Покрытия на основе порошковых полимеров для внутренней изоляции нефтепромысловых трубопроводов

Покрытия на основе порошковых полимеров в течение многих лет применяются для внутренней изоляции нефтепромысловых трубопроводов. Наиболее широкое распространение в нефтяной промышленности получили порошковые эпоксидные и модифицированные эпоксидно-фенолоформальдегидные материалы.
Кроме защиты от коррозии, ПК также улучшают гидравлическую эффективность работы трубопроводов и способствуют снижению асфальто-смоло-парафиновых отложений и солеотложений за счет низких показателей шероховатости ПК, не превышающих, как правило, 5 мкм.

При эксплуатации в слабоагрессивных средах с температурой до 40°С порошковые ЛКМ можно наносить непосредственно на очищенную от оксидов металлическую поверхность. Однако для увеличения долговечности ПК в агрессивных средах (особенно при наличии в них H2S, С02, 02) рекомендуется предварительное грунтование металлической поверхности.
Для этой цели используются жидкие фенольные грунтовки, имеющие высокую адгезию к стали. Грунтовка защищает сталь от окисления после абразивоструйной очистки, при этом достигается высокая адгезия ПК на основе порошков, лучшее заполнение микропор и полостей, об-разовавшихся в процессе очистки. Во время термической обработки фенольная грунтовка взаимодействует с порошковым материалом с образованием монолитного ПК. После нанесения грунтовки труба нагревается до температуры 180... 220 °С. Толщина сухой пленки грунтовки составляет 12...25 мкм. На нагретую поверхность напыляется порошковый материал. Температура нагрева трубы и режимы формирования ПК определяются требованиями нормативной документации на конкретный материал.
Для правильного выбора порошковых ЛКМ разрабатываются технические требования к внутреннему ПК труб, учитывающие условия эксплуатации трубопроводов, а также условия транспортировки и хранения труб с ПК до монтажа.
Центром защиты от коррозии ООО «Институт ВНИИСТ» такие требования были разработаны. За годы существования лаборатории антикоррозионных ПК резервуаров и внутренней поверхности труб и трубопроводов проведены испытания различных типов ПК.
В данной статье представлены порошковые материалы, прошедшие испытания в ООО «Институт ВНИИСТ» и получившие положительные заключения о соответствии техническим требованиям.
Ниже приведены краткие характеристики порошковых полимерных материалов и грунтовок ведущих зарубежных фирм.
Фирма Tuboscope Vetco, США, появилась на российском рынке покрытий труб в начале 1990-х г. и сразу зарекомендовала себя как поставщика высококачественных материалов для нефтепромысловых сред. Исследования, проведенные специалистами фирмы, показали высокую стойкость ПК при эксплуатации с большой разницей температур внешней и внутренней стенок тру-бопровода, что особенно важно для трубопроводов надземной прокладки в условиях холодного климата.
На российском рынке представлены следующие материалы:
• ТК-216 - эпоксидный порошок с фенольными отверждающими агентами, температура эксплуатации до 100 °С, диапазон рН от 4 до 11;
• ТК-236 - модифицированный эпоксидно-фенольный (новолачный) порошок с температурой эксплуатации до 200 °С; диапазон рН от 3 до 13; полимерное покрытие обладает низкой газовой проницаемостью, что позволяет использовать его в газовых средах с концентрацией сероводорода до 10%;
• НН-205 - модифицированный эпоксидно-фенольный порошок. Порошок наносят по однокомпонентной фенольной грунтовке ТК-8007.
Фирма ЗМ, США, имеет в своем ассортименте следующие материалы:
• Scotchkote ХС-6171 - эпоксидный порошковый материал, предназначенный для внутренней изоляции линейных трубопроводов и фитингов;
• Scotchkote 134 - эпоксидный порошковый материал, предназначенный для защиты от кор-розии в условиях повышенных температур в присутствии агрессивных газов;
• Scotchkote 6258 - эпоксидный порошковый материал для линейных трубопроводов и НКТ, эксплуатирующихся при температурах до 130...140 °С.
Большой интерес представляет эпоксидный порошковый материал Scotchkote ХС-6259, предназначенный для защиты внутренней поверхности зоны сварного шва труб. К достоинствам этого материала относятся быстрое отверждение и максимальная защита от коррозии без грунтовочного слоя. Применение его для внутренней изоляции труб ограничивается высокой стоимостью.
Фирма ЗМ выпускает два типа грунтовок под порошковые краски:
• грунтовка Scotchkote 345 — однокомпонентная жидкая фенольная грунтовка с содержанием сухого остатка 25 %;
• водная грунтовка Scotchkote 500N. Состав грунтовки фирма не раскрывает, но действие ее аналогично фенольной грунтовке на органических растворителях. Это получило подтверждение в проведенных нами испытаниях. Безусловно, существует еще немало зарубежных фирм, произво-дящих порошковые полимерные материалы для нефтегазовой отрасли. Но, как было отмечено, здесь приведены только те материалы, которые были испытаны в ООО «Институт ВНИИСТ».
В 1990-х г. при проектировании и строительстве линий внутренней изоляции труб порошковыми полимерами планировалось использование импортных материалов. Однако постепенно отечественные порошковые краски вытеснили импортные порошки.
Из отечественных материалов наиболее широкое применение получила эпоксидная порошковая краска ПЭП-585 производства «НПК ПК «Пигмент», г. Санкт-Петербург. Она используется практически на всех действующих заводах внутренней изоляции труб нефтяного сортамента.
ПК на основе эпоксидной порошковой краски «ОХТЭК-3 трубная» производства Охтинского завода порошковых красок, г. Санкт-Петербург, успешно прошло у нас испытания на соответствие техническим требованиям.
В течение долгого времени не было альтернативы фенольной грунтовке ТК-8007 фирмы Tuboscope Vetco при нанесении отечественных порошковых материалов на линиях внутренней изоляции труб из-за отсутствия отечественного аналога. Сейчас разработано несколько грунтовок:
• эпоксидно-фенольная грунтовка «Гамма-ОХТЭК» (ООО «Гамма»);
• эпоксидно-фенольная грунтовка «Град» («НПК ПК "Пигмент"»).
Заканчивается разработка эпоксидно-фенольной грунтовки ТРЭПП-ГП ОАО «Химик», г. Санкт-Петербург. В ООО «Институт ВНИИСТ» были проведены испытания систем ПК:
• грунтовка «Гамма-ОХТЭК» и ОХТЭК-3 трубная;
• грунтовка ТК-8007 и ОХТЭК-3 трубная;
• грунтовка «Град» и ПЭП-585;
• грунтовка ТК-8007 и ПЭП-585.
Результаты испытаний показали конкурентоспособность отечественных грунтовок. Правда, несмотря на это, линии внутренней изоляции по-прежнему работают с импортной грунтовкой ТК-8007.Важность применения грунтовки под порошковые материалы для высокоагрессивных сред доказана как лабораторными испытаниями, так и имеющимся опытом эксплуатации труб с ПК.
Лабораторные автоклавные испытания в 5 % растворе NaCI в присутствии H2S при температуре 60°С и давлении 3,0 МПа в течение 1000 ч показали, что в системах ПК с отече-ственными порошковыми материалами (ПЭП-585, ОХТЭК-3 трубная) наблюдается изменение цвета грунтовки с красно-коричневого на черный, что свидетельствует о проникновении сероводорода через слой эпоксидного ПК, при этом показатель адгезионной прочности методом от-рыва, с учетом характера отрыва «грибков», остается достаточно высоким. Подобной картины не наблюдается при испытании импортных порошков на основе эпоксидно-фенольных материалов даже при высоких концентрациях сероводорода. Проникновение сероводорода через покрытие нет.
В то же время опыт эксплуатации с 1995 г. по 2006 г. трубопроводов (покрытием ПЭП-585, нанесенных по грунтовке ТК-8007) подтвердил соответствие выбранной системы защиты по обеспечению амортизационного срока службы трубопроводов. За этот период не наблюдалось ни одного отказа трубопровода по причине коррозии металла в результате разрушения ПК.

ВЫВОДЫ:
1. Краски на основе порошковых полимеров успешно применяются для внутренней изоляции нефтепромысловых труб.
2. Для повышения надежности и долговечности антикоррозионной защиты порошковые полимерные материалы следует наносить в системе с фенольными грунтовками.
3. При концентрациях сероводорода в транспортируемой среде более 400 мг/л предпочтительно использовать модифицированные эпоксидно-фенольные порошковые материалы.
4. Российским разработчикам порошковых ЛКМ хотелось бы пожелать создать композиции на основе модифицированных эпоксидно-фенолоформальдегидных смол с повышенной температурой эксплуатации до 140... 150 °С. Такие покрытия найдут своего потребителя на нефтепромыслах.

По материалам журнала” ПРОМЫШЛЕННАЯ ОКРАСКА”