Embed Size (px)
Citation preview
Руководитель проекта
Яценко Елена Альфредовна, доктор технических наук, доцент;
Исполнители: доценты, канд. техн. наук Рябова А.В., Гузий В.А.,
Профессора Голованова С.П., Зубехин А.П., аспирант Еськова Т.А., магистрант Дикова Т.В.
Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
Повышение энергоэффективности эксплуатации стальных газо- и нефтепроводов посредством нанесения силикатноэмалевого покрытия
ПРОБЛЕМА Перед человечеством всегда остро стоит вопрос о том, как
избежать разрушения металлов, причиняемых коррозией. Развитие многих производств химии, металлургии, энергетики, нефтяной, газовой и других отраслей тесно связано с необходимостью применения конструкционных материалов и покрытий, обладающих высокой химической устойчивостью.
К числу наиболее надежных и универсальных средств защиты металлических изделий от коррозии является эмалирование, сочетающее прочностные свойства металла — стали с высокой химической устойчивостью силикатных эмалей.
На территории Российской Федерации функционируют разветвленные мощные системы трубопроводного транспорта. На промысловых трубопроводах ежедневно происходит 75-80 порывов,
больше 90% из которых связаны с внутренней коррозией. Сроки эксплуатации нефтепромысловых труб сейчас очень небольшие – 12-
18 месяцев при нормативном сроке 7,6 года.
ПРЕИМУЩЕСТВА СИКАТНОЭМАЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ Эмалевые покрытия износоустойчивы, на стенках эмалированных труб не откладываются продукты перекачки, и,
следовательно, не снижается производительность трубопроводов. Эмали подбираются в зависимости от агрессивности транспортируемых
средств, наличия в них кислот, щелочей, солей. Толщина покрытия – 300-500 мкм – обеспечивает защиту труб при
температурах от -70°С до +350°С.
ПРИЧИНЫ КОРРОЗИИ ТРУБОПРОВОДОВСтепень воздействия нефтепромысловых сред на
стальное оборудование зависит не только от самого корродирующего металла, но в основном и от состава и физико-химических свойств продукции скважин.
При добыче нефти из продуктивного пласта на поверхность извлекается газожидкостная смесь, состоящая из нефти, газа и воды.
К основным коррозионно-активным агентам относятся сероводород, кислород, диоксид углерода, низкомолекулярные компоненты нефти.
Идет процесс наводораживания металла, приводящий к увеличению механических напряжений в металле, появлению трещин, пузырей, водородной хрупкости.
Силикатно-эмалевое покрытие обладает следующими преимуществами перед иными типами покрытий: • самый дешёвый и самый эффективный способ продления
срока службы трубопроводов любого назначения;
• процесс эмалирования труб является экологически чистым;
• температура эксплуатации труб от -60°C до +350°C;
• при термической очистке целостность слоя эмали не нарушается и смолы не коксуются на стенках труб;
• высокая стойкость к абразивному износу;
• при упругих деформациях металла не происходит разрушение, отслаивание эмали;
• эмаль стойка к воздействию кислот и агрессивных сред;
• ударная прочность покрытия не менее 2,0 Дж.
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ВНЕДРЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ
Стоимость трубы с внутренним силикатно-эмалевым покрытием примерно в 2,5 раза выше стоимости аналогичной чёрной трубы, но применение таких труб для изготовления нефтепроводов является экономически более целесообразным по ряду следующих причин:
Существенное замедление коррозии нефтепровода, что приводит к резкому возрастанию срока его службы (до 50 лет), и значительному снижению количества порывов;
Возрастание производительности трубопровода до 20% по сравнению с аналогичным нефтепроводом такого же диаметра, выполненным из чёрной трубы, и возможность уменьшения диаметра нефтепровода без сокращения его пропускной способности, позволяющее снизить общую металлоёмкость всего проекта;
АСПО не откладываются на силикатно-эмалевой поверхности;
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ
ВНЕДРЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ Удельное усилие сдвига твёрдых отложений относительно
поверхности силикатно-эмалевого покрытия существенно ниже удельного усилия сдвига твёрдых отложений относительно стальной поверхности. Как следствие – лёгкость удаления глухих пробок из АСПО;
Сокращение количества печей подогрева нефти – экономия как на этапе строительства, так и на этапе эксплуатации и обслуживания;
Возможность применения высокотемпературного воздействия на внутреннюю поверхность труб без разрушения защитного слоя (до +350 ºС), при этом смолы не коксуются к стенкам труб, как это бывает на чёрных трубах;
Экономия на ингибиторах и растворителях АСПО. Итогом применения эмалированного нефтепровода является общее
снижение затрат на его эксплуатацию до 5 раз по сравнению с нефтепроводом того же диаметра, выполненным из чёрной трубы.
ОБЛАСТЬ НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК ЮРГТУ (НПИ)
Направления научных исследований в области повышения энероэффективности трубопроводов подразделяются на 4 направления:
1. Синтез состава эмали в высокими коррозионными и адгезионными свойствами.
2. Разработка технологии эмалирования сварного шва.
3. Модификация стеклопокрытия посредством нанесения оксиднометаллического покрытия, которое на несколько порядков улучшает все эксплуатационные свойства.
4. Разработка технологии газотермического нанесения металлических коррозионностойких нанопокрытий.
Линия подготовки трубы
Черновой индукционный
обжиг при t=650°С
Дробеструктная очистка
Линия подготовки эмалиТЕХНОЛОГИЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭМАЛИРОВАНН
ОЙ ТРУБЫПомол
шликера
Заправка шликера
Нанесение шликера наливным способом
Сушка при t = 80 - 100°С
Индукционный обжиг при t = 900°С
Основные преимущества индукционного эмалирования:
Не требуется затрат времени на подготовку индукционной установки к работе, ее можно отключить в любой момент;
Малые габаритные размеры;
Возможно непосредственное наблюдение за процессом обжига;
Процесс обжига легко механизировать;
Можно эмалировать изделия любой длины без коробления.
Индукционный обжиг при t = 900°С
СПАВИБО ЗА ВНИМАНИЕКоллектив авторов ЮРГТУ (НПИ), химико-технологический факультет, [email protected]
ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ1. Разработка различных способов варьирования коррозионных и адгезионных свойств покрытий на основании ранее синтезированного состава эмали в зависимости от условий и области эксплуатации трубопроводов.
2. Отработка технологии эмалирования сварного шва в реальных условиях монтажа стального трубопроводов, в том числе при отрицательных температурах окружающего воздуха.
3. Разработка способов модификации поверхности готового стеклопокрытия посредством:
- нанесения оксиднометаллического нанослоя, который позволяет варьировать эксплуатационные свойства трубопроводов в зависимости от области применения;
- газотермического нанесения металлических коррозионностойких нанопокрытий.
Руководитель проектаЯценко Елена Альфредовна, доктор технических наук, доцент;Исполнители: доценты, канд. техн. наук Рябова А.В., Гузий В.А.,Профессора Голованова С.П., Зубехин А.П., аспирант Еськова Т.А., магистрант Дикова Т.В[email protected], 8(8635)55135
Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
Повышение энергоэффективности эксплуатации стальных газо- и нефтепроводов посредством нанесения силикатноэмалевого покрытия Область научных разработок
1. Синтез состава эмали в высокими коррозионными и адгезионными свойствами.
2. Разработка технологии эмалирования сварного шва.3. Модификация стеклопокрытия посредством нанесения
оксиднометаллического покрытия, которое на несколько порядков улучшает все эксплуатационные свойства.
4. Разработка технологии газотермического нанесения металлических коррозионностойких нанопокрытий.
Итогом внедрения эмалированного газо- и нефтепровода с модицифированной поверхностью - снижение затрат на его эксплуатацию до 5 раз.
