Яндекс.Метрика
Главная Статьи Антикоррозионные материалы Импортозамещение антикоррозионного защитного покрытия свайной продукции гидротехнических сооружений, возводимых в условиях Арктики

Импортозамещение антикоррозионного защитного покрытия свайной продукции гидротехнических сооружений, возводимых в условиях Арктики

01.08.2023 Антикоррозионные материалы Просмотрели статью: 800

Строительство Бухты Север. Источник фото rosneft.ru.jpg
Строительство Бухты Север. Источник фото rosneft.ru

Правительство РФ еще в 2015 году определило 18 приоритетных отраслей экономики для импортозамещения [1]. В их числе были нефтегазовая и химическая промышленность. В связи с этим в последние годы усилия государственных и частных российских компаний были направлены на создание в данных отраслях материалов, технологий и оборудования, которые могли бы заменить зарубежные аналоги.

Именно российские производители должны помочь отечественным компаниям продолжать развиваться в условиях, когда доступ к западным рынкам ограничен [2].

Одним из наиболее масштабных проектов в нефтегазовой отрасли на сегодняшний день является «Восток Ойл» [3]. Это крупнейшее предприятие по добыче углеводородов ПАО «НК «Роснефть». В рамках данного проекта планируется освоить несколько крупных нефтяных месторождений на севере Красноярского края, проложить более 700 километров трубопровода, построить нефтеналивной терминал порт «Бухта Север» на полуострове Таймыр в районе Енисейского залива и многое другое.

Реализация такой масштабной программы позволит задействовать Северный морской путь для поставок нефти, как на европейский рынок, так и в азиатские страны [4, 5].

«Восток Ойл» – это высокотехнологичный проект, в котором предусмотрено использование новейших решений на всех уровнях добычи, обработки и транспортировки углеводородов. Программа импортозамещения должна обеспечить внедрение необходимых технологий, оборудования и материалов, разработанных и произведенных в России.

В данной статье на примере применения антикоррозионных защитных покрытий АО НПХ ВМП будет показан успешный опыт импортозамещения в сфере лакокрасочных материалов (ЛКМ). Важным является и то, что разработанные и произведенные холдингом покрытия успешно применяются для защиты гидротехнических сооружений в крайне суровых условиях Арктики, таким образом, подтверждая их высокую конкурентоспособность на рынке ЛКМ.

Все объекты «Восток Ойл» строятся за полярным кругом в сложных арктических условиях и к ним предъявляются особые требования, в том числе способность выдерживать критически низкие температуры в условиях высокой влажности. Это в полной мере относится и к материалам и оборудованию, которые будут использоваться при возведении нефтеналивного терминала порт «Бухта Север».

При возведении порта «Бухта Север» предусмотрено использование свай и шпунта трубчатого сварного (ШТС) диаметром до 2520 мм из трубных заготовок класса прочности до К60/КП460 по ГОСТ 10706, ГОСТ 10704, ГОСТ 20295, ГОСТ 33228 и др. с толщиной стенки до 35 мм. Длина готовых изделий может достигать 80 метров (масса свыше 150 т).

Трубошпунты.jpg

Использование трубошпунтов при возведении портовых сооружений

При строительстве портовых гидротехнических сооружений с применением свай и ШТС необходимо решать острую проблему их защиты от агрессивного воздействия морской и речной воды, так как это непосредственно влияет на долговечность и безопасную эксплуатацию объекта в целом.

Большая часть сваи находится под водой, а меньшая возвышается над поверхностью, но коррозионному воздействию подвержены обе её части. На скорость коррозионного процесса огромное влияние оказывают:

•        температура воды/воздуха;

•        влажность;

•        вид климата;

•        материал свай и другие факторы.

Агрессивное воздействие морской воды на гидротехнические сооружения неодинаково в зависимости от их высоты. Наиболее интенсивна коррозия свай и ШТС в зоне переменного погружения и зоне, расположенной выше спокойного уровня воды. Здесь конструкции сооружения подвергаются переменному смачиванию и высыханию при волнении, попаданию брызг и испарению воды. В подводной зоне с увеличением глубины коррозия уменьшается; в грунте ниже поверхности дна является минимальной.

Идеальным решением является использование антикоррозионной защиты (АКЗ). Она позволяет защитить любые виды конструкций, так как включает в себя полный набор компонентов для защиты металла в различных зонах. При этом срок службы свайных оснований может превышать 50 лет.

АКЗ металлоконструкций гидротехнических сооружений, возводимых в условиях Арктической зоны, должна обладать высокой степенью абразивного износа, высокой стойкостью к удару при отрицательных температурах и быть устойчивой к интенсивному истирающему воздействию и намерзанию льда.

Согласно ГОСТ 34667.2, окружающая атмосфера подразделяется на шесть категорий по их коррозионной активности (Таблица 1).

Таблица 1. Категории коррозионной активности атмосферы и примеры типичных сред

Коррозионная категория

Примеры типичных сред

Вне помещения

Внутри помещения

С1
очень низкая

- Отапливаемые помещения с чистой атмосферой, например офисы, магазины, школы, отели

С2
низкая

Атмосферы с низким уровнем загрязнения: главным образом сельская местность Неотапливаемые помещения, где может возникнуть конденсация, например склады, спортивные залы

С3
средняя

Городские и промышленные атмосферы, умеренное загрязнение диоксидом серы; прибрежные зоны со слабой засоленностью Производственные помещения с высокой влажностью и небольшим загрязнением воздуха, например пищевые предприятия, прачечные, пивоварни, молочные предприятия

С4
высокая

Промышленные и прибрежные зоны с умеренной засоленностью
Химические заводы, плавательные бассейны, прибрежные доки судоверфи

С5
очень высокая

Промышленные зоны с высокой влажностью и агрессивной атмосферой и прибрежные зоны с высокой засоленностью Здания или зоны с почти постоянной конденсацией и высоким уровнем загрязнения

СХ
экстремальная

Морские зоны с высокой засоленностью и промышленные зоны с экстремальной влажностью и агрессивной атмосферой и субтропическим и тропическим климатом Промышленные зоны со сверхвысокой влажностью и агрессивной атмосферой

Кроме того, на четыре группы разделяют категории коррозионной активности воды и грунта (Таблица 2).

Таблица 2. Категории коррозионной активности воды и грунта и примеры типичных конструкций

Категория

Среда

Примеры конструкций

Im1

Пресная вода

Речные сооружения, гидроэлектростанции

Im2

Морская или слабоминерализованная вода

Погруженные в воду конструкции без катодной защиты (например, портовый флот с сооружениями, например, ворота шлюза, шлюзы или дамбы)

Im3

Грунт

Подземные резервуары, стальные сваи, стальные трубы

Im4

Морская или слабоминерализованная вода

Подземные конструкции с катодной защитой (например, морские сооружения)


Для долговременной защиты и повышения срока эксплуатации металлоконструкций свайного основания на объекте порт «Бухта Север» требуется антикоррозионное покрытие стойкое к следующим категориям сред коррозионной активности: Im4 – в зоне полного погружения, CX+Im4 – в зоне переменного смачивания и забрызгивания свайной продукции с катодной защитой (Таблица 3).

Таблица 3. Эксплуатационные требования к системам защитных покрытий свайной продукции для объекта порт «Бухта Север»

Участки конструкции

Среда, климатические воздействия, химстойкость по ISO 12944-2;
ISO 12944-9 и СП 28.13330.2012

Дополнительные воздействия

Долговечность по ISO 12944-5, по результатам ускоренных испытаний

Классификация

Степень агрессивности воздействия

Сваи в зоне полного погружения

Im4

Высокая

Механические нагрузки

Высокая, свыше 15 лет

Сваи в зоне переменного смачивания и забрызгивания

CX и Im4

Механические нагрузки, длительное увлажнение поверхности, низкие температуры

Примечание: Адгезия покрытий должна составлять не менее 5 МПа

До февраля 2022 года на российском рынке в основном присутствовали импортные покрытия, отвечающие предъявляемым требованиям: Jotun Marathon 550 (Jotun) [6] и Interzone 954 (AkzoNobel) [7]. Данные марки АКЗ являются двухкомпонентными эпоксидными покрытиями, предназначенными для долговременной защиты поверхности.

После ухода с рынка РФ производителей вышеуказанных покрытий для АКЗ свайной продукции начался активный поиск материалов, изготовленных отечественными предприятиями.

В частности широкое распространение получило покрытие ИЗОЛЭП-гидро производства холдинга ВМП.

ИЗОЛЭП-гидро.pngИЗОЛЭП-гидро – это двухкомпонентный материал на основе модифицированной эпоксидной смолы с высоким сухим остатком. Грунт-эмаль обеспечивает антикоррозионную защиту при эксплуатации металлоконструкций в речной и морской воде. ИЗОЛЭП-гидро отличается высокой износо- и абразивостойкостью, ударопрочностью, устойчивостью к проливам растворов солей, кислот, щелочей, нефти и нефтепродуктов, что особенно важно при использовании в нефтеналивном морском порту.

По результатам испытаний (Таблица 4) было установлено, что антикоррозионное покрытие ИЗОЛЭП-гидро номинальной толщиной 500 мкм соответствует требованиям ГОСТ 34667.9 (ISO12944-9) для категории коррозионной агрессивности CX и категории погружения Im4. Согласно п.1 ГОСТ 34667.9 (ISO 12944-9), данный стандарт распространяется на системы высокой долговечности (от 15 до 25 лет) по ГОСТ 34667.1 (ISO 12944-1).

Таблица 4. Результаты испытания покрытия ИЗОЛЭП-гидро на соответствие смешанной категории коррозионной агрессивности CX и категории погружения Im4

Методика испытания

Показатель, ед. измерения

Требования ISO 12944-9

Результаты испытаний

Заключение

Исходные значения
(до испытаний)

Адгезия методом отрыва по ISO 4624, сила отрыва, МПа, характер отрыва

Минимальное значение прочности покрытия на прямой отрыв (до старения) 5 МПа. 0% адгезионного разрушения между сталью/металлизированным покрытием стали соответственно и первым слоем лакокрасочного покрытия (не нормируется при значении отрыва 5 МПа и более)

Среднее значение 8,1 МПа.

Соответствует

Циклическое старение (приложение B ISO 12944-9)

Адгезия методом отрыва по ISO 4624 после испытаний, сила отрыва, МПа, характер отрыва

Минимальный отрыв = 50% от первоначального значения, измеренного на испытательной пластинке. 0% адгезионного разрушения между сталью/металлизированным покрытием стали соответственно и первым слоем лакокрасочного покрытия (не нормируется при значении отрыва 5 МПа и более)

Минимальный отрыв меньше исходной адгезии на 14% (>50% от первоначального значения)

Соответствует

Вздутие по ISO 4628-2

0 (S0)

0 (S0)

Соответствует

Ржавление по ISO 4628-3

Ri 0

Ri 0

Соответствует

Растрескивание по ISO 4628-4

0 (S0)

0 (S0)

Соответствует

Отслаивание по ISO 4628-5

0 (S0)

0 (S0)

Соответствует

Коррозия на полосе скрайбирования (распространение коррозии от надреза) после циклического старения (приложение A
ISO 12944-9)

M≤8,0 мм для систем покрытия, применяющихся на участках, подверженных высокой ударной нагрузке.

M=4,8 мм

Соответствует

Катодное отслаивание
(ISO 15711,метод A)

Эквивалентный диаметр открытой поверхности, мм

Эквивалентный диаметр открытой поверхности не должен превышать 20 мм

Эквивалентный диаметр открытой поверхности: от 18,3 мм до 18,6 мм

Соответствует

ISO 2812-2 (погружение в воду)

Адгезия методом отрыва по ISO 4624 после испытаний, сила отрыва, МПа, характер отрыва

Минимальный отрыв = 50% от первоначального значения, измеренного на испытательной пластинке. 0% адгезионного разрушения между сталью/металлизированным покрытием стали соответственно и первым слоем лакокрасочного покрытия (не нормируется при значении отрыва 5 МПа и более)

Минимальный отрыв меньше исходной адгезии на 30% (>50% от первоначального значения). 0% адгезионного разрушения между сталью и первым слоем лакокрасочного покрытия

Соответствует

Вздутие по ISO 4628-2

0 (S0)

0 (S0)

Соответствует

Ржавление по ISO 4628-3

Ri 0

Ri 0

Соответствует

Растрескивание по ISO 4628-4

0 (S0)

0 (S0)

Соответствует

Отслаивание по ISO 4628-5

0 (S0)

0 (S0)

Соответствует

Коррозия у линии скрайбирования (распространение коррозии от надреза) после погружения в соленую воду (приложение A
ISO 12944-9)

M≤6,0 мм

M=0,2 мм

Соответствует

Грунт-эмаль ИЗОЛЭП-гидро имеет следующие сертификаты:

- Свидетельство о государственной регистрации № RU.66.01.40.015.Е.000123.07.18 от 05.07.2018г;

- Экологическое заключение ООО НТЦ «АСИ» № 1180-220-4 от 25.10.2018;

- Испытательный центр «СЗРЦ ТЕСТ» ООО «СЗРЦ ПБ» (в области пожарной безопасности);

- Сертификат соответствия Российского Речного Регистра № РОСС RU.PO00.H00422;

- Промышленное и гражданское строительство: РД ГМ-02-18 (АО «Трест «Гидромонтаж»);

- Нефтегазовый комплекс: соответствует требованиям нормативных документов компаний «Газпром», «Роснефть», «ЛУКОЙЛ» (для подземных стальных конструкций, трубопроводов и резервуаров).

Грунт-эмаль ИЗОЛЭП-гидро наносится на свайную продукцию в заводских условиях в соответствии со специально разработанным технологическим регламентом по антикоррозионной защите металлоконструкций на объекте «Строительство гидротехнических сооружений нефтяного терминала «Порт Бухта Север» для отгрузки нефти, добываемой на месторождениях «Восток Ойл» грунт-эмалью ИЗОЛЭП-гидро производства ВМП» №ТР 12288779.02073.00501.

Отзывы о применении подтверждают соответствие продукта ВМП заявленным техническим и технологическим характеристикам: толщина сухой пленки за один слой (не менее 500 мкм), соотношение мокрого и сухого слоя, время высыхания и адгезия (не менее 5 МПа).

Изначально ИЗОЛЭП-гидро был разработан холдингом ВМП для создания толстослойных (до 600 мкм) защитных антикоррозионных покрытий для гидротехнических сооружений, в особенности для свай и ШТС. Возможность нанесения покрытия заданной толщины за один слой – важная особенность материала данного класса. Рекомендуемая толщина сухого покрытия составляет от 200 до 600 мкм, при этом реологические свойства материала были подобраны так, чтобы создать запас по толщине (до 1200 мкм сухого слоя) при окраске сложных элементов поверхностей (внутренние полости, сварные швы, пересечение элементов и т.д.).

Для этого материал должен обладать псевдопластичными свойствами. Состав ИЗОЛЭП-гидро за счет использования специальных добавок подобран так, чтобы реологический профиль был максимально крутым. На рисунке 1 представлена обратная реологическая кривая (зависимость вязкости (Па · с) от скорости вращения шпинделя, об/с) через 10 мин после смешения основы и отвердителя (красная кривая).


Рисунок 1. Зависимость вязкости ИЗОЛЭП-гидро через 10 минут после смешения основы с отвердителем от скорости вращения шпинделя (скорости сдвига): синяя кривая – с добавлением усиливающего компонента, красный – обычный состав.

Изменение вязкости фиксировалось в процессе снижения скорости сдвига, что имитирует процессы, которые протекают после вылета капель краски из сопла установки безвоздушного распыления (высокая скорость) и растекания капель по окрашиваемой поверхности с образованием сплошного слоя (низкая скорость) вплоть до прекращения движения. На графике видно, что вязкость при высокой и средней скорости сдвига остается низкой, и, таким образом, обеспечивается хорошая смачиваемость поверхности металла и образование сплошного, бездефектного слоя покрытия. Но после того как скорость движения краски снижается, значение вязкости резко растет, что предотвращает толстый мокрый слой покрытия от стекания и оплывания и обеспечивает требуемый нестекаемый слой на неподвижной вертикальной поверхности.

График показывает, что любое движение псевдопластичной жидкости приводит к снижению вязкости, а значит, нанесение на неподвижную и нанесение на вращающуюся деталь или конструкцию выдвигают различные требования к максимальной толщине нестекаемого слоя (во втором случае нужен дополнительный запас).

В 2022 году на отдельных заводах-изготовителях свайной продукции ИЗОЛЭП-гидро стали наносить в автоматическом режиме на вращающиеся вдоль оси трубные заготовки (сегменты свайной продукции). В таких условиях запас по нестекаемому слою покрытия оказался недостаточным, что в ряде случаев приводило к оплыванию мокрого покрытия при превышении толщины выше проектной.

Научное подразделение холдинга ВМП оперативно отреагировало на возникшие сложности и скорректировало рецептуру с учетом специфики применения материала. В состав был введен специальный компонент, повышающий эффективность используемой реологической добавки, что позволило увеличить толщину нестекаемого мокрого слоя до 1500 мкм (вязкость выше 6,0 Па · с). Синий график на рисунке 1 показывает, что в присутствии специального компонента вязкость смеси увеличивается, особенно при низкой скорости сдвига (на 32%), что и обеспечивает увеличение толщины нестекаемого слоя.

Кроме того, было усилено технологическое сопровождение на производственных площадках и внесены необходимые изменения в технологический регламент №ТР 12288779.02073.00501.


Выводы

1.    Результаты климатических испытаний подтвердили, что покрытие
ИЗОЛЭП-гидро полностью соответствует техническим требованиям, а также уровню мировых аналогов для категории коррозионной агрессивности CX и категории погружения Im4 по ГОСТ 34667.9 (ISO 12944-9).

2.    Установлено, что для оптимального нанесения одного слоя покрытия номинальной толщиной сухой пленки 500 мкм, как в ручном, так и в автоматическом режиме с вращением заготовки вокруг своей оси требуется обеспечение значения вязкости смеси не менее 6,0 Па · с.

3.    На примере холдинга ВМП показан успешный пример импортозамещения в максимально сжатые сроки сложного высокотехнологичного продукта – эпоксидного антикоррозионного защитного покрытия с гарантированным сроком эксплуатации в сверхагрессивной среде со сроком службы не менее 15 лет.


Список литературы

[1] https://tass.ru/ekonomika/1707346?ysclid=lf9dttx7v8136432367

[2] Халбашкеев А.В., Нефтегазовая отрасль в условиях санкций: ищем пути выхода, журнал «Нефтегазовая промышленность» №2, 2022 с. 10-17.

[3] https://vostokoil.rosneft.ru/about/Glance/OperationalStructure/Dobicha_i_ razrabotka/ Vostochnaja_Sibir/vostokoil/

[4] Брехунцов А.В., Госполитика сопровождения промышленных проектов в Арктике, журнал «Neftegaz.RU», №6, 2021, с. 64-69.

[5] Герасимова И.А., Кто наполнит Севморпуть, журнал «Neftegaz.RU», №8, 2019, с. 12-15.

[6] https://www.jotun.com/pl-en/industries/products/Marathon-550

[7] https://international.brand.akzonobel.com/m/4fc922ba1e09dfa2/original/Interzone_954_rus_ A4_ 20191209.pdf



Задать вопрос
Вопросы: 0
Задать вопрос

Другие статьи

30.05.2022
Антикоррозионные материалы
Яндекс.Метрика