Комплексный подход к защите трубопроводов

Порывы неф­тепроводов влекут за собой не только потери транспорти­руемого продукта и остановки нефтедо­бычи, но и заражение нефтепродуктами окружающей среды, значительные затра­ты на локализацию последствий таких аварий.

И в то время, когда нефтедобыва­ющие предприятия стремятся макси­мально увеличить нефтеотдачу нефтяных пластов, особое зна­чение приобретает эффективность работы нефтепромысловых трубопроводов.

Стальные трубы сегодня и в обозримом будущем остаются основным элементом про­мысловых трубопроводов. Этому способствует их массовое производство, дешевизна, высо­кая прочность и технологичность применения сварки при монтаже. Основной проблемой при эксплуатации стальных трубопроводов является их низкая коррозионная стойкость.

При характерном для нефтесборных трубопроводов наличии в транспортируемой среде осадков с абразивными свойствами, имеет место преимущественное располо­жение коррозионных поражений в нижней части трубы. Активация стали при абразив­ном воздействии на ее поверхность приводит к образованию язвенных и «канавочных» поражений, которые развиваются по меха­низму макроанодов в макропаре с катодами — соседними участками трубы, покрытыми оксидными пленками. Скорость коррозии по макроэлектрохимическому механизму много­кратно превышает обычные скорости общей коррозии в газонефтяных эмульсиях. Так, скорость коррозии на границе раздела «серо-водородсодержащая вода-нефть» на головных участках нефтепроводов может достигать 11 мм/год. При этом вся поверхность труб, за исключением нижней образующей, остается практически незатронутой коррозией.

Более того, аварийность трубопрово­дов, особенно высоконапорных, в большой степени определяется неудовлетворительной стойкостью сварных швов. Электродами с различающимися потенциалами являются собственно шов, зона сплавления, зона тер­мического влияния и прилегающий к ним основной металл трубы. Дефекты сварного шва и микронеоднородности околошовной зоны подвергаются преимущественному воз­действию коррозионной среды по механизму контактной коррозии.

Наиболее эффективным методом противодействия вышеописанным корро­зионным процессам, является реализация барьерного фактора, а именно — антикорро­зионные покрытия внутренней поверхности трубопроводов. Антикоррозионная защита внутренней поверхности трубопроводов покрытиями наиболее эффективна в ус­ловиях неподготовленных газонефтяных сред, транспорт которых осуществляется по трубам малого и среднего диаметра. Опыт применения труб с защитными внутренними полимерными покрытиями свидетельствует о возможности много кратного продления срока безаварийной эксплуатации трубопроводов разного назначения.

По данным экологов, в российской технологической цепочке от скважины до конечного потребителя, ежегодно теряется от 8 до 10% добываемой нефти. Значительная часть потерь приходится на трубопроводы. Официальная статистика в подавляющем большинстве случаев (50-70%) причиной аварий признает внутреннюю и наружную коррозию трубопроводов.

Существующая в мире тенденция на преимущественное применение для внут­ренней защиты труб нефтяного сортамента эпоксидных покрытий имеет место и в нашей стране. Покрытия на основе эпоксидных материалов обеспечивают целый ряд необхо­димых свойств, таких как твердость, гибкость, водостойкость, стойкость к образованию газо­вых пузырей, минимальный прогар в районе сварного шва. Эпоксидные покрытия надежно защищают внутреннюю поверхность трубо­проводов от абразивного износа и агрессивных сред, предотвращают отложение парафинов и солей, а также являются технологичными и недорогими в связи с невысокой (350-500 мкм) толщиной защитного слоя (рис. 1).

При всем своем многообразии перспекти­ву имеют технологичные способы защиты стыка, ориентированные на отработанные приемы монтажа с максимальным сохранением сущест­вующей техники и способов строительства.

Рис.1. Внутреннее покрытие

Рис.2. Конструктивная схема трубной продукции с полным покрытием

Использование традиционной техноло­гии сварочных работ и отсутствие дополни­тельных мероприятий по защите внутреннего стыка возможно при использовании труб с металлизацией концевых участков. В этом случае подготовка полной защиты трубоп­ровода перенесена в цеховые условия. Здесь на концевые участки труб с полимерным антикоррозионным покрытием наносится покрытие из хромоникелевого сплава для обеспечения защиты сварного шва непосред­ственно в процессе сварки труб. При сварке таких труб в плеть этот слой расплавляется, легирует поверхностные слои корневого шва и образует нержавеющий металлический слой на поверхности внутреннего сварного шва и околошовной зоны. Сварка при этом выпол­няется электродами, предназначенными для сварки углеродистой стали. Стабильность качества защиты по данному способу при сварочных работах с применением ручной сварки в трассовых условиях достаточно высока.