CC BY
22УДК 620.19
О.О. Штырев1, e-mail: olegshtyr91@gmail.com
1 Лаборатория конструирования и испытания полимерных покрытий нефтегазового оборудования и сооружений ФГБОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).
Методика контроля сопротивления материала внутреннего полимерного покрытия труб нефтяного сортамента гидроабразивному износу при сертификационных и периодических испытаниях в лабораторных условиях
Одним из основных требований, предъявляемых к внутреннему полимерному покрытию труб нефтяного сортамента, является сопротивление покрытия разрушению при воздействии абразивосодержащего потока жидкости. Показателем сопротивления покрытия разрушению в этих условиях является скорость уменьшения толщины покрытия. При воздействии на материал покрытия потока абразивосодержащей жидкости могут развиваться два принципиально разных механизма изнашивания: абразивный и усталостный. Абразивный механизм изнашивания материала покрытия заключается в срезании твердой абразивной частицей определенного объема материала поверхностного слоя при каждом цикле воздействия этой частицы на материал. Усталостный механизм изнашивания заключается в многократном деформировании абразивными частицами поверхностного слоя материала, что приводит к растрескиванию и выкрошиванию циклически нагружаемого объема материала.
Сопротивление материала разрушению при абразивном и усталостном механизмах изнашивания определяется различными механическими свойствами этого материала.
При абразивном механизме изнашивания сопротивление материала разрушению возрастает с повышением его твердости. Полимерные материалы и покрытия на их основе не предназначены для использования в условиях абразивного изнашивания. В этом случае следует использовать металлы и сплавы с соответствующими механическими свойствами.
При усталостном механизме изнашивания сопротивление материалов возрастает со снижением их модуля упругости. Это подтверждается высоким сопротивлением разрушению эластомеров в этих условиях.
Известно, что механизм изнашивания материалов существенно зависит от угла атаки абразивосодержащей жидкости и режимов ее течения.
Для объективного моделирования процесса гидроабразивного изнашивания материалов полимерных покрытий при сертификационных и периодических испытаниях в лабораторных условиях и объективной оценки числового значения скорости изменения толщины покрытия в этих условиях важно воспроизвести механизм процесса гидроабразивного изнашивания материала внутреннего покрытия трубной продукции и оценить степень влияния различных эксплуатационных факторов на скорость этого процесса.
Для подтверждения вышесказанного и обоснования недопустимости использования установок типа Taber Abraser, дающих неправильную информацию о качестве внутреннего покрытия труб нефтяного сортамента, в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина была разработана методика испытаний полимерных покрытий на гидроабразивный износ, позволяющая объективно моделировать реальный механизм гидроабразивного изнашивания внутреннего полимерного покрытия трубной продукции, используемой для строительства, реконструкции и ремонта промысловых трубопроводов на нефтяных месторождениях.
Ключевые слова: нефтепроводные трубы, внутренние полимерные покрытия, гидроабразивный износ, лабораторные испытания, моделирование механизма, методика моделирования.
0.0. Shtyrev1, e-mail: olegshtyr91@gmail.com
1 The laboratory of design and testing of polymeric coatings in the oil and gas equipment and facilities of Federal State Institution of Higher Education «Russian State University of Oil and Gas (National Research University) named after I.M. Gubkin» (Moscow, Russia).
The Method of The Resistance Control of The Material of The Inner Polymer Coating of Oil Country Tubular Goods to Hydro Abrasive Depreciation in The Certification and Periodic Laboratory Testing
One of the main requirements for the internal polymeric coating of oil country tubular goods is the resistance of the coating to the destruction under the influence of the abrasive containing fluid flow. The indicator of the coating resistance to the destruction in these conditions is the speed of reducing the thickness of the coating.
Two fundamentally different mechanisms of depreciation: abrasive and fatigue can be developed under the influence of the abrasive flow to the coating material. Abrasive depreciation mechanism of the coating material is the cutting by the solid abrasive particle specific amount of the the surface layer of the material during each cycle of the influencing of this particle on the material. Fatigue depreciation mechanism consists in repeated deformation the surface layer of the material by the abrasive particles that causes cracking and crumbling cyclically loaded amount of the material. The resistance of the material to breaking under the influence of abrasive and fatigue depreciation mechanisms is determined by the different mechanical properties of this material. In case of emergence of the abrasive depreciation mechanism the material's resistance to the destruction increases with the rise of its hardness. Polymeric materials and coatings on their basis is not intended for the usage in conditions of the abrasive depreciation. In this case, you should use of metals and alloys with appropriate mechanical properties. In case of fatigue depreciation mechanism the resistance of the materials increases in proportion to the decrease of their modulus of elasticity. This is confirmed by the high resistance to the destruction of elastomers in these conditions. It is known that the depreciation mechanism of the materials significantly depend on the attack angle of abrasive fluid and modes of its flow. It is important to reproduce the mechanism of the process of hydro abrasive depreciation of the material of the internal coating of the tubes and to estimate the influence of various operational factors on the rate of this process for the objective modeling of the hydro abrasive depreciation process of materials of polymeric coatings in case of certification and periodic testing under laboratory conditions and the objective assessment of the numerical value of rate of change of the coating thickness under these conditions.
To confirm the above and to justify the inadmissibility of the usage of the units such as the Taber Abraser, giving wrong information about the quality of the internal coating of oil country tubular goods, the method of testing polymeric coatings on hydro abrasive depreciation was developed in Gubkin Russian state University of oil and gas (national research university). This method allows creating the real model of mechanism of hydro abrasive depreciation of the inner polymer coating of tubes used for construction, reconstruction and repair of oil pipelines at oil deposits.
Keywords: oil pipeline tubes, the inner polymer coating, hydro abrasive depreciation, laboratory testing, mechanism modeling, modeling technique.
Разнообразные жидкие среды, транспортируемые по нефтепромысловым трубопроводам, колоннам насосно-ком-прессорных и бурильных труб с внутренним полимерным покрытием, содержат значительное количество механических примесей, что вызывает интенсивный гидроабразивный износ материала покрытия. Вследствие этого значительно уменьшается толщина покрытия и, как результат, нарушается его работоспособность. Поэтому одним из основных требований, предъявляемых к внутреннему полимерному покрытию труб нефтяного сортамента, является сопротивление покрытия разрушению при воздействии абразивосодержащего потока жидкости. Показателем сопротивления покрытия разрушению в этих условиях является скорость уменьшения толщины покры-
тия. Известно, что при гидроабразивном изнашивании конструкционных материалов могут развиваться два принципиально разных механизма изнашивания: абразивный и усталостный. Абразивный механизм изнашивания материала заключается в срезании твердой абразивной частицей определенного объема материала поверхностного слоя при каждом цикле воздействия этой частицы на материал. Подобный процесс аналогичен обработке материалов резанием.
Усталостный механизм изнашивания заключается в многократном деформировании абразивными частицами поверхностного слоя материала, что приводит к растрескиванию и выкро-шиванию циклически нагружаемого объема материала.
Развитие абразивного или усталостного механизма изнашивания существенно зависит от энергии удара абразивной частицы, определяемой ее массой и скоростью потока абразивосодержа-щей жидкости, углом атаки абразивных частиц по отношению к поверхности материала, прочностными и деформационными характеристиками изнашиваемого материала, определяющими энергию активации процесса его разрушения. Сопротивление материала разрушению при абразивном и усталостном механизмах изнашивания определяется различными механическими свойствами этого материала.
При абразивном механизме изнашивания сопротивление материала разрушению возрастает с повышением его твердости. Полимерные материалы и
Ссылка для цитирования (for citation):
Штырев О.О. Методика контроля сопротивления материала внутреннего полимерного покрытия труб нефтяного сортамента гидроабразивному износу при сертификационных и периодических испытаниях в лабораторных условиях // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2017. № 3. С. 46-52. Shtyrev О.О. The Method of The Resistance Control of The Material of The Inner Polymer Coating of Oil Country Tubular Goods to Hydro Abrasive Depreciation in The Certification and Periodic Laboratory Testing. Territorija «NEFTEGAZ» = Oil and Gas Territory, 2017, No. 3, P. 46-52. (In Russian)
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
покрытия на их основе не предназначены для использования в условиях абразивного изнашивания. В этом случае следует использовать металлы и сплавы с соответствующими механическими свойствами.
При усталостном механизме изнашивания сопротивление материалов возрастает со снижением их модуля упругости. Это подтверждается высоким сопротивлением разрушению эластомеров в этих условиях.
Механизм разрушения материалов при гидроабразивном изнашивании существенно зависит от угла атаки потока абразивосодержащей жидкости. При малых углах атаки преобладает абразивный механизм изнашивания. Однако для его развития необходима достаточная скорость течения абразивосодержащей жидкости, обеспечи-
вающая необходимую энергию воздействия абразивной частицы на материал для его срезания с поверхности. При больших углах атаки преобладает усталостный механизм изнашивания материалов.
Существенное влияния угла атаки на скорость уменьшения толщины внутреннего полимерного покрытия нефтепромысловых трубопроводов подтверждается результатами контроля технического состояния этого покрытия диагностическими комплексами. Установлено, что наиболее интенсивное разрушение внутреннего полимерного покрытия трубопровода происходит на участках изменения направления потока транспортируемой абразивосодержащей жидкости, т. е. в местах установки фасонных изделий трубопроводов (отводов и тройников).
Для объективного моделирования процесса гидроабразивного изнашивания материалов полимерных покрытий при сертификационных и периодических испытаниях в лабораторных условиях и объективной оценки в этих условиях числового значения скорости изменения толщины покрытия важно воспроизвести механизм процесса гидроабразивного изнашивания материала внутреннего покрытия трубной продукции и оценить степень влияния различных эксплуатационных факторов на скорость этого процесса. В ранее опубликованной тем же автором статье [1], посвященной механизму гидроабразивного изнашивания материалов внутреннего полимерного покрытия труб нефтяного сортамента, достаточно убедительно была обоснована недопустимость использования установки ТаЬег АЬ^ег и подобных ей для контроля сопротивления материалов полимерных покрытий гидроабразивному износу. Данный тип установок моделирует абразивный механизм изнашивания материалов закрепленным абразивом, аналогом шлифовального круга.
Автор статьи предполагал, что донес до специалистов испытательных лабораторий, проводящих периодические испытания внутреннего полимерного покрытия нефтепроводных труб, информацию о недопустимости испытаний на установках типа ТаЬег АЬгаэег, дающих неверную информацию о качестве покрытия. Однако ничего не изменилось, и подобные испытания продолжаются. Вероятно, это объясняется некомпетентностью специалистов лабораторий в области гидроабразивного износа.
Целью данной статьи является донесение до нефтяных компаний информации о несоответствии условий контроля сопротивления внутренних полимерных покрытий трубной продукции износу на установке ТаЬег АЬгаэег при периодических испытаниях в лабораторных условиях реальным воздействиям на это покрытие. Следствием подобного несоответствия является низкий срок службы трубной продукции с полимерным покрытием при высокой ее стоимости.
Рис. 1. Схема установки для испытаний материалов покрытия на гидроабразивный износ: I - бак конический; II - блок сопел; III - распределительный блок; IV - блок вращения столиков; 1 - образец; 2 - столик; 3 - держатель сопел; 6 - крестовина; 7 - кран байпасной линии;
8 - кран напорной линии; 9 - кран для отбора пробы; 10 - байпасная линия; 11 - напорная линия; 12 - Y-образный тройник; 13 - насос; 14 - сопло; 15 - манометр; 16 - линия отбора пробы;
17 - перемешивающий насос
Fig. 1. The scheme of the machine for testing the resistance of coating materials to hydro abrasive depreciation:
1 - tank conical; II - block of nozzles; III - distribution block; IV -table rotation unit; 1 - sample;
2 - table; 3 - nozzle holder; 6 - cross; 7 - the tap of the bypass line; 8 - the tap of the pressure line;
9 - the tap for sampling; 10 - a bypass line; 11 - a pressure line; 12 - Y-shaped tee; 13 - pump; 14 - nozzle; 15 - manometer; 16 - sampling line; 17 - mixing pump
48
№ 3 март 2017 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
Рис. 2. Схема контроля толщины образца с покрытием по периметру канавки, образующейся в результате износа, и по заданным координатным осям: А-А, В-В, С-С, Д-Д
Fig. 2. Scheme of the sample thickness control, which based on the perimeter of the groove, resulting from depreciation, and on the set of coordinate axes: A-A, B-B, C-C, D-D
Для подтверждения вышесказанного в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина была отработана методика испытаний полимерных покрытий на гидроабразивный износ, позволяющая объективно моделировать реальный механизм гидроабразивного изнашивания внутреннего полимерного покрытия трубной продукции,используемой для строительства, реконструкции и ремонта промысловых трубопроводов на нефтяных месторождениях. Испытания проводятся на струйно-абразивной установке, схема которой представлена на рис. 1. Установка позволяет изменять в широком диапазоне скорость течения абразивосодержащей жидкости, концентрацию механических примесей в ней, угол атаки по отношению к поверхности покрытия.
В качестве модельной абразивосодержащей среды используют воду, содержащую требуемую концентрацию кварцевого песка с размером частиц 150-250 мкм.
При отработке методики испытаний определяют максимально допустимую продолжительность испытаний образцов с покрытием на износ в абразивосодержащей жидкости без ее замены, определяемую временем сохранения размера абразивных частиц более 100 мкм при исходном значении 100-
250 мкм. Для этого через каждый час испытаний образцов с покрытием на гидроабразивный износ при заданной скорости истечения струи абразивосодержащей жидкости отбирают пробу абразивосодержащей жидкости и определяют интервал времени, в течение которого масса абразивных частиц, оставшихся на сетке сита с размером ячеек 100 мкм, составляет не менее 80 % от общей массы частиц в отобранной пробе.
В таблице приведены результаты исследования влияния продолжительности испытания покрытия на гидроабразивный износ на процентное содержание абразивных частиц размером до 100 мкм в отобранной пробе. Из приведенных данных видно,что продолжительность испытаний до 2 ч соответствует установленной норме.
В ПРОЦЕССЕ ИСПЫТАНИЙ КОНТРОЛИРУЮТ СЛЕДУЮЩИЕ РЕЖИМЫ:
• давление в напорной линии, определяющее скорость истечения абразивосодержащей жидкости;
• концентрацию абразива в абразивосодержащей жидкости.
Контроль концентрации абразива в отобранной пробе проводят после приготовления абразивосодержащей жидкости, т. е. перед проведением
предварительных испытаний образцов на износ, затем перед началом основных испытаний образцов на износ и, наконец, после окончания основных испытаний образцов на износ. Полученные значения концентрации не должны различаться более чем на 5 %. Перед испытаниями на гидроабразивный износ на поверхность испытываемого покрытия наносят с помощью трафарета фломастером координатные линии, вдоль которых необходимо контролировать относительное изменение глубины канавки образца с покрытием, образующейся при проведении испытаний материала покрытия на сопротивление гидроабразивному износу (рис. 2). На установке одновременно испытывают в одном и том же режиме 4 образца. В результате измерений глубины канавки по средней линии канавки, образующейся в результате испытаний, по 8 координатным осям получают 8 значений глубин канавки после испытаний на износ каждого образца. Измерение глубины канавки производят с помощью индикатора с точностью деления до 1 мкм и пределом измерения 1 мм в самой глубокой точке канавки по заданным координатам в соответствии со схемой, приведенной на рис. 2.
Общее количество полученных значений глубин канавки по заданным ко-
Результаты влияния продолжительности испытания материала покрытия на гидроабразивный износ на процентное содержание абразивных частиц размером до 100 мкм в отобранной пробе
The results of the impact of the duration of testing material coatings on hydro abrasive depreciation and on the percentage content of abrasive particles up to 100 microns in the selected sample
Продолжительность испытаний, ч Test duration, h Общая масса частиц кварцевого песка в отобранной пробе, г The total mass of quartz sand particles in the selected sample, g Масса частиц кварцевого песка размером до 100 мкм в отобранной пробе, г Mass of quartz sand particles with a size up to 100 |jm in the selected sample, g Процентное содержание частиц до 100 мкм в отобранной пробе, % The percentage of particles up to 100 |m in the selected sample, %
0,5 496 25 5
1,0 378 32 8,5
1,5 383 35 9,1
2,0 214 30 14
ординатам четырех одновременно испытанных образцов с покрытием равно 32, что позволяет после статистической обработки результатов измерений определить скорость уменьшения толщины покрытия с требуемой вероятностью. Для установления функциональной зависимости скорости уменьшения толщины полимерного покрытия от скорости течения абразивосодержащей жидкости с целью последующего расчета срока службы защитного покрытия при реальных скоростях течения абразивосодержащей жидкости в трубопроводах и колоннах труб в скважинах проводят испытания образцов с покрытием на гидроабразивный износ при скоростях
течения струи абразивосодержащей жидкости 12,78; 15,0; 17,68; 20,8; 22,0; 24,0 и 26,0 м/с и заданной концентрации кварцевого песка.
Для установления функциональной зависимости скорости уменьшения толщины полимерного покрытия от концентрации кварцевого песка в абразивосодержащей жидкости проводят испытания на гидроабразивный износ образцов с покрытием при концентрации кварцевого песка 1,0; 3,0; 5,0; 7,0 и 9,0 % и заданной скорости течения струи.
Для установления функциональной зависимости скорости уменьшения толщины полимерного покрытия от угла
атаки потока абразивосодержащей жидкости по отношению к поверхности покрытия проводят испытания на гидроабразивный износ образцов при углах атаки 15; 30; 45; 60; 75 и 90° и заданных значениях скорости течения абразивосодержащей жидкости и концентрации кварцевого песка. На основании статистической обработки экспериментальных данных строят графики следующих зависимостей: скорости уменьшения толщины полимерного покрытия от скорости потока абразивосодержащей жидкости; скорости уменьшения толщины защитного покрытия от концентрации кварцевого песка в абразивосодержащей жидкости; скорости уменьшения толщины покрытия от угла атаки потока абразивосодержащей жидкости по отношению к поверхности покрытия. На рис. 3 представлен график зависимости скорости уменьшения толщины полимерного покрытия на основе эпоксидной порошковой краски П-ЭП-7150 от скорости потока абразивосодержащей жидкости при концентрации кварцевого песка 3 % от объема. График носит нелинейный характер. Из графика видно, что при увеличении скорости течения абразивосодержащей жидкости до 15 м/с скорость уменьшения толщины покрытия изменяется незначительно. При дальнейшем увеличении скорости течения абразивосодержащей жидкости интенсивность изменения скорости уменьшения толщины резко возрастает. На основании построенного графика была установлена функциональная зависимость скорости уменьшения толщины полимерного покрытия от скорости потока абразиво-
! = в
1 = Е
® к <и э s *л .а i- m
13 2
2 о. и
£ а: 55 >> о -а £ с <и
Ух»
О I
й- « о 3 1л ш
и о =
° -к
10 15 20 25
Скорость потока, м/с Speed of the flow, m/s
35
Рис. 3. График зависимости скорости уменьшения толщины покрытия на основе эпоксидной порошковой краски П-ЭП-7150 от скорости потока абразивосодержащей жидкости при концентрации абразива 3 % и угле атаки 45°
Fig. 3. A graph of the thickness rate decrease of the coating based on epoxy powder paint П-ЭП-7150 from the speed of the flow of abrasive liquid at the concentration of abrasive of 3% and the angle of attack of 45°
ANTICORROSIVE PROTECTION
содержащей жидкости при постоянной концентрации кварцевого песка 3 % от объема и угле атаки 45°.
V,
: A.9 1
(1)
где V - скорость уменьшения толщины покрытия; 9ж - скорость потока абразивосодержащей жидкости; А и Р - постоянные, зависящие от прочностных и деформационных характеристик покрытия.
На рис. 4 представлен график зависимости скорости уменьшения толщины полимерного покрытия на основе эпоксидной порошковой краски П-ЭП-7150 от концентрации кварцевого песка в абразивосодержащей жидкости при скорости течения струи 26 м/с и угле атаки 45°.
График имеет нелинейный характер. С увеличением концентрации кварцевого песка в абразивосодержащей жидкости скорость уменьшения толщины полимерного покрытия возрастает. При концентрации кварцевого песка в абразивосодержащей жидкости до
10 11 12
Концентрация мех. примесей, % The concentration of mechanical impurities, %
Рис. 4. График зависимости скорости уменьшения толщины покрытия на основе эпоксидной порошковой краски П-ЭП-7150 от концентрации кварцевого песка в абразивосодержащей жидкости при скорости потока 26 м/с и угле атаки 45°
Fig 4. A graph of the thickness rate decrease of the coating based on epoxy powder paint П-ЭП-7150 from the concentration of quartz sand in abrasive fluid at a flow rate of 26 m/s and angle of attack 45°
0,5 % интенсивность уменьшения толщины полимерного покрытия наиболее высока. При больших концентрациях она существенно снижается.
На основании построенного графика была установлена функциональная зависимость скорости уменьшения толщины полимерного покрытия от
ОРГАНИЗАТОР
RPI
НЕ ПРОПУСТИТЕ КЛЮЧЕВОЕ СОБЫТИЕ ОТРАСЛИ!
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ СЕМИНАР
18 мая 2017 г„ Отель «Балчуг Кемпилски», Москла
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НАЗЕМНЫХ И ПОДВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВЫЗОВЫ СЕГОДНЯШНЕГО ДНЯ»
НОВЫЙ ФОРМАТ
В 2017 году компания ИР! рада представить аудитории актуальную дискуссионную площадку в рамках ежегодной конференции «Освоение шельфа России и СНГ - 2017» - технический семинар «Проектирование, строительство и эксплуатация наземных и подводных трубопроводов: технологические вызовы сегодняшнего дня», который продолжит успешный опыт проведения ежегодных конференций ИР1 «Трубопроводный транспорт».
Технический семинар предоставит уникальную ^^^ возможность обсудить ключевые вопросы в з области прокладки и эксплуатации трубопроводов. | а также обменяться мнениями и опытом в сфере ^¡Ьа развития инфраструктуры наземного и подводного - ■§--■ трубопроводного транспорта нефти и газа.
КЛЮЧЕВЫЕ ТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕМИНАРА
• Управление целостностью трубопроводов и обеспечение их безопасной эксплуатации
• Сложности в проектировании и строительстве подводных трубопроводов в агрессивных средах и пути их преодоления
• Методы дефектоскопии трубопроводов и оперативное устранение обнаруженных дефектов
• Проектирование и строительство современных компрессорных станций
• Антикоррозионные покрытия труб для магистральных трубопроводов
• Инспектирование, ремонт и обслуживание глубоководных трубопроводов
• Современные системы обнаружения утечек на подводных трубопроводах
• Эффективные методы борьбы с порывами подводных нефтепроводов (включая оборудование для ликвидации разливов)
• Основные проблемы в подводной сварке трубопроводов и пути их решения
• Ремонтопригодность подводных трубопроводовов
• Новые материалы, применяющиеся при строительстве и ремонте трубопроводов И другие.
+7 (495) 502 54 33 +7 (495) 778 93 32
Konstantinova.Eiena @ rpi-inc ги
www .rpi-conferences.com
Е Е Е Е
л I- (О
= 3 <и 2 о
Е * О
>1 О -о *" " <и
4-> 10
и л
о =
й- <я
о 3 i/i
а: с ш
<-J о 5
100
Угол атаки струи Angle of attack of the jet flow
a 24 м/с • 12,78 м/с
Рис. 5. Графики зависимости скорости уменьшения толщины покрытия от угла атаки струи при скоростях потока абразивосодержащей жидкости 9 = 24 м/с и 9ж2 = 12,78 м/с концентрацией абразива 3 %:
Fig. 5. Graphs of the thickness rate decrease of the coating from the angle of attack of the jet flow at rates of abrasive fluid 9 = 24 m/c и 9ж2 = 12,78 m/с and at 3 % of abrasive concentration:
концентрации кварцевого песка в абразивосодержащей жидкости:
V = У-К, (2)
5.исп 1 ' 1 '
где К - концентрация кварцевого песка; у и X - постоянные, зависящие от прочностных и деформационных характеристик покрытия. На рис. 5 представлен график зависимости скорости уменьшения толщины защитного покрытия от угла атаки потока абразивосодержащей жидкости по отношению к поверхности покрытия при скоростях течения 24,0 и 12,78 м/с и концентрации кварцевого песка 3 %.
При скорости потока абразивосодержащей жидкости 9ж1 = 24 м/с график зависимости скорости уменьшения толщины покрытия от угла атаки носит экстремальный характер. При увеличении угла атаки до 60-70° скорость уменьшения толщины покрытия резко возрастает, однако при дальнейшем увеличении угла атаки происходит ее существенное снижение. Подобный характер графика свидетельствует о преобладании абразивного механизма износа материала покрытия при высокой скорости потока абразивосодержащей жидкости. При более низкой скорости потока абразивосодержащей жидкости
9ж2 = 12,78 м/с изменение скорости уменьшения толщины покрытия при увеличении угла атаки незначительно. При этом максимальная скорость уменьшения толщины покрытия наблюдается при углах атаки 70-80°. Снижение интенсивности изменения толщины покрытия при изменении угла атаки и смещение точки экстремума графика в сторону больших углов при скорости течения потока 9ж2 = 12,78 м/с свидетельствует о преобладании усталостного механизма износа покрытия при более низких скоростях течения абразивосодержащей жидкости. Необходимо учитывать, что скорость течения транспортируемой среды в не-фтесборных трубопроводах и скважин-ных колоннах труб не превышает 7 м/с. В этих условиях внутреннее полимерное покрытие труб будет подвергаться согласно проведенным исследованиям усталостному износу. Для моделирования усталостного механизма износа внутреннего полимерного покрытия в лабораторных условиях сертификационные и периодические испытания этого покрытия следует проводить при углах атаки, близких к 90°.
Уравнения (1) и (2) позволяют пересчитать скорость уменьшения толщины внутреннего полимерного покрытия, установленную в лабораторных условиях при ускоренных испытаниях (скорость потока абразивосодержащей жидкости - 12 м/с и концентрация кварцевого песка - 1 %), на скорость уменьшения толщины внутреннего полимерного покрытия труб в реальных условиях при фактических значениях скорости течения транспортируемой среды и концентрации механических примесей в нем.
Литература:
1. Штырев О.О. О недопустимости использования установки ТаЬег АЬ^ег и подобных ей для контроля сопротивления материалов внутренних полимерных покрытий труб нефтяного сортамента гидроабразивному износу при воздействии потока жидкой среды, содержащей механические примеси // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2015. № 9. С. 86-90.
References:
1. Shtyrev 0.0. About the inadmissibility of using the Taber Abraser unit and similar to it to control the resistance of the materials of the inner polymer coating of oil country tubular goods to hydro abrasive depreciation under the influence of fluid stream containing mechanical impurities. Territorija NEFTEGAZ = Oil and Gas Territory, 2015, No. 9, P. 86-90. (In Russian)
