Противокоррозионные изоляционные материалы

Способы защиты труб от корроз ии:

1)изоляция поверхности газонефтепроводов от контакта с внешней агрессивной средой с целью сведения к минимуму коррозии металла;

2)применение электрохимической защиты подземных металлических сооружений;

3)использование коррозионно-стойких материалов;

4)воздействие на окружающую среду.

Первый способ защиты: Изоляция поверхности достигается созданием на поверхности трубопровода специальной оболочки-изоляционного покрытия

Изоляционные материалы для защиты газонефтепроводов разделяют на следующие группы: полимерные, битумные, лакокрасочные, стеклоэмалевые, цинковые, алюминиевые.

Второй способ защиты от коррозии: Применение электрохимической защиты. Осуществляется в подземных металлических сооружениях эксплуатирующихся в среде с большой электропроводностью (катодная защита) и при непосредственном контакте с металлом, обладающим более отрицательным электродным потенциалом (протекторная защита). 

Третий способ защиты использование коррозионно-стойких материалов путем введения в металл при его плавке компонентов, повышающих его коррозионную стойкость.

Четвертый способ – воздействие на окружающую среду

предусматривает дезактивационную обработку агрессивной среды введением ингибиторов (замедлителей) коррозии. К этому способу относят  удаление агрессивных компонентов из состава коррозионной среды: деаэрация водных растворов, очистка воздуха от примесей и его осушка.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ

                 ОТ НАРУЖНОЙ КОРРОЗИИ:

Пассивная защита: защитные покрытия, прокладка в каналах и коллекторах

Активная защита: катодная защита, протекторная защита, электродренажная защита

Применение коррозионностойких материалов: стальные материалы, титановые сплавы, алюминиевые сплав, неметаллические трубы, комбинированные и многослойные трубы

Снижение агрессивности окружающей среды: деаэрация электролита почвы, обеспечение гидрофобизации, нейтрализация грунта кислотами или щелочами, уменьшение опасности биокоррозии путем обработки ядохимикатами, замена грунта на коррозионноагрессивный.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

                         ТРУБОПРОВОДОВ

По материалу: Полимерные, мастичные, минеральные, металлизационные, комбинированные.

По типу: Нормальные, усиленные

По нанесению: Заводская, трассовая, базовая

По поверхности нанесения: На внешнюю, на внутреннюю, усиленные

По количеству слоев: Однослойная, многослойная

По армированию: Армированные, неармированные

По температуре: Холодного, горячего, с тепловой обработкой, с подогревом (зимой)

По способу нанесения: Окраской, напылением, экструдированием, намоткой (ленточные), розливом (жидкие), термоусадкой

По состоянию исходного материала: Жидкие, пластичные, твердопластичные, твердые, порошкообразные

По назначению: изоляционные, конструкционные (армирующие), оберточные

По температурной подготовке: с предварительным подогревом, без подогрева

По химической стойкости: атмосферостойкие, бензомаслостойкие, водостойкие, химически стойкие, термостойкие, биостойкие

По требуемой степени очистки металла трубы: 1 степени, 2 степени, 3 степени,4 степени.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

                             ТРУБОПРОВОДОВ

МАТЕРИАЛЫ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ТРУБОПРОВОДОВ

Полимерные: полиэтиленовые, поливинилхлоридные, полипропиленовые, полиуретановые, эпоксидные, фенольные и фенолформальдегидные, фурановые, полиэфирные, полиамидные, полиакриловые, поливинилацетатные, фторопластовые, каучуковые, комбинированные

Мастичные: битумные модифицированные (битумно-резиновые, битумно-минеральные, битумно-полимерные), каменноугольные, петролатумные, консистентные смазки

Металлизационные: алюминиевые, цинковые

Минеральные: стеклянные, цементные, стеклоэмалевые, бетонные, фосфатные

Комбинированные: полимерно-битумные, полимерно-минеральные, полимерно-металлизационные, металло-минеральные

Материалы заводских защитных покрытий магистральных трубопроводов: полиэтиленовые, полипропиленовые, полиуретановые, эпоксидные, комбинированные, термоусаживающиеся.

 

 

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Полимерные материалы относятся к классу высокомолекуляр­ных органических соединений. По сравнению с другими материа­лами они обладают рядом преимуществ: высокими электроизоля­ционными, антикоррозионными и механическими свойствами в сочетании с пластичностью, водостойкостью, легкостью механи­ческой обработки, удобством и экономичностью использования. Они применяются в виде полимерных лент или полимерных ком­позиций, наносимых на поверхность труб в порошкообразном или жидком виде в заводских или трассовых условиях. Наиболее перс­пективны заводские покрытия, обеспечивающие наиболее высо­кие эксплуатационные свойства.

Полимерные ленты предназначены для изоляции наземных и подземных трубопроводов диаметром не более 1 420 мм. Изоляци­онными свойствами в зависимости от исполнения обладают как пленка, так и клей. Использование полимерных лент упрощает технологию изоляционных работ на базе и трассе, повышает про­изводительность труда по сравнению с использованием битумных покрытий.

Теплостойкие ленты. Для изоляции горячих участков трубопро­водов, например на компрессорных станциях, применяют поли­мерные ленты ЛЭТСАР-ЛПТ с защитным клеевым слоем из силоксановой резины на основе кремнийорганических каучуков. Их наносят на трубопровод по специальной двухкомпонентной грун­товке ВИКСИНТ-У-4-21. Температура воздуха в месте нанесения лент должна находиться в интервале 40...60 "С.

Поливинилхлоридные ленты. Для изоляции трубопроводов изго­товляют липкие ленты из поливинилхлорида, пластифицирован­ного специальными добавками, придающими ему необходимую эластичность и пластичность. К поливинилхлориду добавляют ста­билизаторы, повышающие стабильность его свойств в атмосфер­ных условиях, и пигменты для его окраски в коричневый или голубой цвет. Такие ленты толщиной 0,4 мм изготовляют различ­ных типов: ПИЛ, ПВХ-БК, ПВХ-Л.

Ленты ПВХ-БК производят с клеевым слоем из бутилкаучуковой композиции и наносят на трубопровод при температуре воз­духа от-35 до +50 °С. Ленты ПВХ-Л и ПИЛ выпускают с клеевым слоем на основе перхлорвиниловой смолы. Их наносят на трубо­провод при температуре воздуха +5...50°С, а с подогревом — до -35 "С. Ленты влагоустойчивы, обладают высокими диэлектриче­скими и защитными свойствами, хорошо противостоят различ­ным растворителям.

Полиэтиленовые ленты. Для получения изоляционных липких лент применяют два вида полиэтилена: высокой (ПЭВП) и низ­кой плотности (ПЭНП). Широко известна лента ПЭЛ из поли­этилена низкой плотности толщиной 0,4 мм. Эта лента обладает высоким электрическим сопротивлением, лучшей прилипаемо-стью, меньшим водопоглощением, высокой химической стойко­стью и сохраняет механическую прочность в более широком ин­тервале температур, чем поливинилхлоридные ленты ПИЛ и др. Полиэтиленовую ленту можно наносить на трубопроводы при от­рицательных температурах до -40 °С.

Импортные ленты. В нашей стране используют полимерные по­ливинилхлоридные и полиэтиленовые ленты, поставляемые из США («Поликен», «Плайкофлекс», «Тек-рап»), Японии («Нит-то», «Фурукава Рапко»), Италии («Альтене»), Югославии («Пла-стизол»), Болгарии («Кил»), эксплуатируемые при температуре трубопровода не ниже -60 ^вС и не выше +60 °С. Применяют их вме­сте с грунтовками и защитными обертками, которые имеют такие же наименования.

 

БИТУМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Для изоляции магистральных трубопроводов применяют спе­циальные изоляционные материалы — строительные твердые не­фтяные битумы. Их получают окислением или обработкой паром остаточных продуктов после прямой перегонки или после кре­кинга нефти или нефтепродуктов.

Битум нефтяной изоляционный имеет марки: БНИ-IV, БНИ-IV-3 и БНИ-V. Плотность нефтяных битумов составляет 1 010... 1 070 кг/м³.

Битум представляет собой твердую, плавкую или вязкожидкую смесь углеводородов и их неметаллических производных. Компонентами группового состава битума служат: вязкие ми­неральные масла 28...52%; смолы 18...30%; асфальтены, карбены и карбоиды 18... 52 %; асфальтеновые кислоты и их ангид­риды — свыше 1,25%. Увеличение количества смол и масел в битуме повышает его пластичность (растяжимость) и снижает твердость.

В состав битума входят также парафин, сера и минеральные остатки. При содержании в битуме серы более 2 % увеличивается его хрупкость.

На основе нефтяного битума для изоляции газонефтепроводов изготовляют мастики, грунтовки и рулонные обертки.

Битумные мастики рекомендуется применять для изоляции стальных подземных трубопроводов диаметром не более 820 мм и температурой транспортируемого продукта не выше 40 °С. Для труб большего диаметра или предназначенных для перекачки горячих продуктов используют полимерные материалы и теплостойкие по­лимерные ленты.

Мастики изоляционные битумные представляют собой смесь битума с наполнителями и пластификаторами. Наполнители яв­ляются порошками, предназначенными для улучшения физико-механических спойств изоляционных мастик.

Пластификаторы предназначены для повышения пластично­сти изоляционных материалов при нанесении их при температу­рах до -25 °С.

Битумно-резиновые мастики представляют собой сплавленную массу из смеси битума 86...93 %, порошка резины 5... 10% и пла­стификатора 3... 10 %. Применяют в основном мастики заводского изготовления типа МБР с различными температурами размягче­ния в зависимости от сезонности работ.

Битумно-полимерные мастики применяются для улучшения физико-механических свойств битума путем введения в него по­лимеров, отходов и полупродуктов различных полимеров.

Битумные мастики готовят в битумоварочных котлах. Очищен­ный от бумаги и включений битум расплавляют в котле при тем­пературе 140... 150°С. Когда температура битума достигает 170... 180 "С, в него при непрерывном перемешивании добавляют на­полнитель.

Температура битумных мастик при нанесении на трубы зави­сит от температуры окружающей среды и должна быть 150... 170 "С.

Битумная грунтовка (праймер) применяется для выравнивания поверхности труб, улучшения прилипаемости (адгезии) изоля­ционной мастики к металлу.

Битумные грунтовки изготовляют из битума, растворенного в бензине при соотношении битума и бензина 1:2 (по массе) или 1:3 (по объему). В состав битумной грунтовки для летнего периода входят битум БНИ-IV или БНИ-V, бензин неэтилированный авиа­ционный или бензины автомобильные; для зимнего периода — битум БН 50/50, БН 70/30 или БНИ-IV и бензин неэтилирован­ный авиационный.

 

 

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Лакокрасочные материалы — поверхностные пленкообразующие покрытия, при нанесении которых на какую-либо поверхность они способны высыхать с образованием твердой эластичной пленки. Эти покрытия представляют собой сравнительно тонкий защит­ный слой. Их широко применяют для защиты от коррозии наруж­ных и внутренних поверхностей газонефтепроводов, резервуаров, различных подземных, надземных и подводных строительных кон­струкций и т.д.

Лакокрасочные материалы для покрытия наружной поверхности труб подразделяют на грунтовки, покровные эмали и лаки. Нано­сят их на поверхность трубопровода разбрызгиванием при помо­щи пневматических краскораспылителей под давлением 0,2... 0,3 МПа.

Лакокрасочные покрытия состоят из двух-трех слоев грунтов­ки и двух слоев эмали или лака с добавлением в последний (верх­ний) слой во всех случаях 10... 15 % (по массе) алюминиевой пуд­ры ПАК-З или ПАК-4. Общая толщина покрытия должна быть не менее 0,2 мм.

Лакокрасочные материалы для защиты внутренней поверхности труб образуют защитный слой, уменьшающий шероховатость сте­нок и гидравлическое сопротивление, что повышает пропускную способность трубопровода на 8... 10 % и предохраняют металл труб от коррозионного воздействия рабочих сред.

Для защитных покрытий, наносимых на внутреннюю поверх­ность трубопроводов, применяют различные материалы: бакели­товый лак марки А в сочетании с алюминиевой пудрой в коли­честве 7% и растворителем; лакокрасочные грунтовки и эмали на основе синтетических смол (перхлорвиниловой, эпоксидной, поливинилбутиралсвой и т.д.). Наиболее широко известны лако­красочные покрытия на основе эпоксидных смол ЭД-16 и ЭД-20, эпоксидных лаков Э-4100, Э-4001, эпоксидных шпатлевок ЭП-00-10 и др., которые обладают очень высокой адгезией к ме­таллу, термо- и химической стойкостью и другими полезными свойствами.

  СТЕКЛОЭМАЛИ представляют собой неорганическое стекло или спекшуюся силикатную массу, которую наносят на поверхность металлических труб в тонкоизмельченном состоянии и закрепляют на ней посредством обжига в виде тонкослойного покрытия. Процесс нанесения и закрепления эмалевого покрытия на предварительно подготовленную поверхность называется эмалированием.

Эмалирование труб осуществляют с наружной и внутренней стороны в заводских условиях. Различают два вида эмалей: грунтовые (наносят на поверхность металла) и покровные (наносят на предварительно загрунтованные изделия).

Цинковые и алюминиевые покрытия: Этот способ представляет собой процесс металлизации распылением, заключающийся в нагреве металла, предназначенного для покрытия, до жидкого или пластичного состояния и распыления его на защищаемую поверхность с помощью газовой струи.

 

 

ЦИНКОВЫЕ И АЛЮМИНИЕВЫЕ ПОКРЫТИЯ

Для повышения качества и долговечности защитных покрытий надземных участков и воздушных переходов магистральных и про­мысловых трубопроводов от атмосферной коррозии используется разработанный ВНИИСТом газотермический способ нанесения цинковых и алюминиевых покрытий на трубы в заводских услови­ях, а на сварные стыки и дефектные места — в трассовых услови­ях толщиной не менее 0,25 мм.

Способ представляет собой процесс металлизации распылени­ем, заключающийся в нагреве металла, предназначенного для по­крытия, до жидкого или пластичного состояния и распыления его на защищаемую поверхность с помощью газовой струи (сжа­того воздуха). Расплавление и распыление металла для покрытия трубопровода проводят газоэлектрическими или газопламенными аппаратами.

Процесс нанесения цинковых и алюминиевых покрытий на трубы газотермическим методом включает в себя следующие опе­рации: тщательную очистку наружной поверхности труб от ржав­чины, окалины, жира и других загрязнений; газотермическую металлизацию очищенной поверхности труб цинком или алюми­нием до получения покрытия заданной толщины; контроль каче­ства покрытия.