Ленточные и битумно-мастичные покрытия для нефтегазового сектора трубопроводов.

Углеводородные сырье освоения запасов в России во второй половине прошлого века привели к ощутимым изменениям в основе технологической, изготовлении, способах накладывания изолирующих покрытий и работ монтажа прокладываемых и проектируемых в новых зонах природно-климатических трубопроводах, которые стали основой экономики нашей страны на многие десятки лет существования, как Советского Союза, так и наследницы его – России. В середине 20-го века главным противокоррозионным покрытие нефтегазопроводных магистральных труб были два типа изоляции – изоляция липкими полимерными лентами и битумная. Данные покрытия накладывались в условиях полевых на тут же свариваемые трубы из стали, защищающие покрытия трубопроводов имели небольшую механическую прочность и занимались обеспечением защиты труб от коррозионных процессов не больше, чем на 10-12 лет.

Главным недостатком этих покрытий защитных было, прежде всего, небольшая степень защиты трубопровода при эксплуатации в условиях мерзлоты вечной, больших периодов с маленькими режимами температуры действия системы трубопроводов. Так как в зимнее время, при минусовых температурах воздуха, покрытия из битума становятся хрупкими и разрушаются при небольших механических воздействиях и деформациях, используемый нефтегазопровод магистральный в маленькие сроки лишался поверхностной гидроизоляции и коррозионные процессы трубы из стали начинали развитие довольно раньше сроков нормативных, что разработаны для потребляемых видов полимерной защиты, что рассчитаны для иных климатических зон. В период же лета, а также при температурах больше 30 градусов тепла, битумно-мастичные покрытия напротив становятся мягкими и переходят в вязкое текучее состояние и могут продавливаться и оплывать как под давлением грунта, так и под трубопроводным весом. Кроме этого, покрытия из битумов имеют высокое водопоглащение, что доводит до ухудшения их характеристик диэлектрических, к понижению сопротивления покрытия переходного, в итоге чего со временем в ощутимой степени растут расходы на защиту катодную используемых трубопроводов.

В сравнении с битумно-мастичными покрытиями те что пришли следом за ними ленточные полимерные покрытия гораздо больше технологичны при накладывании, имеют обладание более большим температурным диапазоном потребления (от -20 до +40 градусов Цельсия), с небольшим водопоглащением, крайне малой кислородо-влагопроницаемостью, большими диэлектрическими характеристиками, сопротивлением переходным, повышенной устойчивостью к отслаиванию катодному. Зато это новшество всё равно не давало требуемой по продолжительности и уровню и надёжности своих физических и механических свойств характеристик. Практический опыт, что накопился к этому времени, потребления этих покрытий на больших диаметров трубопроводах показал, что из-за сниженной адгезии к стали покрытия (1,5 – 2,0 килограмм/сантиметр ширины) и ползучести естественного бутилкаучукового подслоя клеевого ленты полимерной под действием оседающего грунта в траншее получается сдвиг покрытия по трубной поверхности. Это в своё время приводит неизбежно к растрескиванию покрытия под давлением или даже к полному механическому разрушению, и как результат, ускорению процессов коррозии.

Комбинированное ленточно-полиэтиленовое трубопроводное покрытие.

Проблема износа преждевременного трубопроводов сектора нефтегазового поставила перед отраслью широки выбор научно-технических вопросов, решив которые только можно было бы в очень короткие сроки создать материалы и технологию, что позволили бы существенно поднять качество накладываемой на этот тип трубопроводов противокоррозионный слой, и защищать трубы на большой срок службы в различных природных и климатических условиях их пролегания. Изначально исследования в этой области направлены были на разработку полиэтиленовых однослойных покрытий, что наносились очищенные предварительно и прогретые до нужной температуры трубы из стали с помощью напыления полимерных порошковых композиций. Но из-за водостойкости на недостаточном уровне адгезии и малой стойкости к отслаиванию катодному при температурах повышенных данные покрытия так и не получили практического широкого использования в Российской Федерации.

В 1960-е годы 20-го века разработали и внедрили в строительную практику трубопроводов гидроизолирующие покрытия типа комбинированного, что сочетали в себе преимущества отдельные видов покрытий, что применялись ранее. Идёт речь о мастично-полиэтиленовых покрытиях, конструкция каковых состоит из экструдированного слоя полиэтилена, накладываемого по подслою мастичного («мягкому» адгезиву так называемому), а в качестве подслоя адгезионного в данных покрытиях потреблялись мастики изоляционные на битумных основах композиций и смолисто-асфальтовых соединений. Данным образом производилась изоляция в несколько слоев, более устойчивая, как к высоким так и к низким режимам температуры использования трубопроводов.

В связи с недостаточностью изготовляемых промышленностью и большой стоимостью потребляемых лент из полимеров для некоторых трубопроводных категорий был также организован способ комбинированных накладывания гидроизоляции с потреблением заменителя полимерных липких лент. Также и с целью поднятия стойкости покрытий к давлению и к ударным воздействиям в АО «ВНИИСТ» городе Москва было организованно ленточно-полиэтиленовое комбинированное покрытие для труб до 530-го диаметра, у которого в конструкции вместе слоёв дополнительных ленты полимерной и защитной обёртки потребляется прочный, противоударный слой на основе полиэтилена экструдированного.

По главным физико-механическим показателям, эксплуатационных и защитных свойств ленточно-полиэтиленовое комбинированное покрытие в большей степени превосходит ленточные и битумно-мастичные покрытия трубопроводов. Трубы с данным покрытием храниться могут при температуре среды окружающей от -50 градусов до +50 градусов. Диапазон температуры использования этих трубопроводов от -20 до +40 градусов, а срок прогнозируемой службы – 35-40 лет.

Покрытия полиэтиленовые трубопроводов нового поколения.

Стоит заметить, что в данный период времени в западных развитых странах регулярно шло развитие отрасли нефтехимической, что касается в том числе работ в сфере полимеров для потребления их в изготовлении трубопроводов новейшего поколения = различных труб из полимеров для областей хозяйства коммунального, военных отраслях, промышленности, и в самой нефтехимии. Экономических передовых держав лаборатории засыпали буквально промышленность новейшими открытиями в достаточно свежей и перспективной отрасли – изготовлении полимеров с новыми данными. Так к примеру в конце 1960-х годов компаний “BASF” (ФРГ) был создан сополимер этилена и эфира кислоты акриловой (“Lucalen”), что впервые стал потребляться в виде термоплавкого подслоя клеевого в конструкции полиэтиленового двухслойного покрытия. Позже был создан ещё целый ряд клеевых термоплавких композиций сополимерной основе, что обеспечивают большую адгезию покрытия ПЭ к стали и допускающий изготавливать трубопроводы с абсолютно недостигаемыми раньше характеристиками по защите от наружных коррозионных процессов, продолжительности и надёжности эксплуатации в первую очередь нефтегазопроводов магистральных, что работают в природно-климатических экстремальных условиях и в режиме больших внутренних давлений на трубопровод. Полиэтиленовое двухслойное покрытие стало очень широко применяться в Европе и на длительные годы по существу стало главным заводским противокоррозионным покрытием труб, широко потребляемым во всём мире.

Достижения европейских ведущих технологов и химиков не остались без внимания российскими специалистами. Стала получать материалы с новейшими и более большими качественными характеристиками, и потребительскими уникальными качествами промышленность. Главным образом нашли себе новое потребление разные марки ПЭ высокой и низкой плотности, которые имеют механическую хорошую прочность, теплоустойчивость до 50-60 градусов, устойчивость к разным агрессивным средам, небольшое водопоглащение и отличную морозоустойчивость. Изготовление ПЭ было самым крупным по объёмам в тоннах во всей отрасли нефтехимии, его стоимость была небольшой, и заводская ПЭ изоляция получила большое распространение. По своим защищающим свойствам она больше чем в два раза превосходила типы трассовые изоляции, а по стоимости чем липкие полимерные ленты была ниже. Накладывание ПЭ производилось способом экструзии боковой на трубы, что двигаются поступательно – вращательно по рольгангам специальным. По своей сути внедрение этих технологий и материалов совершило революцию в отрасли накладывания защитных покрытий на трубы, так как теперь возможным стало накладывать изоляцию не в полевых трассовых условиях, а производить трубы с покрытиями защитными в условиях заводских, получив возможность контроля за обеспечением и качеством не достигаемых до этого надёжных и стабильных трубопроводных наружных покрытий.

Российский опыт заводской трубной изоляции материалами из полимеров на данный момент насчитывает около 35-ти лет. Короткая летопись отраслевого формирования такова. В 1976-м году на ВТЗ (Волжский трубный завод) на базе российского оборудования был сдан в работу участок противокоррозионных покрытий эпоксидных труб спирально-шовных мощностью до 100 тысяч тонн в год. После модернизации оборудования в 1982 году в городе Альметьевск, а в 1983 году в декабре в городе Харцызск (Украина), с потреблением оборудования технологического «Mannesmann» и «Demag-Meer» (ФРГ), в первый раз в советской практике ввелись в эксплуатацию изготовления заводской наружной изоляции труб покрытиями двухслойными на экструдированный полиэтиленовой основе.

Для того, чтобы обеспечить нужды Москвы в 86-м году правительством Москвы была закуплена, а в 87-м году начато производство на Московском опытно-экспериментальном трубозаготовительном комбинате полиэтиленовой двухслойной изоляции труб линия, диаметром 630-2020 миллиметров, что поставлена была голландской компанией «Selmers». В 1988-1989 годах силами специалистов завода спроектированы были, изготовлены и выпущены в производство три изоляции труб малого диаметра (57-530 миллиметров) линии, на которых за 8 лет работы было изготовлено 1500 километров труб изолированных.

В 99-м году вместо третьей линии вместе с голландской компанией «Selmers» была смонтирована и выпущена в производство линия для накладывания трёхслойной ПЭ изоляции. В первый раз же конструкция 3-хслойного ПЭ покрытия была создана и запатентована специалистами компаний “Mannesmann” и “BASF” (ФРГ) в начале 1980-х годов. И на сегодня 3-хслойное покрытие является более, наружным эффективным противокоррозионным покрытием заводского накладывания труб.

Конструкция 3-хслойного покрытия отличается от 2-хслойного присутствием ещё одного слоя – праймера эпоксидного. Праймер эпоксидный (толщина слоя от 70-ти до 20-ти микрометров) накладывается на очищенные и нагретые предварительно до нужной температуры, методом напыления в поле электростатическом эпоксидной порошковой краской, после чего по праймеру экструзии накладываются композиции
расплав адгезива термоплавкой, и полиэтиленовый расплав.

В строительных планах нефтегазопроводов на период 1985-1990 годов подчёркивалось, что строительство объектов газовой и нефтяной промышленности будет отлично в выполнении самых больших программ строительства за весь период отраслевого существования, также по промысловому обустройству на нефтяных и газовых месторождениях, что располагаются в сложных исключительно природных и климатических условиях на севера Сибири Западной.

В виде одной из главных задач планировалось поднять уровень трубопроводной защиты от коррозионных процессов путём широкого потребления трубной изоляции на трубопрокатных предприятиях и доведения уровня их выпуска к 90-му году до 2,45 миллионов тонн; создание к 1988 году крупнотоннажных отечественных производств полимерных изоляционных лент и обёрток в Миннефтегазстрое на 60 тысяч тонн и в Минхинпроме на 30 тысяч тонн, чтобы в полной мере отказаться от импортных изоляционных материалов; создать выпуск термоустойчивых лент изоляционных типа ЛЭТСАР – ЛТМ c 1987 года по 1000 тонн в год на основе радиационо-модифицированных полиэтиленов, с 1988 года по 1000 тысяч тонн в год катодных автономных станций, протяжённых протекторов из магниевых деформируемых сплавов.

Покрытия из полимеров и технологии в трубопроводах системы газификации.

Большим числом специалистов подчёркивалось, что новым и кардинальным качественным решением проблем защиты от коррозионных процессов газопроводов из стали был бы переключение на сооружение газопроводов из труб пластмассовых. В Советском Союзе этап развития труб пластиковых (конец 50х – 60-е годы) охарактеризовался поиском вариантов соединений термопластов и труб, что пригодны для газопроводных сооружений. Таким образом ВНИИСТ приступил к созданию технологии сварных стыковых соединений полиэтилена. ПЭ трубы стали потребляться при строительстве канализационных, технологических трубопроводах, водопроводах. В конце 1970-х годов полиэтиленовые трубопроводы стали потребляться в нефтяной, а потом и в газовой промышленности.

В то же время ВННИСТ была спроектирована и выпущена на Киевском экспериментально-механическом заводе серия машин контактно-сварочных УСПТ-7 для сварки ПЭ трубопроводов диаметром от 63 до 630 мм в условиях полевых. Эта автоматизированная оригинальная установка исполняла все сварочные и подготовительные процессы по программе способом механизированным, так как имела гидропривод и электропривод. Она перемещалась по трассе как прицеп для автотранспорта. Установка УСПТ-7 хорошо зарекомендовала себя при сварочных работах ПЭ трубопроводах в 82-м году на обустройстве ГНЗ Астраханского и промыслах, где содержание газа составляет до 30% сероводорода, что губителен для труб стальных.

Позже ИЭС им. Патона были сооружены трубосварочные установки для сварочных работ пластмассовых труб диаметром от 10 до 1200 миллиметров и налажено их серийное производство в Армении. Однако небольшой выпуск труб пластмассовых в стране, а главным образом специализированных для транспортировки газа, достаточно ограничивая строительные объёмы ПЭ газопроводных сетей.

С началом изготовления в 1986 году предприятием ОАО «Казаньоргсинтез» ПЭ газовых труб заметно увеличивается доля данных труб в газификации страны. К данному времени ГИПРОНИИГАЗом были созданы строительные государственные правила и нормы на строительство и проектирование ПЭ газопроводов. Всё это допустило соорудить газопроводы не только маленького давления – до 0,003 МПа, но между поселковых на давление 0,6 МПа. Данным образом, в 1980-х и начале 1990-х годов российское машиностроение и производство труб, применительно к постройке систем газификации, пребывало в динамичном развитии. С развалом государства прекратилось изготовление установок трубосварочных, снизился объём выпуска труб. Большинство заводов, изготавливающих ПЭ трубы, остались в образовавшихся независимых республиках.

Уже в конце 1990-х годов отечественный рынок стал заполнятся активно сварочно-монтажным оборудованием и ПЭ газовыми труба производства других стран. ВНИИСТ и ГИПРОНИИГАЗ произвели СП 42-101-96 на строительство и проектирование распределительных газопроводов на давление до 0,6 МПа, также с учётом труб, деталей соединительных, и машин сварочных иностранного производства. Встал на очереди вопрос о поднятии давления газа в структурах газификации.