Анализ пассивных методов защиты от коррозии магистральных нефтегазопроводов

1.1 Общее понятие о коррозии

атмосферная коррозия, протекает в воздухе; различают три вида атмосферной коррозии: во влажной атмосфере - при относительной влажности воздуха выше 40 %; в мокрой атмосфере - при относительной влажности воздуха, равной 100 %; в сухой атмосфере - при относительной влажности воздуха менее 40 %; атмосферная коррозия - один из наиболее распространенных видов вследствие того, что основная часть металлического оборудования эксплуатируется в атмосферных условиях;

жидкостная коррозия - коррозия металлов в жидкой среде; различают коррозию в электролитах (кислоты, щелочи, солевые растворы, морская вода) и в неэлектролитах (нефть, нефтепродукты, органические соединения);

подземная коррозия - коррозия металлов, вызываемая в основном действием растворов солей, содержащихся в почвах и грунтах; коррозионная агрессивность почвы и грунтов обусловлена структурой и влажностью почвы, содержанием кислорода и других химических соединений, рН, электропроводностью, наличием микроорганизмов;

биокоррозия - коррозия металлов в результате воздействия микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности, в биокоррозии участвуют аэробные и анаэробные бактерии, приводящие к локализации коррозионных поражений;

электрокоррозия, возникает под действием внешнего источника тока или блуждающего тока;

7) щелевая коррозия - коррозия металла в узких щелях, зазорах,
м резьбовых и фланцевых соединениях металлического оборудования,
аксплуатирующегося в электролитах, в местах неплотного контакта
металла с изоляционным материалом;

контактная коррозия, возникает при контакте разнородных металлов в электролите;

коррозия под напряжением, протекает при совместном воздействии на металл агрессивной среды и механических напряжений - постоянных растягивающих (коррозионное растрескивание) и переменных или циклических (коррозионная усталость);

коррозионная кавитация - разрушение металла в результате одновременно коррозионного и ударного воздействий. При этом защитные пленки на поверхности металла разрушаются, когда лопаются газовые пузырьки на поверхности раздела жидкости с твердым телом;

коррозионная эрозия - разрушение металла вследствие одновременного воздействия агрессивной среды и механического износа;

фреттинг-коррозия - локальное коррозионное разрушение металлов при воздействии агрессивной среды в условиях колебательного перемещения двух трущихся поверхностей относительно друг друга;

структурная коррозия, обусловлена структурной неоднородностью сплава; при этом происходит ускоренный процесс коррозионного разрушения вследствие повышенной активности какого-либо компонента сплава;

термоконтактная коррозия, возникает за счет температурного градиента, обусловленного неравномерным нагреванием поверхности металла.

Глава 2. Заводская изоляция труб

В разных странах отдается предпочтение различным типам заводских покрытий. В США, Англии, Канаде наиболее популярны эпоксидные покрытия труб, в Европе, Японии и России предпочтение отдается заводским покрытиям на основе экструдированного полиэтилена. Для изоляции морских трубопроводов и «горячих» (80-110 °С) участков трубопроводов применяются полипропиленовые покрытия. Комбинированные ленточно-полиэтиленовые покрытия используются в основном для изоляции труб малых и средних диаметров с температурой эксплуатации до плюс 40 °С.

Рисунок 2.1 - Схема заводской изоляции труб

2.1.1 Заводское полиэтиленовое покрытие

На сегодняшний день при строительстве отечественных магистральных и промысловых трубопроводов в качестве наружных защитных покрытий наиболее широко применяются заводские покрытия труб на основе экструдированного полиэтилена.

Качество заводских полиэтиленовых покрытий труб во многом зависит от конструкции защитных покрытий и изоляционных материалов, используемых для их нанесения.

Существует 4 варианта конструкций заводских полиэтиленовых покрытий труб:

- Полиэтиленовое покрытие, наносимое по битумно-мастичному подслою (конструкция покрытия № 6 по ГОСТ Р 51164-98).

- Полиэтиленовое покрытие, наносимое по изоляционному подслою на основе липкой полимерной ленты (конструкция покрытия № 7 по ГОСТ Р 51164-98).

- Двухслойное полиэтиленовое покрытие, состоящее из адгезионного подслоя на основе термоплавкой полимерной композиции и наружного полиэтиленового слоя (конструкция покрытия № 2 по ГОСТ Р 51164-98, конструкция покрытия № 4 по ГОСТ Р 52568-2006).

- Трехслойное полиэтиленовое покрытие, состоящее из слоя эпоксидного праймера, адгезионного полимерного подслоя и наружного полиэтиленового слоя (конструкция покрытия №1 по ГОСТ Р 51164-98, конструкция покрытия №№ 1-3 по ГОСТ Р 52568-2006).

Первые два типа полиэтиленовых покрытий труб имеют достаточно ограниченный диапазон применения. Данные типы покрытий рекомендуется использовать для наружной изоляции труб малых и средних диаметров (от 57 до 530 мм включительно) при температуре эксплуатации трубопроводов не выше плюс 40^оС. Основная область применения таких покрытий - строительство промысловых трубопроводов, водопроводов, межпоселковых газопроводов низкого давления.[28]

Нанесение на трубы комбинированных мастично-полиэтиленовых и ленточно-полиэтиленовых покрытий может осуществляться в условиях стационарных трубоизоляционных баз. Защитные покрытия наносятся по упрощенной технологии (щеточная очистка, праймирование поверхности труб, нанесение мастичного или ленточного подслоя, нанесение наружного экструдированного полиэтиленового слоя). Предварительного технологического нагрева труб и абразивной очистки при этом не требуется, что существенно снижает затраты на подготовку поверхности и изоляцию труб.

Для нанесения мастичного подслоя должны применяться специальные модифицированные битумные мастики, обладающие повышенной морозостойкостью и хорошей адгезией к полиэтилену. Для нанесения ленточного подслоя должны применяться дублированные полиэтиленовые ленты с бутилкаучуковым подслоем (типа «НК ПЭЛ», «Полилен», «Поликен» и др.) толщиной не менее 0,45 мм. Наружная оболочка из экструдированного полиэтилена толщиной до 2,0-2,5 мм предназначена для повышения механической прочности покрытия, увеличения его стойкости к продавливанию и удару, что обеспечивает длительное складирование, хранение и транспортировку изолированных труб.

Заводские двухслойные полиэтиленовые покрытия характеризуются более высокими показателями свойств и более широким температурным диапазоном эксплуатации (от минус 20^оС до плюс 50-60^оС). Применение в качестве адгезионного подслоя расплава термоплавкой полимерной композиции на основе сополимера этилена с винилацетатом или этилена с эфиром акриловой кислоты существенно повышает адгезию покрытия к стали (до 100-150 Н/см).

Технология нанесения на трубы двухслойных полиэтиленовых покрытий хорошо отработана и освоена более чем на 20 отечественных предприятиях. Технологический процесс нанесения двухслойного полиэтиленового покрытия включает предварительный нагрев труб, их абразивную (дробеметную или дробеструйную) очистку, нагрев до заданной температуры (180-200^оС), нанесение методом боковой «плоскощелевой» или кольцевой экструзии расплавов адгезива и полиэтилена, прикатку покрытия специальными роликами и охлаждение изолированных труб оборотной водой. Для повышения качества двухслойного покрытия при температурах эксплуатации 40-60оС рекомендуется осуществлять пассивацию очищенной поверхности труб специальным хроматным составом.

При нанесении на трубы двухслойного полиэтиленового покрытия используются преимущественно композиции сэвилена и композиции полиэтилена низкой плотности кабельных марок. Из отечественных материалов для заводской двухслойной изоляции труб применяются адгезионные композиции разработки ЗАО НПК «Полимер-Компаунд», г. Томск и композиции полиэтилена поставки ООО «Дита-Пласт», г. Селятино, ООО «Волжский завод полимеров», г. Нижний Новгород, ЗАО «Полимер-Компаунд». Из импортных материалов наиболее широкое применение для двухслойной изоляции труб получила композиция адгезива марки «Trisolen 190» поставки «Leuna Eurokommerz» (Германия).

В соответствии с ГОСТ Р 52568-2006 и требованиями ОАО «АК «Транснефть» ОТТ-04.00-27.22.00-КТН-005-1-03 трубы с двухслойным полиэтиленовым покрытием рекомендуется применять для строительства промысловых и магистральных нефтепроводов диаметрами до 820 мм включительно, а по требованиям СТО «Газпром» 2-2.3-130-2007 при строительстве магистральных газопроводов максимально допустимый диаметр труб с двухслойным полиэтиленовым покрытием не должен превышать 530 мм. При этом допустимая температура эксплуатации магистральных газопроводов с двухслойным полиэтиленовым покрытием не должна превышать плюс 50^оС.

Такие ограничения в отношении двухслойных полиэтиленовых покрытий вполне обоснованы. При температурах выше плюс 40-50^оС адгезионный подслой покрытия начинает размягчаться, что приводит к заметному снижению адгезии покрытия к стали (до10-30 Н/см). Кроме того, при повышенных температурах эксплуатации отмечается значительное снижение стойкости покрытия к катодному отслаиванию и к длительному воздействию воды.

Конструкция трехслойного покрытия отличается от двухслойного наличием дополнительного слоя - эпоксидного праймера (рисунок 2.2). Для нанесения праймирующего слоя могут использоваться как порошковые эпоксидные краски (оптимальная толщина эпоксидного слоя при этом должна составлять 100-200 мкм и, по крайней мере, на 40-50 мкм превышать шероховатость очищенной поверхности труб), так и жидкие эпоксидные краски (толщина сухой пленки праймера должна составлять 40-60 мкм). Эпоксидный праймер обеспечивает повышенную адгезию покрытия к стали, стойкость к катодному отслаиванию и к длительному воздействию воды. Кроме того, эпоксидный слой является проницаемым для токов катодной защиты, что создает хорошую совместимость трехслойного полиэтиленового покрытия с электрохимической защитой трубопроводов. Полимерный адгезионный подслой является промежуточным слоем в конструкции трехслойного покрытия труб. Его функции состоят в обеспечении сцепления (адгезии) между наружным полиэтиленовым слоем и внутренним эпоксидным слоем. Наружный полиэтиленовый слой характеризуется низкой влагокислородопроницаемостью, выполняет функции «диффузионного барьера» и обеспечивает покрытию высокую механическую и ударную прочность. Сочетание всех трех слоев покрытия делает трехслойное полиэтиленовое покрытие одним из наиболее эффективных наружных защитных покрытий трубопроводов.[28]

Рисунок 2.2 - Труба с трехлойным полиэтиленовым покрытием

Полиэтиленовое покрытие имеет высокий показатель адгезии к стали (не менее 35 Н/см), высокие диэлектрические характеристики (более 5 кВ) и устойчивость к внешним механическим повреждениям.[11]

Покрытие наносится методом боковой («плоскощелевой») экструзии. С целью обеспечения высоких адгезионных свойств изоляции применяется высококачественная дробеструйная очистка поверхности труб, нанесение промежуточного клеящего слоя (адгезионно-активной композиции толщиной 300-400 мкм), далее нанесение наружного защитного слоя на основе термосветостабилизированной композиции полиэтилена. Трубы с покрытием из экструдированного полиэтилена, обладают рядом существенных преимуществ:

- покрытие экологически безопасно;

- повышает безремонтный срок службы газопроводов и культуру строительства;

- обладает повышенной механической прочностью;

- качество покрытия не зависит от температуры окружающей среды и т.д.

Трубы изолированные Ш 57-1420 мм с двухслойным и трехслойным покрытием из экструдированного полиэтилена весьма усиленного типа (ВУС) выпускаются по техническим условиям соответствующим ГОСТ 9.602-2005 «Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии» и ГОСТ 51164-98 «Газопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии».

Преимущества трехслойных полиэтиленовых покрытий в сравнении с двухслойными покрытиями труб связаны не только с наличием в конструкции покрытия дополнительного слоя - эпоксидного праймера, но и с использованием для нанесения адгезионного подслоя и наружного полиэтиленового слоя более качественных изоляционных материалов. К несомненным преимуществам трехслойных полиэтиленовых покрытий труб следует отнести их повышенную теплостойкость. Использование современных адгезионных композиций и эпоксидного праймера позволило расширить температурный диапазон применения полиэтиленовых покрытий от плюс 50-60^оС до плюс 80^оС.[19]

Для нанесения на трубы трехслойных полиэтиленовых покрытий используются, как правило, импортные изоляционные материалы: порошковые эпоксидные краски поставки фирм: «3М», «AkzoNobel», «BSCoatings», «BasfCoatings» и др., композиции адгезива и полиэтилена производства «BorealisA|S», «BasellPoliolefins», «TotalPetrochemicals», «DuPont», «IndustriePolieco-МРВ S.R.L», «KoreaPetrochemicalInd.Co», «LeunaEurokommerz» и др. Из отечественных материалов для нанесения на трубы заводских трехслойных покрытий аттестованы к применению порошковые эпоксидные краски «П-ЭП-0305 М» ООО НПК «Пигмент», г. Санкт-Петербург, «П-ЭП 0130» ООО «Ярославский завод порошковых красок», композиция адгезива «АТИ-06», разработки ЗАО «Терма», г. Санкт-Петербург» и композиция полиэтилена высокой плотности «F 308 B» ООО «Ставролен», г. Буденновск, Ставропольского кр.

2.1.2 Заводские полипропиленовые покрытия

В Европе заводские покрытия труб на основе экструдированного полипропилена занимают 7-10 % от объема производства труб с заводским полиэтиленовым покрытием. Полипропиленовое покрытие обладает повышенной теплостойкостью, высокой механической, ударной прочностью, стойкостью к продавливанию и абразивному износу.

Рисунок 2.3 - Трубы с заводским полипропиленовым покрытием

Основная область применения полипропиленовых покрытий - противокоррозионная защита «горячих» (до 110-140 °С) участков трубопроводов, защита от коррозии морских, шельфовых трубопроводов, подводных переходов, участков трубопроводов, строящихся методами «закрытой» прокладки (проколы под дорогами, прокладка труб методом наклоннонаправленного бурения и т.д.). Для нанесения покрытия используются порошковые эпоксидные краски поставки фирм «3M» (США), «BASF Coatings» (Германия), ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» и ОАО «Волжский трубный завод», композиции адгезива и полипропилена поставки фирм «Borealis», «Basell Polyolefins»., термоплавкие полимерные композиции и термосветостабилизированные композиции полипропилена. Из-за высокой ударной прочности полипропиленового покрытия его толщина может быть на 20-25 % меньше толщины поли-этиленового покрытия труб (от 1,8 мм до 2,5 мм). Полипропиленовые покрытия имеют, как правило, белый цвет, что обусловлено использованием в качестве основного светостабилизатора добавки двуокиси титана.[29]

К недостаткам полипропиленовых покрытий следует отнести их пониженную морозостойкость. Стандартное полипропиленовое покрытие рекомендуется применять при температурах строительства трубопроводов до минус 10 °С, а температура окружающей среды при хранении изолированных труб не должна быть ниже минус 20 °С. Специально разработанное морозо-стойкое полипропиленовое покрытие может применяться при температурах строительства трубопроводов до минус 30 °С и температурах хранения изолированных труб до минус 40 °С.

Основные преимущества полипропиленовых покрытий связаны с их повышенной теплостойкостью (могут применяться при температурах транспортируемых продуктов до 110-140оС), высокой механической прочностью, стойкостью к продавливанию, прорезанию и абразивному износу. Данный тип покрытия рекомендуется применять при строительстве подводных переходов, на участках «закрытой» прокладки (проколы под автомобильными и железными дорогами, прокладка труб методом «микротоннелирования», наклонно-направленного бурения), при сооружении морских, шельфовых газонефтепроводов, а также в качестве противокоррозионного покрытия «горячих» участков трубопроводов. В нашей стране трубы с заводским полипропиленовым покрытием использовались при строительстве подводных переходов, при обустройстве нефтепромысла на Балтийском море, при прокладке по дну Черного моря магистрального газопровода «Голубой поток».

Благодаря высокой ударной прочности заводского полипропиленового покрытия (до 80-110 Дж при 20^оС), его общая толщина может быть на 20-25 % меньше толщины полиэтиленового покрытия, что делает данный тип покрытия по стоимости сопоставимым с заводским полиэтиленовым покрытием труб. Режимы нанесения на трубы полипропиленового покрытия аналогичны режимам нанесения заводских полиэтиленовых покрытий. Это позволяет осуществлять заводскую полипропиленовую изоляцию труб без проведения работ по дооснащению и модернизации существующих технологических линий. Технология нанесения на трубы трехслойного полипропиленового покрытия к настоящему времени отработана и реализована на Московском трубозаготовительном комбинате, на Выксунском, Волжском и Челябинском трубных заводах.

Для нанесения покрытия используются порошковые эпоксидные краски, термоплавкие полимерные композиции и термо-светостабилизированные композиции полипропилена. Основные производители и поставщики материалов для нанесения заводских полипропиленовых покрытий - компании «3М», «Basf Coatings», «Industrie Polieco - МРВ S.R.L», «Basell Poliolefins», «Borealis A|S»и др. Возможен вариант нанесения полипропиленового покрытия с использованием жидкого эпоксидного праймера.

При всех несомненных преимуществах заводских полипропиленовых покрытий труб они обладают одним серьезным недостатком - пониженной морозостойкостью. Стандартное полипропиленовое покрытие рекомендуется применять при температурах строительства трубопроводов до минус 10°С, а температура окружающей среды при хранении изолированных труб должна быть не ниже минус 20°С. Специальное морозостойкое полипропиленовое покрытие может применяться при температурах строительства трубопроводов до минус 30°С и температурах хранения изолированных труб до минус 40°С.

2.1.3 Заводское комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие

Для противокоррозионной защиты трубопроводов малых и средних диаметров (до 530 мм) в последние годы довольно широко и успешно используется комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие. Комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие наносится на трубы в заводских или базовых условиях. Конструктивно покрытие состоит из слоя адгезионной грунтовки (расход грунтовки - 80-100 г/м²), слоя дублированной полиэтиленовой ленты (толщина 0,45-0,63 мм) и наружного слоя на основе экструдированного полиэтилена (толщина от 1,5 мм до 2,5 мм) (рисунок 2.4). Общая толщина комбинированного ленточно-полиэтиленового покрытия составляет 2,2-3,0 мм.

Конструктивно полимерное ленточное покрытие трассового нанесения состоит из слоя адгезионной грунтовки, 1 слоя полимерной липкой ленты толщиной 0,6 мм и 1 слоя защитной полимерной обертки толщиной 0,6 мм. Общая толщина покрытия при этом составляет не менее 1,2 мм. В случае изоляции труб в заводских (базовых) условиях с целью повышения ударной прочности покрытия, необходимой для транспортировки изолированных труб от завода к месту строительства трубопроводов, наносятся дополнительные слои полимерной ленты и обертки. При этом, в зависимости от диаметров изолируемых труб, общая толщина ленточного покрытия в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164 должна составлять не менее 1,8-2,4 мм. Повышенный расход изоляционных материалов существенно увеличивает стоимость покрытия.

Замена в конструкции ленточного покрытия 2-3 слоев ленты и защитной обертки на слой экструдированного полиэтилена позволяют при общем увеличении толщины и механической прочности покрытия уменьшить стоимость 1 м² покрытия.

Конструкция ленточно-полиэтиленового покрытия включает три последовательно наносимых слоя: праймирующий слой на основе битумно-полимерной грунтовки (расход праймера - 80-100 г/м²); изоляционный слой (полиэтиленовая лента с бутилкаучуковым подслоем толщиной 0,45-0,63 мм); наружный защитный слой из экструдированного полиэтилена толщиной от 1,6 мм до 2,5 мм.[31]

Общая толщина комбинированного ленточно-полиэтиленового покрытия в зависимости от диаметров труб и типа покрытия (усиленный, весьма усиленный) составляет 2,2-3,0 мм.

В конструкции комбинированного покрытия полиэтиленовая изоляционная лента, нанесенная по адгезионной грунтовке, обеспечивает устойчивую адгезию покрытия к стали, стойкость покрытия к катодному отслаиванию, в то время как наружный полиэтиленовый слой отвечает за механические характеристики покрытия, обеспечивая покрытию повышенную ударную прочность, устойчивость к продавливанию и световому старению. Комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие отвечает современным техническим требованиям (ГОСТ Р 51164, ГОСТ 9.602), принято Госгортехнадзором РФ и может применяться в качестве антикоррозионного покрытия труб, используемых при строительстве магистральных, промысловых трубопроводов и отводов от них, при прокладке межпоселковых газопроводов низкого давления, городских газовых, водопроводных сетей, трубопроводов коммунального назначения.

Рисунок 2.4 - Лента поливинилхлоридная липкая (ПВХ Липкая)

По основным показателям физико-механических, защитных и эксплуатационных свойств комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие в значительной степени превосходит традиционные битумно-мастичные и ленточные покрытия трубопроводов. Данный тип покрытия предназначен, прежде всего, для наружной изоляции труб нефтепромыслового сортамента диаметрами 109-426 мм, однако, комбинированное покрытие может успешно применяться и для изоляции труб диаметрами от 42 мм до 820 мм. Трубы с наружным комбинированным ленточно-полиэтиленовым покрытием могут храниться при температурах окружающей среды от минус 50 °С до плюс 50 °С, при этом срок хранения изолированных труб под открытым небом составляет не менее 12 месяцев. Температурный диапазон эксплуатации трубопроводов с комбинированным покрытием - от минус 20 °С до плюс 40 °С, а прогнозируемый срок службы - 35-40 лет.

Для нанесения комбинированного покрытия используются недефицитные отечественные изоляционные материалы. В качестве исходных материалов для нанесения изоляционного слоя могут применяться адгезионные грунтовки типа «НК-50», «П-0012», дублированные полиэтиленовые ленты типа «НК ПЭЛ-45», «НК ПЭЛ-63», «ЛДП», «Полилен» производства ОАО «Трубоизоляция» (г. Новокуйбышевск, Самарская область) или аналогичные импортные изоляционные материалы («Poliken», «Altene», «Nitto» и др.). Для нанесения наружного полиэтиленового слоя могут применяться термостабилизированные, обладающие повышенной стойкостью к растрескиванию, композиции полиэтилена низкой плотности: «10203-003», «10403-003», «15303-003», «15803-003» и др., с добавками технического углерода по рецептурам: 09, 12, 14, 98-100 по ГОСТ 16337, а также композиции полиэтилена кабельных марок с добавками технического углерода, например, композиции: «158-10К», «153-10К», «103-10К», «102-10К», производимые по ГОСТ 16336 на предприятиях: ОАО «Казаньоргсинтез» (г.Казань), ОАО «Оргсин-тез» (г. Уфа), НПП «Пластполимер», (г. Новополоцк, Республика Беларусь) и др.

Кроме того, наряду с отечественными материалами могут применяться импортные полиэтиленовые композиции, поставки фирм «Leuna Eurokommerz», «Borealis», «Basell» и др., отвечающие требованиям ГОСТ Р 51164.

Технология нанесения комбинированного ленточно-полиэтиленового покрытия в стационарных (заводских, базовых) условиях включает следующие последовательно проводимые операции:

- предварительный нагрев и сушку труб;

- очистку наружной поверхности труб от ржавчины и окалины;

- нанесение и сушку адгезионной грунтовки;

- нанесение дублированной полиэтиленовой ленты;

- нанесение экструдированного полиэтиленового слоя;

- охлаждение защитного покрытия;

- контроль качества изолированных труб.

По показателям свойств комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие уступает заводским двухслойным и трехслойным полиэтиленовым покрытиям труб, но в то же время в значительной степени превосходит битумно-мастичные и полимерные ленточные покрытия трубопроводов. Покрытие внесено в российский стандарт ГОСТ Р 51164-98.

антикоррозийный труба изоляционный нефтепровод

2.1.4 Заводские эпоксидные покрытия труб

Заводские эпоксидные покрытия труб толщиной 350-500 мкм применяются в качестве наружных противокоррозионных покрытий трубопроводов около 50 лет. Наибольшую популярность эпоксидные покрытия труб получили в США, Канаде, Индии, в странах азиатско-тихоокеанского региона. Данные покрытия характеризуются повышенной теплостойкостью, высокой адгезией к стали, отличной стойкость к катодному отслаиванию, устойчивостью к прорезанию, сдиру, абразивному износу. Трубы с эпоксидным покрытием, в отличие от труб с заводским полиэтиленовым покрытием, в течение длительного времени могут храниться под открытым небом. Эпоксидные покрытия проницаемы для токов катодной защиты. Под эпоксидными покрытиями не было зафиксировано случаев стресс-коррозии трубопроводов. Затраты на нанесение эпоксидных покрытий значительно ниже затрат на заводские полиэтиленовые и полипропиленовые покрытия труб (из состава технологических линий исключаются энергоемкие экструдеры, системы загрузки и сушки гранулированных полиолефиновых композиций, уменьшается расход изоляционных материалов и т.д.).[30]

В таблице 2.1 приведены некоторые физико-химические характеристики эпоксидных смол.

Таблица 2.1 - Физико-химические характеристики эпоксидных смол

Основными недостатками эпоксидных покрытий являются их недостаточно высокая эластичность и низкая прочность при ударе, особенно в области минусовых температур, что в значительной степени осложняет транспортировку изолированных труб и выполнение строительно-монтажных работ в трассовых условиях. Именно по этой причине согласно ГОСТ Р 51164-98 и ГОСТ Р 52568-2006 введены в с ограничения на использование труб с заводским эпоксидным покрытием при строительстве магистральных трубопроводов (допустимый диаметр труб до 820 мм включительно). Рекомендуемая область применения однослойных эпоксидных покрытий - противокоррозионная защита трубопроводов малых и средних диаметров с температурой эксплуатации до плюс 60-80^оС.

Таблица 2.2 - Физические свойства эпоксидных лакокрасочных материалов

Для нанесения на трубы эпоксидных покрытий используются порошковые краски, содержащие в своем составе эпоксидные смолы, отвердитель, активатор, пигмент, инертные наполнители и другие добавки. Процесс нанесения эпоксидного покрытия включает: абразивную очистку, технологический нагрев труб до 220-230^оС, напыление порошковой краски с помощью пистолетов-распылителей и отверждение нанесенного защитного покрытия.

Основные производители трубных порошковых эпоксидных красок - зарубежные фирмы: «3M», «Jotun Powder Coatings Ltd.», «BASF Coatings», «Akzo Nobel Powder Coatings GmbH», «BS Coatings» , «Kawakami Paint Mfg.» и др. В Российской Федерации порошковые эпоксидные краски производятся на предприятиях: ООО НПК «Пигмент», г. Санкт-Петербург, ООО «Ярославский завод порошковых красок» (рисунок 2.5).

В таблице 2.3 приведены рекомендуемые типы эпоксидных покрытий.

Рисунок 2.5 - Трубы с эпоксидным покрытием

Таблица 2.3 - Рекомендуемые типы эпоксидных покрытий

Освоение и внедрение технологии заводской двухслойной эпоксидной изоляции труб, представляется одним из наиболее перспективных направлений в области противокоррозионной защиты трубопроводов. Данный тип покрытия может быть использован, в первую очередь, при строительстве морских, шельфовых трубопроводов (в том числе, при производстве теплоизолированных и обетонированных труб), при прокладке трубопроводов на участках проколов под дорогами, при строительстве методом наклонно-направленного бурения. Помимо этого трубы с двухслойным эпоксидным покрытием могут получить самое широкое применение при строительстве промысловых и технологических трубопроводов, а также при прокладке магистральных газонефтепроводов диаметром до 820 мм.

2.1.5 Стеклоэмалевые покрытия

Стеклоэмаль - это полученная плавлением стекловидно застывшая неорганическая масса, состоящая преимущественно из окислов и нанесенная на металл в один или несколько слоев (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 - Трубы со стеклоэмалевым покрытием

Введение в состав эмали различных окислов позволяет изменять свойства эмалевых покрытий в широком диапазоне в соответствии с условиями применения. В основном используются легкоплавкие грунтовочные и покровные эмали для индукционного эмалирования труб, что позволяет снизить расход электроэнергии на индукционное оплавление покрытия (снижение температуры оплавления на 100°С уменьшает расход электроэнергии в среднем на 20-25 %). Достаточно широко применяются покрытия из эмали этиноль. Основой этой эмали служит лак этиноль - готовый к употреблению продукт, имеющий следующую характеристику: содержание сухого вещества (лаковой основы) - 43 %; вязкость по вискозиметру ВЗ-4 - не менее 13 с; массовая доля стабилизатора - 1,5- 2,5 %; продолжительность высыхания пленки лака при 20°С - не более 12 ч. В качестве наполнителя применяют асбест хризотиловый 7-го сорта, содержание свободной влаги в котором не должно превышать 3 %. Если влажность асбеста больше 3 %, то его сушат (при температуре не выше 110°С). Эмаль этиноль (64 % - лак этиноль и 36 % - асбест) готовят перемешиванием компонентов в диспергаторе при температуре не выше 40С.[32]

Технологический процесс нанесения эмали на стальные трубы с использованием индукционного нагрева состоит из подготовки поверхности металла для эмалирования, нанесения эмалевого шликера на защищаемую поверхность, индукционной сушки шликера и непосредственного оплавления эмалевого покрытия (таблица 2.4).

Таблица 2.4 - Физико-механические свойства стеклоэмалевых покрытий

Внутреннее покрытие труб должно обладать высокими защитными свойствами, обеспечивающими сохранность ее на период транспортировки, хранения и монтажа, а также иметь высокую долговечность в процессе эксплуатации.

При внутренней изоляции труб в стационарных заводских или базовых условиях имеется возможность использования современных технологий и оборудования для очистки, нагрева и изоляции труб, проведения последовательного пооперационного технологического контроля и контроля качества готовой продукции, что обеспечивает высококачественное нанесение на трубы различных антикоррозионных покрытий.

Технологический процесс внутренней изоляции труб - это комплекс последовательных законченных операций, включающий: предварительный нагрев, сушку труб (при необходимости термо-обезжиривание); очистку внутренней поверхности с созданием необходимого рельефа; технологический нагрев труб до заданной температуры (при необходимости); нанесение защитного покрытия (необходимого по технологии количества слоев) и их отверждение; контроль качества защитного покрытия; ремонт мест повреждений покрытия.

Обязательное и качественное выполнение каждой операции гарантирует высокое качество внутреннего покрытия труб с наилучшими для конкретного материала свойствами.

Внутренние полимерные покрытия трубопроводов по назначению можно разделить на антикоррозионные и гладкостные.