Главная|Услуги|Вакансии|Новости|Контакты  

(812)430-19-00
(812)430-21-00

Каталог

 
 
 

- Полимочевинуретановое покрытие "ФОРПОЛ" для антикоррозионной защиты металлических и бетонных конструкций и сооружений при обустройстве морских нефтегазовых месторождений.

УДК 678.026
ПОЛИМОЧЕВИНУРЕТАНОВОЕ ПОКРЫТИЕ "ФОРПОЛ"
ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
И БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ПРИ ОБУСТРОЙСТВЕ МОРСКИХ НЕФТЕГАЗОВЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
И.А.Сусоров, д.т.н., профессор; Е.Л.Хаит, ОАО "Кронос СПб"
Ю.Е.Зобачев, к.т.н., ЗАО "ЦНИИМФ"

В последние годы в России активно проводится поиск и значительно увеличилась добыча нефти и газа на малоосвоенных территориях континентального шельфа на Дальнем востоке, Каспийском море, в районе северных морей. Причем интерес к новым морским нефтегазовым месторождениям неизменно растет, что обусловлено их большой перспективностью и сокращением разведанных запасов нефти и газа на материковой части суши [1, 2].
Интенсивное освоение подводных месторождений влечет за собой обоснованный выбор надежных и долговременных средств защиты от коррозии конструкций и сооружений из металла и бетона на всех стадиях проектирования, строительства и эксплуатации морских буровых платформ для разведки и добычи нефти и газа [3, 4]. Такие же проблемы стоят и перед проектировщиками и строителями морских и речных портов, причалов и гидротехнических сооружений [5].
Существующие общегосударственные СНиПы и отраслевые требования ОАО "Газпром" и ОАО "АК "Транснефть" по антикоррозионной защите емкостного и трубопроводного оборудования, различных конструкций и сооружений из металла и железобетона не распространяются на нефтегазодобывающие платформы, эксплуатирующиеся в открытом море [6-9]. В связи с этим, учитывая значительный опыт выбора и применения импортных и отечественных лакокрасочных и полимерных материалов при проектировании, строительстве, эксплуатации и ремонте морских судов неограниченного района плавания, ЗАО "ЦНИИМФ" была поручена разработка общего "Руководства…", рекомендующего системы окрашивания различных участков металлических и бетонных конструкций при обустройстве морских нефтегазовых месторождений с использованием современных прогрессивных покрытий.
Согласно Международным стандартам ISO 12944: 1998, ISO 20340:2003 и NORSOC в части требований, предъявляемых к выбору антикоррозионных систем для получения защитных покрытий, устойчивых в атмосфере морского климата и морской воде, поверхности всех типов конструкций подразделяются на четыре зоны в зависимости от вида воздействующей на них агрессивной среды:
- зона, находящаяся в атмосферных условиях (надстройки, буровые вышки, бурильное оборудование, палубные механизмы и др.);
- подводная зона постоянного погружения в морскую воду (сваи, причалы, колонны, основания и др.);
- зона разбрызгивания морской воды;
- зона переменного смачивания волнами.
Последние две зоны конструкций наиболее коррозионно нагружены, так как они воспринимают не только химическое воздействие соленой воды, но и УФ-излучение – в первом случае – и механическое действие движущегося льда – во втором случае.
Современный ассортимент промышленных лакокрасочных полимерных систем для антикоррозионной защиты металлических и железобетонных конструкций и сооружений, эксплуатирующихся в условиях жесткого воздействия атмосферы, агрессивных сред и механических нагрузок, довольно ограничен [5, 10-13]. Как правило, это двухупаковочные композиционные материалы на основе модифицированных полиэпоксидов, полиуретанов, полимочевин, полисилоксанов или "гибридных" пленкообразователей, формирующих на защищаемых объектах толстослойные изолирующие покрытия, устойчивые к комплексному атмосферному, химическому и механическому воздействию и обеспечивающие надежную антикоррозионную защиту на срок не менее 15 лет [14-18].
Наиболее полно из перечисленных выше полимерных композиций основному критерию – обеспечению устойчивости к влиянию коррозионных и других разрушающих воздействий на конструкции и сооружения для разведки и добычи углеводородного сырья при надежном сохранении эксплуатационных параметров покрытий во времени – отвечают полиуретановые и полимочевинные антикоррозионные системы и их "гибриды", в которых в качестве отвердителя используются смеси химических соединений с гидроксильными и аминными группами [14, 18]. Ни один класс других пленкообразователей не обладает таким многообразием свойств, которые позволяют получать покрытия с заранее заданными характеристиками. Сама химическая структура полиуретановых и полимочевинных материалов уже предполагает легкость соответствия свойств образующихся покрытий требованиям эластичности, прочности и твердости: в то время, как уретановые группы гарантируют высокую гибкость макромолекул, водородные связи NH-групп обеспечивают необходимую прочность и твердость [19].
Этот класс полимерных композиций наиболее широко используется для наружной изоляции магистральных нефте- и газопроводов. Из отечественных материалов такого типа, сертифицированных и рекомендованных ОАО "ВНИИСТом" и ООО "ВНИИГАЗом" для производства антикоррозионных работ в заводских и трассовых условиях на объектах ОАО "АК "Транснефть" и ОАО "Газпром", следует отметить системы материалов "Биурс" и "Карбофлекс" [20, 21].
Учитывая весь комплекс требований, предъявляемых для изолирующих покрытий при производстве и сборке морских нефтегазовых платформ, в ОАО "Кронос СПб" разработано полимочевинуретановое антикоррозионное покрытие "Форпол" (ТУ 2458-104-20504464-2006). Данное покрытие на защищаемых объектах формируется за счет смешения и последующего напыления двух компонентов (двухупаковочная система со 100%-ным сухим остатком).
Компонент А (ТУ 2294-095-20504464-2005) – уретановая основа - представляет эластифицированный полиизоцианат, модифицированный эпоксидным соединением. Его основные характеристики согласно техническим условиям представлены в табл.1.

Таблица 1

Основные физико-химические характеристики
эпоксиуретанового форполимера "Форпол-NCO"

Наименование показателя

Норма

Внешний вид и цвет

Вязкая жидкость без механических включении и сгустков от светло-желтого до светло-коричневого цвета. Оттенок не нормируется

Массовая доля NCO-групп, %

13,0 – 15,0

Динамическая вязкость по вискозиметру Брукфилда, Па–с, не более, при температуре:
(23±2)ºС
(60±2)ºС


15,0
1,3

Плотность при температуре (23±2)ºС, кг/м3

1125 - 1135

Показатель преломления при температуре (20,0±0,5)ºС, усл.ед.

,530 – 1,550

Компонент Б (ТУ 2494-103-20504464-2005) – отвердитель – представляет собой гомогенную смесь олигоэфиров с гидроксильными группами и диаминов. Его основные характеристики согласно техническим условиям представлены в табл.2.

 

Таблица 2

Основные физико-химические характеристики
гидроксиламинного отвердителя "Форпол-NH2ОН"

Наименование показателя

Норма

Внешний вид и цвет

Вязкая однородная жидкость без механических включений интенсивно черного цвета. Оттенок не нормируется

Массовая доля общего титруемого азота, %

3,2 – 3,4

Массовая доля воды, %, не более

0,1

Плотность при температуре (23±2)0С, кг/м3

1210 – 1230

Динамическая вязкость по вискозиметру Брукфилда, Па–с, не более, при температуре:
(23±2)0С
(60±2)0С


3,5
0,5

Изолирующее покрытие "Форпол" проверено и рекомендовано ЗАО "ЦНИИМФ" для антикоррозионной защиты металлических и бетонных конструкций и сооружений на объектах нефтегазовых месторождений, эксплуатирующихся в зонах постоянного и переменного воздействия морской воды, а также контактирующих с сырой нефтью и нефтепродуктами [22].
Поверхность металлических конструкций и сооружений из углеродистой стали перед нанесением покрытия "Форпол" должна быть обезжирена, очищена от грязи и налета солей. Степень подготовки поверхности Sa2 по международному стандарту ISO 8501-1:1998 или Э-1-1, Э-2-1 по отечественному стандарту ЯКУТ 25-061-2000. Шероховатость поверхности (Rz) должна быть 30-60 мкм, что достигается абразивно-струйной очисткой с использованием кварцевого песка или купрошлака в качестве абразива. Задиры поверхности, выступы, заусенцы и другие аналогичные дефекты устраняются механическим путем. Время между очисткой поверхности и нанесением покрытия не должно превышать шести часов.
Поверхность бетонных и железобетонных конструкций не должна иметь раковин, наплывов, трещин, неровностей, должна быть со сглаженными кромками и тщательно обеспылена, известковое молочко удалено. Неровности глубиной до 15 мм устраняют шпатлеванием. Шероховатость поверхности должна соответствовать классу 2-111 по СНиП 3.04.03-85.
"Гибридное" полимочевинуретановое покрытие "Форпол", как и чисто полимочевинные покрытия [18], можно наносить на влажные капиллярно-пористые поверхности (бетоны с влажностью до 12%) и при высокой атмосферной влажности (до 98%), так как при образовании покрытия скорость взаимодействия NCO-групп уретановой основы с NH2-группами гидроксиламинного отвердителя значительно выше скорости их взаимодействия с водой.
Покрытие "Форпол" самогрунтующееся. В случае эксплуатации объектов с катодной защитой рекомендуется предварительное грунтование защищаемых поверхностей полиуретановыми или эпоксидными грунтовками, например влагоотверждаемой полиуретановой грунтовкой "Этераль" (ТУ 2312-065-20504464-2003) или эпоксидной грунтовкой "ВГ-33" (ТУ 2312-004-29727639-1997).
Разработанное покрытие может наноситься на горизонтальные, вертикальные и наклонные поверхности различной толщиной в зависимости от конструкции защищаемого объекта и условий его эксплуатации: от 250 до 3500 мкм за один нестекающий слой. Это достигается благодаря практически мгновенному тиксотропированию системы после смешения исходных компонентов и отсутствию в их составе органических растворителей.
В табл.3 приведены основные физико-химические, физико-механические и электрические характеристики отвержденного покрытия "Форпол".

Таблица 3

Основные характеристики
полимочевинуретанового покрытия "Форпол"

Наименование показателя

Достигнутый уровень

1

2

Внешний вид и цвет покрытия

Однородное сплошное покрытие интенсивно черного цвета без видимых пропусков, трещин, вздутий, отслоений и других дефектов на поверхности, ухудшающих качество

Наличие пор на среде покрытия на границе с металлом

Поры отсутствуют на среде под углом 450 при 3-5-кратном увеличении

Прочность покрытия при ударе, Дж, при температуре испытаний, 0С:
Плюс 40±3
Плюс 20±5
Минус 40±3

 

10 – 12
13 – 15
20 – 23

Прочность покрытия при ударе по прибору типа "Константа У-1А", см

Не менее 100

Исходная адгезия покрытия к углеродистой стали при температуре (23±2)0С при нормальном отрыве, МПа

9,0 - 12,0

Сопротивление покрытия пенетрации (вдавливанию стержня), мм, при температуре испытаний, 0С:
20±5
60±3


0,11 – 0,24
0,43 – 0,70

Устойчивость покрытия к термоциклическому воздействию в интервале температур минус 600С-плюс 200С, количество циклов без отслаивания и растрескивания покрытия

Более 10

Плотность покрытия, кг/м3

1160 – 1180

Водопоглощение свободной пленки покрытия после ее выдержки в воде в течении 1000 ч, %, при температуре испытаний, 0С:
20±5
60±3



2,8 – 3,1
4,6 – 5,0

Прочность при растяжении свободной пленки покрытия при температуре (23±2)0С и скорости растяжения (50±5) мм/мин, МПа

13,0 – 17,0

Относительное удлинение при разрыве свободной пленки покрытия при температуре (23±2)0С и скорости растяжения (50±5) мм/мин, %

90 – 120

Твердость по Шору-А, усл.ед.

85 – 92

Адгезия покрытия к бетону М300 при температуре (23±2)0С при нормальном отрыве, МПа

3,0 – 4,0

Диэлектрическая сплошность покрытия (отсутствие пробоя при электрическом напряжении), кВ/мм

7,0 – 10,0

Удельное поверхностное электросопротивление, Ом

(1,8 – 8,2)–1014

Удельное объемное электросопротивление, Ом–м

(1,3 – 3,7)–1012

Стойкость покрытия к истиранию кварцевым песком, кг/мкм

более 50

Температурный диапазон эксплуатации, 0С

минус 60 – плюс 90

Допустимый кратковременный нагрев,  0С

200

Температура начала интенсивного разложения, 0С

245

Покрытие "Форпол" устойчиво к длительному воздействию химических сред, типичных для морских нефтегазовых местонахождений: морской климат, морская вода, сырая нефть, минеральные масла, мазут, дизтопливо, лигроин, керосин, бензин и др. По данным ускоренных климатических испытаний в условиях морского климата гарантированный срок защитных свойств покрытия "Форпол" не менее 20 лет.
Покрытие "Форпол" наносится методом "горячего" безвоздушного распыления с использованием аппаратов высокого давления с пневмоприводом с раздельной подачей компонентов со смешением непосредственно в распылительном устройстве (пистолете) или в выносном смесителе с длиной шланга от него до пистолета 1,5-2 метра. Рекомендуемый диаметр сопла распылителя 0,019 – 0,026". Рекомендуемые установки для нанесения: "Duomix-230", "Duomix-333/300" (WIWA, Германия), "Hydra Cat" с распылителем "Fusion" (Graco, США). Технические характеристики процесса нанесения покрытия приведены в табл.4.

Таблица 4

Рекомендуемые технологические параметры
процесса нанесения покрытия "Форпол"

Наименование показателя

Значение

Соотношение компонентов (А + Б) при смешении (по объему)

1,0:0,7

Температура при нанесении, 0С:
- защищаемой поверхности
- компонента А
- компонента Б
- на срезе сопла

5 – 60
60 – 80
40 – 60
55 – 65

Жизнеспособность смеси компонентов при температуре (60±3)0С, мин

1,5 – 2,0

Время отверждения покрытия при температуре (20±5)0С:
- сухая на ощупь поверхность
- готовность к транспортированию, складированию
- устойчивость к полным механическим нагрузкам


8 – 12 минут
3 – 5 часов
4 – 6 суток

Теоретический расход компонентов при толщине покрытия 1,0 мм с учетом 30%-го фактора потерь при безвоздушном методе распыления, кг/м2

1,5 – 1,6

Для качественной очистки установок безвоздушного распыления от остатков компонентов после проведения работ разработан специальный состав (ТУ 2319-112-20504464-2006), представляющий собой смесь ароматических и хлорированных углеводородов.
Немаловажное значение для полимерных материалов имеют характеристики их пожароопасности, особенно это актуально для предприятий, добывающих и транспортирующих взрыво-пожароопасные продукты, какими являются нефть и природный газ. По данным, полученным в "Независимом испытательном центре пожарной безопасности" ФГУП СПбФ ВНИИПО МЧС России (табл.5), полимочевинуретановое покрытие "Форпол" в сочетании с негорючей подложкой относится к материалам слабогорючим (группа горючести Г1), группа воспламеняемости В2, не распространяющим пламя (группа по распространению пламени РП1) и умеренной дымообразующей способностью в режиме горения.

Таблица 5

Показатели пожароопасности покрытия "Форпол"

Нормативно-техническая документация (НТД)

Наименование контролируемого параметра

Значение

По НТД

Фактическое

1

2

3

4

ГОСТ 30244-94 "Материалы строительные. Методы испытания на горючесть" (Метод 2)

1.Температура дымовых газов, 0С

Не более 135

105

2.Степень повреждения по длине, %

Не более
65

20

3.Продолжительность самостоятельного горения (тления), с

0

0

4.Степень повреждения по массе, %

Не более
20

19

5.Образование горящих капель расплава

Не допускается

Отсутствует

ГОСТ 30402-96 "Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость"

Критическая поверхностная плотность теплового потока, кВт/м2

20 – 35

20

ГОСТ Р 51032-97 "Материалы строительные. Метод испытания на распространении пламени"

Критическая поверхностная плотность теплового потока, кВт/м2

11,0 и более

Более 11

ГОСТ 12.1.044-89 "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения"

Коэффициент дымообразующей способности, м2/кг:
- в режиме тления
- в режиме горения


Свыше 500
50 - 500


1450
380

 

Литература

  1. Поконова Ю.В. Нефть и нефтепродукты. СПб.: АНО НПО "Мир и семья". 2003. 904 с.
  2. Природный газ. Метан: Справочник/С.Ю.Пирогов, Л.А.Акулов, М.В.Ведерников и др. СПб.: НПО "Профессионал". 2006. 848 с.
  3. Любановский В.Д., Ермаков А.В. Современные методы защиты строительных конструкций зданий, сооружений и технологического оборудования от коррозии//Коррозия территории нефтегаз. 2006, № 3(5). С. 24-25.
  4. Мясоедова В.В. Инновационные материалы и технологии антикоррозионной защиты сооружений для обустройства морских нефтегазовых месторождений//Территория нефтегаз. 2006. № 2. С. 50-52.
  5. Руководящий документ по защите от коррозии механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений. РД ГМ-01-02. М.: "Трест Гидромонтаж". 2002. 270 с.
  6. СНиП 3.04.03-85. Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии/Госстрой России. М.: ГУП ЦПП. 2001. 32 с.
  7. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии/Госстрой России. М.: ГУП ЦПП. 2002. 56 с.
  8. Технические требования на наружное антикоррозионное покрытие фасонных соединительных деталей и задвижек трубопроводов. ОТТ-04.00-27.22.00-КТН-006-1-03. М.: ОАО "ВНИИСТ". 2003.
  9. Технические требования на антикоррозионное наружное термореактивное покрытие труб, соединительных деталей, запорной арматуры и монтажных узлов магистральных газопроводов с температурой эксплуатации от минус 20ºС до плюс 100ºС. СТО Газпром РД от 02.08.2005. М.: ООО "ВНИИГАЗ". 2005.
  10. Постникова А. Современные системы промышленной защиты от коррозии//Нефть. Газ. Промышленность. 2004. № 3(8). С. 38-39.
  11. Низьев С.Г. К вопросу о выборе систем изоляционных покрытий для антикоррозионной защиты трубопроводов//Коррозия территории нефтегаз. 2006. № 2(4). с. 10-16.
  12. Протасов В.Н. Полимерные покрытия нефтепромыслового оборудования. Справочное пособие. М.: Недра. 1994. 224 с.
  13. Ратников В.Н., Андреев В.И., Парсаданов В.Г. и др. Антикоррозионные покрытия для нефтепромыслового оборудования//Лакокрасочные материалы и их применение. 2002. № 2-3. с. 66-68.
  14. Лабутин А.Л., Шитов В.С. Защитные покрытия на основе уретановых эластомеров. Тематический обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1977. 92 с.
  15. Преимущества полиуретановых покрытий для защиты резервуаров и металлоконструкций//Коррозия территории нефтегаз. 2006. № 2(4). с. 30-32.
  16. Посенчук Е.И., Быков Е.Д., Ямский В.А. Полиуретановые лакокрасочные материалы и системы покрытий на их основе// Лакокрасочные материалы и их применение. 2001. № 7-8. С. 27-28.
  17. Бобрышев А.Н., Жарин Д.Е., Бобрышев А.А. Влияние эпоксидного модификатора на полиуретановые полимеры//Строительные материалы. 2005. № 6. с. 67-69.
  18. Zubielewiсz M., Gnof W. Антикоррозионные лакокрасочные покрытия нового поколения//Промышленная окраска. 2006. № 2. с. 13-16.
  19. Разработка системы напыления полиуретана "Chemtane-2261"//Полиуретановые технологии. 2006. № 2(5). С.6.
  20. Патент 2216561 (RU). Антикоррозионное защитное полимерное покрытие/Алексашин А.В., Егоров В.С., Матвеев Г.В и др. МПК7 С09Д 5/08. Заявл. 04.03.2002. Опубл. 20.11.2003.
  21. Карбофлекс: современная защита трубопроводов//Коррозия территории нефтегаз. 2006. № 2(4). С. 11; № 3(5). С. 7.
  22. Руководство по системам окраски металлических и бетонных конструкций (сооружений) при обустройстве морских нефтегазовых месторождений с применением лакокрасочных материалов ОАО ЛКЗ "Кронос СПб". ЯКУТ 25-122-2006. СПб.: ЗАО "ЦНИИМФ". 2006. 27 с.

ОАО "Кронос СПб"
197183, г.Санкт-Петербург,
ул. Полевая Сабировская, д.42
Тел. (812) 449-20-25, 430-21-00
Факс. (812) 430-19-00
Е-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
www.lkz-kronos.ru

Выставки

Статьи

Наши
объекты

карта сайта
 

197183, Санкт-Петербург, ул. Полевая Сабировская, 42, тел.: (812) 430-19-00, 430-21-00