Нефтегазовая отрасль

Применение полимочевинных покрытий для антикоррозийной защиты труб и фасонных изделий

Проблемы коррозии и износа, являются одними из самых актуальных технологических проблем во всем мире. К примеру, в химической промышленности 50­60% убытков вызвано коррозией и износом оборудования и хранилищ для химических реактивов. Не лучшей видится ситуация в трубной индустрии. На ремонт магистрального трубопровода в России тратится до 100 млрд. рублей ежегодно. Около 10% труб выводится из строя ежегодно. Средний уровень износа трубопровода ~ 60%. (по данным НТС Госстроя России). Расходуемые ежегодно огромные средства на поддержание в рабочем состоянии средств производства и, соответственно, трудовые затраты на проведение ремонтных и восстановительных работ, связанных с износом и коррозией материалов, заставляют искать и внедрять новые конструкционные и защитные материалы, способные оптимизировать эти затраты и одновременно обеспечить высокое качество таких покрытий. В связи с этим особенно велико значение эластомеров, используемых в качестве защитных мембран.

Подходы к решению проблемы коррозии и износа включают в себя традиционные методы, например, выкапывание труб с их последующей заменой, а также цементирование их на стадии изготовления. Метод покрытия труб цементом отличается невысокими затратами, но при этом полученное изделие непригодно для едких, химически агрессивных сред. Кроме того, это недолговечная мера, цементное покрытие со временем трескается и разрушается, оставляя при этом значительный риск эрозии почвы. 

Развитие отраслей полимерных материалов привело к появлению различных альтернативных методов антикоррозийной защиты труб. Такие современных подходы подразумевают использование напылительных эластомерных систем. В последние годы основными материалами для подобной защиты были эпоксидные системы (в том числе их комбинирование с полиолефинами). На рис. 1 представлен пример наиболее популярного защитного пирога – т.н. трехслойное полипропиленовое покрытие (3ППП). После нанесения эпоксидного слоя полипропилен как бы «наматывается» на трубу, формируя качественное покрытие.

Рис. 1. Трехслойное полипропиленовое покрытие (3ППП).

Дальнейшее развитие отрасли расширило сферу используемых материалов, добавив сюда полиуретановые покрытия. Полиуретановые покрытия имеют определенное преимущество над предшественниками (более высокие температурные эксплуатации, твердость покрытия). Сегодняшний рынок полиуретановых покрытий для труб включает в себя следующие бренды: Scotchkote™, Protegol™, Frucs™.

Настоящим прорывом в индустрии антикоррозийной защиты труб стали поликарбамидные материалы (полимочевина). Покрытие на основе полимочевины - это монолитное эластомерное бесшовное толстостенное покрытие полимочевиной в форме пленки. Для образования данного покрытия используется напыление 2-компонентной системы, начинающей реакцию на защищаемой поверхности. За один проход наносится покрытие толщиной до нескольких миллиметров. Для его механических свойств характерны высокая прочность, эластичность и сопротивление на разрыв. Полимочевина всё больше применяется для гидроизоляционной облицовки разных бетонных изделий (труб, емкостей, стен, колодцев, бассейнов и полов), также прочих материалов (включая земляные котлованы, кровлю, трубы, металлические емкости, опоры и пр.).

В табл. 1 представлена сравнительная характеристика всех современных покрытий для труб. Синтетические тесты материалов показывают преимущество полимочевины над аналогами. Особенно важными представляются трехкратное преимущество полимочевины по пределу прочности, значительно более высокая ударопрочность, адгезия к стальной поверхности. При этом материал обладает сопоставимыми с полиуретаном эксплуатационными температурами и твердостью по Шору.

Табл. 1. Сравнение характеристик покрытий для антикоррозийной защиты.

Полимочевина, как говорилось ранее, - напыляемый эластомер, синтез которого начинается сразу при смешении компонентов. Возникает закономерный вопрос, как такую чрезвычайно реактивную смесь наносить в трубу. Для реализации этого существует вариант ручного нанесения, метод, аналогичный предшественникам. Но такой способ годится для труб очень большого диаметра и использования компактного распылительного оборудования. Альтернативный вариант - это вращение трубы. Распылительное оборудование помещается внутрь трубы, далее автоматизированный привод вращает трубу вокруг собственной оси с заданной скоростью, обеспечивая равномерное полимерное покрытие.

Полимочевина признаётся в международном масштабе. Крупнейшие компании Versaflex, Nucote, AISMF с успехом выполняют работы по антикоррозийной защите объектов очень большой площади. К примеру, в период 2009-2011 в Бангалоре (Индия) были осуществлены работы по напылению системы 100% полимочевины Nukote ST/EP Prime II суммарной площадью 200,000 кв. м. Экологическая безопасность полимочевины позволяет использовать её в водопроводных системах (пример, система Nukote HT применялась в Азербайджане в 2014 году для устройства 15,000 кв. м. водопроводных труб).

Технология напыления полимочевины с успехом применялась на Транс-Аляскинской магистрали. Более 800 миль трубопровода были покрыты полимочевиной компанией Alyeska Pipeline Service Company. 

Для технологии практически не существует ограничений в климатических условиях. Есть примеры работ в условиях очень сухого климата.

До последнего времени полимочевина в России оставалась очень узкопрофильным материалом, преимущественно из-за высокой стоимости оборудования высокого давления. В настоящее время полимочевина в России представлена такими крупными брендами, как Уризол™, Карбофлекс™, Биурс™.

Оборудование высокого давления до 2016 года было представлено только импортными установками. В начале 2016 года компания «Интерскол» при поддержке гранта Фонда содействия инновациям (по конкурсу Развитие-15-II) разработало собственную рабочую установку высокого давления на основе гидравлического привода. Многочисленные испытания показали, что получаемые покрытия пенополиуретана и полимочевины отвечают всем критериям, выдвигаемым ведущими переработчиками напыляемых эластомеров в России, а по своим техническим характеристикам отечественная установка не уступает лучшим мировым аналогам (в том числе Graco, Gama, TecMac). Кроме того, при разработке отечественных агрегатов были учтены особенности эксплуатации иностранной техники того же класса в России. 

Стоимость данной установки с гидравлическим приводом, в среднем, в 1,5-2 раза меньше стоимости западных аналогов, а ремонтопригодность – крайне высока (в машине нет расходных деталей, которые не были бы легкодоступными в российских строительных магазинах). Было также налажено серийное производство таких гидравлических машин, осуществлялись запуски и обучение работе на объектах перерабатывающих компаний.

Компания «ИНТЕРСКОЛ-ПТ» разработала и запустила производство установок высокого давления на базе пневматического привода, стоимость которых еще более низкая. Кроме них в линейке оборудования есть установки со смещенными соотношениями компонентов (для нанесения напыляемых эластомеров с соотношением 3:1, 1:1.4 и т. д.) 

Одним из важнейших преимуществ оборудования является развитая сеть сервисных центров «Интерскол» во всех крупных городах России. Российское производство позволяет обеспечить оборудованию самую доступную цену и тем самым расширить спектр и объём применения напыляемой полимочевины, включая нефтегазовую и трубопроводную отрасли.