К основным методам защиты сварных швов трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием (АКП) относятся шликерный и протекторный методы, установка подкладных колец, установка защитных втулок, металлизация концов труб и нанесение АКП на поверхность соединений труб.

Наибольшее распространение получил метод установки защитных втулок, что объясняется простотой монтажа данных устройств и высокой надежностью защиты. Этот метод продолжает развиваться, и достойной альтернативы ему в ближайшие годы не предвидится. В то же время сложные экономические условия, к сожалению, препятствуют наметившемуся ранее активному развитию данного рынка.

Эффективность внутренних АКП трубопроводов уже давно доказана на практике и не подвергается сомнениям. За последнее десятилетие рынок этих покрытий получил значительное развитие, а в нефтяных компаниях существенно выросла доля трубопроводов, защищаемых таким способом от коррозии.

Однако экономический кризис и санкции заставили компании искать пути снижения себестоимости трубопроводов, одним из которых, к сожалению, стала экономия на АКП. Если раньше на форумах, конференциях и в СМИ представители нефтяных компаний озвучивали факты, подтверждающие эффективность внутренних АКП трубопроводов (рис. 1), то сейчас все чаще можно встретить рассуждения о том, что эти покрытия нельзя считать универсальным средством от коррозии, что они работают по-разному при разных давлениях, температурах и в различных средах – и все это выдается как некий недостаток АКП. Параллельно компании-потребители начали ужесточать свои требования к трубам и деталям с АКП, что повлекло за собой, на наш взгляд, необоснованное ужесточение требований к системам защиты сварных швов трубопроводов с внутренним АКП. Рассмотрим основные из них.

ШЛИКЕРНЫЙ МЕТОД

Суть шликерного метода заключается в нанесении на область сварного шва специальной термоплавкой пасты, которая оплавляется при сварке, тем самым защищая шов. Данный метод стал широко использоваться в России одним их первых, он применяется по сей день и считается довольно эффективным.

Основное преимущество данного метода заключается в образовании покрытия сварного шва, родственного силикатному покрытию трубы. Главный недостаток метода – зависимость эффективности его применения от случайных факторов и, следовательно, негарантированный результат.

ПРОТЕКТОРНЫЙ МЕТОД

При использовании протекторного метода в зону сварного шва вводится специальный материал. Этот метод был разработан еще в СССР и сегодня применяется в различных отраслях промышленности, например, при обработке подвесных лодочных моторов. Использование данного метода для защиты сварных швов, как правило, неэффективно.

УСТАНОВКА ПОДКЛАДНЫХ КОЛЕЦ

Метод установки подкладных колец был впервые опробован на трубах с силикатно-эмалевым покрытием. Устанавливались кольца, изготовленные из черных металлов с покрытием, без покрытия, а также из нержавеющей стали.

В ходе тестирования метода выяснилось, что без изоляции межтрубного пространства коррозионные процессы не замедляются, а в ряде случаев даже ускоряются. Идея установки подкладных колец не получила распространения на практике, но переродилась в идею использования защитных втулок.

УСТАНОВКА ЗАЩИТНЫХ ВТУЛОК

Защитная втулка представляет собой металлическое кольцо с АКП (рис. 2). При ее установке достигается изоляция межтрубного пространства с помощью эпоксидных мастик или терморасширяющихся материалов. В требованиях заказчиков к данному методу нередко можно встретить термин «герметизация межтрубного пространства», который, на наш взгляд, некорректен, поскольку абсолютной герметичностью не обладает ни одна конструкция втулок. Поэтому говорить следует не о герметизации, а об изоляции межтрубного пространства, то есть об ограничении прямого контакта агрессивной среды со сварным швом, что и приводит к существенному замедлению скорости коррозии в зоне сварного шва.

Метод установки втулок получил наибольшее распространение для защиты как промысловых, так и технологических трубопроводов. Это обусловлено в первую очередь простотой монтажа данных устройств и высокой надежностью защиты. Популярности метода также способствуют отработанные способы проверки его работоспособности и накопленная статистика по его применению.

МЕТАЛЛИЗАЦИЯ КОНЦОВ ТРУБ

Попытка создать альтернативный установке втулок метод защиты сварных швов вылилась в создание метода металлизации концов труб коррозионно-стойкими сплавами цветных металлов. При сварке шов легируется сплавом, в результате чего на нем формируется нержавеющий слой.

К преимуществам данного метода можно отнести заводское исполнение и отсутствие сужения проходного сечения трубы. К недостаткам – значительное влияние случайных факторов при сварке на надежность защиты и отсутствие статистики испытаний. Недостаточная надежность метода препятствует его массовому внедрению.

НАНЕСЕНИЕ АКП НА ПОВЕРХНОСТЬ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ

Наконец, самый перспективный метод защиты сварного шва трубопроводов – это нанесение АКП в зоне сварного шва с помощью автоматических или полуавтоматических систем. В результате применения этого метода создается покрытие стыка, родственное покрытию трубы и не происходит сужения проходного сечения трубы.

К сожалению, данный метод не получил развития в нефтяной отрасли. Небольшой опыт его применения есть у компании «ЗМ» в рамках проекта «Сахалин-1», однако сейчас компания переориентирует данную технологию на водоводы системы ЖКХ.

РЕЗЮМЕ

Итак, самое широкое распространение для защиты сварных швов трубопроводов с внутренним АКП получил метод установки защитных втулок. По нашим прогнозам, достойной альтернативы втулочной защиты в ближайшие годы не появится.

При этом метод установки защитных втулок продолжает развиваться, что в частности подтверждается активизацией разработок втулок различных конструкций.

В заключение хотелось бы призвать потребителей данного метода критически подходить к тому или иному предложению на рынке, проводить ОПИ и тщательный анализ их результатов, детально разбираться в ключевых параметрах втулок, отсекать лишнее и требовать эффективности. Необходимо помнить, что простое копирование идеи отдельными производителями при непонимании задач, которые стоят перед заказчиками, не может обеспечить положительный результат применения метода.

Показать выдержки из обсуждения

Cтраница 1

Металлизационное алюминиевое покрытие допускается применять при отсутствии краски В-ЖС-41, использование которой значительно дешевле металлизационного покрытия, в качестве временной защиты баков при их размещении в местах, где обеспечивается подвод пара для создания паровой подушки.  

Состояние опоры, защищенной на берегу металлизационным алюминиевым покрытием газопламенного нанесения, в зоне периодического смачивания в течение более чем 11 лет хорошее, и коррозия стали под покрытием не происходит. Рекомендуют применять металлизацисшное алюминиево-лакокрасочное покрытие при строительстве глубоководных стационарных платформ из труб большого диаметра. С 1982 г. подобные покрытия применяют только для защиты сварных швов в надводной части опорного блока стационарных платформ, изготавливаемых из труб диаметром 720 мм и более.  

Исследовательскими работами фирмы Металлизация (Дублин) установлено, что металлизационные алюминиевые покрытия являются более атмосфероустойчивыми, чем цинковые; поэтому металлизации алюминием следует придать большее значение, чем металлизации цинком. По соображениям экономичности (дефицитность цинка) также следует отдать предпочтение металлизации алюминием.  

Вторым эффективным способом защиты опор в зоне периодического смачивания строящихся морских нефтегазовых сооружений (МНГС) является металлизационное алюминиевое покрытие. Результаты долголетних натурных и экспериментальных исследований показали, что скорость коррозии этого покрытия газопламенного нанесения в вышеупомянутой зоне не превышает 4 мкм / год.  

Средняя толщина горячего металлизационного алюминиевого покрытия, наносимого на конструктивные металлические материалы (сталь, алюминий), составляет обычно 102 мкм; для работы в условиях погружения толщина металлизационного алюминиевого покрытия может быть принята равной 203 мкм.  

Вследствие окисления распыляемых частичек алюминия электродный потенциал алюминиевых метал-лизационных покрытий значительно облагораживается по сравнению с алюминием и может стать в напыленном состоянии близким к потенциалу стали или даже выше него. Это обстоятельство ограничивает возможность применения металлизационных алюминиевых покрытий для защиты стали в электролитах. Однако в морской воде алюминиевые покрытия депассивируются и потенциал приобретает отрицательное значение, при котором сталь защищается электрохимически.  

Эксплуатация бака-аккумулятора без антикоррозионной защиты внутренней поверхности не допускается. В качестве антикоррозионной защиты баков могут применяться герметики, катодная защита, металлизационное алюминиевое покрытие, эпоксидные составы, краски и эмали, отвечающие требованиям действующих нормативно-технических документов.  

Для труб с внутренней изоляцией для защиты сварных соединений от коррозии с внутренней стороны в последние годы разработаны различные конструкции втулок и протекторов. Фирма Tuboscope Vetco (США) производит высокоэффективные стальные втулки, изолированные полимерцементным покрытием, которое может выдержать температуру до 1500 С. Широкое внедрение этих втулок ограничивается их высокой стоимостью. Статистика по срокам службы таких конструкций отсутствует. Поэтому трудно их рекомендовать для широкого внедрения, так как существует практический отрицательный опыт протекторной защиты стыковых зон с помощью кольцевой полосы металлизационного алюминиевого покрытия, напыленного на приконцевой участок труб с внутренней полимерной изоляцией.  

Страницы:      1

Заявляемое техническое решение относится к монтажу систем трубопроводного транспорта и кольцевых стыков емкостей, а именно, к соединительным деталям трубопроводов, составленных из труб с металлизационным покрытием на концах. Подкладное кольцо защиты сварного шва на основе металлизационного покрытия, выполнено, например, из листового металла, по наружному диаметру кольца выполнена канавка, в которую вставлена расплавляемая вставка, выполненная из сварочной проволоки, при этом как минимум, на одну поверхность кольца нанесено металлизационное покрытие. Конструкция заявляемого подкладного кольца защиты сварного шва на основе металлизационного покрытия проста в исполнении. К тому же учитывая мобильность металлизационных установок возможно нанесение защитных покрытий в полевых условиях

Заявляемое техническое решение относится к монтажу систем трубопроводного транспорта и кольцевых стыков емкостей, а именно, к соединительным деталям трубопроводов, составленных из труб с металлизационным покрытием на концах

Известно: http://tsk-uts.ru/tehnologii.html «Повышение долговечности стальных нефтегазопромысловых трубопроводов на основе применения внутренних антикоррозионных покрытий, на сегодняшний день является наиболее перспективным направлением. Однако при монтаже таких труб путем сварки, зона сварного стыка остается незащищенной от воздействия перекачиваемого продукта и это сводит на нет весь положительный эффект от применения таких труб. Данную проблему решают по частям и разными методами. В настоящее время применяются следующие методы защиты сварных стыков, выполняемых в полевых условиях: установка подкладных колец; металлизация концов труб коррозионностойкими металлами и сплавами; установка защитной втулки.

Принцип работы втулки заключается в следующем: втулка устанавливается внутри трубы в зоне сварного шва и прихватывается сваркой по упорам. В процессе установки втулки в трубу резиновые манжеты формируют герметичный валик из предварительно нанесенной специальной мастики. Далее трубы свариваются. В результате образуется кольцевой сварной шов, полностью защищенный от контакта с транспортируемой средой. Очевидно, что втулка увеличивает гидравлическое сопротивление трубопровода.

Установка подкладных колец также является простым и дешевым способом защиты сварных стыков трубопроводов с покрытием. Кольца небольшой длины могут быть изготовлены из обычной углеродистой стали, обычной углеродистой стали с внутренним полимерным покрытием, обычной углеродистой стали с плакировкой нержавеющей сталью, нержавеющей стали. При выполнении кольцевого стыка подкладное кольцо устанавливается в зоне сварного шва и прихватывается сваркой к внутренней поверхности свариваемых труб» Конец цитаты.

Недостатки выше описанных средств защиты внутренних сварных швов трубопровода:

Недостатки защиты сварного шва с использованием втулок - существенное заужение проходного диаметра особенно на малых диаметрах

Недостатком подкладных колец, указанных в представленном тексте является невозможность центрирования их в процессе сварки. http://www.spramet.com/ «Основными причинами применения именно металл изационных покрытий являются:

Долговечность;

Высокая антикоррозионная стойкость металлизационных покрытий;

Отсутствие деформации изделий при нанесении;

Мобильность металлизационных установок и возможность нанесения защитных покрытий в полевых условиях;

Высокая производительность процесса;

Высокая адгезионная прочность металлизационных покрытий (в сравнении лакокрасочными покрытиями);

Высокие пластические характеристики металлизационных покрытий.

Все вышеперечисленное позволяет эффективно применять металлизационные покрытия для защиты стальных конструкций емкостей, топливных резервуаров, трубопроводов, оборудования используемого в тепловых сетях, нефтяной и химической промышленности, шельфовых буровых платформ»

Покрытие наносится в комплексе с внутренним антикоррозионным покрытием на основе эпоксидных материалов с высоким сухим остатком по ТУ 1390-002-91907504-2011.

Например, ООО «Трубопромышленная Компания» выпускает трубы с металлизационным покрытием на концах труб.

Теоретически считается, что при сварке труб металлизационное покрытие расплавляется и легирует поверхностный слой корневого шва, и образуют нержавеющий металлический слой.

Однако практика показывает, что при сварке капли расплавленного металла стекают в вертикальном положении и «стаскивают» металлизацию, открывая узел для коррозии.

Без применения дополнительных средств для защиты сварного шва от коррозии процесс металлизации концов труб не достигает поставленной цели.

Известно (RU 128913) Взятое за прототип, Подкладное разрезное кольцо с расплавляемой вставкой, выполненное, например, из трубы или из полосы, при этом торцы разрезного кольца имеют -образную форму, верхняя и нижняя полки которых установлены с перекрытием одной полки другой, а по наружному диаметру разрезного кольца выполнена канавка, в которую вставлена расплавляемая вставка, выполненная из сварочной проволоки.

Недостатком известного устройства является отсутствие защитного покрытия и элемента герметизации защитного шва.

Задачей заявляемого технического решения является обеспечение надежной защиты сварного шва труб с металлизационным покрытием на концах, фиксация центрирующего кольца в трубопроводе, центрирование трубы при монтаже.

Поставленная задача решается следующим образом: Подкладное кольцо с расплавляемой вставкой защиты сварного шва на основе металлизационного покрытия, выполнено, например, из листового металла, по наружному диаметру кольца выполнена канавка, в которую вставлена расплавляемая вставка, выполненная из сварочной проволоки, при этом на поверхности подкладного кольца нанесено металлизационное покрытие.

Заявляемое Подкладное кольцо с расплавляемой вставкой защиты сварного шва на основе металлизационного покрытия представлено на Фиг.

Подкладное кольцо с расплавляемой вставкой защиты сварного шва на основе металлизационного покрытия на Фиг. представлено схематично внутри сварного соединения, где: 1 - трубы, 2 - подкладное кольцо, 3 - расплавляемая вставка, 5 - кольцевая канавка, 4 - металлизационное покрытие.

Подкладное кольцо 2 выполнено из листовой стали, по его наружной поверхности выполнена кольцевая канавка 5, в которой закреплена плавкая вставка, выполненная из сварочной проволоки, по поверхности подкладного кольца нанесено металлизационное покрытие.

Заявляемое устройство используют следующим образом:

Подкладное кольцо 2 вставляют в конец одной трубы 1, плотно подгоняют его, производят прихватку к торцу трубы 1, на свободную выступающую половину кольца надевают и прихватывают конец второй трубы 1, при этом плавкая вставка 3 задает положение сварного шва. Далее элементы трубопровода сваривают между собой. При сварке слой метализации сплавляется со слоем на концах трубы надежно защищая узел. Т.е. кольцо с метализацией закрывает самый уязвимый участок. Позволяет расплавленному металлу сплавиться повышая надежность узла.

Достигнутый эффект: обеспечение надежной защиты сварного шва труб с металлизированным покрытием на концах, фиксация центрирующего кольца в трубопроводе, центрирование трубы при монтаже, повышается надежность конструкции узла сварного соединения трубопровода.

Конструкция заявляемого подкладного кольца защиты сварного шва на основе металлизационного покрытия проста в исполнении. К тому же учитывая мобильность металлизационных установок возможно нанесение защитных покрытий в полевых условиях.

Подкладное кольцо с расплавляемой вставкой защиты сварного шва на основе металлизационного покрытия, выполненное, например, из листового металла, по наружной поверхности кольца выполнена кольцевая канавка, в которую вставлена расплавляемая вставка, выполненная из сварочной проволоки, отличающееся тем, что на поверхности кольца нанесено металлизационное покрытие.

Материалы Конференции "Тепловые сети. Современные решения" 17 по 19 мая 2005 г. НП "Российское теплоснабжение"

Металлизированные покрытия трубопроводов. Опыт применения металлизированных покрытий трубопроводов теплосети в Тепловых сетях «Томскэнерго»

Пак Р.Т., директор Филиала
«Тепловые сети ОАО «Томскэнерго», г. Томск

Не секрет, что в системах централизованного теплоснабжения больших городов с разветвленной сетью магистральных и распределительных тепловых сетей, насчитывающей сотни км теплотрасс потери тепла на транспорт тепловой энергии очень велики от 30 до 40% от величины суммарного отпуска тепловой энергии.

Не исключение в этом отношении был и остаётся в определённой степени и г. Томск. Протяжённость магистральных тепловых сетей города в 1995г. составляла 133км, средний диаметр сетей Ду-700мм при этом протяжённость по видам прокладки распределялась:

Надземная - 67 км.

Подземная - 66 км.

16 км Тепловых сетей подземной прокладки находились в постоянном затоплении грунтовыми и техногенными водами. В этих условиях трубопроводы подземной прокладки при разветвленной сети подземных кабельных линий связи, силовых кабельных линий 60 кВ подвергались интенсивной электрохимической коррозии. Количество устраняемых повреждений на тепломагистралях в ремонтный период достигало 340 повреждений.

При этом абсолютные потери тепла в 1995г. по Тепловым сетям «Томскэнерго» составили 1127 тыс. Гкал или 21.8% от годового отпуска тепловой энергии, который достигал величины 5173 тыс. Гкал.

Только величина суточной подпитки теплосети в отопительный сезон составляла свыше 70 тыс.м 3 . Надо отметить, что ЦСТ (централизованная система теплоснабжения) г. Томска включает в себя еще около 300км распределительных муниципальных Тепловых сетей со средним диаметром Ду-200, эксплуатируемые Томскими коммунальными системами (ТКС).

С 1995г. в «Томскэнерго» активизирована, целенаправленная деятельность по сокращению потерь тепла и повышению надежности Тепловых сетей по направлениям:

> 100% опрессовки, в ремонтный период магистральных
тепловых сетей, включая распределительные тепловые сети.

> Вынос тепловых сетей из затопляемых участков и
перекладка их в надземном исполнении.

> Разработка и внедрение технологии антикоррозионного,
металлизационного композитно-пластикового покрытия
трубопроводов Теплосети подземной прокладки. Там где
невозможна надземная прокладка (в центральной
части города).

В результате к 2005г. характеристика Тепловых сетей «Томскэнерго» значительно изменилась в сторону увеличения протяженности надземной прокладки, которая составила 98 км и уменьшения протяжённости подземной прокладки, которая составила 45 км и сокращена против 1995г. на 20 км.

Существующие тепловые сети подземной прокладки должны быть защищены от электрохимической коррозии, процессы которой значительно уменьшают срок службы трубопроводов тепловых сетей, находящихся в условиях подтоплений грунтовыми и техногенными водами. Использование труб с антикоррозионным композитно-пластиковым покрытием позволяет экономить значительные средства за счет увеличения сроков эксплуатации трубопровода.

Срок эксплуатации труб с антикоррозионным композитно-пластиковым покрытием в 2-3 раза выше, чем без покрытия, и составляет 25-30 лет.

Тепловые сети «Томскэнерго» имеют отработанную технологию и оборудование по нанесению антикоррозионного композитно-пластикового покрытия на металлические трубы:

> Диаметр труб (мм) - 426, 530, 630, 720, 820. Длина (м) от 11 до 12.

Краткое описание процесса:

> Очистка наружной поверхности трубы с помощью дробеструйной
установки - электродуговое напыление алюминия толщиной 150-
200км;

> Нанесение композитно-пластикового покрытия с применением
полимеризуемых смол, в том числе эпоксидных, и стеклоткани в
качестве армирующего материала.

С 2000г. было смонтировано более 15 км труб подземной прокладки с антикоррозийным композитно-пластиковым покрытием и диэлектрическими скользящими опорами.

В результате внедренных мероприятий по итогам 2004г. потери тепловой энергии в абсолютной величине составили 471 тыс, Гкал, что соответствует 9,6% от годового отпуска тепла 4896 тыс. Гкал. Более чем в 2 раза сокращена среднесуточная подпитка теплосети, которая составила в 2004г. 34 тыс.м 3 . Значительно сократилось количество повреждений на тепломагистралях в ремонтный период. В 2004г. они уменьшились до 180 повреждений.

Следует отметить, что при достаточно надежной защите от электрохимической коррозии металлизационное композитно-пластиковое покрытие незначительно удорожает стоимость трубопровода не более 25%.

При дефиците средств на техническое перевооружение и перекладку Тепловых сетей данное обстоятельство имеет решающее значение, так как при реальных темпах перекладки 2-3 км в год задача 100% перекладки изношенных, подземных Тепловых сетей «Томскэнерго» может быть решена в течение 10 лет.