CC BY
10ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
УДК 62-408:621.644.07
В.Я. Кершенбаум1; В.Н. Протасов1, e-mail: protasov1935@rambler.ru; Д.А. Коробов2; О.О. Штырев3, e-mail: olegshtyr91@gmail.com
1 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).
2 ООО «Ланкор» (Москва, Россия).
3 ООО «НТЦ «Качество-Покрытие-Нефтегаз» (Москва, Россия).
Методические основы разработки технических требований к противокоррозионной изоляции неразъемных соединений сложных технических систем на примере сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов из стальных элементов с полимерными покрытиями
В последнее время в научно-технической литературе довольно много внимания уделяется выбору критериев качества - норм на показатели требуемых свойств элементов сложных технических систем. Так, разработаны базирующиеся на принципе иерархии методические основы выбора критериев качества сложных технических систем и их элементов, являющиеся основой для разработки стандартов и корпоративной нормативной документации, определяющих технические требования к данным системам и элементам.
В то же время основанный на принципе иерархии подход к выбору критериев качества сложных технических систем и их элементов в отрыве от соединений этих элементов, то есть без учета их взаимосвязи и «подчиненности в технической системе, не позволяет обеспечить требуемый уровень качества технических систем на стадии их монтажа.
Очевидно, что критерии качества технической системы должны определять критерии качества ее элементов, которые должны также определять критерии качества соединений этих элементов.
В технических системах нефтегазового комплекса применяется множество видов разъемных и неразъемных соединений стальных элементов с защитными полимерными покрытиями. Данные соединения в ходе эксплуатации подвергаются воздействию агрессивных сред, что обусловливает необходимость применения противокоррозионной изоляции, не уступающей по защитной способности полимерным покрытиям самих стальных элементов.
Авторами статьи проанализированы используемые отечественными нефтегазовыми компаниями различные виды противокоррозионной изоляции внутренней поверхности сварных соединений стальных элементов нефтепромысловых трубопроводов с полимерными покрытиями и обоснованы их существенные недостатки. Показано, что основной причиной недостатков является отсутствие стандартизированной и корпоративной нормативной документации, определяющей технические требования к внутренней изоляции сварных соединений. Предложены технические требования к внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений стальных элементов нефтепромысловых трубопроводов с внутренним эпоксидным покрытием и эффективные конструкции изоляции, соответствующие этим требованиям.
Ключевые слова: промысловый трубопровод, стальной элемент трубопровода, внутреннее защитное покрытие, сварное соединение, внутренняя изоляция соединений, технические требования.
V.Ya. Kershenbaum1; V.N. Protasov1, e-mail: protasov1935@rambler.ru; D.A. Korobov2; O.V. Shtyrev3, e-mail: olegshtyr91@gmail.com
1 Federal State Autonomous Educational Institution for Higher Education "Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University)" (Moscow, Russia).
2 Lancor LLC (Moscow, Russia).
3 Research and Engineering Center "Quality - Coating - Oil-and-Gas" LLC (Moscow, Russia).
70
№ 3-4 апрель 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
ANTICORROSIVE PROTECTION
Methodological Bases of Development of Technical Requirements for Anticorrosive Insulation of Permanent Joints of Complex Technical Systems on the Example of Welded Joints of Oil Field Pipelines Made of Steel Elements with Polymer Coatings
Recently, in the scientific and technical literature, a lot of attention is paid to the choice of quality criteria - norms for indicators of the required properties of elements of complex technical systems. Thus, methodological bases for selecting quality criteria for complex technical systems and their elements based on the principle of hierarchy have been developed, which are the basis for developing standards and corporate regulatory documentation that define technical requirements for these systems and elements.
At the same time, the hierarchical approach to the selection of quality criteria for complex technical systems and their elements in isolation from the connections of these elements, that is, without taking into account their relationship and subordination in the technical system, doesn't allow to ensure the required level of quality of technical systems at the stage of their installation.
Obviously, the quality criteria of a technical system should determine the quality criteria of its elements, which should also determine the quality criteria for the connections of these elements.
In technical systems of the oil and gas industries, many types of detachable and non-removable connections of steel elements with protective polymer coatings are used. These compounds are exposed to aggressive environments during operation, which necessitates the use of anticorrosive insulation, which is not inferior in protective ability to polymer coatings of the steel elements themselves.
The authors of the article analyzed various types of anticorrosive insulation used by domestic oil and gas companies for the internal surface of welded joints of steel elements of oilfield pipelines with polymer coatings and justified their significant disadvantages. It's shown that the main reason for the shortcomings is the lack of standardized and corporate regulatory documentation that defines the technical requirements for internal insulation of welded joints. Technical requirements for internal anticorrosive insulation of welded joints of steel elements of oilfield pipelines with internal epoxy coating and effective insulation structures that meet these requirements are proposed.
Keywords: field pipeline, steel pipeline element, internal protective coating, welded joint, internal insulation of joints, technical requirements.
ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБУЕМОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА СЛОЖНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ОТСУТСТВИЕМ НАДЛЕЖАЩИМ ОБРАЗОМ ПОДГОТОВЛЕННОЙ НОРМАТИВНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Проблема повышения надежности и снижения затрат при эксплуатации сложных технических систем является одной из наиболее актуальных для предприятий нефтегазового комплекса.
Типичными примерами сложных технических систем являются нефтепромысловые трубопроводы, колонны труб
в скважинах, устьевое скважинное оборудование, технологическое оборудование для первичной подготовки нефти и др.
К числу основных признаков технической системы относятся следующие:
• система состоит из отдельных элементов, т. е. имеет структуру;
• система создана для выполнения определенных функций;
• элементы системы связаны друг с другом определенным образом,организованы в пространстве и времени;
• система в целом обладает качеством, отличным от простой суммы качеств составляющих ее элементов;
• требуемое качество системы определяет в соответствии с принципом иерархии качество ее элементов, их соединений и сопряжений. Перечисленные признаки технической системы, в частности нефтепромысловых трубопроводов, определяют актуальность системного подхода, основанного на принципе иерархии, к выбору критериев качества технической системы, ее отдельных элементов, соединений этих элементов для обеспечения соответствия характеристик системы, собранной из отдельных элементов, критериям ее качества.
Ссылка для цитирования (for citation):
Кершенбаум В.Я., Протасов В.Н., Коробов Д.А., Штырев О.О. Методические основы разработки технических требований к противокоррозионной изоляции неразъемных соединений сложных технических систем на примере сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов из стальных элементов с полимерными покрытиями // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2020. № 3-4. С. 70-78.
Kershenbaum V.Ya., Protasov V.N., Korobov D.A., Shtyrev O.V. Methodological Bases of Development of Technical Requirements for Anticorrosive Insulation of Permanent Joints of Complex Technical Systems on the Example of Welded Joints of Oil Field Pipelines Made of Steel Elements with Polymer Coatings. Territorija "NEFTEGAS" [Oil and Gas Territory]. 2020;(3-4):70-78. (In Russ.)
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
12 3 4 5 1
Рис. 1. Сварное соединение стальных труб с наружной противокоррозионной изоляцией термоусаживающейся муфтой или манжетой:
1 - труба; 2 - наружное покрытие; 3 - праймер; 4 - сварной шов; 5 - термоусаживающая манжета Fig. 1. Welded joint of steel pipes with external anticorrosive insulation by a heat-shrinkable sleeve or cuff:
1 - pipe; 2 - outer coating; 3 - primer; 4 - welding seam; 5 - heat shrinkable cuff
1 2 3 4 5 6
Рис. 2. Внутренняя противокоррозионная втулочная изоляция сварного соединения стальных труб с внутренним эпоксидным покрытием с герметизацией зазора между втулкой и внутренней поверхностью трубы герметиком эпоксидным:
1 - труба стальная с внутренним эпоксидным покрытием; 2 - герметик эпоксидный; 3 - втулка защитная стальная с эпоксидным покрытием; 4 - сварной шов; 5 - теплоизоляция; 6 - манжета резиновая
Fig. 2. Internal anti-corrosion sleeve insulation of welded steel pipes with internal epoxy coating with sealing the gap between the sleeve and the inner surface of the pipe with an epoxy sealant: 1 - steel pipe with internal epoxy coating; 2 - epoxy sealant; 3 - protective steel sleeve with epoxy coating; 4 - welding seam; 5 - thermal insulation; 6 - rubber cuff
В настоящее время в научно-технической литературе достаточно много внимания уделяется выбору критериев качества - норм на показатели требуемых свойств элементов сложных технических систем [1].
Разработаны методические основы выбора в соответствии с принципом иерархии критериев качества сложных технических систем и их элементов, являющиеся основой разработки стандартов и корпоративной норма-
тивной документации, определяющих технические требования к техническим системам и их элементам [2]. Однако базирующийся на иерархическом принципе системный подход к выбору критериев качества сложных технических систем и их элементов в отрыве от соединений этих элементов, т. е. без учета их взаимосвязи и сопод-чиненности в технической системе, не позволяет обеспечить требуемый уровень качества технических систем на стадии их монтажа. Для обеспечения требуемого уровня качества сложной технической системы необходима определенная последовательность выполнения операций по выбору критериев качества технической системы, ее отдельных элементов и соединений этих элементов. При этом выход из одной операции должен являться входом в другую. Очевидно, критерии качества технической системы должны определять критерии качества ее элементов, которые, в свою очередь, должны определять критерии качества соединений этих элементов. Однако на сегодняшний день стандарты и корпоративные технические требования, содержащие критерии качества различных соединений элементов конкретных технических систем нефтегазового комплекса во взаимосвязи с самой технической системой и ее элементами, отсутствуют. Сложность создания подобной нормативной документации в значительной мере объясняется отсутствием методических основ выбора критериев качества соединений различных элементов сложных технических систем в соответствии с принципом иерархии.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ИЗ СТАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ПОЛИМЕРНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
В технических системах нефтегазового комплекса преимущественно используют стальные элементы. В процессе эксплуатации они подвергаются одновременному воздействию статических циклических и динамических нагрузок, сил трения, коррозионно- и сорбцион-но-активных эксплуатационных и технологических сред, повышенных, отрицательных и циклических температур,
72
№ 3-4 апрель 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
ANTICORROSIVE PROTECTION
12 3 4 5 6
Рис. 3. Внутренняя противокоррозионная втулочная изоляция сварного соединения стальных труб с внутренним эпоксидным покрытием с герметизацией зазора между втулкой и внутренней поверхностью трубы манжетой из терморасширяющегося материала: 1 - труба стальная с внутренним эпоксидным покрытием; 2 - втулка защитная стальная с эпоксидным покрытием; 3 - манжета из терморасширяющегося материала; 4 - сварной шов; 5 - теплоизоляция; 6 - манжета резиновая
Fig. 3. Internal anti-corrosion sleeve insulation of the welded joint of steel pipes with an internal epoxy coating, sealing the gap between the sleeve and the inner surface of the pipe with a thermally expanding material cuff:
1 - steel pipe with internal epoxy coating; 2 - protective steel sleeve with epoxy coating; 3 - sleeve made of thermally expanding material; 4 - welding seam; 5 - thermal insulation; 6 - rubber cuff
12 2 1
Рис. 4. Внутренняя противокоррозионная изоляция бандажной лентой сварного соединения стальных труб с внутренним эпоксидным покрытием:
1 - труба; 2 - бандажная лента, пропитанная жидким эпоксидным связующим; 3 - эпоксидное связующее, выдавленное из бандажной ленты при ее прижатии к трубе Fig. 4. Internal anticorrosive insulation of welded steel pipes with internal epoxy coating with a band:
1 - pipe; 2 - bandage tape steeped with liquid epoxy binder; 3 - epoxy binder squeezed out of the bandage tape when it is pressed against the pipe
что определяет интенсивное развитие процессов их коррозионно-сорбцион-но-механического разрушения, приводящих к частым отказам. Накопленный опыт использования различных коррозионно-стойких сталей и сплавов для изготовления элементов технических систем нефтегазового комплекса показал, что стоимость этих элементов и их соединений возрастает более существенно по сравнению с повышением уровня их качества. Коррозионно-сорбционно-механиче-ское разрушение стальных элементов технических систем нефтегазового комплекса и их соединений начинается с поверхностей, контактирующих с агрессивной внешней средой, что свидетельствует о значимой роли поверхностного слоя.
Опыт эксплуатации различных технических систем показал, что перспективным направлением повышения надежности и существенного снижения затрат при эксплуатации стальных элементов сложных технических систем нефтегазового комплекса является изоляция их рабочих поверхностей полимерными покрытиями, обеспечивающими требуемое качество их поверхностного слоя. В стальных элементах с полимерным покрытием удачно сочетаются требуемое сопротивление стального элемента силовым воздействиям с высокими барьерными свойствами полимерного покрытия по отношению к эксплуатационным и технологическим средам, его достаточной стойкостью в этих средах, износостойкостью и другими требуемыми свойствами.
Однако требуемый уровень качества технических систем нефтегазового комплекса из стальных элементов с полимерными покрытиями может быть обеспечен только при соответствующем уровне качества соединений этих элементов при монтаже технической системы.
В технических системах нефтегазового комплекса применяются разнообразные виды разъемных и неразъемных соединений стальных элементов с защитными полимерными покрытиями. В процессе эксплуатации эти соединения подвергаются воздействию агрессивных сред, что обусловливает необходимость
их противокоррозионной изоляции, не уступающей по защитной способности полимерным покрытиям самих стальных элементов. В частности, интенсивному коррозионному воздействию подвергаются неразъемные сварные соединения стальных элементов с полимерными
покрытиями нефтепромысловых трубопроводов.
Были проанализированы используемые отечественными нефтегазовыми компаниями различные виды противокоррозионной изоляции наружной и внутренней поверхностей сварных соединений стальных элементов неф-
TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 3-4 April 2020
73
Рис. 5. Внутренняя противокоррозионная раструбно-втулочная изоляция сварных соединений стальных труб с фасонными изделиями трубопроводов с внутренним эпоксидным покрытием
Fig. 5. Internal anti-corrosion bell-sleeve insulation of welded joints of steel pipes with fittings of pipelines with internal epoxy coating
Герметик Joint sealant
Патрубок с раструбом Tail pipe
Уплотнение Seal
Коррозионно-стойкое кольцо Corrosion-resistant ring
Патрубок с раструбом Tailpipe
тепромысловыхтрубопроводов с полимерными покрытиями и действующая стандартизированная и корпоративная нормативная документация, определяющая их требуемые характеристики. Для наружной изоляции сварных соединений стальных элементов трубопроводов с полимерными покрытиями из различных материалов широко применяют аналогичные виды покрытий или муфты и манжеты из термоусадочных полимерных материалов (рис. 1). Выбор конструкции и материалов изоляции наружной поверхности сварных соединений стальных элементов трубопроводов определяются конструкцией и материалами наружного полимерного покрытия этих элементов. В настоящее время у нефтегазовых компаний нет стандартизированных или корпоративных технических требований, содержащих критерии качества наружной противокоррозионной изоляции муфтами или манжетами из термоусадочных материалов сварных соединений стальных элементов трубопроводов с полимерными покрытиями. В [3], разработанном ООО «Газпром ВНИИГАЗ», в разделе 15 «Защита промысловых трубопроводов от коррозии»
указывается, что «защитное покрытие зоны сварных стыков изолированных труб, монтажных и крановых узлов выполняется материалами,разрешенными к применению действующими нормативными документами. Уровень показателей свойств этих материалов должен быть максимально приближен к свойствам основного покрытия». Это общее заявление, не определяющее требуемые критерии качества наружной изоляции сварных соединений, что свидетельствует о профессиональной некомпетентности разработчиков стандарта.
ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ СТАНДАРТИЗИРОВАННОЙ И КОРПОРАТИВНОЙ НОРМАТИВНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩЕЙ КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА ВНУТРЕННЕЙ ИЗОЛЯЦИИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Специалисты, осуществляющие строительство нефтепромысловых трубопроводов, выполняют наружную изоляцию сварных соединений в соответствии с техническими условиями,разработанными производителями изоляцион-
ных материалов, или технологическим регламентом, разработанным на основе технических условий производителей, при отсутствии в этих документах требуемых критериев качества наружной изоляции.
Необходимо отметить, что разнообразные внешние воздействия на наружную изоляцию сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов в ходе эксплуатации являются менее интенсивными по сравнению с воздействиями на их внутреннюю изоляцию, в связи с чем основной причиной отказов сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов является разрушение их внутренней изоляции. Поэтому проблема разработки стандартизированной и корпоративной нормативной документации, определяющей критерии качества наружной изоляции сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов, в настоящее время не является актуальной. Для внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений стальных элементов нефтепромысловых трубопроводов с внутренним полимерным покрытием нефтегазовые компании РФ широко применяют герметизируемые
РОССИЯ, МОСКВА, ЦВК «ЭКСПОЦЕНТР»
НЕФТЕГАЗ
20-Я ЮБИЛЕЙНАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ ВЫСТАВКА
«ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА»
Ъг
Реклама
12+
МИНПРОМТОРГ РОССИИ
Г^Щ-. Российское
LЩШР ^Газовое
в
VDMA
СОЮЗ
НЕФТЕГАЗОПРОМЫШЛЕННИКОВ РОССИИ
^ЭКСПОЦЕНТР
тп
Messe Düsseldorf
Таблица 1. Технические требования к нефтепромысловым трубопроводам, их стальным элементам с полимерными покрытиями, сварным соединениям этих элементов с противокоррозионной изоляцией
Table 1. Technical requirements for oil field pipelines, their steel elements with polymer coatings, and welded joints of these elements with anticorrosive insulation
Требуемые свойства трубопроводов, их элементов, соединений элементов The required properties of the pipelines, their elements, compounds of elements Показатели требуемых свойств Indicators of required properties Нормы на показатели -критерии качества Standards for indicators -quality criteria
Пропускная способность в заданных условиях применения Transmission capacity in the specified conditions of use Внутренний диаметр, мм, не менее Internal diameter, mm, not less
Несущая способность в заданных условиях применения Bearing capacity under specified application conditions Максимальное давление, при котором не должно происходить разрушение трубопровода, Р, МПа, не менее The maximum pressure at which the pipeline shouldn't be destroyed, P, MPa, not less than
Герметичность Sealing Максимальное давление, которое должно сохраняться в течение заданного интервала времени, Р, МПа, не менее The maximum pressure that must be maintained for a specified time interval, P, MPa, not less than Устанавливают нефтегазовая компания и проектная организация
Энергоэффективность в заданных условиях применения Energy efficiency in the specified application conditions Удельные гидравлические потери, àP/L, МПа/км, не более Specific hydraulic losses, àP/L, MPa/km, less than Established by an oil and gas company and a project organization
Безотказность в течение регламентированной наработки в заданных условиях применения Failure-free during regulated operating time under specified application conditions Скорость уменьшения толщины стенки, Л5/т, не более, где Л8 - допустимое локальное уменьшение толщины стенки, мм; т - регламентированная наработка The rate of reduction of the wall thickness, Л5/т, less than, where Л8 - the permissible local reduction of the wall thickness, mm; т - the regulated operating time
Технологичность Constructability Трудоемкость монтажа, человеко-часы, не более Labor intensity of installation, man-hours, less than
Таблица 2. Технические требования к противокоррозионной внутренней втулочной и раструбно-втулочной изоляции сварного соединения стальных труб и фасонных изделий трубопроводов с полимерными покрытиями
Table 2. Technical requirements for anticorrosive inner sleeve and socket-sleeve insulation of welded joints of steel pipes and pipe fittings with polymer coatings
Требуемые свойства The required properties Показатели требуемых свойств Indicators of required properties Нормы на показатели - критерии качества Standards for indicators - quaLity criteria
Дефектность внешняя Presence of external defects Внешний вид External appearance В соответствии с техническими условиями на внутреннюю втулочную и раструбно-втулочную изоляцию сварных соединений In accordance with the technicaL conditions for internaL sLeeve-type and fLared-sLeeve insuLation of weLded joints
Пропускная способность Transmission capacity Внутренний диаметр изоляции, мм, не менее Internal diameter of insulation, mm, not Less Устанавливает проектная организация EstabLished by a project organization
Герметичность зазора между наружной поверхностью втулки и внутренней поверхностью сварного соединения: SeaLabiLity of the gap between the outer surface of the sleeve and the inner surface of the welded joint: • в исходном состоянии in initial state • после поперечного изгиба after a Lateral bending • после циклического воздействия температуры after temperature cycling Опрессовочное давление газожидкостной смесью, равное 1,25 рабочего давления трубопровода, которое должно сохраняться в течение заданного интервала времени, МПа The pressure of the gas-Liquid mixture, equaL to 1.25 of the working pressure of the pipeLine, which must be maintained for a specified time intervaL, MPa
Сопротивление втулки осевому смещению под действием заданного усилия сдвига при использовании втулочной изоляции Resistance of the sleeve to axiaL displacement under the action of a specified shear force when using sLeeve insuLation Положение относительно сварного шва в осевом направлении Position reLative to the weLd in the axiaL direction Сохранение исходного положения после воздействия заданного усилия сдвига Maintaining the originaL position after the specified shear force is appLied
ANTICORROSIVE PROTECTION
Таблица 3. Технические требования к противокоррозионной внутренней изоляции бандажной лентой сварного соединения стальных труб с полимерными покрытиями
Table 3. Technical requirements for anticorrosive internal insulation of welded joints of steel pipes with polymer coatings
Требуемые свойства The required properties Показатели требуемых свойств Indicators of required properties Нормы на показатели - критерии качества Standards for indicators - quality criteria
Дефектность внешняя Presence of external defects Внешний вид External appearance Отсутствие складок, пузырей, вздутий No folder plates, bubbles, or blisters
Пропускная способность Transmission capacity Внутренний диаметр изоляции, мм, не менее Internal diameter of insulation, mm, not less В соответствии с техническими условиями на внутреннюю изоляцию сварного соединения бандажной лентой In accordance with the technical conditions for internal insulation of the welded joint with a band
Сопротивление осмотическому вспучиванию в модельной газожидкостной среде при заданных значениях температуры и давления Resistance to osmotic swelling in a model gas-liquid medium at specified temperature and pressure values Внешний вид External appearance Отсутствие пузырей и вздутий No bubbles or blisters
Адгезия концевых участков изоляции бандажной лентой к внутреннему полимерному покрытию сваренных стальных элементов трубопроводов Adhesion of the end sections of insulation with a band to the internal polymer coating of welded steel elements of pipelines Удельное усилие отрыва приклеенного к изоляции грибка, МПа, не менее Specific separation force of the fungus glued to the insulation, MPa, not less 7,0
Диэлектрическая сплошность изоляции бандажной лентой в пределах длины сваренных не изолированных покрытием участков стальных элементов трубопроводов: Dielectric continuity of insulation with a band within the length of welded non insulated sections of steel elements of pipelines: • в исходном состоянии in initial state • после поперечного изгиба after a lateral bending • после циклического воздействия температуры after temperature cycling Отсутствие электрического пробоя при напряжении кВ/мм толщины изоляции,не менее The absence of electrical breakdown at voltage kV/mm of insulation thickness, not less 5,0
стальные втулки с аналогичным покрытием (рис. 2-3).
Длительный опыт применения внутренней втулочной изоляции сварных соединений в нефтепромысловых трубопроводах из стальных элементов с полимерными покрытиями позволил выявить следующие существенные недостатки данного вида изоляции:
1) в большинстве случаев не обеспечивается контакт транспортируемой по трубопроводу среды с внутренней поверхностью сварного соединения стальных элементов трубопроводов. В результате коррозионно-активный продукт, проникая через зазор, контактирует со сварным швом и прилегающими к нему не изолированными эпоксидным покрытием концевыми участками стальных элементов трубопровода;
2) на участках с внутренней изоляцией сварных соединений защитной втулкой уменьшается проходное сечение тру-
бопроводов, что повышает гидравлическое сопротивление трубопровода и в результате снижает его энергетическую эффективность. При этом затрудняется работа очистных устройств при техническом обслуживании трубопровода и диагностирующих снарядов при контроле технического состояния трубопровода;
3) изменяются гидродинамические характеристики потока транспортируемого продукта в местах сужения, вызываемого изоляцией сварного соединения защитной втулкой. На выходе из втулочной изоляции происходит завихрение потока транспортируемой газожидкостной смеси, вызывающее интенсивный износ эпоксидного покрытия стальных элементов трубопровода на этих участках.
Анализ действующей в нефтегазовых компаниях стандартизированной и корпоративной документации, опре-
деляющей технические требования к стальным элементам с полимерными покрытиями нефтепромысловых трубопроводов, показал, что критерии качества внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений этих элементов и методы контроля соответствия характеристик изоляции критериям ее качества в нормативной документации отсутствуют. Следствием этого является широкое промышленное использование внутренней втулочной изоляции сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов при отмеченных ее существенных недостатках. Поэтому разработка технических требований к внутренней втулочной изоляции сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов из стальных элементов с полимерными покрытиями, определяющих требуемые критерии ее качества, является актуальной проблемой.
ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫМ ТРУБОПРОВОДАМ, ИХ ЭЛЕМЕНТАМ С ПОЛИМЕРНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ, СВАРНЫМ СОЕДИНЕНИЯМ ЭТИХ ЭЛЕМЕНТОВ С ПРОТИВОКОРРОЗИОННОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
В табл. 1 приведены предлагаемые авторами статьи технические требования к нефтепромысловым трубопроводам, их элементам с полимерными покрытиями, сварным соединениям этих элементов с противокоррозионной изоляцией. Эти требования в соответствии с принципом иерархии определяют следующие технические требования к конструкции внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений стальных элементов с полимерным покрытием:
• уменьшение внутреннего сечения трубопровода в местах внутренней изоляции сварных соединений не должно превышать 20 % в целях предотвращения значительного повышения гидравлического сопротивления трубопровода;
• внутренняя изоляция сварных соединений трубопровода должна предотвращать контакт сварных соединений трубопровода с транспортируемой средой при максимальном рабочем давлении трубопровода в течение регламентированного срока службы;
• материал поверхности внутренней изоляции сварных соединений, контак-
тирующей с транспортируемой средой, должен снижать интенсивность образования отложений асфальтосмоло-парафинов равноценно с внутренним полимерным покрытием стальных элементов трубопровода в целях предотвращения повышения гидравлического сопротивления;
• трудоемкость монтажа внутренней противокоррозионной изоляции сварного соединения трубопровода не должна превышать регламентированную норму.
Характеристики широко используемой нефтегазовыми компаниями внутренней втулочной изоляции сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов не соответствуют большинству из приведенных технических требований. Поэтому актуальны разработка и внедрение новых эффективных конструкций внутренней изоляции сварных соединений, отвечающих предлагаемым требованиям.
В настоящее время разработаны и успешно прошли опытно-промышленные испытания две конструкции внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений разного назначения [4]:
• внутренняя противокоррозионная изоляция бандажной лентой сварных соединений стальных труб с внутренним эпоксидным покрытием (рис. 4);
• внутренняя противокоррозионная раструбно-втулочная изоляция сварных
соединений стальных труб с фасонными изделиями с внутренним эпоксидным покрытием (рис. 5). В сравнении со втулочной изоляцией применение рассматриваемых конструкций внутренней изоляции позволяет:
• исключить контакт транспортируемого продукта со сварным соединением;
• сохранить проходное сечение трубопроводов на участках внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений в отсутствие препятствий прохождению очистных поршней при удалении различных отложений и движению диагностических комплексов при контроле технического состояния трубопроводов;
• сократить временнь'е затраты на внутреннюю противокоррозионную изоляцию сварных соединений;
• устранить влияние квалификации исполнителя и состояния окружающей среды на качество внутренней противокоррозионной изоляции;
• сократить временнь'е затраты на внутреннюю изоляцию сварных соединений.
Обе конструкции отвечают приведенным техническим требованиям к внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов, однако данные требования требуют корректировки для каждой из этих конструкций (табл. 2-3).
References:
1. Shmal G.I., Kershenbaum V.Ya., Protasov V.N., Shtyrev O.O. Novel Approach to the Quality Management and Standardization of the Complex Technical Systems for Oil and Gas Industry. Neftyanoe khozyaistvo [Oil and Gas Industry]. 2018;6:145-147. (In Russ.)
2. Shtyrev O.O. Methodological Bases of Selecting the Drilling Pipes Efficiency Criteria with Inner Protective Coating under Specified Operating Conditions within Rated Service Life. Territorija "NEFTEGAS" [Oil and Gas Territory]. 2015;(11):78-85. (In Russ.)
3. National Standard (GOST R) 55990-2014. Oil and Gas-Oil Fields. Field Pipelines. Design Codes. Weblog. Available from: http://docs.cntd.ru/ document/1200110076 [Accessed 15th April 2020]. (In Russ.)
4. Protasov V.N., Korobov D.A. Goal Quality Assurance of Inner Anti-Corrosive Protection of Welded Joints in Epoxy Coated Steel Pieces of Oilfield Pipelines. Territorija "NEFTEGAS" [Oil and Gas Territory]. 2018;(12):48-55. (In Russ.)
Литература:
1. Шмаль Г.И., Кершенбаум В.Я., Протасов В.Н., Штырев О.О. Новые подходы к управлению качеством и стандартизации сложных технических систем нефтегазового комплекса // Нефтяное хозяйство. 2018. № 6. С. 145-147.
2. Штырев О.О. Методические основы выбора критериев работоспособности бурильных труб с внутренним защитным покрытием в заданных условиях эксплуатации в течение нормированного срока службы // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2015. № 11. С. 78-85.
3. ГОСТ Р 55990-2014. Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200110076 (дата обращения: 15.04.2020).
4. Протасов В.Н., Коробов Д.А. Обеспечение требуемого уровня качества внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений стальных элементов нефтепромысловых трубопроводов с внутренним эпоксидным покрытием // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2018. № 12. С. 48-55.
