Технологические аспекты напыления полимерных покрытий на трубопроводы для транспортировки углеводородов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 678.026

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ НАПЫЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТРУБОПРОВОДЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

А.Ю. Андрюшкин, Е.Н. Кадочникова

Рассмотрены дефекты полимерных покрытий трубопроводов для транспортировки углеводородов и причины их появления. Проведен анализ технологических мер по обеспечению высокого качества полимерных покрытий при напылении.

Ключевые слова: покрытие, напыление, автоматизация, трубопровод, углеводороды.

В настоящее время широкое распространение в качестве антикоррозионной и теплоизоляционной защиты стальных трубопроводов для транспортировки углеводородов получили напыленные полимерные покрытия.

Наиболее значимыми причинами снижения качества напыленных полимерных покрытий являются возникновение и развитие дефектов из-за существенной разнотолщинности покрытий, что в свою очередь обусловленно технологией нанесения и сложной геометрической конфигурацией

поверхностей трубопровода, а также температурных перепадов, возникающих при его эксплуатации.

Основным материалом для изготовления труб являются углеродистые стали, которые подвержены коррозии из-за воздействия окружающей среды. Развитие коррозии приводит к возникновению различных дефектов в металле, в том числе таких опасных, как трещины, которые часто являются причиной потери герметичности трубопровода. Коррозионные процессы на стальных трубопроводах идут весьма интенсивно, поэтому проблема повышения их долговечности актуальна.

Для защиты от воздействий окружающей среды и теплоизоляции стальных трубопроводов

Соотношение видов деф

используют полимерные покрытия. Наиболее популярен технологический метод напыления, в силу своей экономичности и производительности [1-5].

Основные процессы по образованию неоднородности состава и структуры полимерного покрытия происходят на этапах напыления, перемешивания и отверждения компонентов полимерной массы.

Одним из таких важных факторов является конфигурация наружной поверхности

трубопровода, которая существенно изменяется по длине трубопровода. Например, отводы, тройники и запорная арматура трубопроводов имеют сложную развитую поверхность различной кривизны, что приводит к разнотолщинности полимерного покрытия.

При неблагоприятном сочетании технологических параметров и факторов полимерное покрытие на некоторых участках имеет существенную неоднородность по структуре покрытия и значительные различия по составу компонентов покрытия, что в течение времени и под влиянием внешних воздействий приводит к возникновению и развитию различных дефектов (таблица 1) [2-5].

Таблица

полимерных покрытий

№ п/п Вид дефекта кол-во дефектов, %

1 отслаивание 17

2 вздутия 6

3 трещины 35

4 наплывы 12

5 локальное уменьшение толщины покрытия 3

6 локальное увеличение толщины покрытия 7

7 отсутствие диэлектрической сплошности 13

8 сколы и сдир изоляции 4

9 иные дефекты 3

Разнотолщинность полимерного

покрытия. При напылении полимерных покрытий на стальной трубопровод наблюдается существенная разнотолщинность покрытия на различных участках. Минимальная толщина

напыленного полимерного покрытия имеет место быть на острых кромках, ребрах жесткости, в зонах сварных швов, а максимальная - на вогнутых участках, в углубленях, карманах и застойных зонах. Если на определенном участке толщина

полимерного покрытия меньше нормативного значения, то его толщину увеличивают до значений, установленных техническими требованиями, нанося дополнительные слои покрытия. Максимальная толщина напыленного полимерного покрытия на отдельных участках изделия может значительно превышать нормативные значения и достигать 8-12 мм.

Стальной трубопровод имеет весьма сложную геометрическую конфигурацию поверхностей, образованную сваренными между собой элементами трубопровода (рис. 1). Чем больше сварных элементов приходится на единицу длины трубопровода и чем больше переходов от одного диаметра к другому, тем значительнее разнотолщинность полимерного покрытия.

Рис. Перераспределение неотвержденной полимерной массы при напылении покрытия на трубопровод, стрелками показано направление перемещения полимерной массы

Разнотолщинность полимерного покрытия при напылении на трубопровод обусловлена двумя факторами:

• действие силы тяжести на неотвержденную полимерную массу приводит к перераспределению ее по поверхности трубопровода, то есть происходит стекание неотвержденной полимерной массы с вертикальных и наклонных стенок.

• сложная геометрическая конфигурация поверхностей, из-за чего распыленные частицы неравномерно наносятся на эти поверхности.

Снижение разнотолщинности полимерного покрытия возможно за счет изменения технологии напыления и отверждения полимерной массы:

• формирование из нескольких слоев

(послойное напыление);

• повышение дисперсности частиц полимерного покрытия;

• уменьшение пятна напыления факела

распыления;

• ось распылителя должна быть перпендикулярна к напыляемой поверхности.

На участках трубопровода со сложной геометрической конфигурацией поверхностей из-за неблагоприятного сочетания технологических параметров напыления и внешних факторов толщина полимерного покрытия может в несколько раз превосходить номинальное значение, что приводит к резкому возрастанию внутренних напряжений в полимерном покрытии.

Библиография:

1. Демехин В.Н., Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре: Учебник [Текст] / В.Н. Демехин и др. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. - 656 с.

2. ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные общие требования к защите от коррозии - М.: Изд-во стандартов, 1998. - 43 с

3. Зиневич A.M. Антикоррозионные покрытия. [Текст] / А.М. Зиневич, А.А. Козловская - М.: Стройиздат, 1989. - 112 с.

4. Борисов Б.И. Защитная способность изоляционных покрытий подземных трубопроводов. [Текст] / Б.И. Борисов. - М.: Недра, 1987. - 123 с.

5. Протасов В.Н. Полимерные покрытия в нефтяной промышленности. [Текст] / В.Н. Протасов. - М.: Недра, 1985.

References

1. Demekhin V.N., Zdaniya, sooruzheniya i ih ustojchivost' pri pozhare: Uchebnik [Tekst] / V.N.Demekhin i dr. - M.: Akademiya GPS MCHS Rossii, 2003. - 656 s.

2. GOST R 51164-98 Truboprovody stal'nye magistral'nye obshchie trebovaniya k zashchite ot korrozii - M.: Izd-vo standartov, 1998. -43 s

3. Zinevich A.M. Antikorrozionnye pokrytiya. [Tekst] /A.M. Zinevich, A.A. Kozlovskaya - M.: Strojizdat, 1989. - 112 s.

4. Borisov B.I. Zashchitnaya sposobnost' izolyacionnyh pokrytij podzemnyh truboprovodov. [Tekst]/B.I. Borisov. -M.: Nedra, 1987. - 123 s.

5. Protasov V.N. Polimernye pokrytiya v neftyanojpromyshlennosti. [Tekst] / V.N. Protasov. -M.: Nedra, 1985.

TECHNOLOGICAL ASPECTS OF THE DUSTING OF POLYMERIC COVERINGS ON PIPELINES FOR TRANSPORTATION OF HYDROCARBONS

Considered defects polymeric covering pipe line for transportation hydrocarbon and reasons of their appearance. The Organized analysis of the technological measures on provision high quality polymeric covering at evaporation.

Keywords: covering, evaporation, automation, pipe line, hydrocarbons

Андрюшкин А.Ю.,

кандидат технических наук, доцент,

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Россия, г. Санкт-Петербург, Andryushkin A. Yu.,

candidate of the technical sciences, assistant professor,

Baltic state technical university «VOENMEH» named after D.F. Ustinov.

Russia, Saint-Petersburg

Кадочникова Е.Н.,

кандидат технических наук,

Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России,

Россия, г. Санкт-Петербург,

Kadochnikova E.N.,

candidate of the technical sciences,

Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia. Russia, Saint-Petersburg

© Андрюшкин А.Ю., Кадочникова Е.Н., 2017