Ak-montazh.ru

Интернет-энциклопедия по ремонту
9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология внутренней изоляции труб – материалы покрытия и свойства защитного слоя

Внутренняя изоляция труб: материалы покрытия, их функция

Внутренняя изоляция труб.
Для труб из металла нужна не только внешняя изоляция, но и внутренняя. В промышленных целях изделия покрывают с помощью эпоксидных материалов, такая внутренняя изоляция труб защищает от ударов электрическим током и образования ржавых отложений.

Особенности эпоксидного покрытия. В основе эпоксидного покрытия лежит эпоксидная смола, которую включают специальные смеси для обработки поверхности внутри трубопрокатов. Смола отличается своими положительными характеристиками: обладает устойчивостью к влажной среде, также топлива в жидком виде, не поддается влиянию щелочи и различных масел. Смоляное покрытие имеет высокий показатель адгезии к поверхности металла, служит защитой от повреждений механического и химического типа.

Преимущества изолированных труб

Изоляция стальных труб способствует:

  • термостабильности транспортируемой среды для безопасности процесса;
  • повышению энергоэффективности, снижению потерь тепла и сокращению выбросов CO2 за счет надежной теплоизоляции;
  • безопасности системы, защите персонала от горячих поверхностей;
  • профилактике коррозии за счет пониженной влажности и конденсации;
  • уменьшению шума, вызванного турбулентностью в высокоскоростных средах;
  • противопожарной защите установки.

Все эти преимущества достигаются только при правильном выборе изоляторов и соблюдении технологии их монтажа.

Изоляция труб

Трубная продукция применяется в коммунальном хозяйстве и во всех промышленных сферах для создания:

  • Водопроводов;
  • Теплопроводов;
  • Нефтепроводов,
  • Газопроводов;
  • Продуктопроводов и пр.

Изоляция труб позволяет защитить коммуникационную сеть от механических повреждений, воздействия воды и других сред. Если будет грамотно подобрана изоляция стальных труб, их общий срок эксплуатации можно значительно продлить.

Пенополиуретановая изоляция

ППУ наносят на поверхность труб методом распыления. Пенополиуретановые изоляторы Воратек и Изолан применяют для защиты стандартных стальных и оцинкованных трубопроводов: материалы безопасны для окружающей среды благодаря экологически чистому составу. При соблюдении технологии нанесения они увеличивают срок службы металлических конструкций до 30 и более лет. Часто защиту усиливают полиэтиленовым оцинкованным покрытием.

К недостаткам труб с ППУ относят горючесть, разрушение под воздействием ультрафиолета, необходимость полной замены поврежденных при обнаружении влаги – ремонт проводить нецелесообразно. Внутри ППУ-слоя устанавливают СОДК – систему оперативного дистанционного контроля, которая бесперебойно отслеживает проблемы в функционировании изоляции. С ее помощью контролируют уровень влажности и другие показатели системы.

Трубы с изоляцией из пенополиуретана изготавливают по ГОСТ 30732-2006. В стандарте перечислены требования к продукции, указаны допустимые технические показатели изоляционного слоя:

  • максимальная теплопроводность при 50 градусах по Цельсию – 0,033 Вт/м°С;
  • минимальная прочность при деформации/сжатии – 0,3 МПа;
  • минимальная плотность – 60 кг/м³.

Изолированные ППУ трубы выдерживают существенные нагрузки (температурные до 140 градусов, давление до 1,5 МПа), поэтому часто используются для прокладки подземных/наземных теплотрасс.

Изоляция труб ППУ

Пенополиуретановая изоляция широко используется на теплопроводах и системах горячего водоснабжения. Она позволяет сократить теплопотери в 10 раз, в сравнении с изоляцией труб при помощи минеральной ваты. При этом стоимость такой изоляции меньше. В результате трубопроводная система может бесперебойно служить до 30-ти лет.

Использовать ППУ очень удобно: специально созданная цилиндрическая скорлупа может легко надеваться на функционирующую теплотрассу. Она выпускается либо с прорезью, либо состоящей из 2-х частей, соединяющихся по типу гребень-паз, или иным способом. Обычно такие сети могут выдержать температурный режим -180 – +130 градусов. Подобная изоляция труб может быть выполнена еще на заводе-изготовителе, что существенно облегчает монтаж трубопровода. Она защищает не только от потерь тепла, но и от процессов коррозии. При этом слой изоляции труб полностью герметичен. Их можно прокладывать под землей в любых грунтах.

Пенополимерминеральная изоляция

ППМ используют для защиты труб из черной или оцинкованной стали. Пенополимерминеральное покрытие наносят в три слоя:

  1. Влагозащитный толщиной 5-10 мм. Функция: защита металла от коррозии.
  2. Теплоизоляционный. Толщина зависит от температуры окружающей среды (климатических условий региона). Функция: поддержание оптимальной температуры рабочей жидкости. Теплоизоляционные материалы имеют пористую структуру.
  3. Внешний толщиной 10-15 мм. Функция: гидроизоляционная и механическая защита труб. Наружный слой определяет предельную прочность трубопровода.

Трубы с трехслойной изоляцией ППМ используют при наземном и подземном монтаже трубопроводных магистралей с рабочей температурой до 150 градусов, максимальным давлением 2,5 МПа.

Разновидности эпоксидной изоляции, выполненной на заводе

Внутренняя изоляция стальных труб может быть полимерной или эпоксидной. Полимерные составы чаще применяют в системах для обустройства канализации, водопровода.

Эпоксидные более устойчивы к агрессивным составам, поэтому их использование актуально для дренажных систем, нефте-, газопроводов.

Виды эпоксидного покрытия:

  • однослойное;
  • двухслойное;
  • трехслойное.

Однослойное покрытие используется для малого и среднего диаметра труб, которые в дальнейшем применяются для строительства промышленных трубопроводов, газопроводов межпоселкового расположения, а также систем коммунального назначения.

Нанесение однослойного покрытия ограничивается температурой жидкости, составляет не более +80°С. Если речь идет об агрессивных средах с содержанием сероводорода, дополнительно используют фенольный состав.

Зона сварного шва с внутренней стороны защищается специальной стальной втулкой, которая заранее с внутренней и внешней стороны покрывается тонким эпоксидным слоем.

Двухслойное эпоксидное покрытие формируется антикоррозионным и защитным слоем с толщиной 320 и 440-750 мкм соответственно. Максимальная возможная толщина – 1100 мкм.

Нанесение второго слоя дало возможность повысить ударопрочность, расширить сферы применения. Кроме того, на 16% уменьшилась шероховатость внутреннего покрытия, на 31% повысилась стойкость к агрессивным жидкостям.

Данный вид применяется при прокладке «горячих» участков, температура среды которых будет превышать +80°С.

Трехслойное покрытие относится к числу комбинированных, объединяет в себе эпоксидный и два полиэтиленовых слоя.

Трехслойное покрытие труб

За счет этого удается максимально повысить надежность и долговечность. Разработка принадлежит японской фирме Simitomo Metal Ind.

Читайте так же:
Как установить и подключить насосную станцию к колодцу

На подготовленную поверхность наносят тончайший слой порошка на основе эпоксидной смолы, его толщина не превышает 0,3 мм. Предварительно его подвергают электронному облучению.

В заводских условиях распределяют на трубу, нагретую до 150°С. За счет пористости следующие полиэтиленовые слои получают максимальное сцепление.

Схема нанесения антикоррозийного покрытия

Изоляция при помощи экструдированного полиэтилена

Трубы с изоляцией из экструдированного полиэтилена выпускают в заводских условиях. Усиление конструкций осуществляют после качественной подготовки, защита состоит из трех слоев:

  1. Эпоксидная смола. Прослойка заполняет сколы, трещинки и другие дефекты на металлической поверхности, выравнивает ее.
  2. Адгезивный слой. Предназначен для склеивания экструдированного полиэтилена с трубой.
  3. Изоляционный слой из полиэтилена.

Усиленные таким способом трубы могут прослужить более 50 лет без потребности в ремонте. Другие преимущества полиэтиленовой защиты включают экологичность (отсутствие вреда для окружающей среды, включая почву при подземной прокладке труб), стойкость к коррозии, гидравлическим ударам, перепадам температур, химическим и другим агрессивным средам.

Благодаря совокупности перечисленных характеристик изолированные трубы используют в строительстве практически всех видов трубопроводных магистралей: газовых, водных, подводных, нефтяных. Допустимая температура рабочей среды: от -20 до +60 градусов.

История создания изоляции такого рода

До 1976 года единственным используемым материалом для внутренней обработки была цементно-песчаная смесь. Данный метод реализовывался с использованием центробежного способа, позволял получить утолщение стенки трубы, гладкость внутренней поверхности, увеличить прочность.

Цементно-песчаное покрытие улучшало гидравлические свойства трубопровода за счет гелевого слоя, который образовывался благодаря железомарганцевому соединению и частичкам глины.

Контроль качества трубопроводов показал, что спустя 40 лет регулярной эксплуатации такие трубы имеют коэффициент скольжения в пределах от 0,06 до 0,09. Данные показатели на порядок выше параметров, которые имеют новые стальные трубы без внутреннего защитного слоя при пятнадцатилетней эксплуатации.

Современное покрытие на основе эпоксидных смол впервые было применено на Волжском трубном заводе. Порошкообразный состав наносился как на внутреннюю, так и на внешнюю часть. За 1975-1996 годы заводом было выпущено около миллиона тонн трубы различного диаметра, назначения.

Материалы для эпоксидной изоляции производились города Ярославль. Транспортировка и монтаж показали, что изделия имеют высокие показатели износостойкости, устойчивости при выполнении сварных монтажных работ.

Сегодня эпоксидное покрытие является основным при производстве труб в Канаде, Индии, Китае, ЮАР. В США данный способ внутренней изоляции используется в 80% всей выпускаемой продукции.

ВУС и ЦПП изоляция

ВУС изоляция, устаревшие названия ЛИД-1 и Селмерс. Различают изоляцию УС, ВУС-2 (ВУС двухслойная) и ВУС-3 (ВУС трехслойная). Эксплуатация стальных труб, отводов, тройников, переходов из углеродистых и низколегированных сталей в ВУС изоляции позволяет увеличить надежности и продлить срок эксплуатации подземных трубопроводов, сократить расходы на их техническую эксплуатацию. Стальные трубы с наружным двухслойным или трехслойным антикоррозийным покрытием ВУС из экструдированного полиэтилена применяются для газопроводов транспортирующих природный газ (магистральные и распределительные газопроводы), нефтепроводов, водопроводов, трубопроводов тепловых сетей, свай и других стальных подземных конструкций. ВУС изоляция эффективно защищает от: — атмосферной коррозии (на участках выхода подземных сооружений из земли); — коррозии в почвенно-грунтовых водах и грунтах; — биокоррозии; — коррозии, вызванной блуждающими и индуцированными токами. Трубопроводы в ВУС изоляции способны безаварийно служить в течение 30 лет даже в условиях агрессивных сред.

Многослойная покрытие экструдированным полиэтиленом обеспечивает:

  • крайне низкое водопоглощение;
  • водопроницаемость;
  • повышенную адгезию между изоляционным материалом и металлом;
  • надежную наружную антикоррозионную защиту трубопроводов.

Благодаря таким характеристикам трубы ВУС способны безаварийно служить более 30 лет даже в условиях воздействия внешней агрессивной среды.

Пример условного обозначения трубы стальной диаметром 159мм, с толщиной стенки 4,5мм в изоляциии ВУС: Труба ст. 159х4,5 ВУС.

Технология внутренней изоляции труб – материалы покрытия и свойства защитного слоя

Различают три разновидности защитных слоев, наносимых внутри магистралей, транспортирующих жидкие или газообразные среды (в зависимости от назначения). К первому типу относится антикоррозийная внутренняя изоляция стальных труб, ко второму – гладкостное покрытие. Третий вариант – комплексная структура, усиливающая стойкость трубопровода к механическому воздействию.

История создания изоляции такого рода

До середины 70-х годов XIX столетия обработка внутренней поверхности металлических труб осуществлялась ЦПИ (цементно-песчаная изоляция). Технология изоляции лакокрасочными материалами на базе эпоксидных смол впервые апробирована на Волжском ТЗ. С 1975 года, на недавно (1970 г.) запущенном предприятии, введен в эксплуатацию цех для нанесения наружного антикоррозийного слоя. За первый год работы было выпущено свыше миллиона единиц продукции.

Технология внутренней изоляции труб - материалы покрытия и свойства защитного слоя

На предприятии осуществлялась полная внешняя и внутренняя изоляция стальных труб диаметром 53-142 см. Производственные задачи решались в партнерстве с Ярославским лакокрасочным заводом, откуда поступали порошкообразные материалы.

Кроме России, технология эпоксидной изоляции металлических труб остается основной в:

  • Азии (Индия, Китая);
  • Северной Америке (США, Канада);
  • на юге Африки (ЮАР).

Альтернативными материалами для антикоррозийной защиты служат полимеры (PE, PP, PU), силикатно-эмалевая смесь, прочие двухкомпонентные составы.

Разновидности эпоксидной изоляции, выполненной на заводе

Классификация защитных покрытий трубопроводов выполняется по их составу, количеству слоев и способу нанесения. Процесс «жидкой» внутренней изоляции стальных труб отличается простой технологией. Полимеризация состава происходит при 60-70 °С в течение нескольких часов.

При распылении порошкового состава требуется дополнительный нагрев поверхности до 190-210 °С. Полимеризация в итоге занимает больше времени. Аргументы в пользу порошковой технологии:

  • выше производительность;
  • шире спектр модификаций применительно к транспортируемой среде;
  • безопаснее для экологии.

Выбор между «жидким» и порошковым способами актуален для новых предприятий. Остальные заводы работают по технологии, под которую у них уже установлено оборудование.

Читайте так же:
Подключение скважинного насоса своими руками

Изоляция выполненная на заводе

Структура внутренней изоляции

Нанесение эпоксидных и комплексных покрытий на металлические трубы производится в 1-3 слоя. Отдельно обрабатывается зона сварного шва на внутренней поверхности. Ее закрывают стальной муфтой, защищенной эпоксидным слоем с обеих сторон.

Структура внутренней изоляции влияет на технические параметры, срок службы и сферу эксплуатации будущей магистрали:

  1. Одинарное покрытие подойдет для труб малого и среднего диаметра. Область применения изделий ограничена температурой рабочей среды – не выше 80 °С.
  2. Два слоя. Изоляция формируется из антикоррозионного (320 мкм) и защитного (440-750 мкм) покрытия. Обладает повышенной стойкостью к ударам, агрессивным средам (на 31%), уменьшает шероховатость поверхности на 16%. Допускается эксплуатация на «горячих» участках (выше 80 °С).
  3. Триплекс. Эпоксидную «грунтовку» дополняют два полиэтиленовых слоя. Отличается долговечностью, повышенной адгезией.

Технология формирования комбинированного покрытия разработана Simitomo Metal Ind. Вначале наносится комплексный состав из различных смол. Толщина «основы» – 100-300 мкм.

В структуре доминирует эпоксидная смола, обладающая высокой адгезией к металлам и полимерам PE. Пористая поверхность основы увеличивает сцепление со сталью и последующими слоями внутренней изоляции трубы. Нанесенные далее полимерные структуры устойчивы к воздействию большинства кислот, повышают степень защиты от механических повреждений.

Труба изолированная изнутри

Положительные свойства эпоксидной изоляции

Трубопроводы с внутренним защитным покрытием обладают повышенной пропускной способностью и сроком службы. Еще один важный момент – снижается стоимость их ежегодного обслуживания.

Непосредственно внутренняя изоляция стальных труб способствует сокращению кристаллизации и отложению парафинов. Суммарные расходы по очистке магистрали уменьшаются на 54-75%. Точная цифра зависит от типа перегоняемой среды.

Другие достоинства эпоксидной изоляции:

  • высокая теплостойкость повышает температурный предел эксплуатации до 80 °С, при определенном составе – до 110 °С;
  • сохраняется состав и качество транспортируемых веществ;
  • повышена устойчивость к катодному отслаиванию – не зафиксировано случаев стресс коррозии;
  • снижаются затраты на энергоносители, вследствие уменьшения шероховатости внутренней поверхности;
  • сокращаются сроки монтажа трубопровода – эпоксидному слою требуется меньше времени на высыхание после испытательных запусков;
  • соответствие экологическим нормам – в составе изоляции отсутствует каменноугольная смола;
  • исключается образование минеральных отложений – минимизируется выход из строя клапанов, прочей запорной арматуры;
  • стальные стенки магистрали не подвергаются коррозии, что повышает эксплуатационный ресурс.

Последний пункт особенно важен при транспортировке агрессивных веществ. Скорость общей коррозии составляет 0,01-0,4 мм/год. Локальный показатель еще выше – 6 мм/год.

Применяемые эпоксидные составы не содержат токсичных смол, других веществ опасных для здоровья человека. К тому же, х нанесение препятствует формированию колоний микроорганизмов. Перечисленные свойства позволяют использовать трубопроводы для подачи питьевой воды и в пищевой промышленности.

Недостаток эпоксидной технологии – невысокая ударная прочность. Поэтому трубы с однослойной изоляцией требуют к себе особого внимания при монтаже и перевозке.

Технология внутренней изоляции труб - материалы покрытия и свойства защитного слоя

Особенности покрытия ЦПИ

Цементно-песчаная изоляция изначально обеспечивает устойчивость к механическим повреждениям и ударам. Химическая защита активируется при первом прохождении транспортируемого вещества по магистрали. Поток жидкости воздействует на ЦПИ. Мельчайшие крупинки изоляции прижимаются и разносятся по стальной поверхности, заполняя поры на стенках трубопровода. Процесс сопровождает формирование гидроксида кальция, что полностью подавляет коррозию.

Толщина изоляционного слоя – 4-16 мм по длине трубы и от 3 мм на сварных швах. Прочность на сжатие у покрытия ЦПИ не ниже 445 МПа. Единственными источниками разрушения металла остаются старение и механические повреждения.

Заключение

Внутренняя антикоррозийная изоляция стальных труб выполняется цементно-песчаным составом, полимерными или лакокрасочными покрытиями на базе эпоксидных смол. Процедура обеспечивают высокое качество транспортируемых веществ в пункте доставки. Повышается эксплуатационный ресурс магистрали, снижаются расходы на обслуживание.

Наносимые покрытия препятствуют образованию минеральных, биологических и парафиновых отложений. Это расширяет сферу использования трубопроводов, экономит расход энергоресурсов.

Как считаете вы, насколько эффективно использование для внутренней изоляции труб эпоксидных составов? Напишите в комментариях. Поделитесь статьей в социальных сетях и сохранение ее в закладках.

Внутренние покрытия трубопроводов

Внутреннее покрытие труб должно обладать высокими защитными свойствами, обеспечивающими сохранность ее на период транспортировки, хранения и монтажа, а также иметь высокую долговечность в процессе эксплуатации.

При внутренней изоляции труб в стационарных заводских или базовых условиях имеется возможность использования современных технологий и оборудования для очистки, нагрева и изоляции труб, проведения последовательного пооперационного технологического контроля и контроля качества готовой продукции, что обеспечивает высококачественное нанесение на трубы различных антикоррозионных покрытий.

Технологический процесс внутренней изоляции труб — это комплекс последовательных законченных операций, включающий: предварительный нагрев, сушку труб (при необходимости термо-обезжиривание); очистку внутренней поверхности с созданием необходимого рельефа; технологический нагрев труб до заданной температуры (при необходимости); нанесение защитного покрытия (необходимого по технологии количества слоев) и их отверждение; контроль качества защитного покрытия; ремонт мест повреждений покрытия.

Обязательное и качественное выполнение каждой операции гарантирует высокое качество внутреннего покрытия труб с наилучшими для конкретного материала свойствами.

Внутренние полимерные покрытия трубопроводов по назначению можно разделить на антикоррозионные и гладкостные.

Антикоррозионные покрытия применяются для внутренней изоляции труб, транспортирующих коррозионно-агрессивные среды. В нефтегазовой промышленности к таким средам относятся водонефтегазовые эмульсии, пластовая вода, оборотная вода системы поддержания пластового давления. При движении коррозионно-агрессивных жидкостей возникает общая и локальная коррозия. Скорость общей коррозии составляет порядка 0,01-0,4 мм/год, скорость локальной коррозии может достигать 1,5-6 мм/год. Коррозионная агрессивность значительно повышается с появлением в продукции скважин сероводорода, как продукта жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий. Коррозионные разрушения стальных трубопроводов приводят к большим материальным потерям и ухудшению экологической обстановки в районах нефтедобычи вследствие порывов труб.

Читайте так же:
Какие работы включает в себя обслуживание систем водоочистки и водоподготовки

Применение внутренних покрытий труб дает ряд преимуществ: увеличение срока службы трубопроводов; увеличение пропускной способности трубопроводов; снижение парафинообразований на стенках трубопроводов и облегчение процесса очистки (расходы на очистку уменьшаются примерно на 75%); повышение надежности трубопроводов и снижение ежегодных эксплуатационных расходов.

Считается, что увеличение срока службы трубопровода на 1% окупает затраты на нанесение внутреннего покрытия труб.

Для создания долговечной внутренней изоляции труб большое значение имеет правильный подбор изоляционного материала и соблюдение технологического процесса нанесения внутреннего покрытия труб.

Существующие технологические процессы внутренней изоляции труб предусматривают применение в качестве изоляционных материалов порошковых полимеров и лакокрасочных материалов, как жидких с содержанием растворителей более 30%, так и высоковязких с содержанием растворителей ниже 30% (ЛКМ с высоким сухим остатком) и материалов, не содержащих растворители.

Применение порошковых полимеров и лакокрасочных материалов с высоким сухим остатком позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия труда, получать практически беспористые покрытия с более высокими защитными и физико-механическими свойствами, сократить производственный цикл окраски за счет возможности нанесения однослойного покрытия для получения требуемой толщины, сократить невозвратимые потери материала при нанесении по сравнению с лакокрасочными материалами, содержащими растворитель. Отсутствие выбросов паров растворителя делает производство экологически более чистым. При сравнении покрытий на основе порошковых полимеров и лакокрасочных материалов с высоким сухим остатком предпочтение отдается последним, т.к. технологический процесс нанесения покрытия из порошковых полимеров является более энергоемким и взрывоопасным.

Критериями выбора покрытий для внутренней изоляции труб являются условия эксплуатации трубопровода, защитные и технологические свойства покрытий. По всем параметрам наиболее подходящими для внутренней изоляции труб являются лакокрасочные материалы на основе эпоксидных, модифицированных эпоксидных и фенолформальдегидных смол. Из порошковых полимеров широко применяются покрытия на основе эпоксидных порошковых материалов, нанесенных по фенольному праймеру. Толщина антикоррозионных покрытий, как правило, составляет 300-500 мкм.

Гладкостные покрытия применяют, как правило, на магистральных нефте- и газопроводах при транспортировке неагрессивных продуктов. Использование гладкостных покрытий имеет ряд преимуществ: более быстрый и легкий ввод в действие трубопроводов (труба с покрытием во время хранения и монтажа не подвергается коррозии; ускоряется процесс сушки трубопровода после гидравлических испытаний); ликвидируется дорогостоящий и длительный процесс очистки трубопровода от грязи и ржавчины перед вводом в эксплуатацию; экономия энергозатрат на перекачку и сжатие в процессе эксплуатации трубопровода; обеспечение чистоты транспортируемого продукта; значительное снижение ежегодных эксплуатационных расходов на запорную арматуру (клапаны много чаще выходят из строя, требуют ремонта и замены при транспортировке газа, загрязненного продуктами коррозии); улучшенный режим движения газа. Турбулентность потока значительно снижается при наличии внутреннего покрытия труб, что ведет к снижению критических состояний, определяемых режимом движения газа; значительное снижение капитальных затрат за счет возможности уменьшения диаметра трубопровода, обусловленной повышением его пропускной способности.

Для придания гладкости внутренней поверхности трубопровода при транспортировке некоррозионноактивных продуктов достаточно нанести тонкопленочное покрытие с толщиной сухой пленки 50-75 мкм. Нанесение обычно производится методами распыления по предварительно очищенной поверхности.

Одним из ключевых факторов, определяющих эффективность применения гладкостных покрытий, является шероховатость поверхности, которая непосредственно связана с фактором трансмиссии.

Таблица 2.5 — Шероховатость поверхности труб с покрытием (толщиной 45 мкм) и без покрытия в зависимости от времени эпспонирования на открытом воздухе

Стальные трубы диаметром 36 дм

Продолжительность эпкспозиции, мес

Шероховатость поверхности, мкм

Без внутреннего покрытия

Без внутреннего покрытия

С внутренним покрытием

В таблице 2.6 показана зависимость транспортировочного КПД газопроводов от шероховатости поверхности труб.

Таблица 2.6 — Зависимость КПД газопроводов от шероховатости поверхности

Стальные трубы диаметром 36 дм

Шероховатость поверхности, дм

С эпоксидным внутренним покрытием

Без покрытия, с тщательной обработкой поверхности

Без покрытия, без обработки поверхности

С эпоксированием трубы по п.2

Основные требования к тонкопленочному внутреннему покрытию касаются в основном таких параметров, как эластичность, ударная прочность и адгезия. Покрытие должно быть стойким к влажности, распылению соли, кислотному конденсату. Обязательным требованием является стойкость к блистерингу, т.е. покрытие не должно пузыриться при быстром сбросе давления.

В качестве гладкостных покрытий могут использоваться покрытия на основе жидких эпоксидных лакокрасочных материалов, содержащих растворитель.

На сегодняшний день существует два направления в области заводской внутренней изоляции труб:

1) нанесение внутренних «гладкостных» антифрикционных покрытий;

2) нанесение внутренних антикоррозионных покрытий.

Основное назначение внутренних антифрикционных покрытий — снижение шероховатости внутренней поверхности труб и увеличение пропускной способности трубопроводов В соответствие с требованиями СТО Газпром 2-2.2-180-2007 толщина внутренних антифрикционных покрытий должна составлять от 60 до 150 мкм, а шероховатость — не более 13-15 мкм. Длина концевых неизолированных концевых участков труб должна составлять (40±10) мм. Внутреннее «гладкостное» покрытие должно обладать эластичностью, высокой адгезией к стали, быть устойчивым к длительному воздействию воды, растворителя, солевого тумана, к изменению давления газа (покрытие не должно пузыриться при быстром сбросе давления).

Основные производители и поставщики изоляционных материалов для «гладкостных» покрытий — фирмы «E.Wood» («3М»), «Sika Deutschland Gmbh» (ООО «Амвит»), «Hempel», «Tuboscope Vetco».

Следует отметить, что достаточно тонкое внутреннее «гладкостное» покрытие не может обеспечить эффективную и долговременную противокоррозионную защиту внутренней поверхности трубопроводов, транспортирующих коррозионно-активные среды. Если говорить о внутренних антикоррозионных покрытиях, то эта тема наиболее актуальна для промысловых трубопроводов. Большая обводненность современных нефтепромыслов, наличие в транспортируемых продуктах коррозионно-активной воды, солей, углекислого газа, сероводорода, повышенная температура эксплуатации способствуют интенсивной коррозии внутренней поверхности труб. При этом скорость общей коррозии может достигать 0,01-0,4 мм/год, а локальная скорость коррозии — до 1,5-6 мм/год. Реальный срок службы стальных промысловых трубопроводов, не имеющих внутреннего защитного покрытия, может составить 1-3 года, а на некоторых промыслах сквозная коррозия трубопроводов может наступать уже после нескольких месяцев ввода их в эксплуатацию. В то же время при использовании достаточно эффективных внутренних антикоррозионных покрытий срок службы промысловых трубопроводов может повыситься в 8-10 раз.

Читайте так же:
Как определить глубину скважины после бурения

В качестве исходных изоляционных материалов для нанесения эпоксидных покрытий толщиной от 400 до 700 мкм используются либо двухкомпонентные (смола, отвердитель) жидкие краски, либо порошковые краски. Технология нанесения на трубы и соединительные детали трубопроводов внедрена на предприятиях ООО «Трубопласт», г. Екатеринбург, на Нефтекамском заводе нефтепромыслового оборудования ОАО Башнефть (рисунок 2.7).

Заводское нанесение внутреннего покрытия трубопровода

Рисунок 2.7 — Заводское нанесение внутреннего покрытия трубопровода

Технология нанесения внутренних защитных покрытий на основе жидких эпоксидных красок (с содержанием растворителей ниже 30%) представляется более простой. Покрытие наносится на подготовленную внутреннюю поверхность труб в один проход методом распыления рабочей смеси изоляционных материалов. Полимеризация покрытия такого типа осуществляется при температурах 50-70оС, тогда как для отверждения порошковых эпоксидных красок необходим нагрев труб до 200-210оС. Кроме того, перед нанесением порошковых эпоксидных покрытий, как правило, требуется наносить слой жидкого фенольного праймера, повышающего стойкость покрытия к агрессивным средам (сероводороду). После нанесения праймера проводится дополнительная операция — сушка. В то же время технологический процесс нанесения порошкового покрытия является более производительным и менее вредным для экологии. К преимуществам порошковой технологии следует отнести и возможность нанесения защитного покрытия на трубы самых малых диаметров (сортамент НКТ), тогда как минимальный диаметр труб с внутренним покрытием на основе жидких красок обычно составляет 114 мм.[4]

Достаточно широко для внутренней заводской изоляции труб применяются порошковые эпоксидные краски «П-ЭП 585»производства ООО НПК «Пигмент», г. Санкт-Петербург и «Scotchkote 134» фирмы «3М».

Долгое время актуальной и трудно разрешимой проблемой для внутренней противокоррозионной защиты трубопроводов являлась проблема изоляции зоны сварных стыков труб. Проблема решается при применении внутренних покрытий в сочетании с ингибиторами коррозии. Но в этом случае происходит удорожание продукции. 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 вставных изолированных муфт разработки фирмы «Tuboskop Vetco». Данная технология была успешно развита и реализована на предприятии ООО «Целер», г. Самара. На предприятии ООО «Трубопласт», г. Екатеринбург реализован другой способ внутренней защиты сварных стыков трубопроводов. Для этой цели используется метод газотермического напыления на внутренние концевые участки труб специального покрытия из нержавеющего сплава. Внутреннее эпоксидное покрытие наносится с нахлестом на металлизационное покрытие, а окончательное формирование защиты зоны сварного стыка осуществляется уже при сварке труб в плети, когда при повышенных температурах происходит плавление металлизационного покрытия и легирование зоны корневого шва.

Внутренние защитные покрытия трубопроводов

На сегодняшний день существует два направления в области заводской внутренней изоляции и защиты труб:

  • нанесение внутренних «гладкостных» антифрикционных покрытий;
  • нанесение внутренних антикоррозионных покрытий.

Внутренние «гладкостные» антифрикционные покрытия трубопроводов

Основное назначение внутренних антифрикционных покрытий — снижение шероховатости внутренней поверхности труб и увеличение пропускной способности трубопроводов. Освоение и внедрение технологии нанесения на трубы внутренних «гладкостных» покрытий началось за рубежом достаточно давно – с середины 50-х годов прошлого века. Накопленный за это время опыт их применения на магистральных газопроводах, транспортирующих не коррозионно-активный газ показал, что экономия затрат на перекачку и сжатие продукта в процессе эксплуатации трубопровода, как правило, обеспечивает окупаемость внутреннего покрытия уже в течение 3-5 лет.

В последние годы внутренние «гладкостные» покрытия, предназначенные для увеличения пропускной способности магистральных газопроводов, стали применяться и в нашей стране. Технология нанесения таких покрытий освоена практическими всеми ведущими трубными заводами, включая ООО «Ижорский трубный завод», ОАО «Выксунский металлургический завод», ОАО «Волжский трубный завод», ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». На некоторых из этих заводов проводятся в настоящее время работы по нанесению внутреннего «гладкостного» покрытия на трубы диаметром 1420 мм для магистрального газопровода «Северный поток».

Требования «СТО Газпром 2-2.2-180-2007», к внутренним антифрикционным покрытиям

В соответствие с требованиями «СТО Газпром 2-2.2-180-2007» толщина внутренних антифрикционных покрытий должна составлять от 60 до 150 мкм, а шероховатость – не более 13-15 мкм. Длина концевых неизолированных концевых участков труб должна составлять (40±10) мм. Внутреннее «гладкостное» покрытие должно обладать эластичностью, высокой адгезией к стали, быть устойчивым к длительному воздействию воды, растворителя, солевого тумана, к изменению давления газа (покрытие не должно пузыриться при быстром сбросе давления).

Основные производители и поставщики изоляционных материалов для «гладкостных» покрытий — фирмы «E.Wood» («3М»), «Sika Deutschland Gmbh», «Hempel», «Tuboscope Vetco».

Следует отметить, что достаточно тонкое внутреннее «гладкостное» покрытие не может обеспечить эффективную и долговременную противокоррозионную защиту внутренней поверхности трубопроводов, транспортирующих коррозионно-активные среды.

Если говорить о внутренних антикоррозионных покрытиях, то эта тема наиболее актуальна для промысловых трубопроводов. Большая обводненность современных нефтепромыслов, наличие в транспортируемых продуктах коррозионно-активной воды, солей, углекислого газа, сероводорода, повышенная температура эксплуатации способствуют интенсивной коррозии внутренней поверхности труб. При этом скорость общей коррозии может достигать 0,01-0,4 мм/год, а локальная скорость коррозии – до 1,5-6 мм/год.

Реальный срок службы стальных промысловых трубопроводов, не имеющих внутреннего защитного покрытия, может составить 1-3 года

Читайте так же:
Правила подключения УЗО к однофазной сети с заземлением: инструктаж по проведению работ

Реальный срок службы стальных промысловых трубопроводов, не имеющих внутреннего защитного покрытия, может составить 1-3 года, а на некоторых промыслах сквозная коррозия трубопроводов может наступать уже после нескольких месяцев ввода их в эксплуатацию. В то же время при использовании достаточно эффективных внутренних антикоррозионных покрытий срок службы промысловых трубопроводов может повыситься в 8-10 раз.

Изоляция трубопроводов в трассовых условиях

Многочисленные попытки внедрения технологии внутренней изоляции трубопроводов в трассовых условиях не привели к положительным результатам. Как и в случае наружной изоляции труб, наиболее высокое качество внутренних защитных покрытий труб можно обеспечить лишь при проведении изоляционных работ в стационарных заводских или базовых условиях.

В настоящее время технология внутренней изоляции труб внедрена на целом ряде отечественных предприятий. На некоторых из них (ЗАО «Негас», г. Пенза, ЗАО Завод «Акор ЕЭЭК», г. Ульяновск) осуществляется внутренняя изоляция труб силикатно-эмалевыми покрытиями, в ОАО «Татнефть» (г. Альметьевск) внедрена технология внутренней футеровки труб нефтепромыслового сортамента полиэтиленовыми оболочками, но наиболее широко для внутренней противокоррозионной защиты трубопроводов применяются заводские эпоксидные покрытия.

Наиболее широко для внутренней противокоррозионной защиты трубопроводов применяются заводские эпоксидные покрытия.

В качестве исходных изоляционных материалов для нанесения эпоксидных покрытий толщиной от 400 до 700 мкм используются либо двухкомпонентные (смола, отвердитель) жидкие краски, либо порошковые краски. Технология нанесения на трубы и соединительные детали трубопроводов внутренних защитных покрытий на основе порошковых эпоксидных красок внедрена на предприятиях ООО «Трубопласт», г. Екатеринбург, ЗАО «УпоРТ», г. Нижневартовск, ООО «Целер», г. Самара, на Бугульминском механическом заводе ОАО «Татнефть», на Нефтекамском заводе нефтепромыслового оборудования ОАО Башнефть.

Внутренние защитные покрытия на основе жидких эпоксидных красок наносятся на трубы на заводах ООО «Юкорт», г. Нефтеюганск, «Арм-Коатинг», г. Усинск, на предприятиях НПО «ЗНОК и ППД», г. Бугульма, ООО «Завод изоляции труб», г. Тимошевск, Краснодарского края. Кроме того, все ранее названные отечественные трубные заводы, освоившие технологию нанесения внутренних «гладкостных» покрытий на основе жидких эпоксидных красок, могут наносить на трубы и внутренние антикоррозионные покрытия, предназначенные для промысловых трубопроводов.

Технология нанесения внутренних защитных покрытий

Технология нанесения внутренних защитных покрытий на основе жидких эпоксидных красок (с содержанием растворителей ниже 30%) представляется более простой. Покрытие наносится на подготовленную внутреннюю поверхность труб в один проход методом распыления рабочей смеси изоляционных материалов. Полимеризация покрытия такого типа осуществляется при температурах 50-70°С, тогда как для отверждения порошковых эпоксидных красок необходим нагрев труб до 200-210°С. Кроме того, перед нанесением порошковых эпоксидных покрытий, как правило, требуется наносить слой жидкого фенольного праймера, повышающего стойкость покрытия к агрессивным средам (сероводороду).

После нанесения праймера проводится дополнительная операция — сушка. В то же время технологический процесс нанесения порошкового покрытия является более производительным и менее вредным для экологии. К преимуществам порошковой технологии следует отнести и возможность нанесения защитного покрытия на трубы самых малых диаметров (сортамент НКТ), тогда как минимальный диаметр труб с внутренним покрытием на основе жидких красок обычно составляет 114 мм.

На сегодняшний день существует большой выбор как отечественных, так и импортных изоляционных материалов, предназначенных для нанесения на трубы внутренних защитных покрытий. Достаточно широко для внутренней заводской изоляции труб применяются порошковые эпоксидные краски:

  • П-ЭП-585, производства ООО НПК «Пигмент», г. Санкт-Петербург;
  • Scotchkote 134, компании «3М».

Жидкие двухкомпонентные эпоксидные краски для внутренней изоляции труб предлагаются российскими предприятиями: ООО «Акрус», ООО «Химик», ООО «Гамма. Индустриальные краски». Испытания показали хорошие эксплуатационные характеристики защитных покрытий «Amercoat 391», «Sika Permacor 128», полученных основе жидких эпоксидных красок. Целую серию как порошковых, так и жидких эпоксидных красок, предназначенных для внутренней изоляции труб, предлагает фирма «3М».

Проблема изоляции зоны сварных стыков труб

Долгое время актуальной и трудно разрешимой проблемой для внутренней противокоррозионной защиты трубопроводов являлась проблема изоляции зоны сварных стыков труб. В случае внутренних «гладкостных» покрытий зона сварных стыков не изолируется, так как по магистральным газопроводам транспортируется очищенный, не коррозионно-активный газ, а площадь участков сварных стыков является незначительной в сравнении с общей внутренней поверхностью трубопровода.

Другое дело, когда речь идет о промысловых трубопроводах, где зоны сварных стыков трубопроводов должны быть обеспечены эффективной противокоррозионной защитой. 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 вставных изолированных муфт разработки фирмы «Tuboskop Vetco».

Данная технология была успешно развита и реализована на предприятии ООО «Целер», г. Самара. На данном предприятии освоен промышленный выпуск самых разнообразных изолированных внутренних муфт, предназначенных для строительства трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием диаметрами от 57 до 820 мм включительно.

На предприятии ООО «Трубопласт», г. Екатеринбург реализован другой способ внутренней защиты сварных стыков трубопроводов. Для этой цели используется метод газотермического напыления на внутренние концевые участки труб специального покрытия из нержавеющего сплава. Внутреннее эпоксидное покрытие наносится с нахлестом на металлизационное покрытие, а окончательное формирование защиты зоны сварного стыка осуществляется уже при сварке труб в плети, когда при повышенных температурах происходит плавление металлизационного покрытия и легирование зоны корневого шва.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию