Оборудование для нанесения покрытий при строительстве и ремонте трубопроводов и объектов ТЭК Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

покрытия можно обеспечить хорошую адгезию (до 25 МПа);

• порошковые краски могут выдерживать температуру от -60 до +2500С. Это свойство очень важно при нанесении наружной полимерной изоляции, технология которой требует высоких температур разогрева стальной поверхности;

• порошковая краска имеет уникальную эластичность. Стальная пластина с порошковой краской может намотаться на стержень диаметром 1 мм;

• после полимеризации слой порошковой краски имеет шероховатость до 4 мкм, а это сказывается на уменьшении гидравлических потерь в трубопроводе;

• асфальтены, смолы, парафины и соли находящиеся в нефти или в сточной воде практически не задерживаются на поверхности покрытой порошковой краской;

• покрытие порошковыми красками чрезвычайно стойко к истиранию абразивными включениями в транспортируемую среду.

К недостаткам следует отнести:

• необходимость в больших капиталовложениях в технологическое оборудование по нанесению покрытия;

• высокую температуру стальной поверхности при подготовке поверхности и при полимеризации.

Процесс отверждения термореактивных

порошковых красок протекает по следующей

схеме:

• порошковая краска, в состав которой входит пленкообразующее с низкой молекулярной массой, под действием температуры переходит в состояние расплава. После того, как порошок перешел в расплавленное состояние протекание обратного процесса, то есть перехода обратно в кристаллическое состояние, невозможно;

• затем происходит растекание расплава

порошковой краски по стальной поверхности с праймером; • параллельно с процессом растекания начинается химический процесс взаимодействия функциональных групп пленкообразующего и активного отвердителя, так называемая «сшивка» — полимеризация покрытия без выделения газов.

В результате всех этих процессов образуется отвержденное (сшитое), сплошное покрытие на стальной поверхности.

Исходя из стадий процесса отверждения (полимеризации) термореактивных порошковых материалов, очевидно, что для получения гладкого однородного покрытия, стадия растекания расплава должна проходить так, чтобы однородный и равномерный слой будущего покрытия начинал формироваться до завершения стадии полимеризации. Таким образом, состав порошковой краски является основополагающим фактором, который «регулирует» скорость плавления порошка (температуру размягчения) со скоростью отверждения (структурирования). При применении термореактивных порошковых красок можно получить покрытия с высокой или низкой степенью глянца, со специальными эксплуатационными свойствами покрытия.

Нефтяная компания ОАО «Татнефть» впервые в мировой практике решилась на создание собственных баз по нанесению внутренней и внешней изоляции, приближенных к местам их применения, то есть нефтяному месторождению. На реализацию этой программы ушло более 25 лет. За это время были испытаны в лабораторных и промысловых условиях различные системы покрытий и более 1500 жидких и порошковых полимерных материалов, из которых были выбраны наиболее эффективные и применительные для различных сред и условий эксплуатации. В

Эксплуатации 3,2 года Рис. 6 — НКТ с внутренним покрытием

результате создана уникальная, не имеющая аналогов, индустрия по комплексному решению проблемы надежности скважин и подземных нефтепромысловых трубопроводов. Она включает:

• входной контроль труб и материалов покрытия поступающих от производителей;

• подготовку труб к покрытию (калибровка концов, уникальная очистка стальных поверхностей);

• технику и технологию соединения труб с покрытием при сооружении трубопровода;

• нанесение внутренней и внешней изоляции на трубу;

• надёжную защиту сварных стыков;

• пооперационный контроль при изготовлении, строительстве и эксплуатации трубопроводов;

Практика эксплуатации трубопроводов с внутренними защитными покрытиями показала, что для полного снижения отказов должны быть решены пять основных проблем:

• надежное внутреннее покрытие;

• надежная внешняя изоляция;

• защита сварных стыков с обеих сторон;

• комплексная защита трубопровода;

• соблюдения технологии по эксплуатации трубопроводов.

ОАО «Татнефть» разработало технологию и закупило основное оборудование у фирм «Тьюбоскоп Ветко» (США), «Батлер» и «Бан-дера» (Италия); организовано производство труб с покрытием производительностью более 2000 км/год. Следует подчеркнуть, что нанесение наружной изоляции и внутреннего покрытия именно в заводских условиях позволяет осуществлять качественно все технологические процессы, внедрять такие покрытия, которые не могут быть реализованы в трассовых условиях. Таким образом, многолетний опыт производства и применения стальных труб с защитным покрытием позволил ОАО «Татнефть» практически решить проблему надежности нефтепромысловых коммуникаций для самых агрессивных условий эксплуатации. На БМЗ освоены технологии с достаточно высокими требованиями российского стандарта ГОСТ Р 51164, немецкого стандарта DIN 30670 и французского стандарта NFA 49710, несколько систем трехслойных покрытий. Наилучшие результаты получают при испытании заводских трехслойных наружных систем покрытия с использованием порошковых эпоксидных красок фирм «BASF», «3M», «BS Coating», «AkzoNobel» и композиций адгезива и полиэтилена производства «Borealis», «Basell», «Atofma» и «UBE».

По полученным результатам промысловых испытаний можно сделать следующий вывод — преимущество трехслойных систем наружного покрытия на основе современных изоляционных материалов над двухслойным покрытием значительное.

Для защиты от коррозии сварных стыков трубопроводов, имеющих внутреннее покрытие, использовались самые разные методы, включая плазменное напыление на концевые участки труб защитных протекторных колец, газотермическое напыление цинка и алюминия, приварку колец из нержавеющей стали. На сегодняшний день наиболее популярным способом внутренней противокоррозионной защиты зоны сварных стыков трубопроводов является применение