CC BY
12ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
УДК 620.692.4:[620.1+62-408.4]
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).
Методики периодических испытаний при контроле качества внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений стальных труб и фасонных изделий с внутренним эпоксидным покрытием нефтепромысловых трубопроводов
В статье представлены разработанные авторами методики контроля соответствия различных конструкций внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений стальных элементов с эпоксидными покрытиями нефтепромысловых трубопроводов (втулочной, раструбно-втулочной, бандажной лентой) разработанным авторами ранее техническим требованиям. Отмечено, в частности, что в ходе периодических испытаний внутренней втулочной и раструбно-втулочной изоляции контролируется герметичность зазора между наружной поверхностью втулки и внутренней поверхностью сварного соединения. Применительно к втулочной изоляции дополнительным контролируемым параметром является сопротивление втулки осевому смещению под действием заданного усилия сдвига.
Испытания на герметичность внутренней изоляции сварных соединений проводятся на образцах типа трубной катушки с приваренными на концах фланцами, представляющей собой два сваренных патрубка с внутренней втулочной или раструбно-втулочной изоляцией сварного соединения. Представлен алгоритм проведения периодических испытаний трубных катушек на герметичность в исходном состоянии, после поперечного изгиба с заданной стрелой прогиба и после циклического воздействия температуры. Показателем герметичности зазора между наружной поверхностью втулки и внутренней поверхностью сварного соединения является отсутствие в зазоре газожидкостной смеси, транспортируемой по нефтепромысловому трубопроводу.
Приведены характеристики внутренней изоляции бандажной лентой сварных соединений стальных труб с внутренним полимерным покрытием, контролируемые в ходе периодических испытаний, а также стандартизированные методы контроля данных характеристик.
Ключевые слова: нефтепромысловый трубопровод, сварное соединение, внутренняя противокоррозионная изоляция, втулочная изоляция, втулочно-раструбная изоляция, технические требования, методика контроля, контроль герметичности, контроль сопротивления сдвигу.
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).
Methods of Periodic Testing in Quality Control of Internal Anticorrosive Insulation of Welded Joints of Steel Pipes and Fittings with Internal Epoxy Coating of Oil Field Pipelines
The article presents the methods developed by the authors for monitoring the compliance of various structures of internal anticorrosive insulation of welded joints of steel elements with epoxy coatings of oilfield pipelines (sleeve,
44
№ 7-8 август 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
ANTICORROSIVE PROTECTION
socket-sleeve, bandage tape) to the previously developed technical requirements. It is noted, in particular, that in the course of periodic tests of the inner sleeve and socket-sleeve insulation, the tightness of the gap between the outer surface of the sleeve and the inner surface of the welded joint is monitored. With regard to sleeve insulation, an additional controlled parameter is the resistance of the sleeve to axial displacement under the action of a given shear force.
Tests for tightness of the internal insulation of welded joints are carried out on samples of the type of a pipe coil, which are two welded pipes with internal sleeve or socket-sleeve insulation of the welded joint. Flanges are welded at the ends of the coil. An algorithm is presented for periodic testing of pipe coils for tightness in the initial state, after transverse bending with a given deflection boom and after cyclic exposure to temperature. An indicator of the tightness of the gap between the outer surface of the sleeve and the inner surface of the welded joint is the absence in the gap of a gas-liquid mixture transported through an oil field pipeline.
The characteristics of the internal insulation of the welded joints of steel pipes with an internal polymer coating, controlled during periodic tests, as well as standardized methods for monitoring these characteristics are given.
Keywords: oil field pipeline, welded joint, internal anticorrosive insulation, sleeve insulation, sleeve-and-socket insulation, technical requirements, control method, tightness control, shear resistance control.
Рис. 1. Схема трубной катушки - сварного соединения гладких концов труб с внутренней втулочной изоляцией:
1 - защитная втулка; 2 - пробка резьбовая контрольного отверстия; L - длина трубной катушки, мм; D - диаметр, мм
Fig. 1. Scheme of a pipe coil - a welded joint of smooth ends of pipes with internal sleeve insulation: 1 - protective sleeve; 2 - threaded plug of the control hole; L - length of the pipe coil, mm; D - diameter, mm
ВВЕДЕНИЕ
Требуемый уровень качества противокоррозионной внутренней изоляции сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов из стальных элементов с защитными эпоксидными покрытиями должен определяться стандартизированными или корпоративными требованиями к ней нефтегазовых компаний. В настоящее время этих требований нет. Их отсутствие позволяет нефтегазовым компаниям использовать в течение длительного времени внутреннюю противокоррозионную изоляцию сварных соединений, не соответствующую требуемым критериям качества [1]. Авторами данной статьи были разработаны технические требования к различным конструкциям внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений стальных элементов с эпоксидными покрытиями нефтепромысловых трубопроводов - втулочной, раструбно-втулочной (табл. 2 и 3 в работе [2]), бандажной лентой [1], а также методики контроля соответствия этим требованиям.
При периодических испытаниях внутренней втулочной и раструбно-вту-лочной изоляции контролируют герметичность зазора между наружной
поверхностью втулки и внутренней поверхностью сварного соединения. При периодических испытаниях втулочной изоляции дополнительно контролируют сопротивление втулки осевому смещению под действием заданного усилия сдвига.
Показателем герметичности зазора между наружной поверхностью втулки и внутренней поверхностью сварного соединения является отсутствие в зазоре газожидкостной смеси, транспортируемой по нефтепромысловому трубопроводу. Технически возможно контролиро-
Ссылка для цитирования (for citation):
Кершенбаум В.Я., Протасов В.Н., Коробов Д.А., Штырев О.О. Методики периодических испытаний при контроле качества внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений стальных труб и фасонных изделий с внутренним эпоксидным покрытием нефтепромысловых трубопроводов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2020. № 7-8. С. 44-48.
Kershenbaum V.Ya., Protasov V.N., Korobov D.A., Shtyrev O.V. Methods of Periodic Testing in Quality Control of Internal Anticorrosive Insulation of Welded Joints of Steel Pipes and Fittings with Internal Epoxy Coating of Oil Field Pipelines. Territorija "NEFTEGAS" [Oil and Gas Territory]. 2020;(7-8):44-48. (In Russ.)
TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 7-8 August 2020
45
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
Рис. 2. Схема трубной катушки - сварного соединения раструбных концов труб с внутренней раструбно-втулочной изоляцией:
1 - защитная втулка; 2 - пробка резьбовая контрольного отверстия; L - длина трубной катушки, мм; D - диаметр, мм
Fig. 2. Scheme of a pipe spool - a welded joint of socket ends of pipes with internal socket-sleeve insulation:
1 - protective sleeve; 2 - threaded plug of the control hole; L - length of the pipe coil, mm; D - diameter, mm
вать отсутствие газожидкостной среды в зазоре только при наличии сквозного отверстия в стенке одного из сваренных концов труб вблизи сварного шва, обеспечивающего выход транспортируемой среды, попадающей в этот зазор. Поэтому методика периодических испытаний герметичности внутренней втулочной или раструбно-втулочной изоляции сварного соединения должна предусматривать создание сквозного отверстия в стенке одного из сваренных элементов на расстоянии 30-40 мм от сварного шва.
МЕТОДИКИ ИСПЫТАНИЙ Испытания на герметичность в исходном состоянии и после поперечного изгиба с заданной стрелой прогиба
Герметичность внутренней изоляции сварных соединений проверяют на образцах типа трубных катушек, схемы которых представлены на рис. 1 и 2. Трубные катушки испытывают на герметичность в исходном состоянии, после поперечного изгиба с заданной стрелой прогиба и после циклического воздействия температуры.
Для осуществления поперечного изгиба трубной катушки на ее фланцах предварительно закрепляют удлинители из труб того же диаметра, после чего устанавливают трубную катушку с трубными удлинителями на опорные призмы стенда для поперечного изгиба (рис. 3). Поперечный изгиб трубной
катушки с удлинителями осуществляют с помощью нажимной призмы 2, установленной на нагружающем устройстве. Стрелу прогиба контролируют лазерным измерителем 5, установленным на опорной плите 3 стенда (рис. 3). После испытаний на поперечный изгиб трубную катушку снимают с опорных призм стенда, демонтируют с нее трубные удлинители 4 и проводят испытания на герметичность на стенде, схема которого представлена на рис. 4. На нижний фланец трубной катушки 1 устанавливают заглушку 2 с уплотни-тельной прокладкой, герметизируют фланцевое соединение и монтируют трубную катушку на раме испытательного стенда, после чего заглушку 2 с уплотнительной прокладкой устанавливают на верхний фланец трубной катушки 1 и также герметизируют фланцевое соединение. В качестве модельной среды используют газожидкостную смесь воды, двуокиси углерода и азота. Далее открывают краны 4а и 4б и закрывают краны 4с и 4ё и закачивают насосом 6 воду в трубную катушку до начала ее вытекания из крана 4а. Закрывают краны 4а и 4Ь, открывают кран 4с и подают из баллона в трубную катушку СО2 со скоростью не более 2,0 МПа/с до давления (2,0±0,5) МПа, а затем N2 - до давления, равного рабочему давлению трубопровода. После этого вывинчивают пробку
Рис. 3. Стенд для поперечного изгиба трубной катушки с удлинителями: 1 - трубная катушка с раструбным соединением методом «Батлер ТЭК»; 2 - призма нажимная; 3 - плита с опорными призмами; 4 - удлинители трубные; 5 - лазерный дальномер; P - давление, Па
Fig. 3. Stand for transverse bending of a pipe coil with extensions:
1 - pipe spool with socket connection by the Butler Tech method; 2 - pressure prism; 3 - plate with support prisms; 4 - pipe extensions; 5 - laser rangefinder; P - pressure, Pa
46
№ 7-8 август 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
ANTICORROSIVE PROTECTION
s с
^ о oj -a
Рис. 4. Схема стенда для испытаний трубной катушки на герметичность и несущую способность: 1 - трубная катушка с раструбно-втулочной изоляцией сварного соединения; 2 - заглушка фланца трубной катушки; 3 - манометр; 4а, ..., 4d- краны; 5 - опоры испытательного стенда;
6 - насос ручной опрессовочный; 7 - шланг высокого давления; 8 - тройник; 9 - термокарман для монтажа термопары; 10 - газовый редуктор; 11 - ленточный электронагреватель;
12 - теплоизоляция
Fig. 4. Layout of the stand for testing the pipe coil for tightness and bearing capacity:
I - pipe coil with socket-sleeve insulation of the welded joint; 2 - pipe spool flange plug;
3 - manometer; 4а, ..., 4d - taps; 5 - supports of the test bench; 6 - manual pressure test pump;
7 - high pressure hose; 8 - tee; 9 - thermoweU for thermocouple mounting; 10 - gas reducer;
II - tape electric heater; 12 - thermal insulation
3
*7777777у777777$777771
У7777777Р
резьбовую 2 из отверстия в стенке катушки (рис. 1 и 2). При отсутствии утечки газожидкостной смеси из отверстия выдерживают трубную катушку в течение 24 ч, фиксируя давление на манометре 3 (рис. 4). Испытанная внутренняя втулочная или раструбно-втулочная изоляция сварного соединения соответствует техническим требованиям по контролируемому показателю, если после поперечного изгиба с заданной стрелой прогиба величина давления газожидкостной смеси в трубной катушке после
выдержки в течение заданного интервала времени соответствует норме.
Испытания на герметичность после циклического воздействия температуры
При испытаниях втулочной или рас-трубно-втулочной изоляции на герметичность при заданном давлении газожидкостной смеси после циклического изменения температуры испытываемую трубную катушку предварительно подвергают воздействию температуры в течение 10 циклов в следующем режиме:
Рис. 5. Схема испытаний втулочной изоляции на сопротивление смещению при заданном усилии сдвига:
1 - защитная втулка; 2 - оправка; P - давление, Па
Fig. 5. Scheme of testing sleeve insulation for displacement resistance at a given shear force:
1 - protective sleeve; 2 - mandrel; P - pressure, Pa
• выдержка в морозильной камере при температуре - (60±3) °С в течение 8 ч;
• выдержка в теплоизолированной камере при воздействии водяного пара при температуре (110±5) °С в течение 0,5 ч;
• охлаждение на воздухе при комнатной температуре.
После циклического воздействия температуры трубную катушку монтируют на испытательном стенде (рис. 4), герметизируют ее фланцы и проводят испытания на герметичность при давлении модельной газожидкостной среды, равном рабочему давлению трубопровода.
Испытанная втулочная или раструб-но-втулочная изоляция сварного соединения соответствует техническим требованиям по контролируемому показателю, если после циклического воздействия температуры величина давления газожидкостной смеси в трубной катушке в течение заданного интервала времени соответствует норме.
TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 7-8 August 2020
47
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
Контроль сопротивления внутренней втулочной изоляции осевому смещению под действием заданного усилия сдвига выполняют на образцах типа трубной катушки без фланцев. Схема испытаний представлена на рис. 5. Требуемое усилие сдвига создают с помощью оправки 2, опирающейся на торец втулочной изоляции 1. При этом фиксируют положение втулочной изоляции сварного соединения до и после ее нагружения в осевом направлении. Испытанная внутренняя втулочная изоляция сварного соединения соответствует техническим требованиям
по контролируемому показателю, если после воздействия заданного усилия сдвига она сохранила свое исходное положение.
Параметры, контролируемые в ходе испытаний
При периодических испытаниях внутренней изоляции сварного соединения труб бандажной лентой контролируют сопротивление изоляции осмотическому вспучиванию в модельной газожидкостной среде при заданных значениях температуры и давления, адгезию концевых участков изоляции бандажной
лентой к внутреннему полимерному покрытию сваренных стальных труб, диэлектрическую сплошность изоляции бандажной лентой в пределах длины сваренных не изолированных полимерным покрытием участков стальных труб. Контроль указанных характеристик внутренней изоляции бандажной лентой сварных соединений стальных труб с внутренним полимерным покрытием выполняют стандартизированными методами: сопротивление осмотическому вспучиванию - по [3], адгезию методом нормального отрыва грибка - по [4], диэлектрическую сплошность - по [5].
Литература:
1. 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. № 11. С. 48-55.
2. 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.
3. ГОСТ Р 58346-2019. Трубы и соединительные детали стальные для нефтяной промышленности. Покрытия защитные лакокрасочные внутренней поверхности. Общие технические требования [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200162550 (дата обращения: 25.08.2020).
4. ГОСТ 32299-2013 (ISO 4624:2002). Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом отрыва [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200105890 (дата обращения: 25.08.2020).
5. ГОСТ 34395-2018. Материалы лакокрасочные. Электроискровой метод контроля сплошности диэлектрических покрытий на токопроводящих основаниях [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200159418 (дата обращения: 25.08.2020).
References:
1. 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.)
2. 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.)
3. National Standard of the Russian Federation (GOST R) 58346-2019. Steel Pipes and Fittings for Oil Industry. Inner Surface Protective Paint Coatings. General Technical Requirements. Weblog. Available from: http://docs.cntd.ru/document/1200162550 [Accessed 25th August 2020]. (In Russ.)
4. Interstate Standard (GOST) 32299-2013 (ISO 4624:2002). Paint Materials. Pull-Off Test for Adhesion. Weblog. Available from: http://docs.cntd. ru/document/1200105890 [Accessed 25th August 2020]. (In Russ.)
5. Interstate Standard (GOST) 34395-2018. Paint Materials. Spark Test Method for Continuity Inspection of Delectric Coatings on Conductive Substrates. Weblog. Available from: http://docs.cntd.ru/document/1200159418 [Accessed 25th August 2020]. (In Russ.)
48
№ 7-8 август 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
