CC BY
20ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
УДК 621.644.07:[620.197+62-408.4]
О.О. Штырев1, e-mail: [email protected]; Д.А. Коробов2
1 ООО «НТЦ «Качество-Покрытие-Нефтегаз» (Москва, Россия).
2 ООО «Ланкор» (Москва, Россия).
Технологические основы обеспечения качества внутренней противокоррозионной изоляции бандажной лентой сварных соединений стальных труб с эпоксидным покрытием нефтепромысловых трубопроводов
В статье обоснованы существенные преимущества внутренней противокоррозионной изоляции бандажной лентой с эпоксидным связующим сварных соединений стальных труб с внутренним эпоксидным покрытием нефтепромысловых трубопроводов по сравнению с широко применяемой нефтегазовыми компаниями втулочной изоляцией. Так, применение втулочной изоляции не только не обеспечивает требуемое качество противокоррозионной защиты, но и значительно повышает гидравлическое сопротивление трубопроводов вследствие сужения их проходного сечения и обусловливает значительные дополнительные затраты на сооружение трубопроводов. В статье отмечено, что в ряде случаев эффективной альтернативой втулочной изоляции может быть механический раструбный метод соединения стальных труб «Батлер ТЭК», обеспечивающий сохранение проходного сечения трубопровода, однако данный метод можно применять лишь при ограниченной толщине стенки трубы, что делает его непригодным для высоконапорных трубопроводов системы поддержания пластового давления.
Подробно описаны все этапы технологического процесса создания внутренней противокоррозионной изоляции бандажной лентой, включающего две стадии: подготовку внутренних поверхностей концевых участков свариваемых труб под изоляцию и изоляцию этих участков бандажной лентой после сварки. Рассмотрены особенности нанесения изоляции в трассовых условиях при строительстве нефтепромыслового трубопровода.
Ключевые слова: противокоррозионная изоляция, сварное соединение, бандажная лента, обеспечение требуемого уровня качества, внутреннее эпоксидное покрытие.
O.V. Shtyrev1, e-mail: [email protected]; D.A. Korobov2
1 Research and Engineering Center "Quality - Coating - Oil-and-Gas" LLC (Moscow, Russia).
2 Lancor LLC (Moscow, Russia).
Technological Fundamentals of Quality Assurance of Internal Anticorrosive Insulation with Bandage Tape for Welded Joints of Steel Pipes with Epoxy Coating of Oil Field Pipelines
The article substantiates the significant advantages of internal anticorrosive insulation with a bandage tape with epoxy binder of welded joints of steel pipes with an internal epoxy coating of oil field pipelines in comparison with the sleeve insulation widely used by oil and gas companies. So, the use of sleeve insulation not only doesn't provide the required quality of anticorrosive protection, but also significantly increases the hydraulic resistance of pipelines due to the narrowing of their flow section and causes significant additional costs for the pipelines construction. The article notes that in a number of cases an effective alternative to sleeve insulation can be the mechanical bell-and-socket method of joining steel pipes Butler Tech, which ensures the preservation of the flow area of the pipeline, but this method can be used only with a limited pipe wall thickness, which makes it unsuitable for high-pressure pipelines of reservoir pressure maintenance systems. All stages of the technological process of creating internal anticorrosive insulation with a bandage tape are described in detail. This process includes two stages: preparation of the inner surfaces of the end sections of the pipes being welded for insulation and isolation of these sections with a bandage tape after welding. The features of insulation' application in route conditions during the construction of an oil-field pipeline are considered.
Keywords: anticorrosive insulation, welded joint, bandage tape, ensuring the required quality level, internal epoxy coating.
50
№ 7-8 август 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
ANTICORROSIVE PROTECTION
Надежность и энергоэффективность нефтепромысловых трубопроводов из стальных труб с внутренним защитным эпоксидным покрытием в значительной мере определяется качеством внутренней противокоррозионной защиты их сварного соединения. Нефтегазовыми компаниями РФ в течение длительного времени применяется внутренняя противокоррозионная втулочная изоляция сварных соединений стальных труб, не обеспечивающая требуемое качество противокоррозионной защиты, значительно повышающая гидравлическое сопротивление трубопроводов вследствие сужения их проходного сечения и обусловливающая значительные дополнительные затраты на сооружение трубопроводов. Некоторые нефтегазовые компании используют механический раструбный метод соединения стальных труб «Батлер ТЭК», обеспечивающий сохранение проходного сечения трубопровода. Однако данный метод соединения можно применять лишь при ограниченной толщине стенки трубы (см. табл. в [1]). Оборудование фирмы Butler Tech International не предназначено для формирования требуемой формы концевых участков труб под раструбное соединение при толщине стенки трубы выше указанной. Это определяет область применения раструбного соединения методом «Батлер ТЭК»: для высоконапорных трубопроводов системы поддержания пластового давления (ППД) он непригоден. Ряд фирм ведет работы по созданию эффективных конструкций внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений, равноценной по защитной способности внутреннему эпоксидному покрытию свариваемых стальных труб.
К примеру, в ПАО «Газпром нефть» разработана и успешно прошла опытно-промысловые испытания внутренняя противокоррозионная изоляция бандажной лентой сварных соединений стальных труб с внутренним эпоксид-
1 2 3 / 1 _ 1 1
/ ! 4P 1 I
---
Рис. 1. Внутренняя изоляция сварного соединения труб с эпоксидным покрытием бандажной лентой:
1 - труба с внутренним эпоксидным покрытием; 2 - бандажная лента с эпоксидным связующим; 3 - эпоксидное связующее, выдавленное из бандажной ленты при ее прижатии к трубе Fig. 1. Internal insulation of the welded joint of pipes with epoxy coating with bandage tape: 1 - pipe with internal epoxy coating; 2 - bandage tape with epoxy binder; 3 - epoxy binder squeezed out of the bandage tape when it's pressed against the pipe
1 2 3 4 5 6 7
8 9
4
tHt M
V//////,
Рис. 2. Комплекс оборудования для внутренней изоляции сварного соединения труб с внутренним эпоксидным покрытием бандажной лентой: 1 - видеоголовка; 2 - труба; 3 - внутреннее покрытие; 4 - раздувная головка;
5 - высокочастотный индуктор; 6 - лента бандажная; 7 - термопара индуктора; 8 - полая транспортная штанга; 9 - быстроразъемное соединение транспортных штанг
Fig. 2. A set of equipment for the internal insulation of a welded joint of pipes with an internal epoxy coating with a bandage tape:
1 - video head; 2 - pipe; 3 - inner coating; 4 - blown head; 5 - high-frequency inductor;
6 - bandage tape; 7 - inductor thermocouple; 8 - hollow transport bar; 9 - quick-release coupling of transport rods
Ссылка для цитирования (for citation):
Штырев О.О., Коробов Д.А. Технологические основы обеспечения качества внутренней противокоррозионной изоляции бандажной лентой сварных соединений стальных труб с эпоксидным покрытием нефтепромысловых трубопроводов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2020. № 7-8. С. 50-54. Shtyrev O.V., Korobov D.A. Technological Fundamentals of Quality Assurance of Internal Anticorrosive Insulation with Bandage Tape for Welded Joints of Steel Pipes with Epoxy Coating of Oil Field Pipelines. Territorija "NEFTEGAS" [Oil and Gas Territory]. 2020;(7-8):50-54. (In Russ.)
TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 7-8 August 2020
51
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
Рис. 4. Последняя транспортная штанга с измерительной шкалой и установленным на ней упором:
1 - штуцер быстроразъемного соединения; 2 - измерительная шкала; 3 - упор; 4 - фиксирующие
барашковые гайки; 5 - штуцер под шланг компрессора
Fig. 4. The last transport bar with a measuring scale and a stop mounted on it:
1 - quick-disconnect fitting; 2 - measuring scale; 3 - emphasis; 4 - fixing fly nuts; 5 - fitting
for the compressor hose
1 2 3 4
Рис. 5. Схема установки высокочастотного индуктора на сварной шов: 1 - внутреннее эпоксидное покрытие трубы; 2 - труба; 3 - высокочастотный индуктор; 4 - термопара
Fig. 5. Scheme of installation of a high-frequency inductor on the weld:
1 - internal epoxy coating of the pipe; 2 - pipe; 3 - high-frequency inductor; 4 - thermocouple
Рис. 3. Схема установки мишени на сварном шве:
1 - труба; 2 - сварной шов;
3 - приспособление-мишень
Fig. 3. Scheme of installation of the target
on the weld:
1 - pipe; 2 - welded joint; 3 - target device
ным покрытием (рис. 1), имеющая ряд существенных преимуществ перед широко применяемой втулочной изоляцией [2].
Требуемый уровень качества конструкции внутренней изоляции сварного соединения труб бандажной лентой определяет уровень качества технологического процесса создания этой конструкции в трассовых условиях при строительстве нефтепромыслового трубопровода.
Бандажная лента, используемая для формирования внутренней противокоррозионной изоляции сварного соединения труб, должна отвечать требованиям технических условий(ТУ) производителя.
На концевых участках свариваемых труб с внутренним эпоксидным покрытием должно отсутствовать покрытие на участке длиной 30-50 мм от торцов c фаской под сварку. Переход от края покрытия к неизолированному концевому участку трубы должен быть плавным, под углом не более 30°. Длину не изолированных покрытием концевых участков внутренней поверхности труб контролируют шаблоном или с помощью металлической линейки, имеющей точность измерения ±1 мм. Внутренняя поверхность не изолированных покрытием концов свариваемых труб, на которую после сварки наносят
бандажную ленту, должна быть очищена перед сваркой от загрязнений (жировых и масляных пятен, продуктов коррозии, консервантов, остатков грунта и др.) на участке длиной не менее 100 мм от торца и быть сухой. Для этого поверхность предварительно обезжиривают с помощью ветоши, смоченной растворителем, после чего обрабатывают механизированным диском-щеткой и обдувают сжатым воздухом для удаления образовавшейся пыли. Качество очистки внутренней поверх-
ности свариваемых концов труб с покрытием проверяют визуально на участке длиной не менее 100 мм от торца. Контролируемую поверхность протирают с легким прижатием хлопчатобумажной салфеткой, а затем оценивают загрязненность салфетки. Не допускается наличие на поверхности салфетки грязи, пыли, масляных пятен. Для монтажа соединяемых труб необходимо наличие подъемных механизмов требуемой грузоподъемности, определяемой типоразмером труб.
52
№ 7-8 август 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
ANTICORROSIVE PROTECTION
1 2 3
Рис. 6. Схема раздувной головки с наложенной на нее бандажной лентой: 1 - видеоголовка; 2 - раздувная головка; 3 - бандажная лента Fig. 6. Scheme of an inflatable head coated with a bandage tape: 1 - video head; 2 - blown head; 3 - bandage tape
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Рис. 7. Схема введения раздувной головки во внутреннюю полость сваренных труб в зону сварного шва:
1 - труба; 2 - внутреннее эпоксидное покрытие трубы; 3 - индуктор; 4 - термопара индуктора; 5 - видеоголовка; 6 - раздувная головка; 7 - бандажная лента; 8 - направляющие ролики; 9 - полая штанга транспортная; 10 - быстроразъемное соединение
Fig. 7. Scheme of introducing the inflatable head into the inner cavity of the welded pipes into the weld zone:
1 - pipe; 2 - internal epoxy coating of the pipe; 3 - inductor; 4 - inductor thermocouple; 5 - video head; 6 - blown head; 7 - bandage tape; 8 - guide rollers; 9 - hollow transport bar; 10 - quickrelease coupling
Центрируют соединяемые концы труб по наружной поверхности с помощью трубного центратора. Величина сварочного зазора L между торцами свариваемых труб должна соответствовать требованиям [3] или технического регламента. Сборку свариваемых концов труб контролируют на соответствие требованиям нормативной документации на сварное соединение, после чего выполняют прихватку соединяемых концов труб в соответствии с технологической картой сварки и демонтируют трубный центратор.
Сварку соединяемых концов труб выполняют в соответствии с требованиями нормативной документации, последующий контроль сварного шва - в соответствии с [4].
При сварке корня шва необходимо использовать подкладную головку с медными шинами, предотвращающую образование наплывов металла на внутренней поверхности сварного шва и значительного количества сварочного грата на внутренней поверхности прилегающих к сварному шву неизолированных концевых участков свариваемых труб. Подкладную головку вводят в зону сварки с помощью транспортных штанг. По окончании сварки корня шва подкладную головку извлекают из внутренней полости приваренной трубы. По завершении сварки труб и контроля ее качества выполняют внутреннюю противокоррозионную изоляцию сварного соединения бандажной лентой. Комплекс оборудования для внутренней изоляции представлен на рис. 2. Приспособление-мишень устанавливают на наружную поверхность сварного шва так, чтобы рабочая плоскость мишени находилась по середине сварного шва (рис. 3).
С помощью лазерного дальномера измеряют расстояние от свободного торца приваренной трубы до середины сварного шва, прицелившись лучом лазерного дальномера на рабочую плоскость приспособления-мишени, установленного на сварном шве. При этом на мониторе электронного устройства оператора появится информация о необходимом количестве транспортных штанг (рис. 2) и требуемом положении
упора на измерительной шкале последней транспортной штанги для доставки раздувной головки с установленной на ее наружной поверхности бандажной лентой в зону внутренней изоляции сварного шва и симметричного расположения относительно сварного шва. Затем на последней транспортной штанге с измерительной шкалой устанавливают в требуемое положение упор согласно информации, указанной на мониторе электронного устройства (рис. 4). На наружную поверхность сварного шва устанавливают высокочастотный индуктор, обеспечив симметричное располо-
жение его концов относительно сварного шва (рис. 5). После этого включают преобразователь тока, осуществляющий питание высокочастотного индуктора, и производят предварительный нагрев сварного шва до температуры 120 °С в целях удаления с внутренней поверхности сваренных концов труб влаги, а также наледи в зимнее время. Далее из полиэтиленовой упаковки извлекают бандажную ленту, пропитанную эпоксидным связующим, контролируют визуально соответствие ее внешнего вида требованиям ТУ производителя и накладывают бандажную
TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 7-8 August 2020
53
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Рис. 8. Схема раздува раздувной головки с бандажной лентой в зоне сварного шва: 1 - видеоголовка; 2 - труба; 3 - покрытие трубы; 4 - термопара индуктора; 5 - раздувная головка; 6 - индуктор; 7 - бандажная лента; 8 - полая штанга транспортная; 9 - быстроразъемное соединение
Fig. 8. Scheme of blowing the blown head with a bandage tape in the weld zone: 1 - video head; 2 - pipe; 3 - pipe coating; 4 - inductor thermocouple; 5 - blown head; 6 - inductor; 7 - bandage tape; 8 - hollow transport bar; 9 - quick-release coupling
ленту с нахлестом на поверхность раздувной головки (рис. 6). Включают видеоголовку, установленную на раздувной головке (рис. 7), с помощью расположенной на ее корпусе кнопки,обеспечивая беспроводное соединение Wi-Fi с любым электронным устройством. Заряд аккумулятора обозначен световым индикатором (синий -100 %, зеленый - 50 %, красный - менее 30 %). Не рекомендуется использовать видеоголовку с зарядом аккумулятора менее 30 %.
Раздувную головку с установленной на ней бандажной лентой вводят во внутреннюю полость сваренных концов труб в зону сварного шва с помощью полых транспортных штанг, последовательно соединяемых между собой в процессе перемещения раздувной головки в зону сварного шва (рис. 8). Затем приводят в соприкосновение торец упора, установленного на последней транспортной штанге, с торцом свободного конца изолируемой трубы, что обеспечивает симметричное рас-
положение раздувной головки с бандажной лентой относительно сварного шва. После этого подают сжатый воздух под давлением 0,2 МПа внутрь раздувной головки по полым транспортным штангам от компрессора или баллона со сжатым воздухом для прижатия бандажной ленты, пропитанной связующим, к внутренней поверхности сварного шва и прилегающих к нему концевых участков труб. При этом не допускается осевое перемещение раздувной головки относительно внутренней поверхности сваренных концов труб. Раздувную головку с бандажной лентой выдерживают в неподвижном состоянии при созданной высокочастотным индуктором требуемой температуре в течение заданного времени, необходимого для отверждения связующего, пропитывающего бандажную ленту. После автоматического отключения высокочастотного индуктора по истечении заданного времени выпускают сжатый воздух из раздувной головки и извлекают ее из внутренней полости сваренных труб, последовательно отсоединяя отдельные транспортные штанги, с одновременным контролем с помощью видеоголовки внешнего вида изоляции бандажной лентой. Полученное на мониторе изображение внешнего вида внутренней противокоррозионной изоляции сварного соединения бандажной лентой сохраняют на бумажном носителе.
Литература:
1. Протасов В.Н., Коробов Д.А., Штырев О.О. Особенности технологии сборки и контроля качества механического раструбного соединения стальных труб с внутренним эпоксидным покрытием нефтепромысловых трубопроводов, выполненного методом «Батлер ТЭК» // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2020. № 3-4. С. 86-93.
2. 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.
3. ГОСТ 16037-80. Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры (с изм. № 1) [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200001918 (дата обращения: 25.08.2020).
4. ГОСТ Р 55990-2014. Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200110076 (дата обращения: 25.08.2020).
References:
1. Protasov V.N., Korobov D.A., Shtyrev O.V. Features of Technology for Assembling and Quality Control of Mechanical Faucet Joint made by the Butler Tech Method of Steel Pipes with Internal Epoxy Coating of Oilfield Pipelines. Territorija "NEFTEGAS" [Oil and Gas Territory]. 2020;(3-4):86-93. (In Russ.)
2. 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.)
3. Interstate Standard (GOST) 16037-80. Welded Joints in Steel Pipelines. Main Types, Design Elements and Dimensions. Weblog. Available from: http://docs.cntd.ru/document/1200001918 [Accessed 25th August 2020]. (In Russ.)
4. National Standard of the Russian Federation (GOST R) 55990-2014. Oil and Gas-Oil Fields. Field Pipelines. Design Codes. Weblog. Available from: http://docs.cntd.ru/document/1200110076 [Accessed 25th August 2020]. (In Russ.)
54
№ 7-8 август 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
