автореферат диссертации по энергетике, 05.14.16, диссертация на тему:Повышение коррозионной стойкости труб, покрытых эмалью, как один из факторов повышения экологической безопасности окружающей среды

На правах рукописи

т од

РИККЕР Виктор Иоганесович

ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ТРУБ, ПОКРЫТЫХ ЭМАЛЬЮ, КАК ОДИН ИЗ ФАКТОРОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

05.14.16 —, Технические средства и методы защиты

окружающей среды 05.17.03 — Технология электрохимических процессов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕНЗА 2000

Работа выполнена на кафедре «Гидротехнические соору-жслшя»( Пензенской госудаюствсшгой агрхитектурно-страитель-ной академии и ЗАО «НЕГАС».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники Украины Гука-сов Н. А.

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Мальцева Г. Н.

Официальные оппоненты: Грншин Б. М., д. т.н., профессор, заведующий кафедрой «Водосинабжение и водоотведеннс» Пензенской государственной архитектурно-строительной академии;

Перистая Г. А., к.т.н., старший преподаватель кафедры «Хп-мия» Пензенского государстванпопо' университета.

Ведущая организация: предприятие АО ВНИИСТ (Всероссийский научно-исследовательский институт строительства трубопроводов) (г. Москва).

седапти диссертациоинюго совета К.063.18.04 в Пензенском го-суда рственнюм университете по адресу: 440017, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенского государственного университета.

Автореферат разослал » апреля 2000 г.'

Ученый секретарь диссертационного совета

Защита состоится

июня 2000 г., в 14 часов, на за-

к. т. н., доцент

Симакии В. И.

иш.ог^к-оа.о'м,®

05таа гзргктерастгакз работы

Актуальность теин. Увеличегвгг срока слузхбн трубопровода за счет псэыпкгаз! сто коррозшипюЛ стойкосто, позволяет пароду со значнтелышм зккгсгягажхнм эффектом решшъ также экологическую задачу, т.е. пробле-isy сзхргкгпя окружающей среды от загрязнения различными гздасоста-зд, Еьггскггс-пцшн через екпозянг отверста1 и стенках трубы.

АООТ <¿Hi!S!Kffi52|m5scxi:eéTers3» ггшпгтсл зладельцем сети, промыл слэгнх труСопрсзсдсз общей irpcrsxcixsCTí 9173 яа, в том числе 3697 :у! пефтепрезздез, 200-1 ппепрегодоз п 3-173 гойюлез. Более 50Уо тру-вопровеявз находятся в ахвягерплх ре» а езгр.- /.

• .К» погазаяэ сСекадззсяге, гееггег'пе тпк трусогрогсг.с-* -cp situs нэ-у^рэлгпхргтгелкго. В IC55 г. прс:пс:кло бо.та 2GOO угечет сп^глх пт!д:;о-сгеЗ, ta :*зтсрых 3?4 yrstírx с ьссссЗ 190 tciki г.с^с^тп с&п::р:;ке зогряз-згягвгтсрр:гп?р:г1 сЗш«'- ялпггдпыэ Сслгз 20 гг. Хоютотеэ г.з."рпЛких утз-rzz уг.-2тгл:5лзсь по сргтл:ат:о с 1993 годзч еттта в rf": *

/.'..'GSnsa пгсптаяс!»-гараш8гшайткегржгшсга-заляя-ст угечзп кофта-и ' плг^гкгой zox;.i с üzran гггялустэдш Сг.,:отхг.рс^гго f-'scrrporcTsiKn со-СХСЗЛПСТ 176 53.SÍ.T.

Глагг.сЗ rv.ec::o:1 ¡-"^"."jrccnj п грсгпгслсгич ::сттег:ро-

гсдах я Еодсгодах является отсутегсгз ncspi ггяЛ, от ¡loppow:!

SSyrpCHKICTO ПСЗСрХКвСТЬ труб?л, что СиуСЛППЛГ--"ГГ СОЛЫ'СГО

отлячеспя сквозных коррозкогешх гтаргадезиаТ, пригодзщях к значительным утечкам зколсгачесш опасных геидхоггей а особенности на водоводах

ПЛАСТОВЫХ ЕОД,

Методом кнгябирозйзо« зслцище"о 5ол-к 2% протягсенносш трубопроводов. Другие виды защтггы от коррозии яроегсгсм обустройства Ca-?«ялорсхого местороздешм кг предусматривались. Расчет обеспечения бксл2скссгя был осксвая аа iix замене через каядаг 12-15 лет.

За последние годы условия эксплуатации • промысловых. трубопрово-доз ускожшитсь в евзза с резким угедиченкм гганценгрэд»! коррозионпо-гхпшшх веществ в. пластовой. воде, что привело к значительному сохраще-няю срока службы пефтепрэсодоз н водозодоз до 3-4 лет, а на отдельных участках сквозние коррозионные повреждения Ьозтшзот через несколько месяце» после замены.

Серьезную проблему для окружающей среды представляет .4700 км, выведенных из эксплуатации промысловых трубопроводов, зяполнешвдх опас11Ы?л1 :хидкостпмп. По прогнозам количество 'аварийных утечек к 2010 году увелкчгггея до 130 тысяча год. •

Наряду с увеличением коррозионной стойкости представляет также интерес определшъ величину сшшекия потерь давления на трение при движении нефти по трубам, покрытым эмалью. Решение этой задачи в рав-

но!'! степени важно и при горячем водоснабжении. .Очевидно, что выигрыша снижении потерь давления может быть привести к увеличению пропускной способности, снижению диаметра трубы и,- как следствие, к "уменьшению •металлоемкости «юружения. :-Ч

Одним из .важных этапов сооружения эмалированных трубопроводов является сварка и защита стыков. От успешности их .проведения а сушест-венной степени зависит срок коррозионной стойкости, который при выполнении, установленных в. настоящее время нормативов ратзел 50 годам.

Цель работы заключается:

1) в разработке технологии изоляции сварных стыков с целью повышения их коррозионной стойкости и, как следствие, с снижении экологической опасности трубопроводов;

2) в рзраСхтсе методики гидравлического расчета при движении нефти и горячей воды по трубам, .нокршым; э.маяыо, с учетом влияния поверхностного натяжения т всличшу потерь давлешш;

3) в детальном электрохимическом исследовании коррозионной стойкости трубы, с однослойным эмалированным покрытие?.! типа МХ-5 для обустройства промыслов Тюменского региона.

- Научнаяновизна работа. ;-:

1. Разработана методика расчета'-для определения потерь давления, учитывающая помимо.прочих -факторов и поверхностное штшвдне ври движении нефти и горячей воды по трубам, покрытым эмалью.

2. Разработала методика пропюзьровзтпи коррозионной надежности эмалировавших труб, позволяющая определить 'продолжительность службы металлической конструкции до Появления сктшчгски значимых коррозионных отказом. Мето,'а«й».'учкшвагг химическую стойкость сплилстной эмал;-: с данной коррозионной сред; и эффективность защитного действа сили-' кзтноэмалгзого покрытия на стали к огсугслшн макродефекгоа.

На основании дайной ««года:® оценена продолжительность службы стальных труб с ашшэтноэмалгшм покрытиям;: в услотигх нефтспрошл-■ слоз Тюменского региона.

- 3. Подуч-гии результаты длительных испытаний змалпрогктшх образцов в хлоридпых средах. .

Практическая значимость работы. •. :

1. Анализ эксплуатации эиалироздчных труб в практике водо- п теплоснабжения, гидромелиорации к нефтедобычи, проведенный кг претях:е-иии большого промежутка времени (несколько -дссяшш лет), шкгзал их коррозионную стойкость я высокую экологическую бгзоягспость, заключающуюся в защите окруж&ощеЯ среды от вредного вянякиа ргалкчногс рода иергкачиЕ-аеных жидкостей, проникающих через иознякэощке скваз-ные отверстия в ленке незащищенных труб. Процесс эмалирования труб с грзтоспимагеяем длд формирования гладкой поверхности внедрен на Пензенском АО Шсюамшрэм» а 1599 »-еду.

и'

2. Использование предлагаемых методик расчета для определения потерь давления при движении нефти и горячен поди по трубам, покрытым эмалью; позволяет ожидать существенное снижение потребляемой мощности по сравнению с энергетическими затратами в случае течения жидкости по «черным» трубам. ■

На зэщ1гту выносятся:

1 .Методика гидравлического расчета перекачки нефти и воды по трубопроводам с. эмалевым покрытием с учетом шгляШм поверхностного натя-хсеикл на зеличшгу потери давле1тя.

2.Экспгриментальньге данные эл е тгтро хи:-!:;чее ix исследовпний но определению антикоррозионной (защитой) способности одкослоГшого эмалевого покрыли типа МК-5. \

3.Техпологня сварки трубопроводов с эмалевым покрытием и технология изоляции сварных стыкоз.

* ч

Апробация работы. Основные результаты обсуждены на всероссийских каупно-практичесюк конференциях «Теория, практика и перспективы пепояьзоззния труб, покрытых зкалыо» (Пенза, 1999 г.), «Международная тучно-ярахтичсазп! 'семинар.' Проблемы энерго- и ресурсосбережешш в промышленности и жшгащно-хомунальном комплексах» (Пета 2000 г.), на международной научно-практической конференции «Хозяйственно-питьевая и сточная соды: проблемы очистки и использования» (Пе1Ш,2000г.), а тгюхе на :-геждуиародных выставках «Труби» (Дюссельдорф, 1998 к 2000 гг.).

Публпкзпия. По материалам диссертации издана монография «Теория, прзхтнка л перспективы использования труб, покрытых эмалью» - М.: Недра, 20С0-.-124 с.и 16 статей и тезисов докладов •

Структура н сбгем диссертации." Диссертационная работа состоят го введения, шести глаз, выводов, списка лгггсратуры та 42 наименования. Текст диссертации изложен на 127 стрд: п гцад, содержагг 20 тг.бд:аги 32 рисунка

Содержание-работы

Введение и литературный обзор. Показано, что использование эмали-ровзииых труб экономически и экологически сбоснсьано для решения многих технических задач. Tas; эмалированные трубы применяются в мелиорации, в водо- и теплоснабжении, а также в нефтепромысловой практике.

В «Тамбовмелиорации», з «Донводстрой», в-Татарии, в Башкирии, водохозяйственных органгоациях Алтайского края, в мелиоративном строительстве Красноярского края за период с 1983 по 1989 гг. были успешно использованы около 500 км эмалнроваштых труб.

Представляет интерес опыт совхоза «Панкрзтовскийл Пензенского района, где с 1980 г. эксплуатируется 36,5 км трубопроводов из эмалированных зруб, предназначенных для перекачки высокоагрессивных стоков от

д.

свшюкомпг.екоа длиной 14 км, для хозяйственно-питьевого водоснабжения длиной 18 ка, а также дяа орошения сточными водами от свинокомплекса

дивной 4,5 юл.

За много лет непрерывной эксплуатации трубопроводов ю эмалнр-еел ¡кых труб нс производились аварийные отключения по причине корразия и порывов. В то же время при использовании стальных труб без какого-либо покрытия имело место образование трещин через 6-8 месяцев после ввода их в эксплуатацию, а через 2-3 года возникла необходимость в полной их замене. , .

Положительный опыт накоплен при использовашш эмалированных труб для горячего водоснабжения в Пензенской области и в АО «Вилюйскне

тсплоссти». ..-; ' ,.':-.'

Главкой причиной высокой аварийности на промысловых нефтепроводах и водоводах являет ся отсутствие покрытий, завдпцагощих от коррозии внутреннюю поверхность труб, что обусловило обрати и анис большого количества сквозных коррозионных повреждений, приводящих к -значительным утечкам экологически опасных жидкостей. Эксплуатация трубопроводов при добыче нефти сопровождается воздействием кислот, высокоминераля-зоваиной воды и абразивно-коррозионным износом. Все перечисленное приводит к обострению проблемы борьбы с коррозией и как, следствие, к необходимом^! решеш1Я экологических задач.

В нефтяной промышленности накоплен значетельный опыт нанесения различных полимерных, лакокрасочных, металлических и силикатных покрытий. Особое место среди 11их занимают эмалевые некрытая, обладающие высокой коррозионной стойкостью, износостойкостью, большой прочностью сцепления с-металлом. Покрытие внутренней поверхности труб предотвращает соле- и иарафиноотлоххния, защищает ог образивиого износа.

Можно предположить, что ?.а счет малого значения поверхностного натяжения на границе раздела эмаль-жидкость (нефть.или воДа) потери давления иа трение сшпятся, а, следовательно, это приведет уменьшению расхода энергии и к увеличению добычи нефти.

Из изложенного следует необходимость изучения вопроса повышения коррозионной стойкости труб, покрытых -эмалью как одного из факторов повышения экологической безопасности окружающей среды, а также поиск новых резервов уменьшения затрачиваемой мощности в результате снижения гидравлических сопротивлений.

Методика эксперимента Эмалевые покрытия перед проведением коррозионных испытаний подвергались определению ударной прочности, пере-ходаогс элезггро<»пр;ггиБле>шя (изоляционные покрытия), плотности, испытанию на разрыв и прочности сцепления покрытия с металлом (адгезия) с использованием общепринятых методик.

К

Коррозионная стойкость силяхатнозмалевых покрытий определялась с использованием электрохимического метода, основанного на измерении гохов коррозии образцов с покрытием и без. Поляризацию образцов с сили-штюзмалированным покрытием производили с помощью полуэлементов из С/МпО^ илн исттнических электродов из магния и алюминия. Это обсспе-чтоало постоянство во времени приложенного на электроды потенциала.

Применяли сггедующие режимы поляризащш: :

- все образцы в течении всего срока испытаний поляризовались ка-годко или гнодио. Измерение паляр!гзующего тс;сз проводили 3-4 раза в !1эделго (серия 1);

- о;,-ли из параллельных образцов постоянно поляризовался анодно, на устпяыше подавали анодный потенциал только в момент шмерейия (серия

- из образцы подавали катодный шш анодный потенциал г\ момент пмерения тожа (серии 3 и 4). •

В любом режиме одновременно испытывали нг менее Зх параллельных образцоя. Продаткительность испытаний составляла от нескольких не-хглг до 3-4-х месяцев. Испытания проводили на трубчатых и плоских эма-пфоваиных образцах стали с различными размерами.

Результаты чс«ледеазпка п яа сЗсуяздяиа

Тмполсгаз пзоляпна саарпыз гасоз трубопроводов с зналсзым »Ефшсем. Для формирования структуры эмалевых покрытий использу-ггся нщукшздяшАобжиг, который обеспечивает, весьма совершенную ад-•сзшо покрытия сокисленной метал/тческой поверхностью труб. В качест-снликатноэмалевых покрытий применяются безгруитозмс эмали № 2, N2 I, 16, Кз 155Т, МК-5 а МК-58, состояли.!'2 ю оке:!доз крешям, алюми-

кальция, бора, титана, калия, литая я-.натрия, стронция, циркония и фупга металлов а, таегг покровные эмали № 339, 1& 149, Кз А32, 13, 3-1, Э-1-Л, 13-Ш (содержат оксиды меташюз я неметаллов), которые наио-ятся посерх гру!ггозых эмалей 90-С, №'117, №'3132,Кк 2015.

В качество внутреннего силияэтноэмалевого покрытия для трубопро-!Одоа холодного питьевого ттаашбасетшз -до/вянм' прш&псться эмали ма-юк МК-5, МК-5Р, имеющие разрешение санитарных органов Минздрава •Ф.

Разработка технолопги сварки эмалированных трубопроводов являет-я актуальной проблемой так как коррозионная надежность определяется «ответствующей стойкостью внутренней поверхности сварного соединения силу ее труинодосгупности и металла шва как активного анода, обладаю-ией меньшей коррозионной стойкостью.

В РГУ Нефти и газа имени И.М. Губкина под руководством проф. О. !. Стеклова были рагработшш три варианта технологии сварки эмалиро-

ванных труб: 1) ручной; 2) механизированный дуговой, 3) злсктрошлако-вый, контактный с повышенной noroiтой энергией. Данные технологические процессы не позволяют в полной мере осуществить защиту сварного швз от коррозии.

11ами разработаны два технологических процесса изоляции сварных стыков с применением термоусажившощихся материалов и с иснользонаш!-

СМ 1ЮЛИЭТ11ЛСПОБЫХ ЛИПКИХ ЛС1ГГ.

Технология изоляции сварных стыков труб тсрмоусаживающимися материалами включает следующие последовательно проводимые операции:

- предварительный подогрев и сушку стыка труб;

-очистху и обезжиривание зоны гаарного стыка; " ;

- формирование манжеты из термоусаясгеающейся лент;

- нагре» зоны сварного стыка;

- нанесение и усадк)'мшг/кеты. .

Для изоляции • стыков .необходимо применять- тсрмоусажиаающиеся изоляционные материалы, имеющие .адгезию к мстал;;у не менее 3,5 кг/см.

Поверхность зоны сварного стыка перед нанесением тер.чоусадснваю-шихся матсриадод должна быть «arpera до температуры 60°С. Подобен проводится газовой горелкой, используемой в дальнейшей ддг нагрева стыка до заданной температуры и усадки манжеты ю термоусахотагащейсд легггы. ■ .",•',-,'■'"./..

Для обеспечения высокой и устойчивой-к действию водной среды адгезионной прочности покрытия к трубе поверхность сварного соединения и, особенно, поверхность околошовной зоны с эмалевым покрытие» необходимо тщательно обезжтфкгь, для чего рекомендуется тгаследозательно обработать поверхность труби пламенем газовой горелка, или органическим растворителем... Термоусгзяшшещаяся лента, используемая для изоляции сварного стыка труб, додала'ймгть пнгрпцу, которая ла 10-15 см больше ширины сварного ешкд.' Формирование из заготовки лента кольцевой ш-х;сты, проводится непосредственно на сварном стыке т^боврсЕОда.

После нагрева изолируемой зоны до Необходимой температуры тер-' моусаживающазся шгокэта, устанавливается на место сварного стыка. Процесс термоусадки манжеты начшюегск с фиксирования манжеты на зоне сварного стыка, достигаемый' равномерным 'прогревом .цешралыюй часта .манжеты по всему периметру; в результате чего манжета даст термоусадку и фиксируется тга трубе. После закрепляй» манжеты на изолируемом участке трубопровода производится прогрев и усадка всей манжеты.

Адгезшо покрытия к металлу трубы проверяют на каждом десятом стыке путем подрезания и отслаидання полосы шириной 1-2 см с измерением усилия отслаивания под углом 180° с помощью динамометра с ценой деления не более ОД кг.

Технология изоляции сварных стыков труб пояготкяеиовыми дипки-ми лентами включает следующие последовательно проводимые операции:

9

- предварительный подогрев и сушка стыка труб; -очистку и обе-пкириваниеннс зоны сварного стыка;

- нанесение полимерной грунтовки;

- нанесение изоляционной ленты;

- нанесение защитной обертки.

.. Липкие полиэтиленовые ленты должны иметь адгезию к метачлу не менее 1,5 кг/см. Рекомендуется применять липкую изоляционную легггу «Полнлен» з сочетании с соответствующей грунтовкой (П-001) и защитной эберткой «Полилен-О».

Изоляционная лента наносится на трубопровод вручную или с применением средств - механизации, обеспечивающих натяжение ленты 1,0-3,0 0-/СМ, по свеженалесенной, невысохшей гру1гговке. V

Сплошность похрития и адгезию проверяются также как и при ис-тользовалии термоусажиаающегося материала.

Гидравлические исследования по движению нефти и горячей зола в трубах, покрытых эмалью. Эмалевое покрытие, снижая поверхностное натяжение на границе покрытие-жидкость, приводит к более легкому :кольжению жидкости по покрытию и, соответственно, к уменьшению по-герь давления на трение.

В случае использования эмалевых труб было бы целесообразно определять поверхностное натяжение (а) на границе жидкости с покрытием и останавливать соответствующнй бсфазмерный критерий, называемый параметром Ве-берзЛУе.Однако, в настоящее время мы не располагаем такими ханнымн, а достигаемый эффект попытаемся определшгь по параметру \Уе, зычислешюму с помощью ст на границе жидкость-воздух.

Если ввесш в фюическое уравнение для определения потерь давления га трение Ар помимо известных величин, длины I и диаметра с1 трубы, ;хорости движешм о и удельного веса жидкости у, то пользуясь «л» - тео-земой получи?.« формулу Дгрси-Вейсбаха с модифицированным коэффици-:итом гидравлического сопротавлетм

0)

■ ■ - ■ ■

•де А , = га| -4-, —, | , Rc - число Рсннояьдца 1 VRe d We)

Д- величина абсолютной шероховатости т.е. высота выступов на ьнутренней поверхносги трубы,

We^. (2)

сг

Обработка результатов экспериментальных исследоваушй (проведены -I.A. Каледа и В.В. Демидочмшим) по движению поды по эмалированным

трубам при *=20сС, позволила получить следующую формулу для определения коэффициента гидравлических сопротивлений

0202037

Если Хс - коэффициент гидравлических сопротивлений по стальной трубе , то согласно формулам Блазкуса и (3) получим:

к -Ь.-

К \56-

Очевидно, что разность между потерями давления 8Др при движении воды по стальной трубе Дрс и трубе, покрытой эмалью Др, будет

■ \ с У6У2&

или &^>=<Х359А.,.^—•. (4)

■ 2^

По-видимому при прокачке по трубе жидкости, отличающейся от воды получим:

5Др--а359л(Же)Хе^7, (5)

где п(У/е) - некоторая функция, зависящая от параметр?. Веоерз, которое устанавливается эгхпериметггалькз. Одни.« га воаы&'зых. спосооог спргделгн;;л г<У/с) д^сксст Сг^п.

Тд21:- ■ Еэххз&геяь сгепгхпз, У/еЬ - пгэамгтр Ве&рп для гуди;

\7е- трсхстр Во-б-ра ксгг^лусмгП" ^хдл;¡ьпг, ш<~1р:;;.та: Уе примерно в 2,5 раза пш для води, к тогда г;(У/е)> 1. ' Следсгагеяьш, потерн давления в ^ьшшрозгшюй трубе каязю итгга тс;:: .

' (7)

где Др£ - потер:*, дгшлепкя б стальных трубах без кгзеого-лкбо покрытия. Таким образом, га ургзпгнкй (4) — (7) ендно, что гютерн даинаам; при ■ течении лзобой хащкоста мотаю оорзделть сгздугащгш образом:

Тах как Дрс определяется ко формула?.: Дарги-Вейсбаха и Блазиуса. то

Легко установить, что 0<к51,3125, таз так в первом случае не происходит какого-либо уменьшения Др, из-за учета ад/о, во втором (к=1,3125)Лр,=0. Пределы для «к» устанавливались при у=0,9-10ч Н/м\ 7а=10 Н/м , 0=0,03 Н/м (сырая нефгь) и св=0,07275 Н/м.

Результаты предварительно проведенных экспериментов но движению трансформаторного масла И-40 в трубах диаметром й=48 мм и длиной 1=24 и, покрытых эмалью, показали, что можно принять к~=0,30 и при этом

что заметно отличается от соответствующей величкны для воды. Отмстим, что кинематическая вязкость масла при 1=±40°С состятпа \'=71,5-10^ м2/с, а удельный вес у=0,8662 ?04- Н/м\ По 4«рмуле (8) найдем, что шмененне пропускной способности при движении нефти по эмалированной трубе о, в сравнении с пропускной способиостыо при движении нефти по стильной трубе без каксго-дабо покрытия «¿'мого» определить так:

■ ' ■ ■ Яг „_ 1 . - ■.•■.

■Л г

Для тршефермагаризго кгзяа пря

(9)

{Т

■ % .; ■ ' ; .-Л ■■.

Огйэтйя, что зЕач2-?г5 сгоижгг': при данзхяхя Езда ' 1 '

„в . ■ ■ . -. •

Лгсиввяруя ст*?* жпз пгзцу гггзгпл* скльпзЗаг.а-''/

явроашнзй трубах г~г даеггзгп трг^с'гзр'пгс^гсго гггсса езяуч&з, тго а

слу!гзк=0Д ■ • •

-Ш5.

ц.

. Пра лзк^елт^! ^эдп! в г*азгэоЯ трубе и^егл •

^МОО.

Гадрздйааг.52чесаяе ввеСгввегга двгзякгпа герачгй вазы во тру-(5ак, аогф&пъго зм&гаькг. Умгаышясгз готерь дгзлепггз в данном случае при движения геря>*гй воды по змз^пс?:' тр;бз с57ге*г;ггся сшггзш-ем поверхностного !зютш а с узаст;^^ тгмпера1уры. Исследования, аналогичные пройденным вшпе, позэдянлн полкаш, следующее выразке-ине для еппздеяеянз потерь дзшкшгя еря -язтзевт герячгй юды:

. н

Ar,«

1,7898Y*W75

1-035!

00)

где a(t) и Ого с— поверхностное натяжение кг границе вода-воздух при

данной температуре и t=20DC. Минимальное значение «к» составляет к=0, тах как при. этом не происходит учета влияния o(t) на Др.

Приравняв Др,=0, по формуле (10) получим следующее выражение для определения максимального показателя степени:

кап = - / ,х V- :■■■■■■..■■ С11)

Ниже приводятся значения Лсд, найденные по формуле (11) при раз- -. личных £ .

tbC 0 ' 60 70 80 100

Kfl50X -14,880 -10,823 -8,223 -6,825 -4,855

Приведенные здесьзависимости получены при предположешш подпой теплоизоляции и отсутствия повышения температуры от сил трения. По формулам Дарсн-Вейсбаха, Блазиуса и (10) и«сем _1_

(о(г)У

1 - —

■

. По формуле (12) были найдена ¿¡р/Ар^ при различных к (табл. 1).

Таблица 1

(12)

К AnjAp, при!°С

80 : 90 100

-0,5 1,631 1,645 1.664

-1,0 1,716 1,749 1,797

-1,1 . . 1,817...... 1.879 1,972

-2,0 1,941 2,077 2,211

-2,5 2,094 ~2.263 V 2,554

Из табл. 1 видно, что значение температуры и показатель степени «к» могут существенно повлиять на величину Др^/Др,.

Очевидно, что приведенные здесь соотношешм, могут иметь только качественное значение до проведении серии экспериментальных исследований по движении нефти и горячей воды но эмалированным трубам, позволяющих найти значение коэффициента к.

Антикоррозионные исследования силикатнозмйлсных покрытий типа МК-5 на трубах, предназлачеияыж для обустройства исфтепро-

мыслоп Тюменских месгоровдсний. Результаты анализа пластовых вод на Тюменских нефтепромыслах показывают, что основным коррозионно-. активным анионом является хлор-ион, концентрация которого достигает 1,2%, а мияералязацил пластовых вод превосходит 2,5%.

В лабораторных условиях данная среда моделировалась 3% раствором хлористого натрия. Наличие сульфат-иоиоз на фойе высокой концентрация хлор-ионов существенно не влияет на коррозионную активность электролн-та. Поз тому коррозионные испытания всех образцов проводили в 3% хло-ридиом растворе с рН 2; 7; 13. Необходимое значение рН обеспечивали соляной кислотой или гидроксидом натрия.

Из ретуяьтаггов измерений величин токов следует, что минимальные значе![ня анодных токои нзблюдаются в первые часы после начала испытаний на трубчатых образцах и на пршяжешш длительных периоде» испытаний - на апосхггх образцах. Можно полагать, что последрощсе увеличение тоха на трубчатых образцах связано с. постепенным• проникновением электролита в макродефекты ашскапкгшапепого'сяо*;

На плоских эмалированных' оСр;^цзх, на которых отсутствуют сварные швы, начальные- идогаост анодных токоз заметно меньше пяспгосгей тока на трубчатых образцах. Таким образом юшгкатноэмалезые покрытия должны быть д1фферскциро!!а}!ы:- запупные свойстза погръшхй без макро дефгктсв и позрЪхдсний ка гладкой поверхЕЮСтз1,*н xe.se свойства шхры-тий из поверхности со сложным рельефом (угол, край, шоз и та). Сквозная пористость кспыгйшюго' покрытия ка гладкой пэзфхпоспгметапяз может, быть рассчитана из пргдаолуйхжэт, что пзркспхяъ (0) чяслегяпэ рпзна отношению йытчтгы'набяюдаегюго ано-десго топ ¡три налички из стати похрипи (1|) к шигчше анодного то::а па ст-г.л и той среде, при том же потенциале, на з отсутствии покрытия (1а) т.о.

о=(/,//0)чю.%.- . . 03)

В пашем случа-д ^Н^ОЗ А/сч1. Тсгдэ устпло*:т'.1?гааяся сквозная ггг.'сс-тосп» бездефектного сяянхаткээмалсБего поярмтпз оказызэтея ргзяоЯ Во столько *т (т.е. а тысячи-раз) амшеаткозмаяеию покрытие умепьпшег с"оре-стъ к;--р|кпш стали.

Повышение 'даррозгюной стойкости эмаяирозиппок труб мюхко осущсств1гть за счет формирования менее шеряховатей псверхпости трубы (более гладкая поверхность), ".то достигается путем использования гратос-шклатсля (спедрен из Пензенском АО «Пквазодпром» г» 1549 году).

Испытай::» силикатноэмалевых покрытий с пидцитт дефектами показали, что в местах дефектов отчетливо видно продукта коррозии стали.

Большинство образцов силгасзхноэмаяегых покрытий с видимыми дефектами в первый же период испытаний пропускали згеша большие людные тога, превышающие токи на бездефектных покрытиях а сспш »тысяча раз. Через 10-!5 суток после начата испытаний анодгагз и катодные токи

■В ■

достигают максимального значения, затем постепенно уменьшаются, приобретая стабильные значения.

Применительно к салихатноэмалегым покрытиям, нанесенным на развитую поверхность, гонят*» сквозной пористости теряет смысл. Тогда следует говорить толы» о стшенв дефегггасстк. Количественной мерой де-фегсгаосга может быть процмгт «обнагенйой» тюагрхкоста металла, юто-рый рассчитывается -токе ш формуле (13).

Для пр&кти«геского кспаяьзованго в целях контроля силнкапюзмапе-.иах сокрытий ш стали можно нстюдьзоЕгть следующую шкапу сквозной пористости:

1.1|<$*104.мМа^; 9<10"4%-с!©ознэ5 кшерокфнетестъ;

2. 5-10^< 1(<510'3 мА/ш*; 10"4%0 < 3-10'5% -сшвнаа' мнкропоряс-тсеть и шкрад«фегпя>сгь;

3.1|> 5-КГ3 мА/см2; 0 >5- Ю"3 % - гфси^зцестоганэ сквозные мнкро н шгередофекта в силизгтназз&левоы иокри-па;.

Прнведешзад здеед имеет уокзлы^ хереггер. Неярсменлым

требованием является достаточная площадь образца ( на менее 100 см2) с наиболее слошгыы рельефом поверхности.

Полученный в настоящей работе иксткршгентальный материал позволяет осуществить прогноз коррозмишоП шдакяоети труб.

Результаты экспертизы коррозионного состоажя трубопроводов, введенных в зхотяуэтацшо в 1992 т„ погззаян, что на внутренней погерх! гости труб, на шторой не было продольных к пажречзшх шзоз, енликатиоэмале-ео€ похрытке хорошо сохранилось.

Установлено 'тгнве, чго,х:ая-.резишЕдй •фубоароаэд <1 г 300x4 мм, предназначенной дез трзгяпорткроге^л горячей соды, прэтовеиносшо 60 м., пролэгхннийв 1982 т., до ггастслг.;;: з ьрегекп сходится с хорошем состоянии.

Выведи

1. Проведены лабораторные н стендоаые испытания четырех серий образцов стальных труб с силикатнозмалевыми покрытиями в водных средах, нммитирующих хнмичесхий состав пластовых аод Тюменских промыслов. В результате испытаний, устаювлено:

в однослойное покрытие, при отсутствии в нем шкродефехтов, первоначально имеет сквозную пористость порядка I 0'1% и элеектросог;рогиме-ние менее Ю'3 Ом-м2. Скорость корранги стали под покрытием уменьшается в 105-106 раз по сравнению с коррозией нешцнщенного металла. Характер изменения скорости коррозии стали под покрытием во времени свидетельствует о химической устойчивости силикатной эмали к о «залечивании» мнкропор продуктами коррозии;

• большинство сбслгдояашгых обрзздоз эмэяирозяшых труб, нмеяп мгк-родефекты и исспясиюости покрытая в зонах сзгртаго шва. Локализация коррозионного pajpymciaw'creuKH трубы вплоть до сквозного проржйзс-гаи, наблюдалась преимущественно на сворных швах н близлежащих участках поверхности.

2. Экспертиза образцов змалирсванных труб после 2-4 лет эксплуатации па Тюменских нефтепромыслах показали, что силнхатнозмалевыг покрыли сохранили высокие защитные свойства на гладкой поверхности труб. В зо(;ак нарушения сплошности покрытия (на продольных и спиральных сварных швах), разно так и на на защищенных кольцевых птах, на- • блюдаегся шпенсипная язвенная коррозия, приводящая к выходу го строя трубопровода ys:c через 1,5-2 года эксплуатации)-

3. Результаты лг.берзтерных и прогпподствектрлх испытаний стальных труб с «ьтокатноэмалевыми покрытиями МК-5. позволяют рекомендовагь их

. для широкого использования з труболрсЕодкых системах нефтепромыслов, химический. состав, нефти я штастосых вод которых аналогичен физико-химическим параметрам этих сред в Тюмсиском регионе.

Высокий гарантийный сротс слуя# эмалированных труб {40-50 лет) может быть обеспечен пр» вьтолпекни всех мероприятий' по эффективной защите от коррозии продольных н кольцевых швоз. ;

4. Ргг-работш:?. технология изоляции сверных стыкоа как терчюуеззги-?шоищ№1 материалами, тах н липкяш ле:пгсм?ь ,

. 5. Предложена методика 'пздргмтескаго расчета потерь давления при движении нефти п горячей воды по трубам, похфытын эмалью. Потери давления при душкснж: нефти и горячей воды по зшлировашЕЫМ трубам снижаются в 1,8-2 раза, а пропусхвая спосоСжость превосходит аналогичный показатель в 1,3-1,5 раз но сравнению с соотктсгаукзицгми похазате-лями при течении дзпянх жидкостей по трубам бзз покрытия.

б. Процесс эмалирования труб с сратосшшателем для формирован«',я гладкой по«:рхнрсгл внедрен на Пешенско?г АО «Пенззгодпром» в 1999 , году. . ■■ .

Основное содерйянне диссертгшш излолхиэ з публикациях:

1. Гукасоз H.A., Михайловский АЛ I., Риккер B.II. Теория, практика и пер-спскпгаы использования труб, покрытых змзлыо.» М.: Недра, 2000.-124 с. _ '.'-■;, '. .

2. Риккер В.И Результаты использова1п«1 эмалированных труб. //Строительство нефтяных и газовых сквазкнн на cyine и на море. 2000.

' К®4.С.24-27 .

3. Риккер В.й. Технология изоляции сварных стыков трубопроводов из эмалировзнных труб. //Строительство нефтяных н газовых скважин на суше и на море.2000.№3. С.32-35.

4S •

4. Рнхкер B.H. Антикоррозионные нсследошиш силзасатноэмалевых покрытий тала МК-5 {».'трубах, прсдаазначешшх -для нефтепромыслов тюменских месторождений-'7/Сфоптельстьо нефтяных и газовых сазаааш ка суше и на корг.2000JS2.C. 3 4-1 б.

. 5. Гукасов НА, Ргаасер В.И., Каледа НА, Демздочхин В.В. Гидродинамические особеивостя данжезша горячей воды по трубам, покрытым эмалью: //Строительство нефтям^х у гсзових сгшгжнн из суше п на-Mope.2000Jfe2.C.ll-13.

6. Гукасоз Н.А., Риккср В.И., Каледа И. А., -'Дгмвдочюш В.В. Движение гидросмеси по.".'. ьсртнкадышм '.мрубам, • покрытым. , эмалью. //Строительство -нефтяных игазовых . сишаш на суше .и па уо-рг.20003&4.С.29-31

7. Гукасов НА, Рнхкер В.И., Калэдд И.А., Дгвддочккп В.В. О причшшх уменьшении пщрааллчсских' сопротивлений при дайжешш по трубам,-покрытым эмалыо..'// .Строительство ..нефтяных к газовых_ скважин ш суше и на ысрг.2000.?йЗ.С.5б-50.

0. Рнккер В.И. Трубы стальные с .анпасоррозимпшм покрытием //Всероссийская тшучио-прахгичссксд. конференция. Теория, практика и перспективы использование тру, накрытых эмалью, Пенза, ПДЗ. 1999 г.С.3-5. ■■■-. :.- ■■'.-.;

9. Гукаков Н.А., Ртсскер В.И., Каледа И.А., Демидочхаш' В.В., Мальцева ГА. Энергосберегающие л згааогачгаа» созмюкносш.труб, прркпатых.-эмальюУ/ Материала ьэддупародиой isgreio-npaimraccEoii конференции «Хозяйстсешэ-гапьевая и'стсгшия воды: проблемы очистки и нспальзо-Еашя.», Пг:-зз, ДЦЗ,2000г., с-13-14.;

Ю.Р1шеер BJL Шриакга изоляции сгзрных стыков труб, покрытых- эмалью // Всероссийски пауч^пракпигоаа; вдафергяцкз. Теория, практика н перспективы пепользогашы 'труб с • разданными покрытиями. Пенза, ПДЗ, 20С-0 г. С.27-28.

11.Рнхкер В.И., Каледа И.А., Дешгдочхин В.В. Гидравлические иссиедоза-2шя при двизхешш горячей воды но трубам, покрытым эмалью // Всероссийская научно-прахпнеская конференция. Теория, практика я перспективы использования труб с рззличзшми покрытиями. Пенза, ПДЗ, 2000 г. С.37-38.

12.Гукасов НА, Риккер В Н., Каледа И.А, Демвдочкин В.В. Гидравлические исследования по движению гидросмеси через трубы, покрытые эмалью// Всероссийская научно-прагшческая конференция. Теория, практика и перспективы использования труб с различными покрытиями. Пенза, ПДЗ, 2000 г. С.77-78.

13.Риккер В.И. Исследования стойкости сштихатноэмаяевогт» покрытий МК-5 на трубах для условий Тюменского региона // Всероссийская научно-практическая конференция. Теория, практика и перспективы нспользоаа-1шя труб с различными покрытиями. Пета, ПДЗ, 2000 г. С. 3 -5.

its

Н.Гухассп H.A., Тиккер В.И., Калэда И.Л., Демидспаш В.З. Определение толщины пограничного слоя при ДБ!с-леили воды по трубач, покрытым -налью II Всероссийская научно-практическая конференция. Теория, практика и перспективы использования труб с различными покрытиями. Пенза, ПДЗ, 2ÖC0 г. С. 31-82.

15.Риккер ВН., Каледа И.Л., Демидочкин В.В. Сохращешге потерь давления за счет использования труб, покрытых эмалью // Международная нз-учно-пракпмеский семинар. Проблемы энерго- и ресурсосбережения з промышленности и .яашвцио-комуиаяьком комплексах г. Пенза, ПДЗ, 2000 г.С.34.

16.Рнккер 8.И., Каледа ЯЛ., Демцдочкин В.В. Гидолвлические нссдедова-шм при движении горячей воды по трубам, покрытым эмалью // Всерос-сш!ская'тучно-пршсгаческая конференция. Тесрил, практика и перспективы нснидь зсваиия труб с различными покрытиями. Пета, ПДЗ, 20G0 г. С. 91-93.

!7.?н«сер EIL Пр.асглка н^елгло'заи:« эмалированных труб в теплоснабжении. И Метхдуняродэтл научис г рантический семинар. Проблемы энерго- и рссуршебертаамшя а лрзодшлшносги и жилищно-ксмунадыгом комплексах г. Пеша, ПДЗ, 2500 г. С. 51.

/

Повышенна коррозионной стойкости труб, покрытых омаль:о, как один из факторов улучшения -з:«>лошчсекой безопасности

СпгОнальност: 05.14.16 — .Тех:-шч-«а« средства н методы зашиш огср> • - 4 'ясаащгй среды

05.17.03 — Технатслш элгктрояшнчесхих процессов

Сдано а производство 25.04.2CG0. Фермат £0x84!/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ. п. 1,11. Захаз К' 316. Тираж 80.

Типография издательства Пензенского государственного университета. Пенза, Красная, 40.

ВВЕДЕНИЕ

1. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭМАЛИРОВАННЫХ ТРУБ В МЕЛИОРАЦИИ, В ВОДО- И ТЕПЛОСНАБЖЕНИИ,

А ТАКЖЕ В НЕФТЕПРОМЫСЛОВОЙ ПРАКТИКЕ.

2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ ЭМАЛИРОВАННОГО ПОКРЫТИЯ.

3. ИСПЫТАНИЯ ЭМАЛИРОВАННОГО ПОКРЫТИЯ.

3.1. Метод определения ударной прочности покрытия.

3.2. Определение переходного электрического сопротивления изоляционных покрытий труб в заводских условиях.

3.3. Определение удельного веса покрытия из силикатной эмали.

3.4. Испытания покрытия из силикатной эмали на разрыв.

3.5. Определение прочности сцепления силикатно-эмалевого покрытия с металлом (адгезия)

4. ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ

ТРУБОПРОВОДОВ С ЭМАЛЕВЫМ ПОКРЫТИЕМ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗОЛЯЦИИ СВАРНЫХ СТЫКОВ.

4.1. Технология сварки труб, покрытых эмалью.

4.2. Технология изоляции сварных стыков.

4.2.1. Технология изоляции сварных стыков трубопроводов из эмалированных труб термоус.аживащимися материалами.

4.2.2. Технология изоляции сварных стыков трубопроводов из эмалированных труб полиэтиленовыми липкими лентами.

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ДВИЖЕНИЮ НЕФТИ И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ В ТРУБАХ,

ПОКРЫТЫХ ЭМАЛЬЮ.

5.1. Гидравлические сопротивления при движении воды по трубам, покрытым эмалью.

5.2. Использование эмалированных труб при проектировании нефтепровода.

5.3. Гидродинамические особенности движения горячей воды по трубам, покрытым эмалью.

6. АНТИКОРРОЗИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИЛИКАТНО-ЭМАЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ ТИПА МК-5 НА ТРУБАХ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ НЕФТЕПРОМЫСЛОВ ТЮМЕНСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

6.1. Методика испытаний.

6.2. Результаты лабораторных и стендовых испытаний.

6.3. Анализ результатов лабораторных и стендовых испытаний.

6.3.1. Физико-химическая модель системы: сталь - силикатно-эмалевое покрытие - электролит

6.3.2. Анализ результатов испытаний.

6.3.3. Прогноз коррозионной надежности эмалированных труб.

6.3.4. Результаты экспертизы коррозионного состояния трубопроводов из эмалированных труб, находящихся в эксплуатации.

ВЫВОДЫ

Использование стальных труб для строительства напорных трубопроводов оросительных систем, холодного хозяйственно-питьевого, горячего коммунального водоснабжения и отопления, систем нефтепроводов и газопроводов обусловлено их высокой прочностью и хорошей сопротивляемостью труб динамическим нагрузкам и прогибающим усилиям. Стальные трубы применяют в трубопроводах, работающих при значительных внутренних давлениях, а также при укладке их в макропористых грунтах, в сейсмических районах, по мостам и эстакадам и при устройстве дюкеров.

Существенным недостатком стальных труб является их подверженность коррозии, которая ведет к огромной бесполезной трате металла, сокращению срока службы трубопроводов, увеличивает шероховатость внутренней поверхности стенок труб, что сопряжено с дополнительными затратами энергии на подачу жидкости. Таким образом, коррозия труб вызывает увеличение как строительных, так и эксплуатационных расходов в системах транспортировки жидкостей.

Для защиты от коррозии внешней поверхности стенок трубы долгие годы применялись различные типы битумных покрытий, обмотка различными типами полимерных плёнок в полевых условиях. В настоящее время используется покрытие труб экструвированным полиэтиленом в заводских условиях.

Для предохранения внутренней поверхности труб от коррозии применяют различные виды покрытий: цементно-песчаные, лаковые, эпоксидные, эмалевые и др. Одни из них имеют ограниченную область применения, а цементно-песчаные, например, обуславливают значительное уменьшение площади поперечного сечения, что приводит к увеличению гидравлических сопротивлений и снижению пропускной способности труб.

К настоящему времени накопился достаточно большой опыт использования эмалевых покрытий для защиты от коррозии стальных труб.

В 1949 г. инженером Подклетовым было получено авторское свидетельство на изобретение — способ эмалирования труб с использованием для обжига покрытия метода нагрева труб в электромагнитном поле индуктора. С этого времени в России впервые в мире начала разрабатываться технология эмалирования труб на станках-автоматах с использованием индукционного обжига покрытий.

В 1961 г. во Всесоюзном научно-исследовательском институте по строительству магистральных трубопроводов (ВНИИСТ) была создана лаборатория эмалирования труб, на которую были возложены функции головного подразделения в области индукционного эмалирования труб.

В 1960-1970 гг. во ВНИИСТе на опытно-промышленной базе (ст. Львовская Московской обл.) проведены работы по индукционному эмалированию опытных партий с внутренним и наружным покрытием.

По технологии ВНИИСТа созданы производства по эмалированию труб в г.г. Краснокамске, Шевченко, Похвистнёво, которые ориентированы на нефтяников.

В г.г. Казани, Нижнем Новгороде, Волгограде, Москве, Донецке, Одессе с 1975 г. созданы участки по эмалированию внутренней поверхности труб для нужд коммунального, теплоэнергетического хозяйства.

В 1980 г. в Пензе объединением "Пензаводпром" впервые в мире была создана технология двухстороннего эмалирования труб с использованием метода нагрева труб в электромагнитном поле индуктора.

Метод индукционного эмалирования отмечен в 1990 г. премией Совета Министров СССР, а в 1991 г. на XIX Международном салоне по новейшим технологиям в Женеве — золотой медалью.

Выпускаемые Пензенским заводом трубы использовались в основном для сооружения мелиоративных систем и трубопроводов хозяйственно-питьевого водоснабжения. В последние годы эти трубы нашли широкое применение при сооружении промысловых трубопроводов, транспортирующих высоко-агрессивные среды на нефтяных месторождениях, а также при строительстве теплотрасс, топливопроводов в аэропортах и трубопроводов для перекачки высоко-агрессивных стоков животноводческих комплексов.

При эмалировании большое внимание уделяли составам эмалей для покрытия труб. Был опробован ряд составов. Наилучшее качество показали безгрунтовые эмали МК-5 и МК-5Р, разработанные Рижским политехническим институтом и получившие гигиенический сертификат Госсанэпиднадзора РФ на использование в трубопроводах питьевого и хозяйственного назначения. Для транспортирования обводненной нефти с большими примесями сероводорода лабораторией ПО "Пензавод-пром" и ВНИ ИСТом были разработаны кислотостойкие эмали № 8 и № 16. Участок варки фритты (гранулированной эмали) имеется на ПО "Пензаводпром".

Пензаводпром" выпускает стальные трубы с двухсторонним си-ликатно-эмалевьм покрытием наружным диаметром 89.426 мм, толщиной стенки 3.8 мм, толщиной эмали 300.500 микрон (ТУ 1390001-01297858-96).

Стоимость изоляции двухсторонним эмалированием составляет 95. 110 % от стоимости стальной трубы в зависимости от ее диаметра, толщины стенки, химического состава и толщины эмалевого покрытия.

При строительстве трубопроводов наиболее эффективным способом соединения труб считается фланцевое, но оно является надежным только для низконапорных трубопроводов. Наибольшее распространение получило соединение стальных труб на сварке. Однако долгое время сварные швы на эмалированных трубопроводах оставались слабым местом. В настоящее время разработаны технологии сварки, обеспечивающие высокую коррозионную стойкость сварных стыков внутри трубы.

Среди многообразных способов и методов защиты металлов от коррозии нанесение эмалевых покрытий на изделие занимает особое место в практике повышения химической стойкости металлических конструкций в коррозионных средах. В отличие от изоляционных покрытий из органических материалов (низко и высокомолекулярных соединений) эмалевые покрытия помимо высокой механической прочности обладают большой термической, химической и биологической стойкостью во многих средах.

Эмалевые покрытия все шире внедряются в практику защиты не только технологического оборудования в химическом производстве, но и для защиты от внешней и внутренней коррозии труб, используемых в сетях теплоснабжения [9, 10, 17, 22, 30, 38], мелиорации [2, 22, 25] и нефтепромысловом деле [3, 4, 6, 22, 24, 26, 31, 37, 41, 42].

Опыт эксплуатации трубопроводов из эмалированных труб, транспортирующих различные органические и неорганические продукты, позволяет достаточно уверенно прогнозировать защитную эффективность эмалевых покрытий на стальных трубах.

Одной из главных задач работы является определение эффективности защитного действия эмалевых покрытий на стальных трубах в водных средах, характерных для нефтепромыслов.

В плане выполнения поставленной задачи проводились следующие работы: лабораторные и стендовые испытания защитных свойств эмалевых покрытий типа МК-5 на стальных трубах в минерализованных водах, идентичных пластовым водам нефтепромыслов Тюменского региона; анализ коррозионного состояния эмалированных трубопроводов после продолжительной эксплуатации их в системах транспорта различных водных продуктов; прогнозная оценка антикоррозионной эффективности эмалевого покрытия типа МК-5 на стальных трубах в условиях Тюменских нефтепромыслов и определение вероятной продолжительности безотказной эксплуатации эмалированных трубопроводов в этом регионе; разработка основных направлений повышения защитной эффективности эмалевых покрытий на стальных трубах применительно к воздействию других коррозионно-активных транспортируемых продуктов.

Работа состоит из введения, шести глав и списка литературы.

В первой главе приводится опыт использования эмалированных труб в мелиорации, в водо- и теплоснабжении, а также в нефтепромысловой практике.

Вторая глава посвящена описанию технологического процесса нанесения эмалированного покрытия.

В третьей главе излагаются различные виды испытаний эмалированных покрытий.

В четвертой главе даются современные методы сварки трубопроводов с эмалевым покрытием и технология изоляции сварных стыков.

В пятой главе излагаются результаты гидравлических исследований при движении воды по трубам, покрытым эмалью.

Шестая глава посвящена коррозионным испытаниям эмалевых покрытий в водных средах, характерных для нефтепромыслов Тюменской области.

Выводы

1. Проведены лабораторные и стендовые испытания четырех серий образцов стальных труб с силикатно-эмалевыми покрытиями в водных средах, имитирующих химический состав пластовых вод Тюменских нефтепромыслов. В результате испытаний установлено: однослойное покрытие, при отсутствии в нем макродефектов, первоначально имеет сквозную пористость порядка 10~3 % и переходное сопротивление менее 103 Ом«м2. Скорость коррозии стали под покрытием уменьшается в 105.Л06 раз по сравнению с коррозией незащищенного металла. Характер изменения скорости коррозии стали под покрытием во времени свидетельствует о химической устойчивости силикатной эмали и о "залечивании" микропор продуктами коррозии; большинство обследованных образцов эмалированных труб имели макродефекты и несплошности покрытия в зонах сварного шва. Л ока лизания коррозионного разрушения стенки трубы, вплоть до сквозного проржавления, наблюдалась преимущественно на сварных швах и близлежащих участках поверхности.

2. Экспертиза образцов эмалированных труб после 2-4 лет эксплуатации на Тюменских нефтепромыслах показала, что силикатно-эмалевые покрытия сохранили высокие защитные свойства на гладкой поверхности труб. В зонах нарушения сплошности покрытия (на продольных и спиральных сварных швах), равно как и на незащищенных кольцевых швах, наблюдается интенсивная язвенная коррозия, приводящая к выходу из строя трубопровода уже через 1,5.2 года эксплуатации.

3. Результаты лабораторных и производственных испытаний стальных труб с силикатно-эмалевыми покрытиями МК-5 позволяют

1. Альтшуль А. Д. Гидравлические потери на трение в трубопроводах. - М.: Госэнергоиздат, 1963.

2. Бизерманис JI.K. и др. Двухстороннее эмалирование труб для мелиоративного строительства //* Стекло и керамика. 1984. № 9.

3. Вебер В.Ш. Изучение коррозии при термических методах разработки нефтяных месторождений // Тезисы докл. научн.-техн. конф. молодых ученых и специалистов предприятий нефт. и газ. пром-ти Мангышлакской области. Шевченко. - 1984.

4. Вебер В.И. и др. Разработка композиций эмалевых шликеров для нефтяной промышленности // Тр. Белгородского технол. ин-та строительных материалов. Белгород. - 1986.

5. Вебер В.И. и др. Преимущество эмалевых покрытий для защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии в условии Мангышлака // Нефт. хоз-во. 1986. - № 3.

6. Вебер В.И. Состояние и перспективы применения стеклоэмалевых покрытий в нефтяной промышленности. М. : В Н И И ОЭНТ. -1989. - Вып. 9.

7. Гукасов H.A., Каледа И.А., Демидочкин В.В. Гидродинамика труб, покрытых эмалью. — Пенза: ПГАСА, 2000. 160 с.

8. Гукасов Н.А, Каледа И.А, Стерлигова Г.И., Демидочкин В.В. Гидравлический расчет нефтепровода из труб, покрытых эмалью // Материалы всероссийской конференции / Теория, практика и перспективы использования труб, покрытых эмалью. Пенза, 1999. - С. 12.14.

9. Гукасов H.A., Михайловский Ю.Н., Риккер В.И. Теория, практика и перспективы использования труб, покрытых эмалью. М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 2000. - 124 с.

10. Гукасов H.A., Риккер В.И., Каледа И.А., Демидочкин В.В. Гидродинамические особенности движения горячей воды по трубам, покрытым эмалью // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2000. - № 4.

11. Гукасов H.A., Риккер В.И., Каледа И.А., Демидочкин В.В. Энергетические возможности труб, покрытых эмалью // Сб. материалов / Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах. Пенза: ПДЗ, 2000. -С. 23.25.

12. Инструкция по применению импортных полимерных лент и липких оберток. ВСН 2 — 84 — 82. М.: Миннефтегазстрой, 1982.

13. Кочин И.Е., Кибель И.А, Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Часть II. — М.: Гос. изд-во физ-мат. лит-ра, 1963.

14. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970.

15. Методические указания по выбору оптимальной технологии эмалирования труб для системы теплоснабжения. — М.: АКХ им. К.Д. Панфилова, 1998.

16. Патрашев А.Н. Гидромеханика. М.: Военно-морское изд-во, 1953.

17. Подклетнов E.H., Сиротинский A.A. Эмалирование труб и резервуаров на станках-автоматах // Строительство трубопроводов. -1973. № 6.

18. Применение эмалевых покрытий на месторождениях Мангышлака / А.Л.Ивлев, В.И.Вебер и др. М.: 1986.

19. Риккер В.И. Трубы стальные с антикоррозионным эмалевым покрытием // Материалы всероссийской конферегпдии / Теория, практика и перспективы использования труб, покрытых эмалью. -Пенза: ПДЗ, 1999. С. 3.5.

20. Риккер В.И. Результаты использования эмалированных труб // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. -2000. № 4.

21. Риккер В.И. Технология изоляции сварных стыков трубопроводов из эмалированных труб // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2000. - № 3.

22. Риккер В.И. Антикоррозионные исследования силикатно-эмалевых покрытий типа МК-5 на трубах, предназначенных для нефтепромыслов Тюменских месторождений // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2000. - № 4.

23. Риккер В.И. Использование эмалированных труб в различных областях // Всероссийская н/практ. конференция / Теория, практика и перспективы использования труб с различными покрытиями. Пенза: ПДЗ. - 2000.

24. Риккер В.И. Варианты изоляции сварных швов эмалированныхтрубопроводов / / Всероссийская научно-практическая конференция / Теория, практика и перспективы использования труб с различными покрытиями. Пенза: Г1ДЗ. - 2000.

25. Риккер В.И., Каледа И.А., Демидочкин В.В. Экономия энергии при использовании труб, покрытых эмалью // Всероссийская н/практ. конференция / Теория, практика и перспективы использования труб с различными покрытиями. Пенза: ПДЗ. - 2000.

26. Рейзин Б.JI. Защиты системы горячего водоснабжения от коррозии. — М.: Стройиздат, 1983.

27. РД. ПермНИПИнефть. Технологический процесс эмалирования труб нефтяного сортимента. — Пермь, 1986.

28. Разработка технологических процессов при эмалировании нефтепромыслового оборудования / Отчет о НИР, промежуточный. КазНИ II Инефть. Руководитель Ив лев A.A. Шифр заказ - наряд 4476. - Шевченко, 1976.

29. Стеклов О.С. Технология сварки трубопроводов с двухсторонним эмалевым покрытием / / Сварочное производство. — 1958. — № 2.

30. Стеклов О.С. A.C. 372403, 787768, 1636616, 1648696, 18301213 СССР.

31. Стерлигова Г.И., Каледа И.А., Демцдочкин В.В. Физико-химические аспекты снижения гидравлических сопротивлений // Материалы всероссийской конференции / Теория, практика и перспективы использования труб, покрытых эмалью. — Пенза: ПДЗ, 1999. С. 18.20.113

32. Стефашок И.В. и др. Опыт применения эмалированных труб для борьбы с коррозией и парафинизацией нефтяных скважин // НТС Сер. / Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. М.: ВНИИОЭНТ, 1983. - № 7.

33. СТО 06-101-84 ПО Мангышлакнефть. Технология эмалирования опытно-промышленной партии насосно-компрессорных труб.

34. Стрижевский И.В., Сурис М.А. Защита подземных теплопроводов от коррозии. — М.: Энергоатомиздат, 1983.

35. РД 34.20.518-95. Типовая инструкция по защите тепловых сетей от наружной коррозии. М.: Служба передового опыта ОРТРЭС, 1997.

36. ТУ 1390-001-01257858-96. Трубы стальные с двухсторонним сили-катно-эмалевым покрытием. ОКГ1 139000, Группа В-62. М.: АО. "Роснефтегазстрой", ВНИИСТ, 1996.

37. Хуснутд1шов Т.Ф., Архипов В. В. Задачи развития Тенгизского нефтяного месторождения // Строительство трубопроводов. — 1986. № 3.

38. Шевелев Ф.И. и Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлических расчетов водопроводных труб. — М.: Стройиздат, 1984.