличивается срок службы магистральных трубопроводов, устраняется сезонность выполнения работ, повышаются темпы строительства за счет сокращения операций очистки и изоляции трубы, значительно уменьшается загрязнение окружающей среды при строительстве трубопроводов.

Рис. 6 Нанесение заводского полимерного покрытия

Рис. 7 Трубы с заводской изоляцией

Трубы с заводским покрытием не разрушается при гнутье, обладают высокой химической стойкостью. Заизолированные трубы могут долгое время находиться под открытым небом без заметного изменения свойств. В условиях трассы изолируют только стыки труб. Композиционные составы заводской изоляции и технология её нанесения постоянно совершенствуются. Улучшается также технология изоляции труб и ремонтных изоляционных работ в трассовых условиях.



Битумные материалы

Для изоляции магистральных трубопроводов также применяют специальные изоляционные или строительные твердые нефтяные битумы. Их получают окислением или обработкой паром остаточных продуктов после прямой перегонки или после крекинга нефти или нефтепродуктов.

Рис. 8 Нанесение битумного покрытия

Битум представляет собой твердую, плавкую или вязкожидкую смесь углеводородов и их неметаллических производных, хорошо растворимых в сероуглероде, хлороформе и других органических растворителях. По своей структуре битум - полимерное вещество, имеющее длинные цепи молекул. Этим объясняется его высокая пластичность и эластичность в твердом состоянии. На основе нефтяного битума для изоляции газонефтепроводов изготавливают мастики, грунтовки, рулонные обертки.



Лакокрасочные материалы

Лакокрасочные материалы -- поверхностные пленкообразующие покрытия, так как при нанесении их на какую-нибудь поверхность они способны высыхать с образованием твердой эластичной пленки. Их широко применяют для защиты от коррозии наружной и внутренней поверхности газонефтепроводов, резервуаров, различных подземных, надземных и подводных строительных конструкций и т.д.

Процесс полимерного пленкообразования на поверхности труб заключается в переходе растворов или расплавленных пленкообразователей в аморфное твердое (стеклообразное) состояние. Пленкообразующее покрытие -- сравнительно тонкий защитный слой.

В состав лакокрасочных материалов входят пленкообразующее вещество, наполнитель, пигмент, растворитель. В качестве пленкообразующих веществ применяют: высыхающие масла (главным образом растительные), группу олиф, представляющих собой предварительно обработанные масла, синтетические и натуральные каучуки, синтетические искусственные и природные смолы, некоторые продукты переработки нефти, которые характеризуются высокой полимеризационной способностью при обычных условиях (при небольшом повышении температуры) и т.д. Другую группу пленкообразующих веществ составляют лаки, представляющие собой растворы природных высокомолекулярных и синтетических полимерных веществ в том или ином легколетучем растворителе.

Полимерные пленкообразователи могут быть превращаемыми, непревращаемыми и смешанными. Превращаемыми пленкообразователями считаются такие, при которых образование пленки происходит в процессе реакций полимеризащии, поликонденсации или обеих реакций непосредственно в нанесенном слое покрытия. Непревращаемыми пленкообразователями считаются такие при которых пленкообразователь наносят в виде раствора не защищаемую поверхность и он образует пленку в процессе коагуляции или испарения растворитель. Смешанными называются пленкообразователи, действующие частично по принципу превращаемы и непревращаемых.

В качестве полимерных пленкообразователей используют феноль-ноформальдегидные, мочевино- и меламиноформальдегидные смолы, полистирол, прерхлорвинил. эфиры целлюлозы и другие полимерные материалы.

Защитные покрытия выполняют многослойными, так как покровный материал не может давать беспористого слоя по условиям полимерного пленкообразования. Процессы испарения растворителя (для непревращаемых пленкообразователей) или удаления летучих (для превращаемых пленкообразователей) протекают после образования в первый момент внешней гелеобразной полимерной корочки (пленки). При этом молекулы растворителя или паров вынуждены проходить сквозь пленку, образую мелкие поры, или оставаться под пленкой, снижая адгезию пленки к покрываемой поверхности трубы.

Стеклянные покрытия

Стеклянные покрытия наносят двумя методами: стеклоэмалированием и остеклованием (стеклянными баллонами, стеклянным порошком и др).

Стеклоэмалевые покрытия

Стеклоэмаль представляет собой неорганическое стекло или спекшуюся силикатную массу, которую наносят на поверхность металлических изделий в тонкоизмельченном состоянии и закрепляют на ней посредством обжига в виде тонкослойного покрытия. Процесс нанесения и закрепления эмалевого покрытия на предварительно подготовленную поверхность изделий называется эмалированием.

Различают два вида эмалей: фунтовые, которые наносят непосредственно на поверхность металла, и покрывные, наносимые на предварительно покрытые грунтом (загрунтованные) изделия.

Основной недостаток стеклоэмалевых покрытий -- высокая их хрупкость. Соблюдая осторожность в процессе перевозки труб со стеклоэмалевым покрытием, их следует применять при прокладке трубопроводов в агрессивных грунтах, на "горячих" участках трубопроводов.

Остеклование труб

Положительные свойства стеклянных покрытий -- высокие чистота поверхности, антикоррозионная стойкость, прочность, теплостойкость и микротвердосгь. Поэтому у нас в стране и за рубежом остеклованные трубы применяют для систем теплофикационных сетей, перекачки агрессивных сред, газонефтепроводов, а также в теплообменниках, конденсаторах и т.д. В СССР для промысловых труб нефтяного сортамента распространен способ однослойной технологии остеклования с использованием стеклянных цилиндрических баллонов - баллонное остеклование.

Промышленное остеклование труб включает: подготовку поверхности труб путем отжига с последующей пневматической продувкой и пропуском механического ерша, изготовление стеклянных баллонов из стеклянных труб путем запайки их торцов и остеклование труб с помощью баллонов путем нагрева. Остеклование проводят в электрической печи. Подготовленные трубы подают на рольганги нагревательных печей, где в трубы устанавливают стеклянные баллоны. В зоны нагрева печи, под действием давления нагретого воздуха в герметично запаянном баллоне, размягченная стеклянная оболочка прижимается к внутренней поверхности стальной трубы, футеруя ее. Нагрев осуществляют последовательным проталкиванием трубы со стеклянным баллоном через зону нагрева с температурой 650-720 °С.

В некоторых случаях при подготовке стеклянного баллона в него помещают жидкое или твердое газообразующее вещество для создания дополнительного избыточного давления в процессе нагрева при остекловании и осуществления лучшего прилегания стеклянной оболочки к трубе. На некоторых установках дополнительно вовнутрь стеклянного баллона вдувают воздух от внешнего источника с этой же целью.

В США разработан метод остеклования труб для нефтепромысловых трубопроводов сырой нефти. Трубы остекловывают изнутри при подаче стеклянного порошка с помощью шнекового устройства. Трубу помещают в нагревательную печь, в которой поддерживают температуру 909 °С, и вращают на роликовом стенде. Шнековое устройство, находящееся внутри трубы, и вращение трубы на роликах обеспечивают равномерное распределение расплавленного стеклянного порошка по внутренней поверхности трубы толщиной 0,23-0,3 мм. Затем трубу перемещают в зону печи с более низкой температурой, где нанесенная стеклянная масса остывает, после чего наносят второй слой покрытия тем же способом. Общая толщина стеклянного покрытия до 0,5 мм. После нанесения второго слоя покрытия трубу выдерживают при температуре 862 °С в течение 8 мин.



Список использованной литературы

1. Алиев Р.А. Трубопроводный транспорт нефти и газа: Учеб. для вузов. -- М.: «Недра», 1988, -- 368 с.

2. Ахатов Ш.Н. Транспорт и хранение нефти и газа: Учеб. пособие для вузов. -- Уфа: Из-до УНИ, 1979, --106с.

3. Скугорова Л.П. Материалы для сооружения газонефтепроводов и хранилищ: Учеб. пособие для вузов. -- М.: «Недра», 1989, -- 343 с.

4. Шаммазов А.М. Основы трубопроводного транспорта нефти: Учеб. пособие. -- Уфа: «Реактив», 1996, -- 152 с.

5. Гумеров А.Г. Сооружение и ремонт газонефтепроводов и газонефтехранилищ: Сб. науч. тр. -- Уфа: Из-до УГНТУ, 202, -- 232 с.

Размещено на Allbest.ru

...