Центр защиты от коррозии «ЭГО»
Главная » Информбюро » Лакокрасочные материалы и материалы для бетона » Полиуретановые покрытия ВМП для защиты нефтяных резервуаров

Полиуретановые покрытия ВМП для защиты нефтяных резервуаров

И.В. Фришберг, О.Ю. Субботина, О.В. Ярославцева, Н.И. Штырба (ЗАО НПП ВМП) Е.М. Ловцова (ОАО ВНИИСТ)

 

Стальные резервуары для хранения нефти в процессе эксплуатации подвергаются комплексному воздействию различных коррозионно-активных рабочих сред (пластовые воды, нефть, загрязненная атмосфера, перепады температуры и т.д.). Высокая скорость коррозии металла в подобных условиях зачастую становится причиной сквозных разрушений резервуаров. Вследствие этого они относятся к одним из наиболее уязвимых в технологическом и экологическом отношении объектам нефтедобывающей отрасли. Опасность и непредсказуемость возможных аварийных ситуаций обусловливают необходимость принятия надежных технических решений при выборе лакокрасочных покрытий (ЛКП), являющихся одним из основных способов антикоррозионной защиты резервуаров.

Защита нефтяных резервуаров от коррозии, как новых, так и ремонтируемых, регламентируется рядом федеральных и ведомственных нормативных документов. Однако, сегодня они, как правило, не могут служить ориентиром в выборе эффективного покрытия. Это связано с тем, что многие из перечисленных в них лакокрасочных материалов (ЛКМ) либо уже не производятся, либо не отвечают одному из основных требований, предъявляемых к покрытиям резервуаров: срок их службы должен составлять не менее 10 лет.

Отмечаемое в последнее десятилетие расширение ассортимента новых отечественных и импортных ЛКМ также усложняет выбор оптимального защитного покрытия как с точки зрения надежности защиты, так и обоснованности материальных затрат. В то же время известно, что затраты на ЛКП могут составлять до 40-45% от первоначальной стоимости резервуара, но косвенные и прямые затраты на устранение коррозионных разрушений в совокупности с экологическими штрафами могут превысить и эту сумму. Это еще раз подчеркивает важность правильного выбора защитного ЛКП.

Ряд ведущих российских нефтяных компаний решают проблему гармонизации качества защиты и материальных вложений, опираясь на опыт зарубежных коллег. Так, предполагается введение в действие типовых регламентов, ограничивающих номенклатуру применяемых ЛКМ и определяющих процедуру антикоррозионной обработки поверхности резервуаров. В настоящее время разработка подобных руководящих документов осуществляется ведущим российским отраслевым институтом ОАО ВНИИСТ.

В соответствии с нормами международных стандартов, в частности американского API № 652, и с учетом многолетнего опыта работы в области антикоррозионной защиты объектов нефтедобывающей отрасли, специалистами ВНИИСТ были разработаны технические требования к внутреннему и наружному защитному покрытию нефтяных резервуаров.

Эти покрытия должны быть:

  • стойкими к воздействию подлежащих хранению жидких сред, климатических факторов, ультрафиолетовых лучей (для наружного покрытия);
  • обладать высокой адгезией к металлу;
  • выдерживать деформирующие нагрузки, возникающие в процессе заполнения и опорожнения резервуара, а также суточного колебания температур.

Один из немногочисленных классов ЛКП, удовлетворяющих этим требованиям, - материалы на полиуретановой основе. Они отличаются высокой атмосферостойкостью, химической стойкостью в различных жидких средах, устойчивостью к абразивному износу, отличной адгезией к различным подложкам, сочетают прочностные характеристики с эластичностью, имеют превосходный внешний вид. Этот комплекс свойств предопределяет их особую привлекательность для долговременной защиты металлоконструкций ответственного назначения.

Все родовые свойства полиуретановых материалов в полной мере присущи и полиуретановым ЛКМ, производимым научно - производственным предприятием "Высокодисперсные металлические порошки" (ВМП). Именно на их основе были разработаны новые системы покрытий для защиты нефтяных резервуаров.

Особенностью систем ВМП, обеспечивающих их высокую долговечность, является также сочетание слоев с разным механизмом защитного действия:

  • цинкнаполненный грунт - ЦИНОТАН, обеспечивает активную катодную защиту стали за счет высокого содержания в покрытии цинкового порошка (рис.1 а);
  • покрывные слои (отделочные и промежуточные) с антикоррозионными пигментами защищают по барьерному механизму и придают системе в целом заданные декоративные свойства. Качественное повышение барьерных свойств достигается использованием пигментов чешуйчатой формы, в том числе железной слюдки (покрытие ФЕРРОТАН, рис. 1 б).

Системы полиуретановых покрытий ВМП для нефтяных резервуаров представлены в табл.1. Основные свойства их отдельных компонентов рассмотрены в журнале №4 2003 “Территория НЕФТЕГАЗ”.

Несмотря на то, что отдельные элементы конструкции внутри резервуара подвергаются воздействию сред с различной степенью коррозионной активности, и для них часто рекомендуется применение разных систем ЛКП, в данном случае для защиты предлагается одна общая система покрытия. Это связано с тем, что дифференцирование схем покрытий усложняет работу окрасочных бригад и на практике не всегда исполняется. Поэтому для обеспечения равной коррозионной прочности разных элементов конструкции, по нашему мнению, целесообразнее придерживаться принципа равной долговечности покрытия, то есть применения на всех участках покрытия, обеспечивающего максимальную защиту в самых жестких условиях.

Предлагаемые системы покрытий прошли комплексные испытания во ВНИИСТе на соответствие заданным техническим требованиям. Условия проведения комплексных испытаний предполагали выдержку образцов с внутренним покрытием в течение 1000 часов в 3% растворе NaCl при температурах 20, 40 и 60 °С, нефти при 60 °С, наружного покрытия - в течение 240 часов в 3% растворе NaCl и нефти при 40 °С, в течение 1000 часов в условиях непрерывной конденсации влаги при 40 °С и циклического воздействия УФ излучения и конденсации влаги. В процессе испытаний оценивали защитные и физико-механические свойства покрытий. Дополнительно было предусмотрено определение стойкости покрытий к термостарению при 60 °С в течение 1000 часов, для наружного покрытия - стойкости к истиранию, для внутреннего - влагопоглощения.

Предлагаемые системы покрытий (табл.1) прошли комплексные испытания во ВНИИСТе на соответствие заданным техническим требованиям. Условия проведения испытаний, позволяющие оценить стойкость покрытий в предполагаемых эксплуатационных средах, приведены в табл.2. Исследованию подвергались как стальные образцы с покрытиями, так и свободные пленки.

В результате установлено:

  • внешний вид покрытий (ГОСТ 9.407) в течение испытаний остается без изменений во всех средах (пример на рис.2);
  • адгезия покрытий, определяемая Х-образным надрезом (ASTM D 3359) и методом решетчатого надреза (ISO 2409, для наружного покрытия), имеет наивысшие баллы - 5 А и 0, соответственно, и также сохраняется в процессе всех испытаний;
  • адгезионная прочность методом отрыва (ISO 4624) изменяется в допустимых пределах после испытаний во всех средах, при этом характер отрыва остается неизменным;
  • характеристики свободных пленок стабильны и соответствуют техническим требованиям.

Кроме того, покрытие для наружной поверхности продемонстрировало высокую стойкость к истиранию (ASTM D 4060) и сохранило высокие декоративные свойства при длительном воздействии УФ - излучения. Покрытие для внутренней поверхности обладает низким водопоглощением - не более 1,8 % (ГОСТ 21513) и высокой прочностью при ударе - 15 Дж (ISO 6272).

Таким образом, в ходе комплексных испытаний показано, что комбинированные покрытия ВМП соответствуют техническим требованиям к покрытиям нефтяных резервуаров по всем показателям. По результатам испытаний они рекомендованы ВНИИСТом для применения в нефтедобывающей отрасли с прогнозируемым сроком службы 10 лет и рекомендованы для введения в руководящий документ ОАО "Транснефть".

Наряду с высокими защитными свойствами, материалы ВМП обладают и рядом технологических достоинств, определяющих их безусловную привлекательность для использования в этой отрасли. Они относятся к классу полиуретанов, отверждаемых влагой воздуха, и, следовательно, обладают всеми характерными для них технологическими свойствами, выгодно отличающимися от ЛКМ на традиционных пленкообразующих (эпоксидные или кремнийорганические смолы и т.п.).

Во-первых, полиуретановые материалы ВМП поставляются готовыми к применению: они одноупаковочны, что исключает необходимость дозированного смешения перед применением и ограничения по жизнеспособности ЛКМ в процессе работы. Во-вторых, они позволяют получать качественное покрытия в широком диапазоне климатических параметров, в том числе и неблагоприятных условиях России: при повышенной относительной влажности окружающего воздуха до 98% и отрицательных температурах до - 15 0С. Получение бездефектного покрытия очень важно для того, чтобы оно выдерживало коррозионную нагрузку сероводородсодержащих сред, каковыми являются нефти большинства месторождений Урала, Поволжья, Западной Сибири.

Таким образом, ВМП представляет новые долговечные системы покрытий для защиты от коррозии нефтяных резервуаров, применение которых одобрено ведущим российским отраслевым институтом ВНИИСТ, и приглашает предприятия нефтедобывающей отрасли к расширению взаимовыгодного сотрудничества.

 

"Территория НЕФТЕГАЗ" № 6 за 2003 год.