Метод определения сопротивления противокоррозионного полимерного покрытия растрескиванию при деформировании защищаемого металла Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

в.н. протасов, А.в. макаренко, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

метод определения сопротивления противокоррозионного полимерного покрытия растрескиванию при деформировании защищаемого металла

Одним из основных свойств полимерного покрытия, обеспечивающего его противокоррозионное действие, является сопротивление растрескиванию при деформировании металла под действием внешних нагрузок или его собственной массы. В настоящее время в зарубежной и отечественной практике нашли применение различные методы определения сопротивления полимерного покрытия растрескиванию при деформировании металла. Ни один из них не учитывает фактической деформации металла с покрытием в каждом конкретном случае, а следовательно, не позволяет объективно оценить сопротивление покрытия растрескиванию при использовании его в различных металлоконструкциях.

Например, во французском стандарте NFA 49710 показателем сопротивления полимерного покрытия трубы растрескиванию является сохранение диэлектрической сплошности покрытия при радиусе изгиба трубы, равном двадцатикратной величине ее диаметра. Недостатком данного способа является то, что он не отражает фактическое напряженно-деформированное состояние металла трубы с покрытием, возникающее на практике. Неясно также, почему радиус изгиба должен быть равным двадцатикратной величине диаметра трубы. В немецком стандарте DIN 30670 и в отечественном стандарте ГОСТ Р 51164-98 показателем сопротивления покрытия труб растрескиванию при деформировании металла является относительное удлинение при разрыве пленочных

образцов, изготовленных из полоски покрытия, оторванной от поверхности трубы. Недостатком данного способа является то, что данный показатель является характеристикой материала покрытия, а не самого покрытия, связанного с металлом силами адгезии, существенно влияющими на его деформацию и сопротивление растрескиванию при деформировании защищаемого металла. Кроме того, сопротивление покрытия растрескиванию должно оцениваться при его фактической максимальной деформации, определяемой конкретным напряженным состоянием защищаемого металла. В отечественном стандарте ГОСТ 680673 показателем сопротивления покрытия растрескиванию является минимальный диаметр стального стержня

в мм, при изгибе вокруг которого полосы жести толщиной 0,2-0,3 мм с нанесенным на ее поверхность полимерным покрытием последнее сохраняет диэлектрическую сплошность. Однако и данный способ также не моделирует напряженное состояние различных металлоконструкций при их эксплуатации, следовательно, не позволяет объективно оценить сопротивление полимерного покрытия растрескиванию при возникающей фактической деформации защищаемого металла. В стандарте DIN 30671 показателем сопротивления покрытия труб растрескиванию при деформировании металла является величина относительного удлинения при разрыве материала покрытия, нанесенного на стальную пластину, подвергаемую поперечному из-

28 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

\\ № 3 \\ март \ 200В

Предприятие ЗАО «ТЕРМА»

является производителем термоусаживающихся материалов «ТЕРМА» для антикоррозионной защиты тепло-, водо-, газо-, нефтепроводов с 1997 г.

Основными областями применения нашей продукции являются:

Изоляция стальной трубы, не имеющей базовой заводской изоляции, методом спиральной намотки в заводских либо трассовых условиях. Нанесение защитной обертки на трубы, покрытые битумным слоем. Изоляция стальной трубы методом спиральной намотки при проведении

переизоляционных работ в трассовых условиях. Изоляция сварных стыков труб диаметром до 1420 мм с заводским полиэтиленовым покрытием и покрытием на основе термоусаживающихся лент с возможностью получения двух- и трехслойной изоляции.

Ремонт мест повреждения заводского полиэтиленового покрытия или покрытия на основе термоусаживающихся лент путем заполнения места повреждения полимерным заполнителем с последующей установкой армированной заплатки для увеличения прочностных свойств покрытия. Гидроизоляция теплопроводов различного назначения с температурой носителя до 150°С.

Изоляция тройников, отводов и фасонных изделий в базовых и трассовых условиях.

ТЕрМП

ПРОИЗВОДСТВО И ПОСТАВКА

ТЕРМОУСАЖИВАЮЩИХСЯ АНТИКОРРОЗИЙНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

для защиты ТРУБОПРОВОДОВ

ТЕрМЯ

Россия, 192029, г. Санкт-Петербург, ул. Дудко, 3 Тел. 8(812) 740-37-39, 335-57-50, 335-57-52 Факс 8(812)740-37-38

Е-таН: [email protected]

[email protected]

Сайт: www.terma-spb.ru

гибу. Перед началом поперечного изгиба пластины с покрытием на поверхность покрытия наносят поперечную измерительную риску слева и справа от середины образца на расстоянии 5 мм от средней линии. Образец с покрытием устанавливают на две опоры, имеющие форму цилиндра, и осуществляют поперечный изгиб нагружением образца с покрытием пуансоном до разрушения покрытия, определяемого визуально. Относительное удлинение при разрыве определяют по относительному изменению расстояния между рисками на поверхности покрытия до нагружения и после его разрушения. Недостатком данного способа является сложность точного определения относительного удлинения покрытия в связи с малым изменением расстояния между рисками и возникающей кривизной поверхности покрытия после нагружения образца, что влечет за собой соответственно большую ошибку в измерении. Анализ существующих методов показал, что ни один из них не моделирует фактическую деформацию полимерного покрытия, обусловленную напряженным состоянием защищаемого металла, так как именно при этой деформации не должно происходить растрескивание или отслаивание покрытия. При транспортировании труб с заводским покрытием к месту строительства трубопровода, при укладке трубопровода с покрытием в траншею, а также при эксплуатации трубопровода происходит поперечный изгиб труб, что вызывает возникновение значительных напряжений в металле, обусловливающих его деформацию и аналогичную деформацию покрытия трубы.

При транспортировании труб с покрытием возможны два случая:

1) труба уложена на две опоры, при этом один из концов трубы лежит на опоре, а второй выходит за пределы опоры на значительное расстояние;

2) труба уложена на две опоры, расположенные на ее концах. На рис.1 представлена расчетная схема, соответствующая первому случаю.

Максимальное напряжение в этом случае определяется выражением

(У max

W

(1)

где

_ЯI1

Мтах—^- (1 - ^у) — максимальный момент;

W = л^21п/4 — момент сопротивления; D — диаметр трубы;

— толщина стенки трубы. На рис. 2 приведена расчетная схема, соответствующая второму случаю.

Рис. 2

При этом для определения максимального напряжения применяется выражение:

^ _ МтаХ Umax —

где

мт

W

М1

(2)

максимальный момент;

W = л^21п/4 — момент сопротивления. На рис. 3 приведена расчетная схема при укладке трубопровода в траншею.

Рис. 1

Рис. 3

30 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

\\ № 3 \\ март \ 200Б

\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

№ 3 \\ март \ 200В

Максимальное напряжение в этом случае определяется выражением:

(Утпх

где

W

(3)

,, (Оп а I2

=12Е1—т----максимальный момент;

тах ¿12

W = — момент сопротивления;

Е — модуль упругости металла трубы; Е = 2.105 МПа; 1Х — момент инерции; «с = (Н + D);

Н — стрела прогиба трубопровода при укладке в траншею; D — диаметр трубы;

q — распределенная нагрузка от веса трубы; q = У^;

у — удельный вес стали; у = 7,75 10 Н/м3;

F — площадь кольцевого сечения трубы; F =

I — расстояние между точками трубопровода, в которых возникают наибольшие максимальные моменты при укладке в траншею;

Bif. '1 MiJ

Это совершенно новая изоляционная система на российском рынке антикоррозионных покрытий / заводского нанесения, разработанная совместно компаниями Phoenix International A/S и Shell International l Petroleum Co. Ltd.

Bituseal®:

• высокий уровень коррозионной защиты и прочностных свойств;

• отдельная предварительная изоляция сварного шва;

• экологически безопасна;

• возможность использовать -для каменистых и морских участков трубопроводов; -V

• снижение капитальных [ _ затрат при строительстве

и ремонте трубопроводов.

oaNC pipe

изоляция труб

ЗАО «Эн Си Пайп»

197342, г. Санкт-Петербург, ул. Лисичанская, д. 6, лит. А, оф. 230 Тел./факс: +7 (812) 334-88-81, 334-85-21

[email protected] www.ncpipe.ru

ООО «Копейский завод изоляции труб;

Россия, 456656, Челябинская обл., г. Копейск, пос. Железнодорожный, ул.Мечникова, 1 тел.(3512) 70-93-59 тел./факс: (3512) 62-39-16 www.kzit.ru e-mail: [email protected]

■■Мд fe^pl

-W^gf^ - 1 пьа

т 1

Шзоляция

Имеющееся на заводе оборудование позволяет наносить следующие виды антикоррозионных покрытий: эпоксидное, двух и трёхслойное экструдированное. Диаметр изолируемых труб с 273 по 1420 мм. Проектная мощность 300 км усреднённого диаметра (1020мм) в год. В 2004 году получены положительные результаты испытаний заводского покрытия на соответствие Техническим требованиям ОАО«АК» Транснефть. Трубы завода с наружным защитным покрытием используются при капитальном ремонте и строительстве газопроводов ОАО«Газпром».

И.Изготовление гнутых отводов

Создан и успешно функционирует цех по изготовлению гнутых отводов как из изолированных так и из чёрных труб диаметром от219мм до1420ммвключительно. Гнутые отводы соответствуют требованиям ГОСТ 24950-81 и ТУ 1468-013-00154341-03.

1=ф4Е1х(а>„ /д).

Установленное значение максимального напряжения атах, возникающего при транспортировании труб или укладке трубопровода в траншею, а следовательно, соответствующая ему максимальная деформация втах моделируются на стандартном образце в виде стальной пластины с покрытием при трехточечном изгибе и при этом оценивается сопротивление покрытия разрушению. Расчетная схема представлена на рис. 4.

Рис. 4

На рис. 5 приведена схема приспособления, соответствующая расчетной схеме, представленной на рис. 4. [1]

Необходимая величина стрелы прогиба образца определяется выражением

/• _ ^ max К max о т-i г '

ЗЕ h

Ш.Восстановление труб бывших в эксплуатации

Введён в строй цех по восстановлению труб бывших в эксплуатации диаметром от 530 мм до 1420мм, мощность цеха 100 км в год усреднённого диаметра (1020мм).

где

о

максимальное напряжение, определяемое выражениями (1), (2), (3);

[0 — половина расстояния между точками опоры образца в приспособлении; Е — модуль упругости металла образца; Е = 2.105 МПа;

h — толщина образца с покрытием. Перед установкой образца в приспособление проверяется в исходном состоянии диэлектрическая

\\ № 3 \\ март \ 2006

CR

CR

<

CL <

CR CR

CL

GO

СТАЛЬНЫХ ТРУБ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ

ООО «ЮКОРТ» ОКАЗЫВАЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ВИДЫ УСЛУГ:

Нанесение внутреннего антикоррозионного покры-I тия на основе высоковязких материалов на трубы диа-[ метром 114-720 мм

• Нанесение наружного двух- и трехслойного антикорро-' зионного покрытия на основе экструдированного полиэтилена на трубы диаметром 89-720 мм • Сварка труб в 2-трубные изолированные секции, длиной до 24 метров

/ • Внутренняя защита сварного шва вставной втулкой / • Изготовление отводов холодного гнутья по ГОСТ 24950-81 с внутренним и наружным антикоррозионным покрытием • Изготовление фасонных деталей трубопроводов с нанесением внутреннего и наружного антикоррозионного покрытия Ревизия и испытание запорной армптуры ДУ 50-800 мм • Нанесение антикоррозионного покрытия на наружную поверхность запорной арматуры Ду 50-800 мм

Прием трубы и отгрузка готовой продукции может осуществляться по железной дороге или автотранспортом

ООО «ЮКОРТ» приглашает коллег по нефтегазохимическому комплексу к взаимовыгодному сотрудничеству.

ООО «ЮКОРТ» Почтовый адрес: 628309, РФ, Тюменская обл., ХМАО, г. Нефтеюганск, 6 мкр., 28 д. Тел: (3461) 23-08-31. Факс: (3461) 25-15-24. E-mail: [email protected], www.yukort.ru

Рис.5. Приспособление для поперечного изгиба образца

1 — винт нажимной; 2 — пуансон; 3 — скоба; 4 — образец с покрытием; 5 — опора; 6 — державка индикатора; 7 — винт крепежный; 8 — индикатор; 9 — винт стопорный

сплошность покрытия известными методами, рекомендованными для покрытия труб. Затем производится поперечный изгиб образца нажимным винтом 1 до заданной стрелы прогиба, фиксируемой индикатором, после чего вновь проверяется диэлектрическая сплошность покрытия. Покрытие соответствует требованиям по данному показателю качества при сохранении диэлектрической сплошности после изгиба до заданной стрелы прогиба. Данный метод также применим для оценки сопротивления полимерного покрытия нефтяных резервуаров, технологических аппаратов и других металлоконструкций растрескиванию при деформировании защищаемого металла.

Список литературы

1. Протасов В.Н. Предлагаемые методы и технические средства контроля показателей качества полимерного покрытия наружной и внутренней поверхности нефтегазопроводов. Коррозия. Территория НЕФТЕГАЗ, № 1, 2005, с. 15-19.

Краски ИОТУН - непревзойденная защита от коррозии !

JOTUN

9

К Л у 1Z5

1 \{L___„^

родажа краски со склада в Санкт-Петербурге.

Приглашаем к сотрудничеству региона^ эснефтъ Щ Имеехс^г^узгетиколврная машина.

А

НЕФТЕПРОДУКТ 36

19809$Й*Петербург n^f

тачек д.57 332 00 80 факс (812)

mail: rus^ia.r^[email protected]

783 05 25

www.jotun.ru

•и