CC BY
22защита от коррозии
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ЛИНИЙ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ ТРУБ
Важнейшим условием длительной безаварийной работы неф-те- и газопроводов является их защищенность от коррозии. Среди различных методов защиты наиболее эффективным и распространенным является нанесение антикоррозионных защитных покрытий на наружную и, при необходимости, на внутреннюю поверхности труб.
«Селмерс» является одной из ведущих мировых фирм по поставке комплексных заводов и отдельных установок для покрытия труб. Установки для нанесения покрытий фирмы «Селмерс» находятся в эксплуатации в различных странах мира при различных климатических и эксплуатационных условиях. Начиная с 1984 года фирма пустила в эксплуатацию крупные заводы по наружной и внутренней изоляции труб в России, Германии, Польше, Норвегии, Франции, Израиле, Нидерландах, Пакистане, Алжире, Марокко, Кувейте, Нигерии, Греции, Турции, Иране и в других странах.
Линии НАРУЖНОГО покрытия ТРУБ
Несмотря на то, что принцип технологии многослойного полиэтиленового покрытия труб появился еще в 1968 г., его базовая концепция осталась неизменной до сих пор, что говорит о высокой эффективности и экономической выгодности применяемой технологии. Естественно, что появившиеся за прошедшие годы новые решения, связанные с появлением современных материалов, новых требований к трубам, новых конструктивных решений, оказали существенное влияние на концепцию линий, что позволило увеличить их производительность и улучшить качество покрытия труб. В области наружных покрытий следует провести четкое разграничение между линиями, в основном предназначенны-
ми для изоляции магистральных трубопроводов большого диаметра (в основном для транспортировки нефти и газа), и линиями для изоляции труб малого и среднего диаметра для распределительных сетей, водопроводных сетей и т.п.
Основное развитие в последние годы получили именно линии по изоляции труб большого диаметра. Это связано, в первую очередь, с существенным ужесточением требований к покрытию труб со стороны ведущих эксплуатационных фирм, таких как «Газпром» и «Транснефть» в России и ведущих операторов крупных проектов (Shell, Exxon, BP) за рубежом. Совершенно очевидно, что для таких труб применимо только трехслойное покрытие, состоящее из слоя эпоксидного порошкового праймера, который берет на себя основную задачу по защите трубы от коррозии, слоя адгези-ва, который нужен для «склеивания» праймера и основного слоя полиэтилена, и собственно слоя экструдирован-ного полиэтилена, который в основном служит для механической защиты изоляции при строительстве и при работе трубопровода.
Практически стандартным стало использование для этих труб и, соответственно, включение в состав линий изоляции установок для нанесения так называемого «нулевого» слоя - тонкого слоя раствора солей хромата, который значительно повышает водостойкость покры-
тия при повышенных температурах. Существенно повысились требования к подготовке поверхности труб. Так большая часть заказчиков предпочитает иметь две установки дробеметной очистки с возможностью промежуточного контроля состояния металла и проведения необходимого ремонта мелких дефектов. В последние два года практически все крупные изоляционные заводы стали устанавливать в составе линий установки кислотной промывки труб, которые позволяют обессоливать поверхность труб в случае, если сами трубы или металл для их производства подвергался транспортировке морским путем. Современные спецификации требуют повышенной толщины как покрытия в целом (до 4,5-5 мм), так и отдельных его слоев (эпоксидный праймер до 300 микрон, адгезив - до 350 микрон). Вводятся требования по равномерности толщины каждого слоя, значительно повышены требования к механическим свойствам покрытия. Повышенные требования к качеству покрытия обусловили разработку и применение материалов с улучшенными техническими характеристиками. Так, применяемые эпоксидные порошки имеют более широкое окно нанесения, более толерантны к изменениям температуры трубы. Современные адгезивы вместо (или наряду) с вини-лацетатом используют в качестве связующего более сложные химические
Схема процесса многослойного наружного покрытия труб
соединения. В качестве основного слоя используется только полиэтилен высокой и средней плотности, причем в последние годы наибольшее применение находит, т.н. бимодальный полиэтилен, соединяющий в себе высокие механические свойства полиэтилена высокой плотности и легкую пе-рерабатываемость, свойственную по-лиэтиленам низкой плотности. Кроме того, вместо полиэтилена стали применяться трехслойные покрытия на основе полипропиленовых композиций, которые позволяют увеличить рабочую температуру трубопровода до 100-110°С и улучшить механические свойства покрытия.
Изменения качества перерабатываемых материалов потребовали применения специализированных экструде-ров. Практически обязательным стало применение экструдеров с барьерным шнеком, в котором вытяжка материала существенно уменьшается, что улучшает его механические свойства. Кроме того, такие экструдеры позволяют перерабатывать различные типы матери-
алов с незначительным изменением производительности. Все современные экструдеры оснащаются системами компьютерного управления с возможностью точной регулировки температуры по зонам, что увеличивает срок их службы.
При использовании полиэтилена высокой плотности, а тем более полипропилена, необходимо обеспечить предварительный нагрев гранул до их поступления в экструдер до температуры не ниже 50-60°С, чтобы избежать перегрева первой части экструдера и возможной деструкции материала. Существенно увеличилась производительность линий. Если в середине 90-х годов стандартная линия могла покрывать 300 м2 трубы в час, а производительность в 400 м2/час считалась исключительной, то современные линии могут покрывать 550-600, а некоторые линии имеют производительность до 750 м2/час. Это ведет к значительно большим скоростям, что, в свою очередь, накладывает серьезные требования к автоматизации производства и
точному соблюдению всех технологических параметров. Так называемые линии 4-го поколения, поставляемые нашей фирмой, работают в основном с трубами диаметром от 530 мм до 1420 мм. В последние годы нормальным явлением стала работа с трубами с толщиной стенки до 40-50 мм и с длиной труб до 16-18 м на скоростях до 6 м/мин. Все это привело к изменению конструкции систем транспортировки труб. В частности, для поперечной транспортировки тяжелых труб вместо перекладывателй используются тележки или поперечные толкатели типа «Хемпель». Конструкция рольгангов обеспечивает их быструю переналадку на различные диаметры с помощью электрических приводов, перемещающих ролики в зависимости от диаметра труб. Специальная конструкция роликоопор в начале зоны охлаждения позволяет уменьшить давление на еще не затвердевшее покрытие и частично компенсировать неодинаковый износ роликов в разных зонах конвейера, что ведет к улучшению качества покрытия и увеличению срока службы роликов.
Увеличение толщины стенки труб и увеличение скорости линий ведет к значительному увеличению мощности нагрева. Так при производительности линии в 600 м2/час и толщине стенок труб 40 мм потребная мощность индукционного нагрева увеличивается до 8000 кВт. С целью снижения эксплуатационных расходов часто применяются смешанные системы нагрева «газ-индуктор».
Современные линии имеют очень высокую степень автоматизации. Для оптимизации расхода полиэтилена, как правило, применяется система компенсации толщины покрытия на сварном шве. Современный вариант этой системы предусматривает дополнительный впрыск расплавленного полиэтилена в околошовную зону с помощью небольшого инжекционного экструдера. При таком варианте не появ-
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ защита от коррозии \\ 27
защита от коррозии
ляется утонения покрытия на теле трубы, что позволяет сохранять практически постоянную толщину покрытия с экономией материала до 10%. Запатентованная нашей фирмой система позволяет достаточно эффективно работать не только с прямошовными, но и со спирально-шовными трубами, что является принципиально новым в решении данной проблемы. Практически стандартным является включение в состав линий систем слежения за трубами и регистрации технологических параметров по каждой трубе. Разработанное нашей фирмой программное обеспечение позволяет гибко адаптировать эту систему к различным требованиям заказчиков и обеспечивает надежную идентификацию труб и свойств покрытия. Высокие требования предъявляются также и к системам контроля качества покрытия. Наличие большого количества инспекционных площадок на разных стадиях процесса несколько удорожает продукцию, но обеспечивает ее надежность и соответствие требованиям на всех стадиях процесса покрытия. При этом в контроле качества остаются два узких места - измерение температуры трубы после дробемет-ной очистки, но до нанесения первого слоя покрытия и измерение толщины, как отдельных слоев, так и покрытия в целом в режиме «он-лайн». Приборы для таких измерений в настоящее время не дают требуемой точности (особенно по измерению температуры) и весьма дорогостоящи. Развитие оффшорных трубопроводов с бетонным покрытием привело к необходимости дополнительно готовить трубы с полиэтиленовым покрытием к нанесению бетонного слоя. Для этого поверхность трубы подвергается дополнительной обработке путем рассыпания полиэтиленового порошка на расплавленную поверхность полиэтилена для увеличения шероховатости покрытия. Кроме того, для труб, подготавливаемых к бетонному покры-
тию, требуется специфическая обработка концов труб с увеличением зоны очистки до 350 мм при сохранении на последних 50 мм перед фаской слоя эпоксидки. Для этих целей нами разработана специальная комбинированная щеточно-срезающая машина, которая обеспечивает выполнение этих требований.
В целом можно сказать, что развитие линий изоляции труб большого диаметра привело к появлению линий четвертого поколения, которые вобрали в себя все современные достижения в данной области. Конечно, такие линии требуют больших капиталовложений, но срок их окупаемости остается в пределах 1-1,5 лет.
На сегодняшний день в России практически 100% труб, используемых для магистральных трубопроводов большого диаметра (свыше 530 мм), выпускается с трехслойным полиэтиленовым покрытием. Имеющиеся мощности Челябинского, Выксунского, Волжского и Ижорского трубных заводов, а также Московского трубозаготовительного комбината обеспечивают потребность основных заказчиков этих труб -«Газпрома» и «Транснефти», а также многих зарубежных участников рынка. Имеется тенденция к расширению производства таких труб на уже упомянутых заводах, ведется строительство новых линий покрытия на Выксунском заводе, проектируются линии на Челябинском и Волжском заводах. В то же время в области заводской изоляции труб малых диаметров наметилось заметное отставание. На сегодняшний день ни один из крупных заводов по производству труб малых диаметров (Северский, Первоуральский, Таганрогский, Синарский) не имеют в своем составе цехов или участков по нанесению заводского покрытия. Пока только в Альметевске и Волгореченске имеются такие линии, но их вклад в общий объем выпуска труб с покрытием пока незначителен. Предлагаемые фирмой «Селмерс» технические реше-
ния позволяют трубным заводам в короткие сроки создать производства труб с заводским антикоррозионным и теплоизоляционным покрытием для различных требований. В частности, для труб малых диаметров мы считаем целесообразным применять не только трехслойное полиэтиленовое покрытие, но и двухслойное полиэтиленовое и однослойное эпоксидное. Основной проблемой создания таких цехов является то, что скорость линий покрытия ограничена 15-20 м/ мин, что недостаточно для обеспечения массового выпуска труб малых диаметров с заводской изоляцией. Практически это означает, что на каждом заводе должен строиться комплекс линий различного назначения, обеспечивающий необходимую гибкость и объем производства изолированных труб.
В качестве примера можно привести разработанную нами концепцию, возможность применения которой мы хотим предложить для основной массы заводов, работающих с трубами малых и средних диаметров. В зависимости от объема и сортамента выпускаемых труб мы можем предложить как одну комплектную линию, которая сможет обеспечивать наружное трех- и двухслойное полиэтиленовое покрытие труб диаметром до 219 (325) мм методом кольцевой экструзии с производительностью около 5000 км в год, так и комбинированную линию, которая сможет наносить покрытие методом кольцевой экструзии на трубы диаметром до 219 мм, методом боковой экструзии на трубы диаметром до 530 мм и однослойное эпоксидное покрытие на трубы всего диапазона. При этом скорость покрытия на такой линии на малых трубах достигает 15 м/мин, на трубах среднего диаметра (273-530) до 4-6 м/мин, а скорость эпоксидного покрытия — 2-3 м/мин. Наличие такого комплекса по изоляции труб позволит диверсифицировать производство и обеспечить выпуск изолированных
труб для различных целей, причем окупаемость такого проекта будет достаточно высокой из-за наличия линии с большой скоростью покрытия. В настоящее время нами уже заключен контракт на строительство первой линии средних диаметров (159-530 мм) на Новомосковском трубном заводе (Украина), ведется проработка таких проектов на Первоуральском новотрубном заводе.
внутренние покрытия — универсальных решений нет
Ситуация с защитой внутренних поверхностей труб более сложна. Это связано с множеством факторов: свойства перекачиваемого материала, преобладающие виды коррозии, диаметры труб, способы внутренней защиты сварных стыков, энергетические возможности производства и пр. Относительно универсальным является внутреннее покрытие, применяемое для газопроводов. Здесь речь идет не об антикоррозионном, а о так называемом «гладкостном» покрытии, которое позволяет существенно уменьшить трение газа о стенки трубы при его транспортировке и, следовательно, значительно уменьшить затраты энер-
гии на компрессорных станциях. Такие покрытия толщиной от 50 до 100 микрон применяют в основном на магистральных газопроводах диаметром от 800 мм. Это покрытия из жидких двух-компонентных эпоксидных красок. Линии для нанесения таких покрытий начали в последние годы широко появляться на ведущих заводах по производству труб большого диаметра за рубежом. В Росии первая такая линия была смонтирована в 2005 году на Выксунском заводе. В конце 2006 года наша фирма поставила такую линию на Ижорском трубном заводе. Эта линия рассчитана на производительность до 250 тыс. тонн труб в год и для работы с трубами длиной до 18 м. Отличительной особенность. этой линии является высокая степень осушки покрытия непосредственно по ходу технологического процесса, что позволяет отгружать трубы практически сразу после окончания процесса покрытия без длительного промежуточного складирования. Твердость покрытия после сушки достигает на этой линии даже в зимних условиях 110 единиц по Бухгольцу при требовании 91-94 единицы. Это достигнуто эффективной конструкцией сушильной камеры с ис-
Охема процесса внутреннего покрытия труб
пользованием мощных газовых нагревателей косвенного нагрева общей мощностью более 1000 кВт. Для решения экологических аспектов работы с такими красками, содержащими до 50% растворителей, применены решения по автоматическому смешиванию красок, которые позволяют вести практически все работы, начиная от загрузки компонентов из транспортных емкостей до распыления, в закрытом режиме, что значительно уменьшает выбросы растворителей на рабочем месте.
Для уменьшения выбросов в атмосферу применены установки термического окисления растворителей, которые сжигают до 99% паров растворителей. Производительность таких линий сравнима с производительностью линий по наружному покрытию, поэтому они могут строиться в едином технологическом комплексе.
Для антикоррозионной защиты внутренней поверхности труб нефтепроводов, в частности, систем сбора и транспортировки сырой нефти и промысловых трубопроводов в последние годы в основном применяются жидкие двух-компонентные эпоксидные краски т.н. «горячего» распыления без растворителя с общей толщиной покрытия 400700 микрон. Эти краски могут наноситься в один слой, обладают высокими антикоррозионными свойствами, не требуют предварительного нанесения праймера и могут быстро сушиться при температурах от 30 до 70°С без выделения каких-либо вредных веществ. На базе использования таких красок нашей фирмой в 1995-96 гг. были поставлены и пущены заводы по внутренней изоляции труб для нефтяных компаний «Юганскнефтегаз» и «ЛУКойл». Основной проблемой таких линий является их относительно низкая производительность при значительных капиталовложениях. Узким местом для достижения производительности является очистка внутренней поверхности труб, которая для труб диаме-
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ ЗАЩИТА от коррозии \\ 29
защита от коррозии
тром до 219 мм может производиться только с помощью пневматических дробеструйных установок. Практически на этих линиях можно достичь максимальной производительности 15-20 труб в час, что вполне достаточно для нужд одной нефтяной компании, но очень мало в масштабах трубного завода, производящего сотни тысяч тонн труб малого диаметра в год. Кроме того, различные составы нефти требуют применения различных красок, что не дает возможности сделать такие линии универсальными для многих потребителей. Именно поэтому развитие линий внутреннего покрытия труб малых диаметров на трубных заводах представляется пока достаточно проблематичным. Экономически более целесообразно перенести этот процесс непосредственно к заказчикам, оставив на трубных заводах линии по внутренней изоляции труб средних и больших диаметров. Именно, начиная с диаметров 273-325 мм, для которых уже разработаны установки механической дробеметной очистки, такие линии на трубных заводах становятся рентабельными и достаточно универсальными.
перспективы рынка изолированных труб в россии
Как уже говорилось, в последние годы в России сформировался устойчивый рынок отечественных труб большого диаметра с заводским покрытием. Помимо четырех крупнейших российских заводов - Челябинского трубопрокатного, Выксунского металлургического, Волжского и Ижорского трубного, его участниками стали и относительно небольшие региональные заводы, с мощностью примерно 200400 км труб в год каждый. Такие заводы расположены в Москве, Нефтеюганске, Усть-Лабинске, Пензе, Рязани и т.д. Эти заводы не всегда могут претендовать на участие в крупных федеральных и международных проектах,
но имеют огромное значение для коренного переоснащения местных, в первую очередь коммунальных, сетей водо- и газоснабжения, удовлетворения потребности нефтяных компаний в изолированных трубах для разработки новых месторождений, в реконструкции участков трубопроводов. В ближайшее время, по моему мнению, настало время активного строительства участков покрытий труб малого и среднего диаметра на таких заводах, как Северский, Синарский, Первоуральский, Таганрогский. Здесь можно значительно шире применять более дешевые методы изоляции (например, двухслойные эпоксидные или полиэтиленовые покрытия), но производительность этих линий должна быть очень высокой. Мне представляется, что на указанных заводах уже вплотную подошли к необходимости решения этой проблемы. Будут развиваться и отдельные узкоспециализированные направления в области производства покрытий, например, изоляция фасонных частей трубопроводов, защита внутренних стыков труб малого диаметра для систем нефтесбора.
Наша фирма готова к любым видам сотрудничества с заинтересованными российскими трубными заводами. Наряду с поставками комплексных ли-
ний фирма через свое дочернее предприятие в России — ООО «Селрус» — осуществляет сервисное обслуживание поставленного оборудование и поставку запасных частей для обеспечения его бесперебойного функционирования. Благодаря нашему опыту, мы надеемся, что мы сможем совместно с ведущими заводами, научно-исследовательскими институтами и потребителями трубной продукции существенно расширить возможности поставки на рынок труб с различными типами изоляции.
Selmers B.V.
BiesLand 3
1948RJ
Beverwijk
The Netherlands
Phone +31 251 211 999
Fax +31 251 220 777
e-maiL: [email protected]
www.selmers.nl
ооо «Селрус»
125080, г. Москва, ул. Сурикова, д. 24 тел./факс: +7 (495) 158-99-50 e-maiL: [email protected]
ВЫСОКАЯ
ВЫСОКАЯ
Приглашаем посетить наш стенд на выставке
«Нефть и газ 2007»
*_29ин>ня 2007 г. Москва
СшепЬ №2234 (Паеипьоп 2,3»
АНТИКОРРОЗИИНЫЕ ПОКРЫТИЯ
www.hempel.ru
