Покрытие трубопроводов
– Изоляция с экспертами

Их специальность — защита от коррозии: Михаэль Шад и Люк Перрад отвечают на важнейшие вопросы касательно изоляции трубопроводов для ведущего международного журнала World Pipelines.
 

Как передовые покрытия способны обеспечить устойчивость к коррозии?

Слово «передовой» обозначает последние и самые современные разработки на рынке. Такими видами покрытий для крупнейших нефте- и газопроводов являются:

  • Заводские покрытия:
    • ○ Трехслойное полиэтиленовое покрытие (3LPE)
    • ○ Трехслойное полипропиленовое покрытие (3LPP)
    • ○ Наплавляемое эпоксидное покрытие (FBE)
       
  • Покрытия трассового нанесения:
    • ○ Монтажное соединение:
      • ▪ Трехслойная термоусаживающаяся манжета
      • ▪ 3-слойная полиэтилен-бутилкаучуковая лента
      • ▪ Жидкие покрытия (например, эпоксидная смола или полиуретан)
    • Ремонт:
      • ▪ Жидкие покрытия (например, эпоксидная смола или полиуретан)
      • ▪ 3-слойная полиэтилен-бутилкаучуковая лента

В принципе, любое покрытие должно обеспечивать максимальную защиту от коррозии, также гарантируя высокий уровень механической защиты покрытия от повреждений. Для покрытий трассового нанесения также важна простота нанесения, в том числе при экстремальных условиях (окружающая температура, песок, загрязнение поверхности и т.д.). Системы покрытий должны соответствовать высочайшим международным стандартам, и наилучшим подтверждением их соответствия является способность обеспечивать устойчивость к коррозии в долгосрочной перспективе. В течение нескольких десятилетий покрытия на практике продемонстрировали превосходные результаты в плане адгезии, влаго- и кислородонепроницаемости, электрической изоляции, устойчивости к катодному отслаиванию и механической прочности.

Как подготовка поверхности трубопровода и нанесение покрытия определяют успешное применение покрытия?

Этот вопрос относится к покрытиям трассового нанесения в случаях, когда нет возможности контролировать условия нанесения.

Подготовка поверхности включает в себя очистку (от пыли, жира и т. д.), профилирование поверхности (анкерный рельеф) и увлажнение (дождь, туман или конденсат):

  • ● Очистка и увлажнение влияют на адгезию.
  • ● Профилирование поверхности влияет на катодное отслаивание.

Условия нанесения покрытий зависят от типа покрытия:

  • ● Для термоусаживающихся манжет необходим достаточный нагрев до и после нанесения. Помимо этого, под манжетами не должно быть воздушных пузырей.
  • ● Для жидких покрытий важно обеспечить правильное соотношение компонентов в смеси, соответствующую толщину покрытия и достаточное время отверждения между проходами.
  • ● Для укладки 3-слойных полиэтилен-бутилкаучуковых лент требуется обеспечить достаточное натяжение и фиксированный нахлест. Простое решение данных задач обеспечивает ручное или автоматическое намоточное устройство DENSOMAT®-11.

При условии соответствия систем покрытий высочайшим международным стандартам, большая часть случаев неудачного нанесения покрытия на объектах связана не с характеристиками самого материала, а с неправильной подготовкой поверхности и неверным нанесением покрытия. В связи с этим перед нами стоит задача минимизировать воздействие человека на успех нанесения покрытия, разработав покрытие, легкое в нанесении и сохраняющее свои свойства при нарушении отдельных требований. Наибольший успех, вероятно, будет иметь система покрытий, позволяющая вносить изменения и корректировки в процессе нанесения (в том числе при использовании специальных устройств).

 

Какое влияние оказывает покрытие на пропускную способность?

Исходя из нашего опыта и знаний, данный вопрос особенно актуален для газотранспортных трубопроводов. Внутреннее покрытие (тонкий слой жидкой эпоксидной смолы, отверждение которого происходит в результате испарения растворителей) сокращает трение между внутренней стенкой трубопровода и транспортируемым газом. При использовании внутренней отделки трубы пропускная способность может быть увеличена до +20 %. Внутренняя отделка обеспечивает гладкую поверхность, которая существенно снижает турбулентность и трение в трубе. В результате этого в трубопроводе также снижается спад (падение) давления, что позволяет сократить количество компрессорных станций на трассе трубопровода. Финансовая выгода от сокращения количества компрессорных станций с избытком компенсирует расходы на внутреннюю отделку труб, также называемую облицовкой. Основная функция облицовочных покрытий — не столько обеспечить защиту внутренних стенок трубопровода от коррозии, сколько ускорить движение потока продукта (газа). Однако данный вариант не подходит для транспортировки неочищенной нефти, поскольку внутри трубы может наблюдаться бактериальное воздействие, вызывающее коррозию. Такое явление называется MIC (коррозия под влиянием микроорганизмов).

Расскажите о последних инновационных разработках в отрасли покрытий трубопроводов

Как уже упоминалось, подготовка поверхности имеет важнейшее значение для эффективной укладки покрытия (влияет на адгезию). Для защиты от влаги (дождя и тумана) стальных поверхностей на участках могут использоваться соответствующие ограждения.

Однако удаление конденсата, образующегося из-за содержащейся в воздухе влаги (когда температура подложки ниже температуры конденсации), представляет больше трудностей и может требовать существенных вложений. В особенности это характерно для трубопроводов с низкой температурой транспортируемого продукта. Многие операторы трубопроводов не хотят останавливать движение потока транспортируемого продукта или сокращать его скорость в связи с нанесением покрытия (потеря прибыли). Они также не желают нести расходы, связанные с герметизацией объекта в условиях кондиционирования воздуха.

В таком случае наиболее оптимальной альтернативой становится система покрытий, которую можно наносить на влажные поверхности и которая обеспечивает требуемые свойства защиты подложки от коррозии. Такой тип покрытий был недавно разработан путем комбинированного нанесения двух лент — петролатумной и полиэтилен-бутилкаучуковой. Между ними возникает сильное сцепление (и при испытании на отрыв происходит разрушение находящихся в контакте поверхностей). В отличие от эпоксидного покрытия, предназначенного для нанесения на влажные поверхности, эта новая система не требует абразивной струйной очистки SA 2½.

Какие международные и национальные стандарты наиболее важны?

Ответ в основном будет зависеть от географического расположения операторов трубопроводов.

В Европе, Африке, на Ближнем Востоке и в западной Азии, как правило, применяются международные стандарты EN и ISO. Что касается покрытий, основными стандартами являются ISO 21809-3 для изоляции сварного шва на месте прокладки трубопровода и ISO 21809-1/2 по заводскому нанесению покрытий на трубопроводы. Европейский стандарт EN 12068 также широко распространен и популярен для монтажных соединений, выполняемых с помощью лент или термоусаживающихся манжет, поскольку этот стандарт учитывает практические аспекты разных нагрузок на объекте. В целом стандарты должны учитывать нагрузку и давление, а не делать упор исключительно на выбор материала.

  • ● В Северной Америке стандарты NACE по нефтегазовым трубопроводам и стандарты AWWA по водопроводам являются основными.
  • ● В России и странах бывшего СНГ преимущественную силу имеют стандарты ГОСТ.

Национальные стандарты учитываются все реже.

Как избежать неудачного нанесения покрытия?

В отрасли покрытий для трубопроводов широко известно, что в большинстве случаев неудачно нанесенное покрытие — это результат плохих условий нанесения.К таким условиям обычно относят подготовку поверхности, погодные условия, конденсат, минерализацию и нанесение покрытия с нарушением рекомендаций производителя. Еще одна причина неудачного нанесения кроется в неправильном выборе покрытия. Такие параметры, как рабочие температуры трубопроводов, диаметр труб, материалы обратной засыпки и ударная нагрузка, особенно важны при выборе соответствующей системы покрытий. Наилучший способ избежать неудачного нанесения покрытий — учесть все перечисленные выше параметры.

Как и для каких целей вы проводите ремонт покрытия трубопроводов?

Ремонт покрытия трубопроводов обязателен. Если существующее покрытие нарушает целостность трубопровода, следует рассмотреть возможность проведения ремонта такого покрытия. Не существует общепринятого стандарта или правила, определяющего условия, которые ставят под угрозу целостность трубопровода. Каждый оператор самостоятельно отвечает за принятие решения о проведении ремонта покрытия. На данное решение влияют экономические факторы и факторы окружающей среды: Критерии необходимости проведения ремонта покрытия будут различными для водопровода и газотранспортного трубопровода под высоким давлением.

Основные шаги для восстановления покрытия трубопроводов:

  1. 1. Выкапывание секции трубопровода.
  2. 2. Удаление существующего покрытия.
  3. 3. Подготовка поверхности: профилирование поверхности и очистка (пыль, смазка, соль).
  4. 4. Нанесение и отверждение нового покрытия.
  5. 5. Инспектирование нового покрытия и проведение ремонта при необходимости.
  6. 6. Засыпка траншеи.

Ремонт трубопровода необходимо проводить, когда заводское покрытие истощается или становится хрупким по прошествии 30–35 лет эксплуатации. В особенности покрытия из каменноугольной смолы и битума имеют тенденцию становиться хрупкими и подлежат ремонту. После снятия старого заводского покрытия пескоструйной или гидроструйной очисткой на объекте наносится новое покрытие.

Для данной цели предпочтительно использование самоамальгамирующих 3-слойных полиэтилен-бутилкаучуковых лент или жидких покрытий на основе эпоксидной смолы или полиуретана. Опыт практического использования самоамальгамирующих лент подтверждает возможность их эксплуатации в течение более чем 40 лет. После такого продолжительного срока эксплуатации эти секции труб были выкопаны и протестированы в лаборатории, показав превосходные результаты: Даже спустя 40 лет они значительно превышают требования текущих руководств ISO 21809-3 и EN 12068 класса C50.

Расскажите о текущих ограничениях в технологиях покрытий

Идеальная система покрытий должна представлять собой универсальное решение для разных применений, защищенное от всех факторов воздействия и простое в нанесении с исключением или по крайней мере снижением фактора человеческой ошибки. Но возможно ли это? На сегодняшний день нет, поскольку различные факторы воздействия требуют соответствующего выбора материалов с определенными свойствами. Если для одной сферы применения характеристика материала считается идеальной, то для других условий эксплуатации или требований этого может быть недостаточно. Существует множество требований, которым система покрытий должна отвечать.

Старение или поведение материала в долгосрочной перспективе также выступает важным ограничением для всех систем покрытий. Даже если покрытие демонстрирует превосходные характеристики при нанесении, по прошествии нескольких лет его свойства могут ухудшаться. По этой причине особенно важно выбирать правильное покрытие, производители которого не просто заявляют о длительном сроке службы, а имеют проверенную репутацию в отрасли, подтвержденную десятилетиями эксплуатации покрытий.

Выбор подходящего покрытия должен осуществляться на основании объективных данных для оценки наиболее оптимальной системы для определенных задач на объекте. Выбор подходящей системы покрытий должен основываться не только на свойствах материалов (сырья) системы покрытий, но и на ожидаемой нагрузке, например на таких условиях, как температура, коррозия, механическое воздействие, применение на суше или на шельфе и т. д. Анализ данных критериев должен быть проведен независимой третьей стороной. Помимо этого, специалисты, выполняющие нанесение покрытия, должны проходить регулярную подготовку для изучения новых техник нанесения.

Прочность цепи определяется по ее слабому звену. Этот принцип применим и к покрытию трубопровода. На срок службы трубопровода оказывает значительное влияние выбор правильной изоляции сварного шва на месте прокладки трубопровода. Изоляция сварных швов на новых трубопроводах составляет лишь небольшую часть расходов по строительству всего объекта. Даже при выполнении ремонтных работ на существующем трубопроводе расходы существенно ниже, чем при монтаже нового трубопровода, особенно учитывая тот факт, что при выполнении ремонтных работ эксплуатация трубопровода не обязательно останавливается.

При жестко ограниченных расходах на покрытие (изоляция сварных швов), когда используются только дешевые некачественные варианты, слабое звено цепи становится еще более ненадежным.

Большое спасибо за интервью!