Статьи

Применение защитных покрытий позволяет обеспечить эффективную защиту трубопроводов от почвенной коррозии на продолжительный период эксплуатации. В тоже время магистральные трубопроводы - это не только трубы. Современные газонефтепроводы являются достаточно сложной технической системой, представляющей собой стальные сварные 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 со-ответствии 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 термосветостабилизированного полиэтиленового слоя. При строительстве трубопроводов из труб с заводским трехслойным полиэтиленовым покрытием для изоляции сварных стыков труб применяются термоусаживающиеся полимерные ленты, наносимые по жид-кому 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 битумномастичные 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 220-240 °С, что требует значительных энергетических затрат.

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 наи-большей 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 физикомеханических 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 на-ряду 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);
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 (купершлак, топочные шлаки, корунд и др.) или сухим речным песком. При этом степень очистки поверхности изолируемых изделий должна быть не менее Sa2,5 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 5-10 °С, 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 (50-70 °С). 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 ОАО "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 приемосдаточных 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 изо-ляции 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:
Полиуретановое покрытие SigmaLine 855 (старое название Sigmalining 7655) фирмы Sigma Coatings (SigmaKalon, Нидерланды);
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 "SCOTCHKOTE 352 HT" фирмы "3 М" (США);

Покрытие SigmaLine 855 фирмы Sigma Coatings (Нидерланды) является двухкомпонентным, не содержащим растворителей полиуретановым покрытием, предназначенным для наружной изоляции различных металлоконструкций подземной и надземной прокладки. Наносится методом "горячего" (60-70 °С) безвоздушного распыления смеси изоляционных материалов при соотношении компонентов основа/отвердитель (по объему) 80:20.
Покрытие обладает высокой механической, ударной прочностью, стойкостью к продавливанию, истиранию, повышенной стойкостью к катодному отслаиванию. Прошло проверку на соответствие техническим требованиям, опробовано нанесение покрытия в заводских условиях.

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 10-15 °С). 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.