ООО «УРАЛТРАНСГАЗ»

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР

(Челябинское отделение)

 

 

 

ОТЧЕТ

 

ОЦЕНКА ЗАЩИТНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ

КАМЕННОУГОЛЬНО-ПОЛИУРЕТАНОВОЙ КОМПОЗИЦИИ «ФРУКС»

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОБСЛЕДОВАНИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ ГАЗОПРОВОДОВ

 

 

 

 

Начальник ЧО ИТЦ В.М.Рябов

Руководитель работы А.Я.Гольдфарб

 

 

г.Челябинск

1999г.

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

1 ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ОБССЛЕДОВАНИЙ

2 МЕТОДЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЙ СОСТОЯНИЯ ПОКРЫТИЯ В ШУРФАХ

4 ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

5 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

6 ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

 

ВВЕДЕНИЕ

Осуществляемый в ОАО "Газпром" переход на применение труб с заводской изоляцией позволяет в основном решить проблему эффективной антикоррозионной защиты линейной части вновь сооружаемых и капитально ремонтируемых магистральных газопроводов. В то же время нерешенными остаются вопросы выбора систем покрытия для газопроводной арматуры, фасонных изделий, горячих участков газопроводов, а также для переизоляции действующих газопроводов.

Одним из наиболее перспективных путей решения этой задачи является применение каменноугольно-полиуретановых композиций. К достоинствам таких покрытий относят возможность их нанесения в трассовых условиях, в т.ч. на изделия сложной формы, высокую защитную способность, сохраняющуюся в широком температурном интервале, отсутствие необходимости нагрева покрываемых изделий.

Применение таких материалов на объектах ОАО "Газпром" в промышленных объемах началось в 1992 г. на п."Югтрансгаз". Здесь по инициативе ВНИИГАЗа для переизоляции действующих газопроводов, в т.ч. горячих участков, а также для базовой изоляции труб и трубной арматуры использовалась каменноугольно-полиуретановая композиция ФРУКС 1000 А с эпоксидным праймером УП-1000 производства фирмы "Каваками Пэйнт" (Япония). В настоящее время такое покрытие применяют также на п."Волгоградтрансгаз" и "Уралтрансгаз" ( c 1997 г .). На этих предприятиях накоплен достаточный опыт в технологии нанесения покрытия.

Оценка защитной способности покрытия ФРУКС проводилась ВНИИГАЗом по результатам лабораторных испытаний образцов и обследования действующих газопроводов с таким покрытием на объектах Александрово-Гайского ЛПУ п."Югтрансгаз" через один год эксплуатации. Полученные при этом положительные результаты позволяют считать этот тип покрытия весьма перспективным. Тем не менее очевидно, что для получения обоснованных выводов о его эффективности, необходимо продолжить наблюдения за состоянием покрытия в процессе его дальнейшей эксплуатации.

С этой целью Челябинским отделением Инженерно-технического центра п."Уралтрансгаз" (ЧО ИТЦ), осуществляющим внедрение покрытия "ФРУКС" на объектах п."Уралтрансгаз", в октябре 1998 г . было проведено повторное обследование состояния этого покрытия на газопроводах Александрово-Гайского ЛПУ.

В задачи этого обследования помимо оценки реальной защитной способности покрытия "ФРУКС" по результатам максимального в России срока эксплуатации входили также выявление возможных "слабых" мест в конструкции покрытия и технологии его нанесения, уточнение значимости отдельных элементов технологии и требований к их выполнению.

Обследование проводила бригада ЧО ИТЦ в составе Гольдфарба А.Я. -зам.нач.ЧО ИТЦ; Божко Н.В. - вед.инж.; Давиденко В.М. -вед.инж.; Скаковского Е.А.- инж.ЭХЗ при технической помощи службы ЭХЗ Александрово-Гайского ЛПУ (нач.Касимов СМ.) и организационном содействии нач.ПО ЭХЗ п."Югтрансгаз" А.С.Гусарова.

 

1 ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ОБСЛЕДОВАНИЯ

Выбор объектов обследования и точек шурфования осуществлялся, исходя из требования получения максимального объема информации при минимальном количестве шурфов. Поэтому для обследования были выбраны участки газопроводов, характеризующиеся следующими особенностями:

С этой точки зрения наибольший интерес представляют коммуникации компрессорной станции (КЦ-6) газопровода Оренбург-Новопсков.

Коммуникации КЦ-6 уложены в грунт в 1976 г . При строительстве изолированны битумно-резиновым покрытием усиленного и весьма усиленного типа и пленкой "Плайкофлекс". Катодно защищены с 1977 г ., защищенность коммуникаций в 1990 году составляла 82% (данные ВНИПИтрансгаз, Киев). В 1992 - 1993 г .г. отдельные участки коммуникаций переизолировали мастикой ФРУКС-1000 А с эпоксидным праймером УП-1000. Нанесение покрытия осуществлялось в траншее вскрытого газопровода после удаления старой изоляции и пескоструйной очистки поверхности металла.

С учетом организационно-технических возможностей для шурфования были выбраны два участка на газопроводах технологической обвязки компрессорной станции. Первый участок - перемычка байпаса перед АВО газа (шурф №1), второй участок - выходной коллектор 10-й машины (шурф N2).

Переизоляция первого участка была произведена в 1992 г . специалистами фирмы "Каваками Торе " в качестве демонстрации и оценки технологии. Второй участок переизолировался в 1993г. работниками Александрово-Гайского ЛПУ. Эксплуатация этих участков осуществлялась при температуре перекачиваемого газа (60-70 °С) и давлении 55-75 кг/см 2.

Для сравнения результатов обследования на указанных участках, характеризующихся сложными условиями нанесения и эксплуатации покрытия, в качестве следующего объекта обследования был выбран участок газопровода Оренбург-Новопсков 501- 502 км , при ремонте которого в 1995 г . были использованы новые трубы с покрытием "ФРУКС", нанесенным в условиях изоляционной базы Александрово-Гайского ЛПУ.

Газопровод Оренбург-Новопсков (487- 540 км ) выполнен из труб Ф 1220 х (9,5-14,5) мм. Уложен в 1975 г . При строительстве изолирован пленками "Плайкофлекс"и "Поликен" (покрытие усиленного типа). В коридоре газопроводов Оренбург-Новопсков и Оренбург-западная граница (Союз) на участке 500- 540 км эксплуатируются СКЗ, работающие с защитным током до 40-60 А. При этом по данным ДАО ВНИПИгазодобыча ( 1998 г .) на участке 487- 512 км газопровода Оренбург-Новопсков обеспечивается защитный потенциал на требуемом уровне.

Шурфование газопровода было выполнено на пикете 501+ 0,3 км в месте расположения стыка двух труб, изолированных покрытием ФРУКС (шурф №3). Выбор этой точки для шурфования был вызван тем, что (по информации нач.сл.ЭХЗ Касимова СМ.) для изоляции стыковой зоны здесь были использованы манжеты из термоусаживающейся ленты "Полирад", что представляло дополнительный интерес с точки зрения совместимости этих видов покрытия.

2 МЕТОДЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ

Обследование состояния покрытия (Пк) труб проводилось:

 

- определение переходного сопротивления снятых с трубы образцов покрытия
в лабораторных условиях с применением тераомметра.

 

 

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОКРЫТИЯ И МЕТАЛЛА ТРУБ В ШУРФАХ

3.1 Шурф №1 (перемычка байпаса перед АВО газа)

Условия обследования .

Температура воздуха - 14 оС, сухо. Длина шурфа - 3,0 м ; глубина заложения до верхней образующей - 2,0 м . Грунт-суглинок, влажный, с уровня 1,0 м - мокрый. На глубине шурфа - 3,2 м - грунтовых вод нет, что по мнению персонала КС нетипично и определяется крайне засушливыми условиями в год обследования. Обычный уровень грунтовых вод на этом участке - 1.0 - 1,5 м . Режим работы объекта в период обследования - без прокачки газа.

Внешний вид объекта в шурфе .

Сочленение крана и выходной трубы. Диаметр трубопровода 1020 мм . Покрытие черного цвета, плотно прилегающее как на трубе, так и на кране. На кране покрытие глянцевое, ровное без видимых дефектов. На верхней части трубы до уровня 2-х часов - гладкое. На боковой поверхности трубы покрытие - неровное с потеками, шагренью и с многочисленными впадинами (углублениями и мелкими пузырями). Углубления в покрытии соответствуют расположению коррозионных каверн глубиной до 4- 5 мм , имевшихся на поверхности в момент переизоляции. На дне некоторых из из этих углублений обнаруживаются точечные сквозные дефекты покрытия, которым сопутствуют отложения серо-белого (грязно-белого) налета на поверхности покрытия. Увлажненная индикаторная бумага при контакте с отложениями дает щелочную реакцию. При зондировании очищенного от налета дефекта щупом прибора Ц 4354 достигается прямой электрический контакт с металлом трубы.

 

Показатели свойств покрытия.

(Характеристика состояния покрытия и поверхности металла).

Переходное сопротивление участка покрытия 1,5.10 3 Ом.м 2. Плотность тока катодной защиты составляет 2,6 ма/м 2.

На бездефектных участках (верхняя часть трубы) усилие отслаивания покрытия высокое 65-80 Н/см. Отслаивание происходит на границе между основным слоем покрытия и праймером. Пленка основного покрытия сохранила хорошую эластичность. Слой праймера - ровный, плотно прилегающий к поверхности трубы в т.ч. в имеющихся отдельных кавернах металла. Адгезия праймера соответствует первому (высшему) баллу. Под праймером металл серого цвета, без следов коррозии.

На боковой поверхности трубы, где покрытие было нанесено на поверхность, изборожденную коррозионными язвами и кавернами, адгезия неравномерная, снижающаяся на отдельных участках до нуля. На этих участках после снятия верхнего слоя покрытия обнаруживаются углубления в металле, некоторые из которых не покрыты праймером и содержат подпленочную влагу с РН>9.

В области около сквозного дефекта практически без усилий отслоен участок покрытия 45x45 мм. Под ним обнаружен след подварки металла. В углублениях металла на этом участке налет продуктов коррозии бурого цвета. Им соответствуют пузыри на покрытии.

Уровень катодной защиты в шурфе - минус 1,29 В.

 

3.2 Шурф №2 (выходной коллектор 10-й машины КС)

Условия обследования.

Температура воздуха - 14 оС, сухо. Длина шурфа - 3,0 м ; глубина заложения до верхней образующей - 1,7 м . Грунт - суглинок с высоким содержанием глины, влажный, с уровня 2,0 м - мокрый. На глубине шурфа - 3,0 м - грунтовых вод нет. Обычный уровень грунтовых вод в средний по засушливости год - 1,0 - 1,5 м . Режим работы в период обследования - без прокачки газа.

Внешний вид объекта в шурфе .

Диаметр трубопровода - 1020 мм . Покрытие черного цвета, прилегающее к трубе, без крупных дефектов. При близком рассмотрении на поверхности покрытия видны мелкие пузыри, вздутия, шагрень, вмятины, открытые дефекты диаметром до 7 мм с пятнами серо-белого налета, который при контроле индикаторнной бумагой проявляет щелочную реакцию, рН в наиболее крупном дефекте > 12,

Показатели свойств покрытия

Переходное сопротивление участка покрытия 300 ом/см 2, плотность тока катодной защиты мА/м 2.

На бездефектных участках усилие отслаивания покрытая 20-30 Н/см, местами до 40 Н/см. Отслаивание происходит по границе основной слой-праймер. Пленка основного слоя имеет толщину 4- 5 мм , эластичность сохранена. Слой праймера ровный, повторяющий рельеф поверхности металла, имевшийся на трубе в момент переизоляции, плотно прилегающий к ней. Адгезия праймера соответствует первому баллу. Под праймером металл серого цвета без следов коррозии.

В области сквозных дефектов основной слой покрытия отслаивается от праймера практически без усилий на расстоянии до 70 мм от дефекта. После удаления фрагмента основного слоя покрытия обнаруживается участок с чешуйчатыми отслоениями праймера неправильной формы с линейным размером до 10 мм . По кромкам чешуек открывается свободный доступ к металлу. Чешуйки легко отделяются от металла. При этом на их поверхности, обращенной к трубе, обнаруживается сцепленный с пленкой праймера слой отложений черно-бурого цвета, проявляющий ферромагнитные свойства. Такие же отложения более рыхлой структуры остаются и на поверхности металла. На отслоенном фрагменте основного слоя выявляются сквозные поры типа "булавочный укол", т.ч. в точках, соответствующих чешуйчатым отслоениям праймера.

Уровень катодной защиты в шурфе - минус 1,38 В.

3.3 Шурф №3 (газопровод Оренбург-Новопсков, 501+ 0,3 км )

Условия обследования

Температура воздуха - 12 оС, сухо. Длина шурфа - 3,5 м ; глубина заложения до верхней образующей - 1,8 м . Грунт - суглинок, влажный. На глубине шурфа - 3,5 м - грунтовые воды. Объект в период обследования - эксплуатируется в рабочем режиме. Температура трубы - 30 °С.

Внешний вид объекта в шурфе

Стык двух труб.

На трубах - покрытие ФРУКС - черного цвета, ровное, глянцевое, плотно прилегающее, без вздутий, пузырей и других видимых дефсктов. Стык изолирован двумя термоусаживающимися манжетами с нахлестом друг на друга и на покрытие ФРУКС. Покрытие стыка в основном ровное, плотно прилегающее, имеются небольшие адгезированные складки и морщины. Кромки манжет герметичны, за исключением участка шириной около 50мм в зоне нахлеста верхней манжеты на замок нижней манжеты.

 

 

 

Характеристика состояния покрытия

Покрытие ФРУКС. Толщина покрытия 4- 5 мм . Переходное сопротив­ление участка покрытия 10 б Ом/см 2, плотность тока катодной защиты 4 мкА/м 2. Усилие отслаивания покрытия - 90-100 Н/см. Отслаивание происходит по границе между основным слоем и праймером. Пленка основного слоя - эластичная. Слой праймера ровный, плотно прилегающий к поверхности трубы. Адгезия праймера соответствует первому баллу. Под праймером металл серого цвета без следов коррозии.

Покрытие зоны стыка. При вскрытии отслаивающегося участка верхней манжеты в зоне нахлеста на замок нижней манжеты выявляются сквозные межслойные каналы (пустоты) вдоль замка по всей ширине зоны нахлеста. Каналы присутствуют как между верхней манжетой и замковой пластиной, так и под замковой пластиной с выходом на металл с пленкой клея от верхней манжеты. Состояние металла по кромке нижней манжеты хорошее (со слабым налетом ржавчины). За исключением указанной зоны адгезия покрытия сохранена по всей площади стыковой зоны в т.ч. в зонах нахлеста на сокрытие ФРУКС и манжет друг на друга.

Уровень катодной защиты в шурфе минус 1,54 В.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ПОКРЫТИЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Недопустимо низкие значения переходного сопротивления покрытия ФРУКС, зафиксированные при обследовании покрытия горячих участков (шурф № 1, 2),могут быть следствием как деградации материала покрытия в результате термостарения так и наличия сквозных дефектов в покрытии, связанных с некачественным его нанесением. Метод "мокрого полотенца", применяемый для измерения переходного сопротивления в трассовых условиях, не позволяет с достаточной надежностью вычленить влияние этих факторов при описанном выше состоянии покрытия.

Поэтому дополнительно к данному методу в лабораторных условиях были проведены замеры переходного сопротивления образцов покрытия, снятых с труб в шурфах № 1,2.

Методика замера заключалась в следующем.

Образцы с промытой и осушенной поверхностью проверяли на диэлектрическую сплошность электроискровым дефектоскопом " Porotest " при напряжении 2000 В. Все выявленные дефекты были загерметизированы герметиком Терлен". К поверхности образцов с помощью герметика прикрепляли стеклянные цилиндры диаметром 50 мм . Образовавшиеся ячейки заполняли 3% раствором NaCl . Повторно проверяли сплошность пленки покрытия, установив ячейку на заземленную металлическую пластину и поместив щуп дефектоскопа в раствор. Ячейки с раствором выдерживали в течение суток при комнатной температуре.

Замер переходного сопротивления проводили тераомметром. Для улучшения контакта между дном ячейки и стальной подложкой прокладывалась ткань, смоченная раствором NaCl . При расчете переходного сопротивления учитывали площадь образца свободную от герметика.

В результате замеров получены следующие значения переходного сопротивления покрытия:

Эти значения совпадают с диапазоном величины переходного сопротивления, полученных в ЧО ИТЦ при испытаниях покрытия ФРУКС, нанесенного на лабораторные образцы. После выдержки покрытия в 3% растворе NaCl при Т=80 оС в течение 100 суток этот показатель находится в пределах 2,5 .10 5 – 2 .10 7 Ом/м 2.

5 ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

(Оценка защитной способности покрытия ФРУКС по результатам обследований)

В результате обследовании не выявлено признаков старения материала покрытия как на "холодных" (шурф № 3) так и на горячих участках (шурф № 1,2). Пленка покрытия сохраняет эластичность и высокое переходное электросопротивление. Низкие значения переходного сопротивления, полученные при замерах в шурфах № 1 и 2 методом "мокрого" полотенца, объясняются наличием значительного количества мелких сквозных дефектов и пор в покрытии, образовавшихся при трассовом нанесении покрытия на бывшие в эксплуатации трубы.

Конструкция и защитная способность покрытия, нанесенного в базовых условиях на новые трубы и эксплуатирующегося при температуре до 40°С полностью сохранены.

Аналогичное состояние покрытия наблюдается и на "горячих" участках (шурф N 1,2), на той части поверхности трубы, где покрытие было нанесено на металл, не имевший дополнительных коррозионных каверн. Несколько меньшие значения адгезионной прочности покрытия на этих участках можно отнести как к условиям эксплуатации (более высокая температура и продолжительность эксплуатации), так и к неполному соблюдению требований технологии при нанесении покрытия в траншее на бывшие в эксплуатации трубы - несплошная обработка праймером поверхности металла в углублениях рельефа и кавернах, образование пустот под основным покрытием из-за незаполнения мастикой этих углублений, несплошного основного слоя в виде мелких сквозных дефектов и пор, открывающих доступ грунтовой влаги к межслойной границе покрытия.

В наибольшей степени эти отступления от технологии проявляюся в тех местах, где покрытие было нанесено на сильно изборожденную коррозионными язвами и кавернами поверхность металла. Адгезия покрытия на этих участках поверхности местами до нуля, слой мастики - неравномерный, с потеками, сквозными дефектами, пузырями и пустотами под наиболее глубокими кавернами.

Следует отметить, что при этом на участках поверхности, где имеется сплошной слой праймера металл остается полностью защищенным от коррозии. Обнаруженные на локальном участке поверхности в шурфе №2 чешуйчатые отслоения праймера, плотно сцепленные с подпленочными отложениями, содержащими продукты коррозии, могут быть следствием неполной очистки поверхности металла от окислов и загрязнений на этом участке при проведении переизоляции.

Катодная защита металла труб во всех обследованных шурфах поддерживается на достаточном уровне. Покрытие ФРУКС хорошо совмещается с катодной защитой. Протяженных пустот, карманов под покрытием, препятствующих действию ЭХЗ, не обнаружено. В местах, имеющих сквозные дефекты, обеспечивается эффективное функционирование катодной защиты, о чем свидетельствует хорошее состояние металла и характерная щелочная реакция подпленочной влаги и отложений. В то же время значительное количество точечных сквозных дефектов и пор в покрытии трассового нанесения (шурф № 1, 2) снижают переходное сопротивление изоляции до недопустимо низких значений, что при большой протяженности таких участков будет приводить к значительным расходам защитного тока и связанные с этим проблемами поддержания защитного потенциала на необходимом уровне.

 

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

 

 

( Загрузить документ)


ТЕХНО СЕРВИС ИНТЕРНЭШНЛ ЛТД
Тел.:(495) 792-72-65, 207-72-09
Факс: (495) 207-59-44
e-mail: ellatsi@frucs.ru