Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Антикоррозионные однослойные силикатно-эмалевые покрытия для защиты стальных трубопроводов

Силикатно-эмалевые покрытия (СЭП), используемые для защиты внутренней поверхности стальных трубопроводов от коррозии, выдерживают температуру рабочей среды до 350°С, устойчивы к механическому воздействию, гидроабразивному износу и высокому содержанию газа в перекачиваемой жидкости. Их использование помогает предотвратить отложение солей и образование асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО).

Эти свойства СЭП достигаются благодаря специальной технологии горизонтального нанесения покрытия с помощью автоматического центробежного устройства, входному контролю всех сырьевых компонентов, используемых при производстве эмали, а также соблюдению требований к поверхности труб и позволяют использовать СЭП в осложненных условиях эксплуатации, где применение лакокрасочных материалов (ЛКМ) невозможно.

24.11.2017 Инженерная практика №10/2017
Грачев Юрий Витальевич Заместитель начальника отдела эмалирования и сварки ООО «Завод Эмалированных Труб»
Резниченко Евгений Иванович Инженер отдела эмалирования и сварки ООО «Завод Эмалированных Труб»

Главное требование к внутреннему защитному покрытию труб и соединительных деталей состоит в способности покрытия обеспечить отсутствие аварий нефтепромыслового трубопровода по причине коррозии в течение всего периода его эксплуатации, транспортировки, хранения и монтажа.

При выборе типа защитного покрытия необходимо учитывать следующие факторы, определяющие опасность коррозии внутренней поверхности труб и соединительных деталей нефтепромысловых трубопроводов: условия эксплуатации, состав транспортируемой среды, температуру и давление в системе, скорость и характер движения потока, наличие абразивных частиц в потоке жидкости, состав и свойства попутного нефтяного газа (ПНГ), наличие АСПО, проявление жизнедеятельности микроорганизмов.

Агрессивность среды и возможность применения того или иного защитного покрытия во многом зависят от температуры – переменной величины в процессе добычи, сбора и подготовки нефти. Средняя температура формирования нефтяных пластов обычно составляет 45-100°С. Воздействию наиболее высоких температур подвергаются бурильные и насосно-компрессорные трубы (НКТ), выкидные линии. Рабочая температура в трубопроводах колеблется от 30 до 105°С, а в отдельных случаях может достигать 250°С.

Защита большинства внутренних поверхностей трубопроводов сегодня осуществляется с помощью ЛКМ, которые с учетом их невысокой стоимости, большого разнообразия и технологичности нанесения способны решать большинство задач по защите от коррозии. Однако в осложненных условиях эксплуатации СЭП показывают лучшие результаты. Покрытия данного типа, в частности, рекомендуется использовать в условиях большого количества АСПО, высоких температур (более 120°С), при наличии абразивных частиц в транспортируемой жидкости, при транспортировке агрессивных сред и при высоком содержании газа в перекачиваемой жидкости.

СВОЙСТВА СЭП

Эмалирование представляет собой процесс термической адгезии силикатной эмали к поверхности металла. Для СЭП характерны высокие прочностные показатели на изгиб, кручение и механические воздействия (см. таблицу). При использовании СЭП наблюдается снижение интенсивности образования АСПО и солевых отложений.

Таблица 1. Физико-механические свойства СЭП
Таблица 1. Физико-механические свойства СЭП

СЭП обладают высокой устойчивостью к кислотной коррозии, в том числе к минеральным кислотам и сероводороду. Согласно справочным данным срок службы силикатно-эмалевого покрытия в средах с содержанием серной, соляной и азотной кислот до 20% составляет до 18 лет. В щелочных средах СЭП имеет меньший срок службы. Так, по тем же справочным данным срок службы СЭП в 20%-ном растворе NaOH достигает 2 лет.

Трубы с внутренним силикатно-эмалевым покрытием выдерживают постоянное воздействие температур рабочей среды до 350°С и кратковременные воздействия до 600°С. Также для СЭП характерна высокая стойкость к абразивным воздействиям: как показывают исследования, эмалевые покрытия, нанесенные индукционным методом, обладают высокой износостойкостью, в 4-7 раз превышающей износостойкость стали. Твердость СЭП достигает пяти единиц по шкале Мооса, а в отдельных случаях может доходить до семи единиц. Благодаря этому эмалевое покрытие успешно предохраняет стальные трубы от интенсивного гидроабразивного износа.

Однократное эмалирование стальных труб эквивалентно увеличению толщины стенок трубы на 7-8 мм. Кроме того, СЭП характеризуются ремонтопригодностью в условиях промысла, устойчивостью при пропаривании с последующей механической (скребковой) очисткой.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ФРИТТ

Основные объемы фритт для эмалирования труб и трубодеталей мы приобретаем на открытом рынке у российских производителей.

Сырьевые материалы, предназначенные для производства силикатных фритт, проходят жесткий входной контроль. Для изготовления основных марок фритт используется 10-15 основных сырьевых материалов и более 10 модифицирующих, каждый из которых подвергается проверке химического состава. В ходе этого анализа важно подтвердить отсутствие примесей в сырьевых компонентах, которые в дальнейшем могут отрицательно сказаться на свойствах СЭП.

Постоянство химического состава и свойств фритты достигаются благодаря автоматизации процесса дозирования компонентов. При необходимости материалы подвергаются магнитной сепарации, сушке, измельчению или просеву. На участке дозирования установлены бункеры с автоматическими весами, дозирование компонентов производится автоматически под компьютерным контролем в соответствии с заданной рецептурой, допустимая погрешность при взвешивании составляет 0,5%. Расчет шихты также производится с помощью специальной компьютерной программы.

После дозирования материалы засыпаются в перемешивающий барабан (смеситель), время смешивания компонентов составляет 40 мин, масса одной загрузки – до 1300 кг. После этого смешанные компоненты засыпаются в газовую плавильную печь периодического действия. Температура варки фритты в зависимости от ее марки составляет 1200-1400°С, время варки – 2-2,5 часа.

По окончании варки оператор берет пробу на качество провара (сплавления) фритты. О высоком качестве сплавления свидетельствуют тонкая и ровная, без узелков, нить расплава, ровная и равномерная по цвету «лепешка».

После этого фритта подвергается гранулированию: струя раскаленной фритты направляется в струю холодной воды и проходит через сито с ячейками размером 10 мм. Готовые фритты просеиваются на грохоте, после чего сушатся при температуре 60-70°С, упаковываются в «биг-бэги» и в таком виде поступают на ООО «Завод Эмалированных труб».

При необходимости мы на нашем производстве по требованию заказчика проводим модификацию фритт под конкретные условия применения.

Далее фритты используются для приготовления шликера: загружаются в перемешивающий барабан с последующей добавкой компонентов, отвечающих за температурный режим и вязкость шликера, а также дистиллированной воды (рис. 1).

Рис. 1. Приготовление шликера
Рис. 1. Приготовление шликера

НАНЕСЕНИЕ И ОБЖИГ СЭП

Эмаль, получающуюся после обжига труб, обычно наносят на внутреннюю поверхность трубы двумя способами: путем распыления фритты в электростатическом поле (сухой способ нанесения) и заполнения шликером вертикально стоящей трубы или пролива шликером вращающейся под наклоном трубы (мокрый способ нанесения). Нашими инженерами был разработан способ горизонтального нанесения с помощью автоматического центробежного устройства нанесения шликера (УЦНШ) и впервые реализована промышленная установка по эмалированию труб «горизонтальным шликерным способом» (рис. 2).

Рис. 2. Нанесение эмалевого шликера
Рис. 2. Нанесение эмалевого шликера

Сушка труб с нанесенным эмалевым шликером проводится при относительной влажности воздуха не более 60-70% и температуре не выше 120°С. Высушенный шликерный слой должен быть равномерным, без видимых утолщений в виде капель и засоров в виде комочков и т.п.

Рис. 3. Индукционный обжиг трубы 325*8
Рис. 3. Индукционный обжиг трубы 325*8

После сушки проводится индукционный обжиг эмали. Для эмалевого шликера, используемого на нашем производстве, оптимальный температурный интервал обжига составляет от 840 до 860°С. Обжиг проводится последовательно в двух индукторах: в первом труба подогревается до температуры не выше 700°С, во втором индукторе происходит окончательный обжиг. Наши индукционные установки позволяют проводить обжиг труб диаметром от 57 до 820 мм (рис. 3).

Рис. 4. Внешний вид СЭП после индукционного обжига
Рис. 4. Внешний вид СЭП после индукционного обжига

После остывания трубы СЭП приобретают темно-синий цвет (рис. 4). При этом цвет эмали может быть различным и зависит от ее состава, так, например, для антикоррозионных силикатных эмалей с высоким содержанием хрома характерен зеленый цвет.

Средняя толщина слоя шликера после сушки достигает 390 мкм, а после индукционного обжига – 260 мкм, то есть усадка покрытия в процессе обжига составляет примерно одну треть.

ТРЕБОВАНИЯ К ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ ПРИ НАНЕСЕНИИ СЭП

При выборе СЭП в качестве защитного покрытия следует учитывать, что нанесение СЭП предполагает более жесткие требования к поверхности труб по сравнению с ЛКМ. Так, степень очистки поверхности по ГОСТ Р ИСО 8501-1-2014 должна соответствовать Sa3; на поверхности трубы не должно быть масла, жира, ржавчины, окалины и пыли; не допускается закатанная окалина, заусенцы, расслоения и трещины, а также стесы и вдавы на внутренней поверхности труб глубиной более 0,1 мм. Также на поверхности труб не должно быть коррозионных повреждений, пор и раковин, закатов и плен, а на электросварных трубах внутренний грат обязательно должен быть удален по всей длине трубы.

При нанесении СЭП следует уделить внимание шероховатости поверхности: для силикатно-эмалевого покрытия поверхность должна быть развитой. Значения шероховатости для нанесения СЭП отличаются от требуемых для нанесения ЛКМ. Если этот показатель не будет выдерживаться в необходимом диапазоне, нанесенный шликер не сможет «зацепиться» за поверхность трубы и будет сползать, создавая дефект «сборки» (рис. 5). В этом месте эмаль не высохнет, а в дальнейшем влага начнет выделяться и разорвет покрытие. Чтобы избежать этого, мы устраняем «сборки» путем зачистки, повторного нанесения шликера и последующей обработки переносным индуктором.

Рис. 5. Дефект «сборка», возникающий при недостаточной шероховатости поверхности трубы
Рис. 5. Дефект «сборка», возникающий при недостаточной шероховатости поверхности трубы

При входном контроле труб нередко выявляются дефекты – задиры тела трубы, раковины, отслоения и т.д. (рис. 6), а также дефекты, возникающие из-за некачественного проката труб (рис. 7), которые необходимо устранить до нанесения покрытия путем зачистки или обрезки (рис. 8), чтобы они не сказались на качестве покрытия.

Рис. 6. Дефекты труб, выявленные при входном контроле
Рис. 6. Дефекты труб, выявленные при входном контроле
Рис. 7. Дефекты, возникающие из-за некачественного проката труб
Рис. 7. Дефекты, возникающие из-за некачественного проката труб
Рис. 8. Устранение дефектов труб
Рис. 8. Устранение дефектов труб

Но, по нашим наблюдениям, трубные компании с каждым годом все лучше следят за качеством труб, благодаря чему процент брака уменьшается.

Чтобы дополнительно снизить процент дефектов, возникающих по причине неровностей трубы, перед нанесением СЭП мы проводим черновой обжиг труб. Этот процесс осуществляется в одном индукторе при температуре 360-400°С.

Отвечая за качество конечного изделия – эмалированного трубопровода, мы предлагаем нашим потребителям обучение сварщиков и варианты защиты СЭП в области сварного шва. Для этого мы предлагаем использовать подкладные стальные кольца, покрытые эмалью и нанесение перед сваркой монтажного шликера. При сварке шва шликер равномерно распределяется по околошовной зоне, обеспечивая высокое качество защиты зоны сварного шва. При этом важно учитывать комлексность поставки: для правильной работы данного способа необходимо подбирать подкладные кольца и монтажный шликер в соответствии с маркой и назначением эмали трубопровода.

Также в целях улучшения качества СЭП ООО «Завод Эмалированных труб» тесно сотрудничает с научно-исследовательскими институтами и поставщиками сырья для производства высококачественных силикатных эмалей. Мы имеем возможность подобрать рецептуру эмали и изготовить покрытие, которое будет оптимально соответствовать конкретным условиям эксплуатации трубопроводов.

Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Особенности использования полиэтиленовых армированных труб в сложных геологических условиях
Сравнительный анализ лабораторных и опытно-промысловых испытаний внутренних антикоррозионных покрытий промысловых трубопроводов
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №10/2017

Инженерная практика

Выпуск №10/2017

Промысловый трубопроводный транспорт
Актуализация нормативно-технической базы трубопроводного транспортаРезультаты испытаний новых марок сталей, защитных покрытий и химреагентовТрубопроводный транспорт высоковязкой нефтиОценка способов защиты стыков сварных соединенийДиагностика и эксплуатация неметаллических трубопроводных системОсобенности углекислотной коррозии и антикоррозионной защиты газопроводов
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Разработка месторождений
ОРЭ — 2017
Производственно-технический семинар-совещание

ОРЭ '2017. Практика применения технологий ОРД и ОРЗ, проектирования и интеллектуализации разработки многопластовых месторождений

Мероприятие перенесено на 16-18 апреля 2018 г., г. Москва
Обсуждение в кругу руководителей и специалистов в области разработки месторождении и эксплуатации механизированного фонда скважин результатов новых ОПИ и эксплуатации скважинных компоновок для ОРЭ, геофизического оборудования для раздельного учета и методик мониторинга параметров добычи, систем управления для ОРЭ и перспектив развития данного направления.
Общая информация Планируется
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — февраль 2018
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

12 – 16 февраля 2018 г, г. Пермь
ООО «Инженерная практика» от имени журнала «Инженерная практика» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах». Пятидневный тренинг - курс будет проводиться в г. Перми (отель «Урал») в рамках авторского курса С. Балянова.