Коррозия представляет собой разрушение материала, обычно металла, или ухудшение его свойств в результате химического взаимодействия с окружающей средой. Защита трубопроводов от коррозии и химических повреждений требует не только знания свойств транспортируемых сред для предотвращения вызываемой ими коррозии, но и учета условий окружающей среды. Трубы могут быть проложены в различных грунтах или водных средах. Трубопроводы могут находиться в промышленных или засоленных средах, подвергаться резким суточным или сезонным перепадам температуры. Подводные трубопроводы в морях и океанах также могут подвергаться абразивному воздействию гравия, песка, ракушек и других отложений, способных проникать сквозь некоторые защитные покрытия.
Учитывая перечисленные факторы и значительные затраты, связанные с коррозией трубопроводов, необходимо выбирать надежные системы противокоррозионной защиты. Правильный выбор способа защиты позволяет продлить срок службы трубопроводов, сократить остановки для ремонта и снизить расходы на восстановление или замену защитных систем.
Для защиты наружной поверхности стальных труб от коррозии применяют различные органические покрытия в сочетании с катодной защитой. Выбор конкретного покрытия зависит от перечисленных факторов, внешних нагрузок, которые должна выдерживать труба, совместимости с катодной защитой и требуемой силы защитного тока, характеристик грунта и других условий.
Основные требования к системе наружного покрытия стальных труб:
- Ударная прочность
- Стойкость к вдавливанию
- Стойкость к катодному отслаиванию
- Стойкость к высоким температурам
- Стойкость к нагрузкам со стороны грунта
- Низкое водопоглощение
- Химическая стойкость к кислотам и щелочам
- Достаточная гибкость при изгибе
- Твердость (стойкость к истиранию)
- Достаточная стойкость к повреждениям при перемещении и транспортировке
- Безопасность применения и защита здоровья
Виды наружных покрытий стальных труб
Покрытие представляет собой слой, изолирующий объект (трубу) от окружающей среды. Покрытия стальных труб могут быть одно-, двух- или трехслойными. В некоторых случаях покрытие дополнительно защищают материалами на цементной основе.
Однослойные и двухслойные эпоксидные покрытия
Эпоксидный порошок представляет собой твердый термореактивный полимер, который в результате химических реакций сцепляется с нагретой поверхностью металла. Порошковая композиция для наплавляемого эпоксидного покрытия (FBE) содержит отвердитель, пигменты, регуляторы текучести и стабилизаторы. Перед нанесением эпоксидного порошка трубу, предварительно очищенную пескоструйной или дробеструйной обработкой, нагревают. Затем порошок распыляют на поверхность электростатическим пистолетом. При контакте с горячей трубой порошок плавится и растекается, после чего происходит гелеобразование и отверждение с формированием прочного покрытия для защиты от коррозии. Коммерческое применение этого покрытия началось в 1960 году.
В двухслойной эпоксидной системе первый слой эпоксидного порошкового покрытия обеспечивает защиту от коррозии. Второй слой также представляет собой наплавляемое эпоксидное покрытие и обычно служит для механической защиты трубы. Его распыляют сразу после первого слоя, пока тот сохраняет реакционную способность, чтобы между слоями образовались химические связи.
Двухслойные полиолефиновые покрытия
Экструдированные полимерные покрытия, включающие адгезив или герметик, применяются для защиты от коррозии с 1950 года. Существует множество вариантов двухслойных покрытий. В качестве первого слоя используют, например, бутилкаучуковые клеи и покрытия или битумные мастики, а в качестве второго слоя применяют полиолефин, чаще всего полиэтилен или полипропилен. При нанесении адгезив нагревают до достижения оптимальной текучести, чтобы сформировать равномерное покрытие на поверхности трубы. Сразу после этого наносят слой полиолефина необходимой толщины.
Трехслойные полиолефиновые покрытия
Трехслойные покрытия применяются с 1980 года. Наружный полиолефиновый слой обычно изготавливают из полиэтилена или полипропилена.
Первый слой: Эпоксидный порошок, используемый в первом слое, играет основную роль в защите трубы от коррозии. Его наносят электростатическим пистолетом слоем толщиной 80–250 мкм на поверхность трубы, предварительно очищенную пескоструйной обработкой и нагретую для нанесения покрытия. Под действием тепла трубы порошок плавится, а смола отверждается, образуя прочную пространственную эпоксидную сетку.
Второй слой: Сополимерный адгезив наносят поверх эпоксидного слоя методом боковой экструзии слоем толщиной 250 мкм. Он должен обеспечивать хорошую химическую адгезию как к нижележащему эпоксидному слою, так и к наружному покрытию.
Третий слой (полиэтилен): Полиэтиленовый слой толщиной 1,2–3,5 мм наносят методом экструзии для защиты трубы от механических повреждений. Полиэтиленовое покрытие применяют при температуре транспортируемой среды около 80 °C.
Третий слой (полипропилен): Слой полипропилена толщиной 1,2–3,5 мм, а в отдельных случаях до 10 мм, наносят поверх двух предыдущих слоев. Он выдерживает температуру транспортируемой среды до 120 °C.
Сравнение полиэтилена и полипропилена в трехслойных покрытиях
По сравнению с полиэтиленом полипропилен имеет более высокую рабочую температуру и подходит для транспортировки сред с температурой до 120 °C. Кроме того, он обладает более высокой ударной прочностью. Благодаря большей стойкости к истиранию полипропилен лучше подходит для проектов с повышенным риском повреждения покрытия, например при прокладке в каменистых грунтах, горной местности или выполнении буровых работ.
В следующей статье мы рассмотрим другие виды наружных покрытий стальных труб.
