НОВОСТИ
Выездное заседание
На территории базы «Шепильская» (г. Львов)
(подробнее)РЕКЛАМА
К вопросу о выборе систем изоляционных покрытий для антикоррозионной защиты трубопроводов
С.Г. Низьев, директор Центра защиты от коррозии ООО «Институт – ВНИИСТ»
Мы живем в условиях постоянного выбора. Каждый день нам приходится из чего-то выбирать: что купить, что надеть, где провести очередной отпуск. Хорошо, если имеется воз-можность выбора. При наличии достаточных средств это дает внутреннюю свободу. Воз-можность выбора заставляет нас из нескольких возможных вариантов принимать наиболее продуманные и прагматичные решения. Вопросы выбора актуальны и в том случае, когда речь идет об изоляционных материалах и системах покрытий, используемых для противокоррозионной защиты трубопроводов.
За более чем вековую историю трубопроводного строительства для наружной изоляции трубопроводов применялись самые различные материалы и системы защитных покрытий трубопроводов — от каменноугольного дегтя и битума до многослойных покрытий на основе полимерных материалов. Каждое из применяемых защитных покрытий имеет свои преимущества, но вместе с тем практически каждое покрытие трубопроводов имеет и свои недостатки, температурные или эксплуатационные ограничения. При всем имеющемся многообразии защитных покрытий трубопроводов на сегодняш-ний день нельзя сделать выбор в пользу только одного, уникального и универсального по-крытия, которое бы отвечало всем предъявляемым требованиям и обеспечивало защиту тру-бопроводов от коррозии в различных условиях эксплуатации. И это вполне объяснимо. Ведь современные газонефтепроводы являются сложными инженерными сооружениями, протя-женность которых составляет сотни и тысячи километров. Трубопроводы проходят через различные климатические зоны, на их пути встречаются реки и болота, вечная мерзлота и пустыни, автомобильные и железные дороги. Отдельные участки трубопроводов могут про-ходить под водой, над землей, прокладываться в скважинах при строительстве методами за-крытой бестраншейной прокладки. Трубопроводы – это не только сваренные в одну нитку стальные трубы. В состав трубопроводов входят соединительные детали (отводы, трой-ники, заглушки), запорная арматура (крановые узлы, задвижки), узлы врезок, ответвлений и др. Через определенные промежутки в трубопроводы встраиваются компрессорные, насосные перекачивающие станции.
Все элементы трубопроводов, так же как и сами трубы, должны быть защищены от коррозии на продолжительный период эксплуатации. В зависимости от условий прокладки и температурных условий эксплуатации меняются и требования, которые предъявляются к защитным покрытиям трубопроводов. Основные требования к наружным защитным покрытиям отечественных трубопроводов определены российским стандартом ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии». Данный стандарт устанавливает общие требования к защите от коррозии стальных магистральных трубопроводов, транспортирующих нефть, газ, нефтепродукты. В сферу действия ГОСТа попадают отводы трубопроводов, промысловые трубопроводы, трубопроводы компрессорных перекачивающих станций, а также нефтебаз, головных сооружений нефтегазопромыслов (включая резервуары и обсадные колоны скважин). При этом сформулированные в ГОСТе Р 51164 требования касаются защитных анти-коррозионных покрытий трубопроводов подземной, подводной (с заглублением в дно), на-земной (в насыпи) и надземной прокладки.
После введения в действие «Закона о техническом регулировании» положения Россий-ского стандарта перешли из разряда «обязательных для выполнения» — в категорию «реко-мендательных». Но тем не менее данным стандартом руководствуются как проектные, так и строительные организации, решающие вопросы противокоррозионной защиты трубопрово-дов. Структура вышеупомянутого стандарта сложна, многие его положения требуют разъяс-нений. В таблице 1 ГОСТа Р 51164 приводятся данные по 22 конструкциям защитных покры-тий заводского и трассового нанесения для строящихся и реконструируемых трубопроводов. С целью возможного выбора покрытий в зависимости от температуры эксплуатации и диа-метров трубопроводов представлен широкий спектр наружных защитных покрытий (поли-этиленовые, эпоксидные, полиуретановые, бит умно-мастичные, полимерные ленточные, комбинированные и т.д.). При этом значительная часть покрытий рекомендуется к применению для условий трас-сового нанесения, а часть покрытий, технология которых требует высокого качества очистки, предварительного нагрева труб и специального оборудования, рекомендуется для нанесения в заводских условиях (полиэтиленовые, эпоксидные покрытия).
В таблице 2 ГОСТа Р 51164 приводятся технические требования к покрытиям заводско-го и трассового нанесения. Перечень нормативных показателей свойств очень широк. Так, например, эпоксидное покрытие труб должно оцениваться по 10 показателям, тогда как для покрытий на основе термоусаживающихся лент оценка качества осуществляться по 21 пока-зателю. ГОСТ Р изобилует целым рядом сносок, примечаний, пояснений. Но самое главное, руководствуясь данным стандартом, очень сложно выбрать тот самый необходимый тип покрытия, который бы в наибольшей степени подходил для условий строительства и эксплуатации строящихся трубопроводов. Есть рекомендации, указаны общие направления по выбору изоляционных материалов и покрытий, но этого все равно недостаточно. Как правило, при проектировании антикоррозионной защиты трубопроводов вопросов бывает больше, чем ответов. Основное отличие российского стандарта от аналогичных зарубежных стандартов со-стоит в том, что зарубежные нормы не являются всеохватными. Они разработаны на каждый определенный тип защитного покрытия трубопроводов (полиэтиленовое, эпоксидное, поли-уретановое и т. д.). Такими нормами достаточно легко руководствоваться, тем более что до введения в действие этих норм был накоплен значительный опыт практического применения защитных покрытий, а в нормах указаны назначение и область применения того или иного покрытия. Кроме того, в зарубежных нормах приведены требования к используемым изоляционным материалам, что значительно облегчает их выбор и последующее примене-ние. Хорошо это или плохо, но российский стандарт является универсальным, рассчитанным на разные случаи жизни, на различные условия строительства и эксплуатации трубопроводов. В ГОСТ вошли самые различные конструкции защитных покрытий, многие из которых не существовали в природе, но были зафиксированы на бумаге. Стандарт являлся продуктом коллективного многолетнего труда, со всеми вытекающими отсюда последствиями…
Теперь ГОСТ Р 51164 не критикует разве что ленивый. И все-таки стандарт имеет несо-мненные плюсы. С введением его в действие (с 1 июля 1999 года) заметно возросли требова-ния к защитным покрытиям трубопроводов, а следовательно, улучшилось их качество. По новому стандарту были введены ограничения на применение наиболее популярных на то время защитных покрытий трубопроводов — полимерных ленточных, битумно-мастичных. Накопленные данные испытаний и практический опыт применения выявили очевидные недостатки данных покрытий, которые проявились, в первую очередь при эксплуатации трубопроводов диаметрами 1220–1420 мм. Теперь согласно стандарту их можно применять при строительстве трубопроводов диаметром не выше 820 мм. Такие же ограничения были введены и для тонкопленочных эпоксидных покрытий. В то же время была открыта магистральная дорога для применения заводских полиэти-леновых покрытий. Этот тип покрытия, кстати, в ГОСТе четко не обозначен. В расшифровке конструкции (структуры) двухслойного и трехслойного полимерного покрытия нет слова «полиэтилен», а расплывчато написано «защитный слой на основе экструдированного полиолефина». К полиолефинам же относятся как полиэтилен, так и полипропилен, а также композиции на основе сополимеров. Ко всем этим покрытиям устанавливаются совершенно одинаковые требования. Более того, одинаковые требования устанавливаются стандартом как для двухслойных, так и для трехслойных покрытий труб, хотя введение в конструкцию покрытия дополнительного слоя — эпоксидного праймера придает трехслойному покрытию значительные преимущества пе-ред двухслойным покрытием труб. Следуя рекомендациям ГОСТа Р 51164, очень сложно определиться с выбором защит-ных покрытий для изоляции сварных стыков труб, для изоляции соединительных деталей и запорной арматуры трубопроводов.
Есть лишь указание (п. 4.6 ГОСТа Р 51164) о том, что изоляция данных элементов тру-бопроводов по своим характеристикам должна соответствовать изоляции труб. Буквально одной фразой даны также указания по выбору защитных покрытий для тру-бопроводов надземной прокладки. Вот и получилось, что с введением в действие стандарта ГОСТ Р 51164 вопросов по вы-бору защитных покрытий для магистральных и промысловых трубопроводов не только не убавилось, а, напротив, прибавилось. Это заметно осложняет жизнь проектным и строитель-ным организациям, всем тем, кто причастен к строительству и эксплуатации трубопроводов. Необходимо было искать выход из сложившейся ситуации, и пусть не сразу, но через какое-то время он все-таки был найден. Это случилось тогда, когда маятник качнулся от стандартов в сторону отраслевых норм. Казалось бы, отраслевые нормы — это что-то ведомственное, достаточно узкое, ограни-ченное определенными рамками и задачами.
Одно время было трудно понять, как могут со-вместно существовать зарубежные стандарты на защитные покрытия трубопроводов с требо-ваниями к покрытиям, устанавливаемые ведущими нефтяными и газовыми компаниями, та-кими как «British Gas», «British Petroleum», «Gas de Frans», «Exxon Neftegas» и др. Однако такое сочетание вполне оправданно, если стандарт устанавливает общие требо-вания к защитным покрытиям, то отраслевые нормы конкретизируют эти требования, уже-сточают их. Отраслевые нормы разрабатываются, как правило, с учетом специфики строи-тельства и эксплуатации объектов, поэтому они являются реалистичными и отражают совре-менный научно-технический уровень в данной области. К подобным отраслевым нормам пришли постепенно и наши ведущие нефтегазовые компании. Так, при закупке по импорту стальных труб с покрытием, используемых для строительства магистральных газопроводов, стали руководствоваться специальными требо-ваниями к заводским полиэтиленовым покрытиям, утвержденными РАО «Газпром». Данные требования многократно превышали требования как отечественного, так и зарубежных стан-дартов на полиэтиленовые покрытия, но тем не менее они были выполнимы и гарантировали поставку труб с высоким качеством защитного покрытия. С введением в эксплуатацию отечественных производств по заводской полиэтиленовой изоляции труб требования РАО «Газпром» были переоформлены в Технические условия на трубы с покрытием. С некоторым запозданием были проведены аналогичные работы и в системе ОАО «АК «Транснефть».
Долгое время при строительстве магистральных нефтепроводов применялись битумно-мастичные покрытия и липкие полимерные ленты. Настоящий прорыв произошел в 1999 году, когда впервые для строительства магистрального нефтепровода «Каспийский тру-бопроводный консорциум» стали использовать трубы с заводским полиэтиленовым покрытием производства ОАО «Волжский трубопрокатный завод». Уже к концу следующего, 2000 года аналогичные производства по заводской изоляции труб были внедрены на Челябинском трубопрокатном заводе, на Выксунском металлургическом заводе, на Московском трубозаготовительном комбинате. С той поры при строительстве всех новых магистральных нефтегазопроводов применяются исключительно трубы с заводским полиэтиленовым покрытием. Качество заводского покрытия труб зависит от многих факторов: от используемых изо-ляционных материалов, от применяемого технологического оборудования, от режимов нане-сения покрытия, от квалификации рабочего персонала и специалистов служб технологиче-ского и приемосдаточного контроля. Чтобы качество покрытий было высоким и не снижа-лось ниже определенного уровня, важно с самого начала освоения производства определить те нормы и требования, по которым Заказчик будет принимать готовую продукцию -изолированные трубы.
В 2003 году по заданию ОАО «АК «Транснефть» ОАО «ВНИИСТ» были разработаны общие технические требования, предъявляемые к заводским полимерным покрытиям труб – полиэтиленовому, полипропиленовому, эпоксидному. Выбор данных покрытий не был слу-чайным. Вышеназванные типы заводских покрытий труб отличаются повышенными показа-телями свойств и способны обеспечить защиту трубопроводов от коррозии на продолжитель-ный период эксплуатации. Получившие широкое применение в США, Канаде, Великобритании и в ряде других стран, заводские эпоксидные покрытия толщиной 350–400 мкм имеют отличные защитные и эксплуатационные характеристики, повышенную (до 80–1000С) теплостойкость, но при этом характеризуются относительно невысокой ударной прочностью, особенно при минусовых температурах, что в значительной степени ограничивает область их применения. По техническим требованиям ОАО «АК «Транснефть» — ОТТ-04.00-27.22.00-КТН-004-1-03 данный тип покрытия может использоваться только для строительства нефтепроводов диаметром до 530 мм включительно, а в случае двухслойных эпоксидных покрытий толщи-ной 750–1000 мкм —до 820 мм включительно. Этот же тип антикоррозионного покрытия может с большой эффективностью применяться при строительстве нефтепроводов с тепло-изоляционным пенополиуретановым покрытием. Заводские полипропиленовые покрытия труб характеризуются высокой теплостойко-стью, повышенной стойкостью к продавливанию, истиранию, абразивному износу. Они предназначены прежде всего для строительства трубопроводов, строящихся методами «за-крытой» бестраншейной прокладки. Наиболее эффективно применять заводские полипропи-леновые покрытия при строительстве проколов под дорогами, на участках подводных пере-ходов, строящихся методом наклоннонаправленного бурения. Из-за крайне низкого водопо-глощения и повышенной теплостойкости полипропиленовые покрытия достаточно широко используют за рубежом при строительстве морских, шельфовых трубопроводов с температу-рой эксплуатации до плюс 100–1100С.
В Российской Федерации нанесение на трубы заводского полипропиленового покрытия освоено на Московском трубозаготовительном комбинате и на Выксунском металлургическом заводе. В ближайшие годы предполагается внедрить технологию нанесения полипропиленового покрытия на Волжском трубном заводе и Челябинском трубопрокатном заводе. При всех несомненных преимуществах заводских полипропиленовых покрытий они обладают только одним, но достаточно серьезным недостатком – незначительной морозостойкостью. Это ограничивает возможность использования полипропиленовых покрытий в зимнее время, при температурах строительства трубопроводов ниже минус 100С. Применительно к строительству магистральных нефтепроводов заводские полипропиленовые покрытия труб должны отвечать требованиям ОАО «АК «Транснефть» — ОТТ-04.00-27.22.00-КТН-003-1-03 и разработанным на их основе техническим условиям на трубы с покрытием. Наибольшую популярность за последние годы при строительстве отечественных маги-стральных трубопроводов получило заводское полиэтиленовое покрытие труб. Двухслойное полиэтиленовое покрытие труб на основе термоплавкого полимерного подслоя и наружного полиэтиленового слоя применяется в нашей стране с 1981 года, за рубежом — около 40 лет. Накопленный за эти годы опыт практического применения подтвердил высокую эффективность данного покрытия и его способность обеспечивать надежную и долговременную защиту трубопроводов от коррозии. Еще более эффективным защитным покрытием является трехслойное полиэтиленовое покрытие труб. Конструктивно оно состоит из слоя эпоксидного праймера толщиной 100–200 мкм, термоплавкого полимерного адгезионного подслоя толщиной не менее 200 мкм и наружного полиэтиленового слоя толщиной не менее 2,0 мм. Для труб диаметром от 1020 мм и выше общая толщина покрытия должна быть не менее 3,0 мм. По сравнению с двухслойным полиэтиленовым покрытием труб трехслойное полиэти-леновое покрытие имеет более высокую стойкость к воздействию воды и катодному отслаи-ванию, более высокую теплостойкость. Кроме того, под трехслойным полиэтиленовым по-крытием не зафиксированы случаи стресс-коррозии. При правильном подборе системы изо-ляционных материалов трехслойное полиэтиленовое покрытие способно обеспечить дли-тельную (до 45–50 лет и более) противокоррозионную защиту трубопроводов при температу-ре их эксплуатации до плюс 800С. Требования к заводским полиэтиленовым покрытиям труб, предназначенным для строительства магистральных нефтепроводов, определяются общими техническими требованиями ОАО «АК «Транснефть» — ОТТ-04.00-27.22.00-КТН-005-1-03. В соответствии с этими требованиями двухслойные полиэтиленовые покрытия могут применяться только для изоляции труб диаметрами до 820 мм включительно. При этом дан-ный тип покрытия соответствует защитному покрытию усиленного типа нормального исполнения, а температура его применения не должна быть выше плюс 600С.
Заводские трехслойные полиэтиленовые покрытия относятся к покрытиям усиленного типа и могут применяться без ограничений по диаметрам труб. Трехслойные полиэтиленовые покрытия труб в соответствии с требованиями ОТТ-04.00-27.22.00-КТН-005-1-03 подразделяются на 4 типа покрытий:
•тип 1 — покрытие нормального исполнения с температурой применения до плюс 600С;
•тип 2 — покрытие нормального исполнения с температурой применения до плюс 800С;
•тип 3 — покрытие нормального исполнения с повышенной морозостойкостью — для строительства трубопроводов в условиях Сибири и Крайнего Севера;
•тип 4 — покрытие специального исполнения — для строительства трубопроводов мето-дами «закрытой» бестраншейной прокладки (проколы, ННБ и др.).
В зависимости от условий строительства и эксплуатации магистральных нефтепроводов в проектную документацию должны закладываться наиболее подходящие для данных условий заводские покрытия труб. При выборе защитных покрытий для наружной изоляции фасонных соединительных деталей и задвижек трубопроводов в первую очередь следует обратить внимание на полиуретановые и эпоксидно-полиуретановые покрытия. Данные покрытия, наносимые на изолируемые изделия методом безвоздушного распыления двухкомпонентных (основа + отвердитель) изоляционных материалов, по толщине, температуре применения и основным показателям свойств вполне сопоставимы с заводскими полиэтиленовыми покрытиями труб. Требования к защитным покрытиям фитингов и задвижек для магистральных нефтепроводов определяются общими техническими требованиями ОАО «АК «Транснефть» — ОТТ-04.00-27.22.00-КТН-006-1-03. При этом отдельно устанавливаются требования к защитным покрытиям фитингов и задвижек заводского нанесения, а отдельно – к защитным покрытиям трассового нанесения. В настоящее время осуществляется активное внедрение технологии нанесения полиуретановых и эпоксидно-полиуретановых покрытий на гнутые отводы и задвижки трубопроводов сразу на нескольких отечественных предприятиях. Что касается выбора материалов и покрытий, используемых для изоляции сварных сты-ков трубопроводов, то на сегодняшний день практически нет альтернативы термоусаживаю-щимся полимерным лентам. Защитное покрытие на основе термоусаживающихся полимер-ных лент, наносимое по жидкому двухкомпонентному эпоксидному праймеру, по своей кон-струкции аналогично заводскому трехслойному полиэтиленовому покрытию труб. В отличие от полиуретановых и эпоксидных покрытий, отверждающихся при температурах окружающей среды не ниже плюс 50С, данный тип покрытия можно наносить на стыки трубопроводов при температурах до минус 400С. Для изоляции сварных стыков трубопроводов предлагается целая серия отечественных («ТИАЛ», «ТЕРМА», «ДОНРАД») и импортных термоусаживающихся полимерных материа-лов различной комплектации и различного назначения. Оценка уровня их качества и уточне-ние по областям применения осуществляются по требованиям ОАО «АК «Транснефть» —ОТТ-04.00-45.21.30-КТН-002-1-03. С целью выбора и практического применения изоляционных материалов и конструкций защитных покрытий для строительства трубопроводов надземной прокладки по заданию ОАО «АК «Транснефть» были разработаны «Правила антикоррозионной защиты надземных трубопроводов, конструкций и оборудования объектов магистральных нефтепроводов» — РД-23.040.00-КТН-189-06. Согласно нормативному документу для этих целей рекомендуется применять атмосфе-ростойкие лакокрасочные покрытия на основе эпоксидных и уретановых смол. Отдельно следует остановиться на защитных покрытиях, используемых при капиталь-ном ремонте магистральных трубопроводов. При проведении работ по переизоляции нефте-проводов без остановки процесса перекачки нефти используются, как правило, комбиниро-ванные покрытия на основе модифицированных битумных мастик типа «ТРАНСКОР», «БИОМ», «БИТЭП», «ИЗОБИТ», полимерных, полимерно-битумных, термоусаживающихся лент и защитных оберточных материалов. При этом типы, конструкции и толщины данных покрытий должны соответствовать «Перечню конструкций комбинированных покрытий на основе битумно-полимерных мастик и битумно-полимерных лент, разрешенных к примене-нию в системе ОАО «АК «Транснефть».
В таблице 1 приведен перечень основных типов защитных покрытий со ссылкой на от-раслевые нормы (общие технические требования ОАО «АК «Транснефть»), которые могут быть использованы для антикоррозионной защиты труб, сварных стыков, соединительных деталей и задвижек нефтепроводов. Таким образом, выбор покрытий, используемых для антикоррозионной защиты магист-ральных трубопроводов, должен в первую очередь основываться на отраслевых нормах – об-щих технических требованиях, предъявляемых к покрытиям труб и элементов трубопрово-дов, и, кроме того, учитывать рекомендации российского стандарта ГОСТ Р 51164-98. При таком подходе имеются все возможности для правильного выбора защитных покрытий. Это в конечном счете должно привести к повышению уровня и качества противокоррозионной защиты трубопроводов.
Таблица 1. Основные типы защитных покрытий и изоляционных материалов
для противокоррозионной защиты магистральных нефтепроводов
Типы защитных покрытий Изоляционные материалы Требования
|
Типы защитных покрытий |
Изоляционные материалы |
Требования |
|
А. Заводские покрытия труб |
||
|
Трехслойное |
- порошковые или жидкие |
Покрытие должно |
|
Двухслойное |
- композиции сополимера |
Покрытие должно |
|
Трехслойное |
- порошковые или жидкие |
Покрытие должно |
|
Б. Покрытия для изоляции фасонных соединительных деталей и задвижек трубопроводов |
||
|
Полиуретановые покрытия, |
- двухкомпонентные жидкие |
Покрытия должны |
|
В. Покрытия для изоляции сварных стыков трубопроводов |
||
|
Покрытия на основе полимерных |
- праймер на основе жидких |
Покрытия должны |
|
Покрытия на основе |
- праймер на основе жидких |
Покрытия должны |
|
Г. Покрытия для изоляции надземных трубопроводов и резервуаров |
||
|
Атмосферостойкие |
- эпоксидные или полиуретановые грунтовки |
Покрытия должны |
Коррозия Территории Нефтегаз №2/2006