Меню

Антикоррозионное покрытие для запорной арматуры



Современные защитные покрытия для фасонных соединительных деталей и задвижек трубопроводов

С.Г.Низьев — зав. лабораторией ООО «Институт — ВНИИСТ»

Их применение позволяет обеспечить эффективную защиту трубопроводов от почвенной коррозии на продолжительный период эксплуатации. В тоже время магистральные трубопроводы — это не только трубы. Современные газо-нефтепроводы являются достаточно сложной технической системой, представляющей собой сварные стальные конструкции протяженностью в тысячи километров. Помимо труб в состав такой системы входят фасонные соединительные детали (отводы, переходы, тройники), запорная арматура (крановые узлы, задвижки, заглушки, затворы), насосные и компрессорные станции, целая сеть технологических трубопроводов, которые также как и трубы должны быть надежно защищены от коррозии. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии» (п.4.6) …. изоляционные покрытия крановых узлов, фасонных изделий и сварных стыков труб с заводским покрытием по своим характеристикам должны соответствовать основному покрытию труб.

Вопрос с наружной изоляцией сварных стыков трубопроводов достаточно хорошо изучен и проработан. Для изоляции сварных стыков применяются, как правило, защитные покрытия на основе термоусаживающихся полимерных лент отечественной и импортной поставки. Конструктивно такие покрытия аналогичны заводским двухслойным полиэтиленовым покрытиям труб, так как состоят из адгезионного подслоя на основе термоплавкой полимерной композиции и наружного термо-светостабилизированного полиэтиленового слоя. При строительстве трубопроводов из труб с заводским трехслойным полиэтиленовым покрытием для изоляции сварных стыков труб применяются термоусаживающиеся полимерные ленты, наносимые по жидкому эпоксидному праймеру. В этом случае конструкция трехслойного защитного покрытия зоны сварных стыков также аналогична конструкции трехслойного полиэтиленового покрытия труб.

Наибольшие проблемы на сегодняшний день связаны с выбором и применением наружных антикоррозионных покрытий, наносимых на элементы трубопроводов сложной конфигурации – фасонные соединительные детали, гнутые отводы, запорная арматура трубопроводов. Используемые для этой цели битумно-мастичные и полимерные ленточные покрытия по своим физико-механическим, защитным характеристикам, по температурному диапазону применения в значительной степени уступают заводскими полиэтиленовыми покрытиями труб.

В принципе, в качестве альтернативы данным покрытиям могут быть использованы покрытия на основе порошковых эпоксидных красок. Порошковые эпоксидные покрытия достаточно широко применяются в ряде зарубежных стран для заводской изоляции труб и соединительных деталей трубопроводов. Эпоксидные покрытия характеризуются повышенной теплостойкостью, стойкостью к катодному отслаиванию, к воздействию воды. В то же время эпоксидные покрытия имеют недостаточно высокую ударную прочность, особенно при отрицательных температурах окружающей среды, из-за чего возникают проблемы, связанные с перевозкой изолированных изделий и проведением строительных работ. Кроме того, нанесение и отверждение покрытий на основе порошковых эпоксидных красок проводится при температурах 220-240оС, что требует значительных энергетическихзатрат.

Для внутренней изоляции труб, для наружной окраски резервуаров и других металлоконструкций в последнее время широко применяются покрытия на основе термореактивных эпоксидных и уретановых материалов с органическими растворителями. Защитные покрытия на основе термореактивных материалов с органическими растворителями наносятся, как правило, методами пневматического или безвоздушного распыления. Применение таких покрытий оправдано при проведении изоляционных работ в трассовых условиях, а также в тех случаях, когда общая толщина защитного покрытия не превышает 300-400 мкм. В тех случаях, когда толщина покрытия должна составлять 1,5- 2,5 мм, необходимо наносить несколько изоляционных слоев с промежуточной сушкой каждого наносимого слоя. Технологический процесс нанесения защитного покрытия при этом будет продолжительным по времени, а для организации производства заводской изоляции изделий потребуются дополнительные площади для промежуточной и окончательной сушки изолированных деталей. Кроме того, применение изоляционных материалов на основе органических растворителей сопровождается выделением летучих токсичных продуктов, что приводит к дополнительным затратам для обеспечения требований безопасности труда, экологической безопасности и промышленной санитарии.

Проведенные исследования по выбору и испытаниям материалам, накопленный отечественный и зарубежный опыт показывают, что для заводской изоляции элементов трубопроводов, имеющих сложную конфигурацию (фасонные соединительные детали, отводы, запорная арматура) в наибольшей степени подходят защитные покрытия, получаемые на основе высоковязких, жидких, не содержащих органических растворителей, двухкомпонентных (основа + отвердитель) термореактивных материалов. Применение быстро отверждающихся двухкомпонентных систем наружных покрытий, наносимых методом «горячего» безвоздушного распыления рабочей смеси изоляционных материалов, позволяет получать достаточно толстое покрытие с оптимальным комплексом физико-механических и защитных свойств. Изоляционные покрытия подобного типа уже достаточно давно применяются за рубежом и начинают все более широко применяться в отечественном трубопроводном строительстве. Полученные данные испытаний показали, что наряду с заводскими полиэтиленовыми покрытиями труб полиуретановые и эпоксидно-полиуретановые покрытия в наибольшей степени отвечают предъявляемым техническим требованиям и способны обеспечить долговременную защиту трубопроводов от коррозии

Технология нанесения двухкомпонентных полиуретановых и эпоксидно-полиуретановых покрытий состоит из нескольких последовательно проводимых операций:

· абразивной струйной или дробеметной очистки поверхности

· контроля качества очистки;

· нанесения на очищенную поверхность изделий слоя эпоксидного праймера, с последующей сушкой праймера (для эпоксидно-полиуретановых покрытий);

Читайте также:  Белгородский завод запорной арматуры

· нанесения методом «горячего» безвоздушного распыления наружного полиуретанового слоя;

· контроля качества защитного покрытия.

Параметры технологического процесса зависят от выбранной системы изоляционных материалов, от используемого оборудования и температуры окружающей среды, но в целом имеют ряд общих особенностей.

Очистка наружной поверхности фасонных изделий может производиться стальной дробью, абразивными порошками (купер-шлак, топочные шлаки, корунд и др.) или сухим речным песком. При этом степень очистки поверхности изолируемых изделий должна быть не менее Sa 2,5 по ISO 8501-1, шероховатость поверхности (Rz) должна составлять от 40 до 120 мкм по ISO 8503-1, а степень запыленности – не ниже эталонов 2-3 по ISO 8502-3.

Нанесение покрытия должно производиться на очищенную сухую поверхность изделий не позднее, чем через 2 -3 ч после завершения процесса очистки. При этом температура окружающей среды и поверхности изделий должна быть не ниже плюс 5-10оС, а влажность воздуха не превышать 80%.

Для нанесения покрытия на основе высоковязких, не содержащих органических растворителей изоляционных материалов, используются, как правило, установки безвоздушного распыления, обеспечивающие подогрев основного компонента до требуемой температуры (50-70оС). С целью получения защитного покрытия заданной толщины (не менее 1,5- 2,5 мм – в зависимости от диаметров изолируемых изделий и требований заказчиков) нанесение быстро отверждающего покрытия должно производиться методом «мокрым по мокрому», без промежуточной сушки наносимых слоев.

В случае нанесения на поверхность изделий слоя эпоксидного праймера используется дополнительный комплект технологического оборудования – установки безвоздушного или пневматического распыления. При этом наружный полиуретановый слой покрытия должен наноситься по слою праймера только после завершения процесса его сушки (через 4-24 ч).

Оптимальные режимы нанесения покрытия должны быть согласованы с поставщиками изоляционных материалов. Поставщики изоляционных материалов обязаны также предоставить необходимые данные по условиям и срокам хранения материалов и гарантировать высокое качество защитного покрытия при соблюдении технологии его нанесения.

В настоящее время на рынок трубопроводного строительства предлагается целая серия отечественных и импортных изоляционных материалов, предназначенных для наружной изоляции труб и фасонных деталей трубопроводов. В соответствии с принятыми отраслевыми нормами и положениями до начала практического все внедряемые защитные антикоррозионные покрытия трубопроводов должны пройти обязательную проверку на соответствие предъявляемым техническим требованиям. До последнего времени испытания наружных защитных покрытий трубопроводов проводились по требованиям российского стандарта ГОСТ Р 51164-98. С введением в действие в 2003-2005 гг. отраслевых норм (технические требования РАО «Газпром, ОАО «АК «Транснефть») испытания защитных покрытий проводятся по новым, более жестким требованиям. При этом качество антикоррозионных покрытий оценивается не только по исходным показателям свойств, которые определяются при приемо-сдаточных испытаниях покрытия (внешний вид, толщина, диэлектрическая сплошность, прочность покрытия при ударе, адгезия покрытия к стали), но и по данным длительных испытаний, характеризующих эксплуатационные и защитные свойства покрытий (стойкость к катодному отслаиванию, изменение адгезии после длительного воздействия воды, устойчивость покрытия к термоциклированию и т.д.). Необходимо отметить, что испытания защитных покрытий на соответствие техническим требованиям проводятся не на опытных образцах, подготовленных в лабораторных условиях, а на образцах-свидетелях, нанесенных в заводских (базовых) условиях, с использованием технологического оборудования, абразивных и изоляционных материалов, которые применяются для очистки и изоляции фасонных трубных изделий.

По результатам полученных к настоящему времени испытаний в качестве наружных антикоррозионных покрытий фитингов и запорной арматуры трубопроводов могут быть использованы следующие защитные покрытия:

· Эпоксидно-полиуретановое покрытие «UP 1000 | FRUCS 1000 А»;

· Полиуретановое покрытие «PROTEGOL UR-Coating 32-55»;

· Полиуретановое покрытие «COPON HYCOTE 165»

· Полиуретановое покрытие «PUR STOP 2000» фирмы «Ernesto Stoppani» (Италия);

· Полиуретановое покрытие «SIGMALINNING 7655» фирмы «Sigma Coating BV» (Нидерланды);

· Полиуретановое покрытие «SCOTCHKOTE 352 HT» фирмы «3 М» (США);

· Эпоксидно-полиуретановое покрытие «БИУРС» ЗАО «Нефтегазизоляция», Россия;

· Антикоррозионное покрытие на основе полимочевины типа «КАРБОФЛЕКС» разработки и поставки ООО «Полибент», Россия;

Эпоксидно-покрытие «UP 1000 | FRUCS 1000 А» фирмы «Kawakami Paint» (Япония) применяется в нашей стране начиная с 1992 года. За это время накоплен большой практический опыт применения данного защитного покрытия на объектах нефтяной и газовой промышленности. Первоначально покрытие «UP 1000 | FRUCS 1000 А» применялось на объектах РАО «Газпром» для ремонта и переизоляции отдельных участков газопроводов, для изоляции технологических трубопроводов компрессорных станций, для изоляции в трассовых условиях (в т.ч. в условиях Крайнего Севера) шаровых кранов и других элементов трубопроводов. Начиная с 2003 г. покрытие «UP 1000 | FRUCS 1000 А» стало применяться в качестве наружного антикоррозионного покрытия фасонных соединительных деталей, задвижек, кривых «холодного» и «горячего» гнутья при строительстве магистральных нефтепроводов на объектах ОАО «АК «Транснефть».

Покрытие «UP 1000 | FRUCS 1000 А» является двухслойным покрытием, конструктивно состоящим из слоя эпоксидного праймера «UP 1000» толщиной 60-100 мкм и наружного защитного слоя на основе быстро отверждающейся модифицированной дегтем полиуретановой композиции «FRUCS 1000 А». К отличительным особенностям данной системы покрытия следует отнести высокую эластичность, повышенную ударную прочность защитного покрытия в широком интервале температур, исключительно высокую стойкость покрытия к катодному отслаиванию.

Читайте также:  Запорная арматура с гидроприводом

Модифицированное полиуретановое покрытие наносится на очищенную поверхность изделий методом «горячего» безвоздушного распыления двухкомпонентных (основа + отвердитель) изоляционных материалов. Для нанесения эпоксидного праймера и наружного полиуретанового слоя необходимо применять два отдельных комплекта оборудования (установка типа «Light Bear» — для нанесения эпоксидного слоя, установка типа «Tomac» — для нанесения наружного полиуретанового слоя). Нанесение наружного полиуретанового слоя осуществляется, как правило, на следующий день после высыхания слоя эпоксидного праймера. В настоящее время проводятся работы по освоению технологии заводской изоляции фасонных изделий и задвижек трубопроводов покрытием «UP 1000 | FRUCS 1000 А» на нескольких отечественных предприятиях.

Полиуретановое покрытие «PROTEGOL» фирмы «Goldschmidt TIB Gmbh» (Германия) имеет многолетний положительный опыт применения в странах Западной Европы. Покрытие типа «PROTEGOL UR-Coating 32-10» на основе двухкомпонентной, модифицированной дегтем полиуретановой композиции, широко применялось для изоляции в заводских и трассовых условиях труб, задвижек, фасонных соединительных деталей трубопроводов. Данным типом покрытия были заизолированы тысячи километров подземных трубопроводов. Исходя из повышенных требований экологической безопасности фирмой «Goldschmidt TIB Gmbh» была разработана новая версия защитного покрытия – полиуретановое покрытие «PROTEGOL UR-Coating 32-55». Данная система покрытия не содержит добавок дегтя, органических растворителей, отвечает санитарно-эпидемиологическим требованиям.

Двухкомпонентное (основа+отвердитель) полиуретановое покрытие наносится методом «горячего» безвоздушного распыления изоляционных материалов. Покрытие обладает быстрым временем схватывания (отверждения), характеризуется высокой стойкостью к удару, продавливанию и истиранию. Для ремонта мест повреждений изоляции предлагается версия покрытия, наносимая вручную (покрытие «PROTEGOL UR-Coating 32-55 L»).

Для повышения стойкости покрытия к катодному отслаиванию при повышенных температурах эксплуатации (60-80оС) был разработан специальный жидкий двухкомпонентный эпоксидный праймер — «Protegol EP-Primer 6», который может наноситься на очищенную поверхность изделий, как методом безвоздушного распыления, так и вручную (кистью, валиком). При использовании эпоксидного праймера наружный полиуретановый слой покрытия наносится после полного высыхания праймера. Технология нанесения покрытия типа «PROTEGOL UR-Coating 32-55» на задвижки и фасонные соединительные элементы трубопроводов внедряется на ряде российских предприятий.

Полиуретановое покрытие «COPON HYCOTE 165» фирмы «E.Wood» (Великобритания) широко применяется за рубежом в качестве наружного антикоррозионного покрытия трубопроводов, резервуаров, свай и других объектов. Покрытие прошло комплексную проверку на соответствие требованиям ГОСТ Р 51164-98, техническим требованиям ОАО «АК «Транснефть», РАО «Газпром» и было рекомендовано для применения в качестве наружного антикоррозионного покрытия задвижек и фасонных соединительных деталей трубопроводов. В системе ОАО «АК «Транснефть» данная система покрытия применяется с 2002 года. Покрытие «COPON HYCOTE 165» было использовано для изоляции гнутых отводов и задвижек при строительстве магистрального нефтепровода «Балтийская трубопроводная система», при строительстве нефтепровода «КТК».

Покрытие не содержит органических растворителей, обладает ускоренным временем отверждения, может наноситься на фасонные изделия и задвижки трубопроводов, как в заводских, так и в трассовых условиях.

Для практического применения предлагается несколько версий защитного покрытия:

— покрытие типа «COPON HYCOTE 165» — основная версия покрытия для нанесения методом безвоздушного распыления;

— покрытие типа «COPON HYCOTE 165 BG» — для послойного безвоздушного распыления и послойного нанесения вручную (кистью). Может применяться также для изоляции сварных стыков труб;

— ремонтное покрытие типа «COPON HYCOTE 165 ТG» — для ремонта мест повреждений полиуретановых и заводских полиэтиленовых покрытий.

Покрытие «PUR STOP 2000» фирмы «Ernesto Stoppani» (Италия) является двухкомпонентным полиуретановым защитным покрытием, не содержащим добавок битума и смол. Предназначено для защиты от коррозии трубопроводов, фитингов, задвижек подземной и наземной прокладки. Рекомендуется также к применению для защиты от коррозии морских конструкций. Наносится методом «горячего» безвоздушного распыления при соотношении компонентов основа + отвердитель (по объему) 3:1.

Технология нанесения покрытия «PUR STOP 2000» на фасонные детали трубопроводов была опробована в условиях ОАО «Трубодеталь», г. Челябинск. Покрытие прошло испытания в институтах ООО «Институт ВНИИСТ» и ООО «ВНИИГаз» на соответствие техническим требованиям, но до настоящего времени не получило практического применения в РФ.

Покрытие «SIGMALINNING 7655» фирмы «Sigma Coating BV» (Нидерланды) является двухкомпонентным, не содержащим растворителей полиуретановым покрытием, предназначенным для наружной изоляции различных металлоконструкций подземной и надземной прокладки. Наносится методом «горячего» (60-70 оС) безвоздушного распыления смеси изоляционных материалов при соотношении компонентов основа/отвердитель (по объему) 80:20.

Покрытие прошло проверку на соответствие техническим требованиям, опробовано нанесение покрытия в заводских условиях, однако данный тип покрытия еще не нашел применения при прокладке отечественных трубопроводов.

Покрытие «SCOTCHKOTE 352 HT» фирмы «3 М» (США) относится к типу быстро отверждающихся двухкомпонентных полиуретановых покрытий. Широко применяется при строительстве трубопроводов в США, Канаде. Рекомендуется также к применению для изоляции сварных стыков труб.

Читайте также:  Места установки линейной запорной арматуры

Обладает высокой механической, ударной прочностью, стойкостью к продавливанию, истиранию, повышенной стойкостью к катодному отслаиванию. Наносится методом «горячего» безвоздушного распыления при объемном соотношении компонентов основа /отвердитель 3:1. По данным поставщика материалов покрытие может наноситься при температурах окружающей среды до минус 10

Покрытие прошло испытания на соответствие требованиям ГОСТ Р 51164-98, требованиям РАО «Газпром». Опробовано нанесение покрытия «SCOTCHKOTE 352 HT» в заводских условиях. Покрытие используется в настоящее время для изоляции фитингов и сварных стыков трубопроводов при обустройстве месторождения «Сахалин-1», для переизоляции трубопроводов в Казахстане.

Система наружного антикоррозионного покрытия «БИУРС» группы компаний «ПОРСИЛ», Россия является отечественным аналогом эпоксидно-полиуретанового покрытия «UP 1000 | FRUCS 1000 А».

Конструктивно покрытие «БИУРС» состоит из слоя жидкого эпоксидного праймера «Праймер МБ» толщиной 100-150 мкм и наружного слоя на основе битумно-уретановой мастики «БИУР». Двухкомпонентный эпоксидный праймер наносится с применением отечественных установок безвоздушного распыления типа «Радуга», «Шквал» при соотношении компонентов 1:1, а битумно- уретановая мастика наносится после высыхания эпоксидного праймера установкой «Шквал».

Покрытие «Биурс» прошло испытания на соответствие предъявляемым техническим требованиям и достаточно широко используется в системе РАО «Газпром» и ОАО «АК»Транснефть» в качестве защитного покрытия трассового нанесения для переизоляции трубопроводов, для изоляции технологических трубопроводов компрессорных и насосных станций. Покрытие может применяться для противокоррозионной защиты отводов, крановых узлов, задвижек, мест врезок при температурах эксплуатации не выше плюс 60оС. Время полного отверждения покрытия составляет от 6 до 10 суток ( в зависимости от температуры окружающей среды). Время выдержки покрытия «БИУРС» до засыпки траншеи должно быть не менее 24-х ч.

Покрытие на основе полимочевины типа «КАРБОФЛЕКС» разработки ООО «Полибент» (ООО «НПК «Спецполимер»), Россия является двухкомпонентным быстро отверждающимся покрытием. Для нанесения покрытия используется смола марки «АС-100» и изоцианат «Супрасек 2067».

Компоненты рабочей смеси наносятся методом «горячего» (60-80 оС) безвоздушного распыления компонентов при соотношении компонентов по объему 1:1.

К отличительным качествам защитного покрытия «Карбофлекс» следует отнести высокую эластичность покрытия и чрезвычайно быстрое время необходимое для его отверждения (1 мин. при температуре 20-25 оС, через 15 мин. возможны внутрицеховые перевозки изолированных изделий).

Покрытие «Карбофлекс» прошло комплексную проверку на соответствие предъявляемым техническим требованиям. Наносится в заводских условиях (ОАО «Трубодеталь», г.Челябинск) на фасонные соединительные детали и узлы трубопроводов диаметром до 1420 мм. Может применяться в качестве наружного антикоррозионного покрытия фасонных изделий и запорной арматуры трубопроводов заводского и трассового нанесения. Рекомендуемая температура эксплуатации покрытия «Карбофлекс» – не выше

Представляет практический интерес еще одно отечественное быстро отверждающееся покрытие на основе полимочевины – защитное покрытие типа «Изокор-140» разработки ООО НПП «Изолан». Данное покрытие наносится по слою праймера и отличается не только высокой эластичностью (относительное удлинение при разрыве свободной пленки покрытия- до 400 %), но и повышенной ударной прочностью покрытия в широком интервале температур. Опробовано нанесение защитного покрытия «Изокор-140» в условиях ОАО «Трубодеталь», г. Челябинск. Получены положительные результаты испытаний покрытия на соответствие техническим требованиям.

Таким образом, к настоящему времени имеется достаточно широкий выбор изоляционных материалов, предназначенных для применения в качестве наружных антикоррозионных покрытий запорной арматуры и фасонных соединительных деталей трубопроводов.

Вместе с тем, внедрение технологии трассовой изоляции фасонных изделий полиуретановыми и эпоксидно-полиуретановыми покрытиями существенно ограничивается из-за влияния погодных условий (не допускается наносить покрытие на влажную поверхность изделий, температура при нанесении и отверждении покрытия должна быть не ниже плюс 10-15оС). При трассовом способе изоляции возникают также проблемы, связанные с обеспечением высоко качественной очистки поверхности изделий, с использованием современного оборудования для нанесения покрытий, с проведением последовательного пооперационного технологического контроля.

В последние годы все более активно осваивается технология изоляции фасонных деталей трубопроводов в заводских условиях. Несколько лет назад первооткрывателем в этом процессе являлось предприятие ОАО «Трубодеталь», г. Челябинск. Именно здесь впервые было опробовано современное оборудование для очистки и изоляции фасонных изделий, отрабатывались технологические режимы нанесения защитных покрытий на основе изоляционных материалов отечественной и импортной поставки.

Сегодня технология заводской изоляции фасонных деталей и задвижек трубопроводов либо уже внедрена, либо находится на стадии внедрения на предприятиях: ЗАО «Трубостан», г. Челябинск», ООО «Нефтегаздеталь», г. Чайковский, Пермской обл., ОАО «Лискимонтажконструкция», г.Лиски, Воронежской обл., ОАО «Тяжпромарматура», г.Алексин, Тульской обл., ОАО «Пензтяжпромарматура», г.Пенза, ООО «Газстройдеталь», г.Курган, ЗАО «Соединительные детали трубопроводов», г.Челябинск, ОАО «Трубодеталь», г.Челябинск. Остается пожелать данным предприятиям, разработчикам новых изоляционных материалов, технологий и оборудования не останавливаться на достигнутом. Необходимо продолжить работы в выбранном направлении. Впереди ожидаются грандиозные проекты по прокладке магистральных газонефтепроводов, а для их строительства и многолетней эксплуатации требуются защитные покрытия самого высокого качества.

Источник