Влияния ультрафиолетового излучения на уложенные в штабеля трубы с наплавленным эпоксидным покрытием ч.2

В этой статье рассказывается о втором этапе программы масштабного ремонта труб, хранящихся в Северной Америке, а именно — в Канаде. На этом этапе проводились проверки и испытания критически важных характеристик покрытия, чтобы оценить их целостность на трубах, хранившихся штабелями почти десять лет на различных объектах Западной Канады. Эту информацию в дальнейшем можно использовать как для анализа последствий долгосрочного хранения труб с нанесенным на них покрытием, так и для определения эффективности таких методов хранения наплавленных эпоксидных покрытий. Результаты такого подхода к технической проверке покрытий на трубах, хранящихся в штабелях в Канаде, также сравнили с выводами предыдущего исследования по восстановительным работам в США [1], тем самым определив, могут ли методы хранения труб в штабелях в США и Канаде привести к разным результатам с точки зрения ухудшения характеристик покрытий под воздействием ультрафиолетового излучения и погодных условий.

Результаты лабораторных испытаний труб с белым защитным покрытием, которые подверглись воздействию ультрафиолетового излучения

За исключением испытаний на изгиб, испытания концов труб с белым защитным покрытием, которые подверглись воздействию ультрафиолетового излучения, прошли весьма успешно. Покрытия, защищенные белым покрытием, показали хорошие результаты в испытаниях на катодное отслаивание, от 4,4 до 5,2 мм (рисунок 5) и показатели адгезии после вымачивания в воде — 1. Испытания на изгиб труб с белым покрытием, подвергшимся воздействию ультрафиолетового излучения, изначально сочли неудачными (рисунок 6 и 7). Градус изгиба сократили с 2,5 до 2,2 градусов, основываясь на отношении длины трубы к диаметру, однако проблемы с покрытием все равно оставались. Тем не менее, при изгибе 1,7 градусов покрытие продемонстрировало достаточную эластичность, чтобы пройти испытание, которое проводилось при температуре −30°C.

Следует отметить, что в методе испытаний на изгиб по стандарту CSA речь идет о временном угле отклонения, а не о полном пластическом или постоянном изгибе или угле деформации. При разработке этого испытания Колсон и Темпл [8] подробно описали данный метод и разъяснили, что процент перенапряжения, создаваемого в ходе лабораторных испытаний на изгиб, не отражает реальных воздействий на покрытие при эксплуатации в холодных полевых условиях. Таким образом, при проведении экспериментов в данном исследовании УФ- воздействия важно понимать, что испытания согласно стандарту CSA с градусом изгиба 2,5 и 1,7 отображают пластическую деформацию на 1,9 и 1,1 градуса соответственно. Таким образом, если покрытие проходит испытание на изгиб на 1,7 градуса в холодном состоянии согласно стандарту CSA, оно достаточно эластичное, чтобы выдерживать изгиб на 1,1 градуса в полевых условиях. Следует уделить особое внимание интерпретации результатов этих испытаний, поскольку проецировать полученные в лабораторных испытаниях результаты на фактические эксплуатационные параметры — это серьезная ошибка. Чтобы правильно определить свойства материалов покрытия в полевых условиях, необходим тщательный анализ напряжения и пластической деформации покрытия. В данном исследовании был принят именно такой подход, поэтому можно считать, что предполагаемые характеристики материалов покрытия корректно отражают их эксплуатационные характеристики в полевых условиях.

Рисунок 5. Образцы труб с белым защитным покрытием и без него показывают отличные результаты по испытаниям на катодное отслаивание.

Беленые покрытия в США, подвергшиеся УФ-воздействию, показали существенное снижение эластичности. Однако после аналогичного периода воздействия погодных условий беленые покрытия в Канаде сохранили около 60% исходной эластичности. Вероятные причины такого расхождения в результатах будут рассматриваться более подробно в разделе, посвященном наблюдениям в ходе оценки.

Рисунок 6. Вид беленого покрытия сбоку при изгибе на 2,5 градуса с 50-кратным увеличением. Заметны трещины в покрытии

Рисунок 7. При изгибе образца на 2,5 градуса белое защитное покрытие растрескивается.

Результаты лабораторных испытаний труб, которые не подверглись воздействию ультрафиолетового излучения

В целом, результаты лабораторных испытаний труб, не подвергавшихся воздействию ультрафиолетового излучения, оказались отличными. Результаты приведены в таблицах 1 и 2. Они ясно показывают, что наплавленное эпоксидное покрытие, которое не подвергалось воздействию ультрафиолетового излучения или погодных условий, оставалось полностью пригодным для использования и сохранило все свои свойства, изначально присущие ему при производстве. Пример результатов испытаний на катодное отслаивание покрытий с белым защитным покрытием и без него представлен на рисунке 5.

Таблица 2. Результаты лабораторных испытаний, проведенных в лабораториях компании, занимавшейся нанесением покрытий на трубы в Эдмонтоне 6 ноября 2019 года.

Наблюдения относительно труб, хранившихся в штабелях в Канаде

Все проведенные испытания (согласно требованиям стандарта CSA) трубы из Канады с покрытием, которая хранилась внутри штабеля и не подвергалась воздействию погодных условий, показали, что она полностью пригодна к использованию.

В Канаде белое защитное покрытие сохранило свою толщину, адгезионные свойства в сухом состоянии, а также показало хорошие результаты в испытаниях на катодное отслаивание и адгезию после вымачивания в воде. Однако эластичность низлежащего наплавленного эпоксидного покрытия все же была затронута, но, в отличие от покрытий на юге США, — не настолько, чтобы покрытие оказалось непригодным для эксплуатации в полевых условиях. Снижение эластичности покрытия могло быть вызвано следующим сочетанием факторов:

  • По утверждению Эванса [9], периодическое впитывание влаги в сырую погоду и ее испарение в сухую погоду может существенно сказаться на свойствах покрытия. Хотя это относится как к Канаде, так и к США, защитный слой снега зимой сократил подобные колебания в Канаде и устранил влияние влаги. Высокая температура в США также ускорила циклы впитывания и испарения влаги, что привело к гораздо более скорому разрушению низлежащего наплавленного эпоксидного покрытия, чем в Канаде.
  • На рисунках 8 и 9 показана разница в состоянии покрытий на трубах, которые хранились в Литл-Роке (США) и Камроузе (Альберта, Канада). Снежный покров в Канаде действовал как природная защита от солнца, снижал интенсивность воздействия ультрафиолетовых лучей, останавливал циклы впитывания и испарения влаги, которые преобладали на объекте в Литл-Роке.
  • Еще один фактор, согласно исследованиям, проведенным Национальным институтом атмосферных исследований (Лаудер, Центральное Отаго, Новая Зеландия) [4], заключается в том, что интенсивность ультрафиолетового излучения в Канаде гораздо ниже, чем на юге США, из-за чего открытые наплавленные эпоксидные покрытия в США разрушаются быстрее, чем в Канаде

Таким образом, факторами, которые препятствовали неблагоприятному воздействию погодных явлений на трубы при хранении в Канаде, были меньшее поглощение влаги, снежный покров, защищавший от солнца, и сниженная интенсивность ультрафиолетового излучения.

Белое защитное покрытие нанесли на трубы в Канаде спустя месяцы после наплавленного эпоксидного покрытия. За прошедшие годы белое защитное покрытие повторно наносили лишь однажды. Однако, в отличие от США, где белое покрытие подверглось значительному потускнению, в Канаде даже после 4-5 лет атмосферного воздействия белое покрытие оставалось в хорошем состоянии (см. рисунок 3). Таким образом, маловероятно, что дополнительное нанесение белого покрытия в Канаде оказалось бы полезным для сохранения эластичности исходного наплавленного эпоксидного покрытия.

Рисунок 8. Труба, хранившаяся в штабеле в Камроузе, в ноябре 2019 года; обратите внимание на слой снега, защищающий ее от ультрафиолетового излучения.

Рисунок 9. Труба, полностью открытая для воздействия погодных явлений, без какой-либо защиты от ультрафиолетового излучения. Литл-Рок, октябрь 2018 года.

Выводы по канадскому исследованию

За исключением некоторого снижения эластичности, наплавленные эпоксидные покрытия в Канаде, защищенные от ультрафиолетового излучения белым покрытием, более 10 лет практически полностью сохраняли свои изначальные свойства. Наплавленные эпоксидные покрытия, которые были полностью защищены от ультрафиолетового излучения, сохранили исходную толщину и физические свойства.

Даже спустя почти десять лет белые защитные покрытия в Канаде показали свою высокую эффективность в сохранении исходной толщины сухой пленки покрытия. Помимо небольшого снижения эластичности покрытия, белые покрытия для защиты от ультрафиолетового излучения обеспечили сохранение многих физических характеристик низлежащего наплавленного эпоксидного покрытия. В отличие от юга США, покрытие на беленых трубах, которые хранились в штабелях в Канаде, сохранили достаточную эластичность, чтобы считаться пригодными к использованию. Разумеется, свою роль сыграло и то, что интенсивность ультрафиолетового излучения в Канаде гораздо ниже, чем на юге США. Тот факт, что канадская труба была покрыта снегом, как минимум, несколько месяцев в году, также привел к снижению воздействия ультрафиолета на низлежащее наплавленное эпоксидное покрытие и, следовательно, труба была менее подвержена охрупчиванию, чем в США.

Список использованных источников

  1. Кит Е.У. Колсон, Джеймс Фергюсон и Дэвид Милмайн. Исследование труб с наплавленным эпоксидным покрытием, хранящихся в штабелях. Журнал Corrosion Management, выпуск 153, январь/февраль 2020 г.
  2. Дж. Алан Кер. Наплавленное эпоксидное покрытие: основа коррозии трубопроводов. NACE International, Хьюстон, штат Техас, США, 2003 г.
  3. Мэтт Сетинер, Дж. Эйбс и А. Гилрой-Скотт. Магистральные трубы с наплавленным эпоксидным покрытием, хранящиеся в штабелях, могут подвергнуться разрушению под воздействием ультрафиолетового излучения. Журнал Oil and Gas, 16 апреля 2001 г.
  4. Дж. Бен Лайли и Ричард Л. МакКензи. Где на Земле самое сильное ультрафиолетовое излучение? Национальный институт атмосферных исследований (NIWA). Лаудер, Центральное Отаго, Новая Зеландия, 2006 г.
  5. Канадская ассоциация стандартов. Наружное наплавленное эпоксидное покрытие для стальных труб, наносимое на заводе. Стандарт CSA Z245.20-18. Торонто, Канада
  6. Международная организация по стандартизации. Стандарт ISO 21809-3. Нефтяная и газовая промышленность. Наружные покрытия для подземных или подводных трубопроводов, используемых в системах транспортировки. Часть 3. Покрытия монтажных стыков. Приложение Q: Испытание на адгезию. Устойчивость к удалению. Международная организация по стандартизации, Швейцария, 1 марта 2016 г.
  7. Дж. Дунн и соавторы. Влияние влаги на наплавленное эпоксидное покрытие. Журнал Oil and Gas, 24 февраля 1986 г.
  8. К.Е.У. Колсон и Д.Г. Темпл. Независимая лабораторная оценка наружных покрытий труб. 5-я международная конференция по внутренней и наружной защите труб, Британская ассоциация гидромеханических исследований, Инсбрук, Австрия, октябрь 1983 г.
  9. У.Р. Эванс. Пассивность металлов к коррозии и их защиты. Издательство Edward Arnold Publishers, стр. 637, 1948 г.

Благодарность

Авторы хотели бы отметить Нила Джонсона, координатор работы заводов компании ShawCor, Камроуз, и Брайана Пачолика, директора по производству компании ShawCor в Канаде, за их вклад в успешную реализацию данной программы.

Благодарим Джона Френча, Ландона Миллера (из компании ShawCor в Камроузе) и Джеймса Колсона (из компании Dragon Pipeline Specialists) за помощь в испытании труб и личное участие в осмотре и испытании изолированных участков труб. Особая благодарность Джеффу Телфорду и Науману Хемуду из компании ShawCor в Эдмонтоне за тщательно проведенные лабораторные исследования.

Также следует отметить Хизер Трауб и Кэт МакТэвиш из компании TC Energy, Калгари, за помощь в графическим оформлении и редактуре.

И наконец, особая благодарность Эрику Шелтону (бывшему вице-президенту компании TC Energy) за его помощь в разработке испытаний покрытий для труб и продвижении использования национальных и международных стандартов при испытании покрытий для труб и составлении спецификаций, в частности, использованных в настоящем исследовании.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Покрытие EonCoat и полимерные покрытия для защиты резервуаров от коррозии
Покрытие EonCoat и полимерные покрытия для защиты резервуаров от коррозии
В данной статье сравниваются покрытия для защиты от коррозии под изоляцией EonCoat и полимерные покрытия.
EonCoat LLC
03.03.2022
259
Угроза целостности трубопровода из-за почвенной коррозии
Угроза целостности трубопровода из-за почвенной коррозии
В данной статье рассматривается практический пример проблем с коррозией наземного трубопровода, вызванных совместным воздействием подстилающего…
Умайр Ниаз, М. Хуссейн
03.10.2022
65
Влияния ультрафиолетового излучения на уложенные в штабеля трубы с наплавленным эпоксидным покрытием ч.1
Влияния ультрафиолетового излучения на уложенные в штабеля трубы с наплавленным эпоксидным покрытием ч.1
В этой статье рассказывается о втором этапе программы масштабного ремонта труб, хранящихся в Северной Америке,…
Кит И.У. Колсон, Джеймс Фергюсон
17.11.2021
120
Защита покрытий сварных стыков морских и береговых трубопроводов
Защита покрытий сварных стыков морских и береговых трубопроводов
Сварные стыки образуются, когда две трубы свариваются вместе для строительства трубопровода. Область вокруг сварного шва…
Рикардо Филипе
10.08.2022
82
Случай с растрескавшейся краской на стальном грузовом контейнере
Случай с растрескавшейся краской на стальном грузовом контейнере
Эксплуатационные характеристики покрытия, при которых достигается желаемый срок службы, предполагают сочетание ряда параметров, и все…
Умаир Ниаз Бухари
16.03.2022
261
Передовая технология цинкования продлевает срок службы металлических конструкций
Передовая технология цинкования продлевает срок службы металлических конструкций
Одной из самых серьезных проблем при "обновлении" старых горячеоцинкованных стальных конструкций опор линий электропередач является…
Рик Симпсон
17.01.2022
150
Защита от коррозии аппарата нефтепереработки
Защита от коррозии аппарата нефтепереработки
Из-за сложных смесей органических материалов и кислых газов в сочетании с колебаниями температуры, эрозии и…
Роб Коул
01.09.2022
58
Цементирующие покрытия для ремонта и защиты бетона
Цементирующие покрытия для ремонта и защиты бетона
Разрушение бетона происходит повсеместно и может серьезно отразиться на долговечности железобетонных конструкций. Основное химическое воздействие…
Грэм Джеймс, Крис Ллойд
31.08.2021
235
Поддержание сохранности отслуживших сооружений – краткосрочные решения вопросов нанесения покрытий
Поддержание сохранности отслуживших сооружений – краткосрочные решения вопросов нанесения покрытий
Существует множество отслуживших объектов, особенно у компании N Sea, которые, скорее всего, в ближайшее время…
Саймон Хоуп
17.03.2021
276