Силикатное покрытие труб как эффективная антикоррозийная защита

В сфере строительства, связанного с прокладкой трубопроводов и труб – защита трубных элементов от коррозии имеет первостатейное значение. На сегодняшний день для защитной обработки трубных изделий используется несколько разных типов покрытий: эпоксидное, полимерное и силикатно-эмалевое. У каждого вида изоляции есть свои, специфические особенности использования, достоинства и недостатки. В статье подробно поговорим о том, какими преимуществами обладает силикатно-эмалевое покрытие труб (фото).

Силикатная изоляция труб: общие сведения

Изоляция силикатно-эмалевого типа может применяться как для наружной, так и для внутренней обработки поверхностей труб. Данный тип покрытия обладает максимальной устойчивостью к коррозии и перепадам температур.

Подобные технические характеристики покрытия проявляются благодаря качествам силикатной эмали.

Что такое силикатная эмаль?

Силикатная эмаль – вещество твердое, неорганической природы происхождения. Базой для вещества выступает кремнезем. Перед изоляцией труб данным составом, трубы предварительно обжигаются индукционным методом, а затем покрываются изоляционным слоем.

Благодаря эмалированно-силикатному покрытию на поверхностях деталей не появляются отложения солей, смолисто-асфальтовых соединений, парафина. Трубопровод, обработанный составом, на 100% сохраняет гидродинамику, и его элементы не утрачивают пропускной способности в течение длительного срока эксплуатации.

Польза обработки внутренних поверхностей труб силикатно-эмалевой изоляцией

Внутреннее силикатно-эмалевое покрытие труб приносит неоспоримую пользу, потому что после обработки изоляцией у изделий появляются следующие качества:

1. Существенно возрастают эксплуатационные сроки;
2. Детали становятся более устойчивыми к перепадам температур – от низких до высоких значений;
3. Повышается пропускная способность элементов;
4. Использование труб с антикоррозионным силикатным покрытием позволяет существенно экономить на расходе металла при производстве, а также на проведении ремонтных работ – замена элементов трубопровода будет производиться гораздо реже.
5. Покрытие надежно защищает изделие от внутреннего и внешнего истирания, образования отложений на внутренних поверхностях.

Если изоляция была нанесена с соблюдением всех правил, был верно произведен обжиг изделия, то труба с покрытием данного типа сможет эксплуатироваться без ремонта и дополнительной обработки изоляторами около пятидесяти лет! Более того, на эксплуатационные сроки никак не повлияет даже существенный разброс в диапазоне рабочих температур – изоляция способна выдерживать температуру от минуса пятидесяти градусов по Цельсию до плюс трехсот пятидесяти градусов Цельсия!

При использовании внутренней силикатной изоляции в трубопроводах существенно сокращаются потери давления (примерно в полтора раза), снижается гидравлическое сопротивление. Вследствие данных процессов, в несколько раз увеличивается пропускная способность элементов трубопровода, а потому можно существенно экономить на расходе метсырья при производстве, выпуская изделия с меньшим диаметром.

Еще один плюс применения изделий с внутренним силикатным покрытием состоит в том, что на стенках таких деталей не скапливаются отложения, а потому вещество, проходящее по трубам, остается чистым.

Технология обработки труб изоляцией силикатного типа

В процедуре нанесения эмалево-силикатной изоляции нет ничего сложного, однако процесс является достаточно трудоемким и затратным по расходу энергии. Обработка трубных деталей силикатными изоляторами обязательно проводится в заводских условиях. Состоит она из нескольких этапов:

1. На подготовительном этапе и сами трубы, и фитинги подвергаются бесконтактному нагреву;
2. После процедуры нагрева все элементы перемещают в специальные герметичные камеры, в которых поверхности изделий тщательно очищают от пыли, загрязнений. Проводится капитальная очистка поверхностей и внутренних и внешних;
3. Затем на изделие наносится слой эмали, которому дают высохнуть;
4. Слой нанесенного шликера обязательно после высыхания обжигается при средней температуре обжига в восемьсот-восемьсот пятьдесят градусов и в результате этой процедуры на поверхностях изделия и образуется прочный слой силикатно-эмалевой изоляции.

Вот собственно и вся процедура по созданию уникальной антикоррозионной изоляции. Давайте узнаем, где применяются трубы с таким покрытием.

Сфера применения трубных изделий с силикатной изоляцией

Рекомендации по применению труб с силикатно-эмалевым покрытием предполагают использование изделий с данным видом изоляции в таких промышленных отраслях:

• нефтедобыча и нефтепереработка;
• предприятия химической отрасли;
• энергетическая и пищевая промышленные сферы;
• газодобыча и газоснабжение;
• атомная промышленность.

Эмалево-силикатная изоляция – лучший тип покрытия для трубопроводов, по которым планируется запустить поток веществ агрессивных и едких. Покрытие без труда выдержит значительные температурные колебания, не разрушится от контакта с агрессивной средой.

В нефтепромышленности трубы с силикатной изоляцией крайне востребованный продукт, именно потому, что такие изделия обладают максимальной пропускной способностью, что выгодно не только для поставщика природного ресурса, но и для его потребителя. Также максимальная прочность такого покрытия обеспечивает полную экологическую безопасность в процессе эксплуатации нефтетрубопровода. На обработанных силикатной эмалью стенках не скапливаются отложения и потому возможно получение продукта идеально чистого, без сторонних примесей, негативно влияющих на качество нефти и ее производных.

Эксперты рынка трубных изделий считают, что за эмалево-силикатной изоляцией — будущее. Покрытие данного типа позволяет эффективно решить проблему надежной и долгосрочной антикоррозионной обработки труб.

Полимерное покрытие труб

Самую большую опасность для металлических трубопроводов представляют перекачиваемые в них среды. Большинство трубных конструкций, применяемых в промышленности, изготавливается из стали и ее сплавов. Эти материалы не боятся вибраций, выдерживают резкое повышение внутреннего и внешнего давления, однако быстро разрушаются под воздействием воды, газов, химикатов, нефтепродуктов и других агрессивных веществ.

Различные виды износа – основная причина потери герметичности труб. Особенно опасны повреждения газопроводов – даже небольшое нарушение их герметичности может привести к утечке газа, что нанесет огромный вред окружающей среде и здоровью людей.

Современные полимерные материалы отличаются уникальной водо- и химостойкостью, гладкостью, высокой несущей способностью и длительным сроком службы.

Полимерные покрытия для внутренних поверхностей труб

Трубопроводы с внутренней защитой используются для транспортировки агрессивных сред: нефти и нефтепродуктов, газов, химикатов.

Выбор того или иного полимерного покрытия зависит от условий, в которых эксплуатируются трубы, степени агрессивности перекачиваемой жидкости или газа.

Для обработки внутренних поверхностей трубопроводов, применяются материалы, обладающие:

• Водостойкостью
• Износостойкостью
• Ровной и гладкой поверхностью после высыхания
• Небольшим весом

Кроме высокой устойчивости к агрессивным транспортируемым веществам, трубы с внутренним полимерным (чаще эпоксидным) покрытием обладают пониженным гидродинамическим сопротивлением.

Гладкое покрытие способствует ламинарности потока и уменьшению жидкостного трения. Это позволяет понизить давление в трубопроводах и увеличить их пропускную способность при том же диаметре. В результате производительность труб увеличивается, снижаются затраты на транспортировку перекачиваемых сред.

Покрытия для резьбовых элементов труб

При монтаже трубопроводов для их резьбовых элементов применяются специальные смазочные материалы. Они обеспечивают необходимый коэффициент трения при свинчивании труб, предотвращают заедание резьбы и образование задиров на поверхностях витков.

Эти моменты следующие:

• Очистка поверхностей и смазывание требуют дополнительных временных затрат при монтаже
• Пасты от разных производителей обладают различными фрикционными характеристиками, из-за чего перед применением нового материала требуется проведение дополнительных испытаний и соответствующая корректировка крутящего момента при монтаже
• Пасту следует повторно наносить при каждой операции сборки или после длительного хранения труб
• Паста имеет липкую консистенцию, поэтому на смазанную поверхность налипает пыль и другие абразивные частицы
• Пасты небезопасны для окружающей среды

Этих недостатков лишены современные материалы для обработки резьбовых соединений труб – антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП).

Технология, по которой они производятся, подразумевает использование в составе АТСП мелкодисперсных частиц дисульфида молибдена, ПТФЭ, тефлона и других твердых смазочных веществ, удерживаемых полимерным связующим (чаще смолами).

В России такие покрытия производятся под брендом MODENGY. Сейчас они широко используются в нефтегазовой отрасли промышленности, решая важнейшую задачу подготовки труб к монтажу на заводах-изготовителях.

Внешне АТСП напоминают краски, однако вместо пигмента в них содержатся порошки твердых смазок. Для более удобного и равномерного нанесения в состав покрытий входит растворитель. После нанесения на резьбовую поверхность труб он полностью испаряется.

Оптимальным балансом антикоррозионных свойств и износостойкости обладает покрытие MODENGY 1002. На резьбовые части муфт и труб оно наносится обычным методом окрашивания – распылением из краскопульта. Уже спустя 5 минут слой становится сухим, и трубы можно транспортировать к месту хранения. При комнатной температуре материал полностью отверждается за 2 часа, при нагреве до +130 °C – за 15 минут.

Покрытие MODENGY 1002 обеспечивает постоянный коэффициент трения (разброс в пределах ±0,01) в процессе 5-8 циклов откручивания-закручивания. По результатам теста в соляном тумане оно защищает детали от коррозии более 160 часов. При необходимости в более высоких цифрах рекомендуется использовать MODENGY 1014. Этот материал полимеризуется при нагреве до +200 °C в течение 40 минут. По результатам теста в соляном тумане он обеспечивают защиту от коррозии более 672 часов.

Муфты обсадных труб до и после нанесения покрытия MODENGY можно увидеть и сравнить на фото ниже.

Нанесение антифрикционных полимерных покрытий на резьбовые элементы труб дает превосходные результаты: проблема повреждения резьбы при монтаже и демонтаже полностью решается, само покрытие сохраняет свою целостность на протяжении долгого времени и обеспечивает многократное свинчивание муфты без повреждения резьбового профиля.

Наружная защита труб

Такая защита может быть нанесена как в заводских условиях, так и при непосредственной прокладке трубопровода.

Ранее для этих целей применялась битумно-мастичная изоляция. В трассовых условиях она используется и сейчас, однако, с появлением более прогрессивных полимерных материалов, сравнительно редко.

Перед нанесением липкой ленты трубы обрабатываются битумно-полимерной адгезионной грунтовкой. На ленту укладывается наружная обертка. Общая толщина усиленного защитного покрытия, включающего все необходимые слои, должна составлять не менее 1,8 мм.

Применение подобной изоляции в заводских условиях позволяет значительно ускорить монтаж наружных сетей.

Правила нанесения полимерных покрытий

Чтобы покрытие труб было максимально надежным и долговечным, оно должно наноситься на предприятии-изготовителе, которое обладает всем необходимым оборудованием и может создать нужные условия для работы. В случае нарушения защитного слоя не всегда удается восстановить его изначальное качество.

Вначале труба подвергается тщательной обработке – таким образом ее поверхности подготавливаются к нанесению покрытий. Механическая очистка позволяет удалить ненужные образования, хроматирующий раствор обеспечивает лучшую адгезию покрытия с овнованием металла.

Вторым этапом следует нанесение основного слоя полимерного материала. Для этих целей используется центробежная вращающаяся головка с воздушным приводом. В смеситель, установленный перед ней, через два шланга нагнетаются смола и активирующая жидкость. Работу дозировочных насосов настраивают так, чтобы коэффициент смешения компонентов был оптимальным.

Основной компонент (смола) и отвердитель хранятся в подогреваемых резервуарах для поддержания необходимой вязкости. Весь процесс происходит при высокой температуре, что позволяет готовому материалу растекаться и образовывать однородную равномерную пленку.

Нормативная толщина одного защитного слоя составляет 1 мм. Для повышения прочности покрытия, в частности, при работе с трубопроводами большого диаметра, накладывается несколько слоев покрытия с промежуточной сушкой каждого. Максимальная толщина пленки может достигать 6 мм.

Внутреннее покрытие бурильных труб

M. Shvetsov, the V.D. Shashin mechanical plant of «Tatneft» JSCo in Bugul’ma
I.Kalachyov, «Tatneft» trade-technical house» LLC
Ye. Ul’yanov, the V.D. Shashin mechanical plant of «Tatneft» JSCo in Bugul’ma

Технология нанесения износостойкого и термостойкого покрытия на внутреннюю поверхность бурильных труб, которую с 2007 г. использует в своем производстве Бугульминский механический завод ОАО «Татнефть» (Татарстан), снижает воздействие коррозионных сред, придает внутреннему покрытию бурильных труб улучшенные характеристики и сохраняет прочность даже в условиях переменных нагрузок в процессе бурения.

Technology of laying anti-wear and thermally stable coating to inner surface of «Tatneft» JSCo’s Bugul’ma mechanical plant’s drilling pipes decreases influence of corrosion medium, adds better characteristics to drilling pipes’ inner coating and maintain strength-stableness even under conditions of variable loads during drilling.

Известно, что при бурении нефтедобывающих и газодобывающих скважин большинство буровых растворов готовится на водной основе, в которой растворяются соли и агрессивные компоненты пластового грунта. Для снижения воздействия коррозионных сред на внутреннюю поверхность бурильных труб Бугульминский механический завод ОАО «Татнефть» с 2007 г. использует в своем производстве технологию нанесения износостойкого и термостойкого покрытия.

Внутреннее покрытие, состоящее из порошка ТК-34 Р по праймеру ТК 8007, – высокотемпературное покрытие бурильных труб (БТ), обладает улучшенными характеристиками и устойчивостью к воздействию температуры, кислот и абразивному износу. Покрытие в виде тонкой пленки, специально разработанное для повышения гибкости с сохранением повышенной стойкости к коррозии в широких диапазонах pH. Конструкция покрытия такова, что сохраняет прочность даже в условиях переменных нагрузок во время бурения. Покрытие останавливает точечную коррозию, которая может привести к коррозионному растрескиванию под нагрузкой, эрозии и излому трубы при скручивании. Зарегистрировано увеличение срока службы буровой трубы в три-четыре раза по сравнению с БТ без покрытия.

Без использования правильной технологии нанесения даже самые лучшие покрытия не будут обеспечивать получение ожидаемых характеристик, так как сцепление с поверхностью трубного изделия является одним из наиболее критически важных факторов для обеспечения длительной работы покрытия.

400°С, продолжительностью до 8 часов.

Этап 2. Абразивоструйная обработка оксидом алюминия, создающая структуру неровностей, которая является оптимальной для адгезии. В качестве стандарта абразивоструйной обработки используется получение белой металлической поверхности по NACE № 1, что позволяет обеспечить самый высокий уровень качества.

Этап 3. Для нанесения покрытия используется специальная система вращения и распыления, позволяющая равномерно наносить соответствующее покрытие на поверхность трубного изделия. После нанесения каждого слоя жидкого покрытия производится спекание композиции, происходит частичное затвердевание слоя.

Этап 4. Окончательным этапом является отверждение внутреннего покрытия трубного изделия, которое вызывает образование поперечных связей в термореактивных полимерах между слоем (слоями) грунтовки с верхним слоем (слоями), вследствие чего образуется однородное покрытие, которое затем подвергается стандартным методам контроля качества.

Сверхвысокой прочности:

• Марки: HL Z140, HL V150, HL U165

Сероводородостойкие:

• Соответствует NACE 0177&IRP1.8
• Марки: HL75SS, HL95SS, HL105SS

Хладостойкие:

• Выдерживают температуры до -60.
• Марки: HL Z140, HL V150, HL U165

Стальные бурильные трубы (СБТ)

• Размер: 2 3/8″～6 5/8″
• Длина: R1～R3
• Классы: E75～S135
• Тип высадки: IU, EU, IEU

Утяжелённые бурильные трубы(УБТ)

• Размер: 3 1/8″～11″
• Тип: гладкая или спиральная

Толстостенные бурильные трубы(ТБТ)

• Размер: 2 7/8″～6 5/8″
• Тип: целая конструкционная и сварная

Сопутствующая продукция

Бурильные замки

Двухупорный Замок HLDS & HLIDS Марки: HLDS/HLIDS26, 31, 38, 40, 46, 50, 51/2FH, 65/8FH Эффект при применении:

• Увеличение прочности на кручение на 20-50% по сравнению с замками других производителей, произведенных по стандартам API
• Повышение гидравлического эффекта
• Уменьшение износостойкости замки

Условия эксплуатации:

• Подходят для горизонтальных, глубоких и сверхглубоких скважин.
• Применяются для трубы сероводостойких и высокопрочных СБТ с внешним диаметром тела трубы с 2-3/8″ до 6-5/8″

Супермоментный замок-HLST Марки: HLST24,HLST26, HLST31, HLST36, HLST39, HLST46, HLST52 , HLST54, HLST57 и HLST66 Эффект при применении:

• Повышение долговечности за счет увеличения площади контакта резьбы и уменьшения концентрации напряжения на месте сопряжения
• Увеличение прочности на кручение на 70% больше, чем у замков других производителей , произведенных по стандартам API
• Уменьшение внешнего диаметра и увеличение внутреннего диаметра
• Уменьшение внутренней коррозии

Условия эксплуатации:

• Подходят для горизонтальных, глубоких и сверхглубоких скважин.
• Применяются для трубы сероводостойких и высокопрочных СБТ с внешним диаметром тела трубы с 2-3/8″ до 6-5/8″

Хардбендинг (твердосплавные наплавки на замки бурильных труб) Хардбендинг – износостойкое защитное металлическое покрытие, навариваемое методом электросварки в среде защитного газа на наружную поверхность замка бурильной трубы для увеличения ресурса замка и уменьшения износа обсадной колонны. Запатентованная твердосплавная наплавка на замки бурильных труб Hilong серии BoTn включает торговые марки:

• BoTn 1000 HB
• BoTn 3000 HB
• BoTn 5000 HB

Технические характеристики BoTn:

• Высокая износостойкость
• Твердость не ниже HRC55
• Высокие антифрикционные свойства
• Высокая прочность сцепления с замком бурильной трубы
• Прекрасные антизадирные свойства

Эффект от применения БТ с хардбендингом

• Уменьшение износа замка на 6-15% в зависимости от типа применяемого хардбендинга;
• Продление срока эксплуатации бурильной трубы до 3 раз;
• Снижение износа стенки обсадной трубы от трения замков при вращении и СПО на 14-20% по сравнению с воздействием от незащищённого замка;
• Снижение риска появления термических трещин на замке бурильной трубы;
• Уменьшение необходимого момента вращения ротора, и значит снижение энергозатрат;
• Уменьшение сроков бурения;
• Снижение аварийности бурильной и обсадной колонн при строительстве скважины.

Условия эксплуатации: Возможна наплавка на трубы любых типоразмеров и групп прочности, на новые или бывшие в употреблении замки бурильных труб, на ТБТ, УБТ с разными типами замковых соединений и на поверхности другого инструмента для снижения износа и увеличения долговечности.

OOO "Темерсо-инжиниринг" оказывает услуги по нанесению внутреннего защитного покрытия на трубы нефтяного сортамента, а также на линейные трубы.

Внутреннее полимерное покрытие применяется для защиты насосно-компрессорных труб, бурильных и линейных труб от коррозии, от АСПО и для улучшения гладкостных свойств внутренней поверхности труб.

Сортамент труб

• Наружный диаметр покрываемых НКТ: от 60,3 до 114,3 мм, длина труб до 12,5 метров;
• Наружный диаметр покрываемых бурильных труб: от 60,3 до 168,3 мм, длина труб до 12,5 метров.

Производительность

• Производительность цеха составляет 30 тонн НКТ или 20 тонн бурильных труб в смену (8 часов).

Виды покрытий

Покрытия типа ТС 3000 и ТС2000, применяющиеся для защиты внутренней поверхности НКТ и бурильных труб, разработаны предприятием HILONG и адаптировано под требования российского рынка.
Процесс нанесения покрытий на предприятиях HILONG аттестован и сертифицирован в соответствии с NS-1 ™, уровень 2, серийный процесс, в ноябре 2006 г.

Назначение покрытий

Название

Коррозия

pH

АСПО

t 0 С

Универсальное внутреннее покрытие для бурильных труб

ТС 2000

Термостойкое и износостойкое внутреннее покрытие для бурильных труб

ТС 2000B

+ 4-13 + 204

Внутреннее покрытие для бурильных труб, устойчивое к сероводороду

ТС 2000SS

Внутреннее покрытие НКТ, препятствующее отложениям солей и АСПО

ТС3000A

Внутреннее покрытие НКТ, препятствующее отложениям АСПО

ТС3000B

Внутреннее покрытие НКТ, стойкое к воздействию сероводорода и углекислого газа

ТС3000C

Универсальное внутреннее покрытие для НКТ

ТС3000F

+ 2-13 + до 1% + 204

Нормативно-техническая документация

Внутреннее полимерное покрытие наносится в соответствии с требованиями следующей нормативно-технической документации, разработанной специалистами ООО "Темерсо-инжиниринг":

Источник http://trubygid.ru/silikatnoe-pokrytie-trub

Источник https://mirsmazok.ru/pokrytiya/polimernoe-pokrytie-trub/

Источник https://pyrometr.ru/vnutrennee-pokrytie-burilnyh-trub/