Серафимович В.Б., Агафонов В.В., Буланова Н.Я. (ООО «Институт ВНИИСТ»)
Федеральный стандарт ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии» регламентирует, что изоляция зоны сварных стыков «…по своим характеристикам должна соответствовать изоляции труб». Однако ГОСТ Р 51164-98 разрабатывался около 20 лет назад и отражает уровень технических требований конца 80-х годов прошлого века, когда в Российской Федерации не был освоен крупнотоннажный выпуск труб с заводской изоляцией и современных термоусаживающихся материалов для защиты сварных стыков труб. В связи с этим в 2003 году были разработаны и введены в действие в системе ОАО «АК «Транснефть» «Технические требования на наружные антикоррозионные покрытия на основе термоусаживающихся полимерных лент, предназначенные для изоляции сварных стыков магистральных нефтепроводов и отводов от них» (ОТТ-04.00-45.21.30-КТН-002-1-03). При разработке «Технических требований…» были учтены требования российских и зарубежных стандартов, отечественный и зарубежный опыт изоляции сварных стыков труб.
Защитные покрытия, наносимые на зону сварных стыков, по своим свойствам должны быть в максимальной степени тождественны качеству основного покрытия труб, обеспечивать совместимость с ним и, тем самым, достигать равнозначности противокоррозионной защиты всего трубопровода. Этим требованиям удовлетворяют термоусаживающиеся полимерные материалы, широко используемые в последние годы в нашей стране.
Термоусаживающиеся ленты (манжеты) представляют собой двухслойный материал, состоящий из полиэтиленовой радиационно-модифицированной пленки-основы, которая совмещена с термоплавким адгезивом, обладающим высокой адгезией к стальной трубе и к заводскому покрытию. Манжеты, имеющие высокую температуру размягчения термоплавкого адгезива, наносят на зоны сварных стыков труб, как правило, по эпоксидному праймеру.
Праймер представляет собой свободную от растворителей композицию, которая состоит из эпоксидной смолы и отвердителя (активатора). Праймер поставляется потребителю комплектно с манжетами.
В процессе усадки манжеты под действием тепла пропановой горелкой тепла адгезив расплавляется, при этом активизируются химические процессы образования адгезионной связи расплава с эпоксидным праймером. Расплавленный адгезив и не затвердевший эпоксидный праймер заполняют все неровности поверхности трубы. Под воздействием высокой температуры (подведенной тепловой энергии) происходит «сшивание» эпоксидного праймера и формирование устойчивой адгезионной связи «металл-покрытие». Образуется прочное защитное покрытие с высокой адгезией к сварным стыкам трубопроводов, которое способно длительно эксплуатироваться при повышенных температурах.
Конструкция покрытия сварного стыка на основе термоусаживающихся лент (манжет) как бы «копирует» трехслойное полиэтиленовое покрытие труб, нанесенное в заводских условиях, и аналогично ему состоит из эпоксидного праймера толщиной 100-200 мкм, термоплавкого адгезива толщиной около 1 мм и слоя «радиационно-сшитого» полиэтилена толщиной 1 мм и более.
Технология нанесения термоусаживающихся манжет на зону сварного стыка включает в себя последовательно выполняемые операции: очистку зоны сварного стыка и прилегающих к нему участков заводского покрытия от загрязнений: снега, наледи, грязи, масляных пятен; сушку поверхности трубы для удаления адсорбированных слоев влаги; абразивную очистку поверхности стыка от продуктов коррозии; предварительный подогрев зоны сварного стыка; нанесение эпоксидного праймера; позиционирование (оборачивание) манжеты вокруг трубы и закрепление замковой пластины (ленты-замка) для замыкания манжеты в «кольцо»; усадку манжеты и контроль качества проведенных работ.
После реализации процесса термоусадки манжета плотно обжимает трубу и прилегающее к стыку заводское покрытие, создавая непроницаемый барьер для почвенного электролита и защищая сварной стык от почвенной коррозии.
В Российской Федерации термоусаживающиеся материалы производятся на предприятиях: ОАО «Гефест-Ростов» (г. Ростов-на-Дону) - манжеты ДОНРАД-МСТ ЭП»; ООО ПФК «Техпрокомплект» (г. Москва) - манжеты «ТИАЛ-М» и ЗАО «Терма» (г. Санкт-Петербург) - манжеты «ТЕРМА-СТМП».
Термоусаживающиеся материалы прошли испытания в ООО «Институт ВНИИСТ» на соответствие требований ГОСТ Р 51164-98, ОТТ ОАО «АК «Транснефть» и внесены в «Перечень разрешенных к применению термоусаживающихся материалов, используемых для защиты сварных стыков трубопроводов в системе ОАО «АК «Транснефть», утвержденный в 2004 г. Эти манжеты используются для защиты зоны сварных стыков труб при строительстве линейной части нефтепроводов без ограничения по диаметрам трубопроводов.
Из зарубежных термоусаживающихся материалов применяются манжеты «НТLP-60», «DIRAX» фирмы «Tyco Adhesives» (ранее «Raychem», CША) и «GTS-65», «ТВК-65» фирмы «Canusa» (Канада). Манжеты «DIRAX» и «ТВК-65» рекомендуется использовать при строительстве подводных переходов методом наклонно-направленного бурения (ННБ). Система «DIRAX» состоит из собственно манжеты стандартной ширины 600 мм с прикрепленным замком и слоем термоплавкого адгезива (клея), а также узкой («жертвенной») манжеты шириной 80 мм армированной стекловолокном с предварительно закрепленным собственным замком. Манжета «DIRAX» наносится по эпоксидному праймеру, состоящему из эпоксидной смолы и отвердителя. Узкая «жертвенная» манжета воспринимает на себя сдвигающие нагрузки при протаскивании трубы в скважине.
Манжета «ТВК-65» фирмы «Canusa» (Канада) также используется для строительства переходов методом ННБ и усилена дополнительным слоем эпоксидного праймера, который наносится на передний край (в направлении протаскивания трубопровода) основной и «жертвенной» манжеты.
Следует отметить, что изоляция зоны сварных стыков на бровке траншеи выполняется при меняющихся метеорологических условиях, но вместе с тем должна обеспечивать то же качество, что и заводское покрытие. Однако на заводе нанесение покрытий механизировано и автоматизировано, а в трассовых условиях изоляция сварных стыков труб производится вручную. В этом случае качество защиты зоны сварных стыков в значительной степени связано с влиянием человеческого фактора. Одним из путей уменьшения влияния человеческого фактора на качество покрытия сварных стыков является улучшение качества нормативной базы, то есть качества разработки операционных или технологических карт, в которых должны быть подробно описаны технологические операции по усадке манжет, учтен накопленный строителями практический опыт по их нанесению, а также учтены рекомендации заводов-изготовителей материалов.
Экспертная проверка технологии нанесения термоусаживающихся манжет на сварные стыки труб при строительстве нефтепроводов, выполненная сотрудниками института в рамках договора с АК «Транснефть», показала, что очистка стыков труб от продуктов коррозии на трассе осуществляется самыми различными методами: абразивным (пескоструйным), механическим (щетками) и химическим (с использованием преобразователей ржавчины), что не всегда соответствует требованиям Компании. Были отмечены также различные температурные режимы предварительного и нагрева труб, различные способы нанесения праймера, а также различные режимы нагрева труб в процессе «сушки» праймера и усадки манжеты. Кроме того, в нормативных документах нет подробного описания технологических операций по усадке манжет.
В целях повышения качества изоляционных работ по защите зоны сварных стыков труб при строительстве магистральных нефтепроводов производственным отделом Компании было принято решение о разработке типовых операционных карт по технологии нанесения термоусаживающихся манжет отечественного и зарубежного производства с учетом технических требований Компании, рекомендаций заводов-изготовителей изоляционных материалов и специфики нефтепроводного строительства в различных регионах страны.
ООО «Институт ВНИИСТ» разработаны типовые операционные карты по технологии усадки манжет отечественного и зарубежного производства - для зарубежных манжет «ДИРАКС», «ТВК-65» (для защиты стыков при строительстве переходов методом наклонно-направленного бурения), «НТLP-60» и «GTS-65» и для отечественных манжет - «ДОНРАД-МСТ ЭП» (производства ОАО «Гефест-Ростов», г. Ростов-на-Дону), «ТЕРМА-СТМП» (ЗАО «Терма», г.С. Петербург) и «ТИАЛ-М» (ООО ПФК «Техпрокомплект», г. Москва).
В типовых операционных картах приведены требования к абразивным материалам, к степени очистки и шероховатости поверхности труб и заводского покрытия; даны практические приемы по смешению и нанесению праймера, нанесения нормированной толщины или его расхода, в том числе, приведена продолжительность сохранения жидкой фазы при различных температурах; подробно описаны технологические особенности нанесения отечественных и зарубежных термоусаживающихся манжет, даны сведения по свойствам используемых изоляционных материалов, геометрическим размерам манжет и условиям их хранения, мероприятия по повышению качества изоляционных работ.
При нанесении термоусаживающихся манжет некоторые технологические операции аналогичны, а по ряду операций имеются отличия, в том числе по конструктивным особенностям защитного покрытия зоны стыка. В таблице 2 приведены основные технологические операции по усадке манжет. Из таблицы видно, что операции по сушке и очистке поверхности сварного стыка труб (строка 1 и 2) для всех термоусаживающихся манжет прмерно одинаковы. Однако у различных термоусаживающихся манжет различны температурные режимы предварительного подогрева труб перед нанесением адгезионного эпоксидного праймера. Максимальные температуры рекомендуется использовать для манжет типа «ТЕРМА-СТМП» и «ТИАЛ-М». У манжет «GTS-65» и «ТВК-65» (фирмы «Саnusa») эпоксидный праймер наносится на трубу нагретую лишь до температуры 30-40°С, поскольку после его нанесения он принудительно отверждается («сушится») пропановыми горелками при температуре 85-95°С. Различны также варианты усадки манжет. Термоусаживающиеся манжеты типа «HTLP-60» (фирмы «Tyco Adhesives»), «ДОНРАД-МСТ ЭП» «ТИАЛ-М» и «ТЕРМА-СТМП» усаживаются по «свеженанесенному» праймеру. Манжета «GTS-65» (фирмы «Cаnusa») усаживается по отвержденному («сухому») праймеру Эпоксидный праймер следует наносить только на поверхность сварного стыка труб для манжет «ТЕРМА-СТМП» и «GTS-65» (также как и у «ТВК-65» фирмы «Саnusa»), тогда как для манжет «HTLP-60», «ТИАЛ-М» и «ДОНРАД-МСТ ЭП» праймер наносят как на очищенную зону сварного стыка, так и на прилегающее к нему заводское покрытие. Все технологические особенности подготовки зоны стыка и нанесения (усадки) манжет детально изложены в типовых операционных картах, соблюдение которых обеспечивает качественное выполнение изоляционных работ и надежную противокоррозионную защиту сварных стыков трубопроводов.
