Изоляция поверхностей нефтегазового оборудования полимерным покрытием - перспективное направление повышения его надежности и эффективности работы в осложненных условиях эксплуатации. Проблемы и пути их решения
Правильно подобранные материалы и конструкции покрытий на их основе защищают металл от разрушения в коррозионно-активных и сорбционно-активных средах, предотвращают образование значительных отложений смолопарафинов и минеральных солей на поверхностях проточных каналов, и снижают их гидравлическое сопротивление за счет уменьшение шероховатости поверхности, повышают герметичность неподвижных разъемных соединений, обеспечивают теплоизоляцию, защищают от износа и др.
Наряду с этим имеется достаточно много примеров низкой эффективности и ограниченного срока службы используемых покрытий, необоснованных значительных затрат на их применение.
Подобное противоречие объясняется прежде всего несоответствием действующей нормативно-технической документации, определяющей требуемое качество полимерных покрытий конкретных объектов, назначению этих покрытий.
В настоящее время в отечественной и зарубежной практике используется достаточно большое количество различных видов нормативно-технической документации (стандартов, спецификаций и технических требований и технических условий), регламентирующей качество полимерного покрытия различных объектов в виде комплекса требуемых свойств покрытия, показателей свойств, норм на показатели и методов испытаний (рис.1).
Рис.1. Структурная схема описания качества покрытия
СП -свойство покрытия; ПК -показатель свойства; Н - норма на показатель; Д – допускаемое отклонение от нормы
Следует различать:
- требуемое качество покрытия объекта, определяемое Потребителем этого объекта в соответствии с назначением покрытия, включающим характеристику объекта, для которого предназначено покрытие, функции, выполняемые покрытием, показатели выполнения этих функций, условия применения покрытия и регламентированный срок его службы;
- гарантированное Изготовителем качество покрытия того же объекта из конкретных материалов;
Приведённый перечень категорий качества покрытия одного и того же объекта определяет соответствующие виды нормативно-технической документации на покрытие этого объекта. (рис.2)
Рис.2. Основные виды нормативной документации, определяющей качество покрытия объекта, и последовательность их разработки.
В нормативно-технической документации Потребителя на объект с покрытием качество покрытия должно определяться его назначением и описываться комплексом показателей свойств покрытия, соответствующих им норм и методов контроля, обеспечивающих выполнение покрытием своего назначения.
В нормативно-технической документации Изготовителя на тот же объект с покрытием качество покрытия должно описываться показателями свойств покрытия, содержащимися в нормативно-технической документации Потребителя объекта, и значениями этих показателей, гарантированными Изготовителем объекта с покрытием из конкретных материалов, при методах контроля, приведенных в нормативно-технической документации Потребителя объекта.
В настоящее время накоплен достаточно большой опыт применения полимерных покрытий для изоляции различных объектов нефтегазовой отрасли, в частности труб и соединительных деталей, используемых для строительства промысловых и магистральных нефтегазопроводов, деталей проточной части центробежных насосов и трубопроводной запорной арматуры, насосно-компрессорных и бурильных труб, насосных штанг, корпусов скважинных насосов, технологических аппаратов различного назначения и других видов оборудования и сооружений.
Однако только на наружное полимерное покрытие нефтегазопроводных труб разработаны отечественные и зарубежные стандарты, определяющие качество этого покрытия. Это, очевидно, объясняется значительным объемом промышленного производства и длительным опытом применения нефтегазопроводных труб с наружным полимерным покрытием в РФ и за рубежом, что позволило выявить и стандартизировать наиболее эффективные конструкции наружного покрытия труб. Наряду с действующими отечественными и зарубежными стандартами в ОАО «ГАЗПРОМ» и ОАО «НК «Транснефть» разработаны дополнительные корпоративные технические требования к качеству наружного покрытия труб и соединительных деталей, используемых для строительства магистральных нефтегазопроводов.
На внутреннее покрытие труб, а также на покрытия различных видов нефтегазового оборудования стандарты отсутствуют. Преимущественно используются технические условия на конкретные изделия с покрытием, которые разработаны Изготовителями этих изделий. Данные технические условия практически копируют показатели свойств покрытия, нормы на эти показатели и методы испытаний, приведенные в стандартах на наружное покрытие нефтегазовых труб, что недопустимо в связи с различным назначением этих покрытий даже при использовании одних и тех же материалов. Например, если наружное покрытие нефтегазопроводных труб, должно обладать требуемым противокоррозионным действием, то внутреннее покрытие, наряду с защитой металла труб от коррозии, должно предотвращать растрескивание металла труб в сероводородсодержащих средах, препятствовать образованию значительных отложений смолопарафинов и минеральных солей на поверхности труб, снижать шероховатость поверхности труб для уменьшения их гидравлического сопротивления и защищать трубы от гидроабразивного износа.
Так как действующая нормативно-техническая документация, определяющая качество полимерного покрытия различных объектов нефтегазовой отрасли, в основном копирует требования стандартов на наружное покрытие труб, был проведен анализ соответствия стандартизированных технических требований на наружное покрытие труб назначению этого покрытия.
Были проанализированы ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии», Межгосударствнный стандарт ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии», Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 52568-2006 «Трубы стальные с защитными наружными покрытиями для магистральных нефтегазопроводов. Технические условия», стандарт DIN 30670 (ФРГ) «Нанесение полиэтиленового покрытия на стальные трубы и соединительные части стальных труб», стандарт DIN 30671(ФРГ) «Покрытие (наружная оболочка) стальных труб для укладки в грунт термореактивными пластмассами», DIN EN 12068 (ФРГ) «Катодная противокоррозионная защита-наружное органическое покрытие для защиты от коррозии подземных и подводных трубопроводов во взаимодействии с катодной защитой. Ленты и термоусадочные материалы». NFA 49710 (Франция) «Стальные трубы. Наружное трехслойное покрытие на полиэтиленовой основе», «Технические требования ООО «ВНИИГАЗ» ОАО «ГАЗПРОМ» к наружным покрытиям на основе термо¬реактивных материалов для антикоррозионной защиты труб, соединитель¬ных деталей, запорной арматуры и монтажных узлов трубопроводов с температурой эксплуатации
от минус 200 С до плюс 1000 С» со сроком действия до 2010 г., «Технические требования ООО «ВНИИСТ» ОАО «АК «ТРАНСНЕФТЬ».на наружное антикоррозионное покрытие фасонных соединительных деталей и задвижек трубопроводов. ОТТ-04.00-27.22.00-КТН-006-1-03. М. 2005 г.
Проведенный анализ показал, что в действующих стандартах и корпоративных технических требованиях содержатся обязательные для применения конструкции наружных покрытий труб из конкретных материалов, показатели их свойств и нормы, обусловливаемые гарантированными характеристиками используемых лакокрасочных и полимерных материалов. Подобное содержание стандартов и технических требований свидетельствует о том, что они являются нормативно-технической документацией Изготовителя труб с покрытием из конкретных материалов. При этом нормативно-техническая документация Потребителя труб с покрытием, которая должна содержать требуемый комплекс показателей свойств покрытия и соответствующих норм, определяемых назначением труб с покрытием отсутствует, что недопустимо.
ООО «ВНИИГАЗ» и ООО «Институт ВНИИСТ», являясь ведущими научно-исследовательскими организациями нефтегазовой отрасли в области противокоррозионной защиты нефтегазопроводов, разрабатывая вышеуказанную нормативно-техническую документацию на покрытие труб и соединительных деталей должны были отражать требования Потребителя этих изделий. Однако, как показал проведенный анализ разработанной ими документации, она по содержанию копирует стандарты и технические условия Изготовителей труб и соединительных деталей с покрытием, в которых нормы на показатели свойств покрытия труб и соединительных деталей определяются гарантированными характеристиками применяемых материалов, а не назначением этого покрытия.
Как отмечалось выше именно нормативно-техническая документация Потребителя на объект с покрытием определяет требуемые свойства покрытия, показатели этих свойств и методы испытаний, содержащиеся в нормативно-технической документации Изготовителя на тот же объект с покрытием из конкретных материалов.
В противном случае гарантированное нормативно-технической документацией Изготовителя качество покрытия не обеспечит выполнение покрытием его назначения, что подтвержается практикой применения разнообразных изделий с покрытием в нефтегазовой отрасли.
Отсутствие у Потребителя нормативно-технической документации, определяющей требуемое качество покрытия используемых им объектов, или несоответствие имеющейся у него документации ее назначению в значительной степени обусловлено тем, что разработкой данной документации занимаются химики-технологи по разработке лакокрасочных матетериалов или переработке пластмасс. Это недопустимо, так как качество поверхностного слоя разнообразных объектов нефтегазовой отрасли, изготовленных из различных материалов, включая сочетание стали с полимерным покрытием, должны формулировать специалисты, занимающиеся проектированием и эксплуатацией этих объектов, а не химики-технологи, областью деятельности которых является разработка рецептуры и производство материалов покрытия в соответствии с требованиями Потребителей объектов с покрытием.
Потребители объектов с покрытием в настоящее время не готовы к разработке подобной нормативно-технической документации и квалифицированному контролю соответствия используемых объектов с покрытием требованиям этой документации, что обусловлено следующими проблемами:
1) отсутствие на предприятиях нефтегазовой отрасли специалистов соответствующей квалификации;
2) отсутствие методических материалов по формулированию требуемого качества полимерных покрытий различных объектов в соответствии с их назначением;
3) отсутствие в службах технадзора за техническим состоянием эксплуатируемых объектов с покрытием методик и технических средств для диагностирования технического состояния покрытия в процессе эксплуатации и прогнозирования его остаточного срока службы.
Лаборатория конструирования полимерных покрытий нефтегазового оборудования и сооружений РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина в течение многих лет занимается оказанием научно-технической помощи нефтяным компаниям РФ и ОАО «Газпром» в решении подобных проблем. Однако этого недостаточно для широкого и эффективного использования различных видов оборудования и сооружений с полимерным покрытием в нефтегазовой отрасли. Необходимо создание соответствующего Межотраслевого Координационного Совета (МКС) , в состав которого должны войти представители нефтяных компаний РФ, ОАО «Газпром» и ОАО «НК «Транснефть». Создание МКС позволит объединить усилия всех заинтересованных сторон, что обеспечит успешное решение вышеперечисленных проблем в кратчайшие сроки. В этом заинтересованы все предприятия нефтегазовой отрасли.