Внешняя антикоррозионная защита трубопроводов. Двухслойные порошковые эпоксидные системы

Впервые эпоксидные покрытия для защиты от коррозии внешней поверхности стальных труб были применены в начале 1960-х гг.

Сегодня одно- и двухслойные эпоксидные покрытия широко распространены в мировой практике. Первым и вторым слоями при таком способе защиты от коррозии выступают эпоксидные порошковые материалы. Второй слой придает покрытию необходимые механические свойства: стойкость к удару, прорезу, сдиру. Первый, нижний, слой обеспечивает адгезию к поверхности трубы и, как следствие, стойкость к катодному отслаиванию, водостойкость адгезии. Такая система изоляции создавалась исходя из самых жестких требований спецификаций крупнейших мировых заказчиков труб.

Трубопроводы, защищенные с помощью одно- и двухслойных эпоксидных покрытий, не первое десятилетие успешно эксплуатируются в Канаде, США, Китае, Австралии, Индии. Есть опыт применения таких покрытий и в России.

Важно отметить, что двухслойные эпоксидные покрытия - это полностью российская система. Так, в 2008 г. компания «3М Россия» запустила завод в г. Волоколамске, на котором в том числе производятся порошковые эпоксидные покрытия. В 2011 г. компания открыла исследовательскую лабораторию на базе завода.

А в 2012 г. первая разработка лаборатории - двухслойное эпоксидное покрытие - стала применяться для российских проектов. Scotchkote® 8352N, а именно так называется второй слой в двухслойной эпоксидной системе, был разработан с учетом требований российских заказчиков.

Эпоксидные порошковые материалы компании «3М Россия» и покрытие, получаемое на их основе, зарекомендовали себя на технологических линиях трубных заводов при реализации таких проектов, как «Заполярье - Пурпе», «Мессояха». Покрытия Scotchkote® применялись как в роли самостоятельной защиты (на свайных трубах), так и в качестве первого слоя на трубах в теплоизоляции.

Основные свойства двухслойных эпоксидных покрытий были приведены в статье [2]. При сопоставимых с трехслойными системами стойкости к катодному отслаиванию и водостойкости адгезии к достоинствам двухслойных эпоксидных систем традиционно относят следующее:

• стойкость покрытия к прорезу и сдиру. По этому показателю двухслойные системы превосходят например трехслойные полиэтиленовые покрытия более чем в 5 раз. Так, в проекте «Заполярье - Пурпе» двухслойное эпоксидное покрытие (Scotchkote®226N + Scotchkote®8352N) использовалось для защиты свай, монтируемых в зоне вечной мерзлоты (рис. 1);

• решены вопросы с защитой стыка при сварке труб и ремонтопригодностью покрытия. Стык в случае двухслойных покрытий может защищаться теми же материалами, что и «тело» трубы, что, в свою очередь, обеспечивает качество изоляции стыка на уровне, сравнимом с заводским. Кроме того, при таком способе изоляции минимизируется человеческий фактор, уменьшается время на изоляцию одного соединения;

• исключительно важной особенностью двухслойной эпоксидной системы является ее способность не экранировать токи катодной защиты. Мировая практика показывает, что покрытия могут отслаиваться от поверхности [3, 4]. Однако в случае отслоений разница между двухслойными эпоксидными и трехслойными полиэтиленовыми системами принципиальна. В случае отслоения двух слойного эпоксидного покрытия токи катодной защиты работают и препятствуют коррозионным процессам на поверхности трубы. В случае же отслоения трехслойной полиэтиленовой системы токи катодной защиты экранируются, в зоне дефекта будут протекать коррозионные процессы.

Поэтому, например, международный стандарт NACE RP0169-2002 [5] запрещает использовать для защиты труб от коррозии покрытия, экранирующие токи катодной защиты;

• монолитность покрытия. Двухслойная эпоксидная изоляция - это один монолитный слой (рис. 2), а не несколько слоев, как в случае трехслойной изоляции. Монолитность позволяет избежать риска потери адгезии между разными слоями покрытия;

• двухслойные эпоксидные покрытия представляются также и более экономически целесообразными. Ведь применение этих покрытий исключает такие энергоемкие и многофакторные шаги, как экструзия адгезива и полиэтилена.

Российские потребители, сравнивая трехслойные полиэтиленовые и двухслойные эпоксидные покрытия, часто отмечают более низкую стойкость последних к удару. В статье [2] отмечено, что российские трубные заводы могут получать значения по удару от 10 Дж и выше при 25 0С и диаметрах бойка 16 и 20 мм. 10 Дж - это достаточно высокое значение для эпоксидной системы, однако ниже, чем можно было бы получить в случае применения полиэтиленовой изоляции. На первый взгляд, преимущество трехслойных полиэтиленовых систем перед эпоксидными, с точки зрения стойкости к удару, неоспоримо. Однако последние исследования показывают, что в этом вопросе еще предстоит внести ясность. Толщина эпоксидной системы, как правило, меньше 1 мм и представляет собой монослойное покрытие. Поэтому повреждения на такой системе всегда заметны, а также легко проверяются дефектоскопом. Толщина трехслойной полиэтиленовой системы, как правило, не менее 3 мм, и это три раздельных слоя, связанных друг с другом. В процессе производства, складирования, транспортировки и монтажа труб покрытие может подвергаться удару, приводящему к его отслоению, но под слоем полиэтилена зоны отслоения покрытия от стали будут не видны, а труба при этом, благодаря внешнему слою полиэтилена, может быть признана годной при проведении дефектоскопии. На рисунке 3 показано изображение, полученное методом акустической микроскопии.

Изображено место удара трехслойного полиэтиленового покрытия. Наружный слой полиэтилена является сплошным, однако под полиэтиленом первый слой эпоксида отслоился. В зоне удара под полиэтиленом будет наблюдаться очаг коррозии, определить который без специального оборудования невозможно.

С точки зрения развития двухслойной эпоксидной изоляции, для российского рынка перспективными являются решения по расширению цветовой гаммы покрытия и новым применениям, в которых система сможет продемонстрировать свою надежность и долговечность. Одним из таких применений может быть нанесение двухслойного порошкового покрытия, отвечающего требованиям спецификаций заказчиков, в условиях полевой ремонтной базы.

Это существенно упрощает процесс ремонта и перекладки действующих трубопроводов - не нужно везти трубу на завод для переизоляции и затем обратно. Успешные опытные работы по нанесению материалов в условиях мобильной базы, проведенная лабораторная оценка свойств полученного таким образом покрытия подтверди- ли способность двухслойной эпоксидной системы демонстрировать требуемые физико-механические и другие характеристики.

Таким образом, можно утверждать, что двухслойная эпоксидная система имеет как технические, так и экономические преимущества перед другими видами антикоррозионной защиты. Авторы уверены, что по мере накопления опыта эксплуатации этот вид изоляции займет свое достойное место в российской трубопроводной системе.