Нефтегазовая отрасль – один из ключевых потребителей лакокрасочных материалов промышленного назначения, которые напрямую влияют на долговечность и безопасность объектов нефтегазового комплекса. Однако сегодня отрасль сталкивается с серьезной проблемой – отсутствием единой системы сертификации ЛКМ. Об этом в авторском материале на страницах журнала «Промышленная окраска» рассказывает кандидат технических наук, главный специалист отдела по внешним и внутренним коммуникациям Научно-производственного холдинга «ВМП» Алексей Снопков.
Основные направления применения лакокрасочных материалов в нефтегазовой отрасли
Нефтегазовая отрасль традиционно является одним из многотоннажных потребителей лакокрасочных материалов (ЛКМ) промышленного назначения. Индустриальные ЛКМ в нефтегазовой отрасли используют для антикоррозионной защиты наружных и внутренних поверхностей труб магистральных трубопроводов, а также емкостного и технологического оборудования. Но на этом общее в назначении ЛКМ и заканчивается, так как требования к покрытиям определяются эксплуатационным назначением окрашиваемых изделий. Так, покрытия для наружных поверхностей трубопроводов должны иметь строго функциональное назначение, обеспечивая надежную антикоррозионную защиту от окружающих природных сред и сильных механических воздействий, тогда как от покрытий для оборудования требуется еще и обеспечение определенного декоративно вида. Покрытия на внутренних поверхностях трубопроводов эксплуатируются под большим избыточным давлением рабочих сред, тогда как покрытия внутренних поверхностей резервуаров и оборудования в большинстве случаев эксплуатируются под атмосферным делением.
Трубы как элементы трубопроводов идеально подходят для заводской конвейерной окраски, при которой ЛКМ способны в максимальной степени реализовать все свои возможности, поэтому такой метод антикоррозионной защиты труб стараются использовать максимально широко.
Для создания постоянных эксплуатационных покрытий на наружных поверхностях труб наиболее распространено использование ЛКМ совместно в системах с экструзионной полиолефиновой изоляцией. Как правило, для этого применяют эпоксидные порошковые ЛКМ как в качестве толстослойных грунтовочных, так и тонкослойных клеевых покрытий. Вместе с тем технологии двухслойного нанесения эпоксидных порошковых красок стремятся сделать альтернативой полиолефиновой изоляции.
Для получения временных консервационных покрытий на наружных поверхностях труб при конвейерной окраске широко используются жидкие ЛКМ. Как правило, для этих целей сейчас применяют водно-дисперсионные материалы, органо-растворимые акриловые лаки и полиуретановые УФ-отверждаемые ЛКМ.
При окрашивании внутренних поверхностей нефтепроводных труб широко используют эпоксидные порошковые краски, наносимые по тонкослойным фенольным грунтовкам (праймерам), или жидкие эпоксидные ЛКМ со 100-процентным содержанием нелетучих веществ, наносимые установками с раздельной подачей компонентов. Также эпоксидные порошковые ЛКМ наравне с жидкими применяют для получения гладкостных покрытий на внутренних поверхностях труб для транспортировки газа.
Особенности заводских конвейерных производств предопределяют, что технология изготовления продукции закладывается непосредственно в конструкцию линий, а концептуальная идеология их построения становится предметом долгосрочных инвестиций.
При выборе технологической конфигурации конвейерных заводов исходят из множества факторов: экономических, законодательных, инновационных. При выборе проекта завода учитывают будущие затраты на материалы, оплату труда персонала, вид и доступность энергоносителей (электроэнергия, газ), затраты на техническое облуживание и др. В результате принятая производственная технология завода остается практически неизменной на долгие годы вплоть до его очередного кардинального производственного перевооружения. В свою очередь, особенности конвейерной окраски диктуют и необходимость поставки для таких заводов ЛКМ с характеристиками, строго соответствующими параметрам настройки их производственных линий.
В таких условиях инновационное развитие ЛКМ возможно только эволюционно и локально, в каких-то случаях индивидуально, базируясь на существующих достижениях и с привязкой к конкретным производственным окрасочным мощностям. Подобное развитие ЛКМ сегодня можно наблюдать при решении таких актуальных задач, как создание покрытий для внутренних поверхностей труб, препятствующих образованию в трубах асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) благодаря уменьшению их сцепления с покрытиями, а также покрытий с повышенной термостойкостью.
С применением ЛКМ для антикоррозионной защиты оборудования ситуация иная. В силу конструктивных особенностей его невозможно окрашивать на конвейере. В большинстве случаев оборудование для нефтегазового комплекса окрашивается на трассе по месту монтажа, а в условиях завода – без применения конвейера. Как при трассовой, так и заводской окраске можно использовать стандартное окрасочное оборудование, параметры работы которого маляр может самостоятельно легко подстроить под конфигурацию окрашиваемого изделия. Это создает возможность массового применения ЛКМ со стандартными характеристиками. Именно так и произошло в начале 2000-х гг., когда получившие самостоятельность в своей деятельности нефтегазовые компании и заинтересованные в эксплуатационной сохранности своего технологического оборудования быстро и массово перешли от применения архаичных алкидных ЛКМ и самодельных составов из олифы с алюминиевой пудрой к использованию долговечных покрытий из эпоксидно-полиуретановых лакокрасочных систем. Тогда же повсеместным стало и применение эпоксидных и эпоксидно-новолачных ЛКМ для защиты внутренних поверхностей резервуаров и технологических емкостей.
Квалификационная сертификация ЛКМ в отечественной нефтегазовой отрасли
По примеру компаний «Транснефть» и «Газпром» большинство предприятий нефтегазовой отрасли стали разрабатывать собственные комплексные программы сертификации ЛКМ и выдавать их изготовителям квалификационные разрешения на поставку сертифицированных материалов, а также проверять способность производителей ЛКМ обеспечивать стабильность производственного качества их продукции. Опираясь на свои финансовые и административные ресурсы, сейчас практически все нефтегазовые компании, потребляющие индустриальные ЛКМ, создали собственные испытательные лаборатории или заключили долгосрочные договоры с независимыми специализированными организациями для проведения испытаний. Это резко повысило стабильность качества ЛКМ для нефтегазовой отрасли, но сегодня этот фактор является сдерживающим для внедрения новых отечественных лакокрасочных разработок в отрасли.
В отсутствие отраслевых нормативных ориентиров нефтегазовые компании стали самостоятельно определять технические требования к ЛКМ для своих закупок. Сегодня они носят исключительно локальный характер и никак не связаны с требованиями других компаний отрасли, эксплуатирующих практически аналогичное оборудование в сходных условиях. Как результат, компании по‑разному оценивают одни и те же показатели ЛКМ: применяют несовпадающие методы испытаний, устанавливают разные требования, а некоторые методики вообще держат в секрете как ноу‑хау. В итоге изготовители ЛКМ вынуждены полностью квалификационно сертифицировать у каждого потенциального потребителя свои материалы и предложения по их применению, и не важно, что эти решения уже неоднократно испытывались и успешно применялись на практике, но на объектах других компаний. Сложившаяся ситуация требует от изготовителей ЛКМ больших финансовых и трудовых затрат, а главное, отвлекает от разработки новых, более эффективных ЛКМ и технических решений. При этом весь мир не стоит на месте.
Источник изображения: Freepik
Тенденции развития сертификации материалов для антикоррозионной и огневой защиты объектов нефтегазовой отрасли и перспективы их реализации в России
В мировой практике уже активно используются стандарты ISO 16961 и ISO 18796, аккумулирующие комплексные требования к покрытиям внутренних поверхностей резервуаров для хранения нефтепродуктов и технологических аппаратов оборудования в нефтегазовой отрасли. Сведения об этом появились и в отечественном профессиональном процессе [1].
В отличие от применяемых повсеместно в отечественной практике методик, приблизительно моделирующих воздействие рабочих сред на покрытия, ключевой составляющей предлагаемых стандартами ISO 16961 и ISO 18796 программами испытаний является оценка поведения покрытий в так называемой ячейке «Атлас» (Atlas Cell), где оценивается практическое воздействие в эксплуатационных условиях рабочей среды на покрытие. При этом появляется возможность за один эксперимент одновременно оценивать воздействие реальной эксплуатационной среды на покрытие в состоянии полного погружения, в зоне переменного смачивания и атмосфере ее паров. Метод испытаний в ячейке «Атлас», сформулированный в NACE TM0174 и в родственном ASTM D6943, позволяет совершенно безопасно проводить лабораторные испытания покрытий даже в потенциально опасных и ядовитых жидких средах, что также может быть востребованно и для испытаний покрытий, предназначенных для химических, канализационных и иных подобных объектов. При определенной модернизации этот метод позволяет оценить поведение покрытий как в горячих жидкостях, так и в условиях резкого охлаждения поверхности под покрытием, воспроизводя так называемый «эффект холодной стены» (Cold Wall Effect) возникающий в аппаратах оборудования для производства СПГ.
В нашей стране (так исторически сложилось) в настоящее время вообще отсутствует единый современный базовый стандарт оценки поведения покрытий на внутренних поверхностях емкостей в замкнутых объемах и в условиях атмосферного давления не то что в разнообразных жидких средах, а даже в воде. Поэтому потребители часто совершают ошибку, ориентируясь на ГОСТ 34667 (отечественный аналог ISO 12944), который распространяется на поведение покрытий при постоянном погружении в воду, но только в открытых акваториях, а никак не в замкнутых объемах.
Еще одна задача по антикоррозионной защите нефтегазового оборудования, широко обсуждаемая в мире, – это применение специальных покрытий для эксплуатации под теплоизоляцией на наружных поверхностях резервуаров. Основные требования к таким покрытиям сформулированы в NACE SP(RP)0198 и ISO 19277. Одними из ключевых требований к покрытиям под теплоизоляцией является их способность сохранять целостность после резкого перепада температур в диапазоне -196–200 ⁰С, вызываемом резким нагревом или охлаждением стенок резервуара в зависимости от температуры заливаемой в него рабочей среды. Такие покрытия еще должны быть и эксплуатационно очень надежными, так как в процессе работы оценить их повреждение и состояние защищаемой стенки резервуара без удаления теплоизоляции крайне затруднительно.
Отечественные нефтегазовые компании уже проявляют интерес к ЛКМ для таких покрытий [2]. Компании «Литум» [3] и ВМП [4, 5] уже готовы предложить отечественному рынку свои разработки, предназначенные для решения задач по защите металлических поверхностей под теплоизоляцией. Но без нормативного закрепления в отечественном сертификационном поле четких установок, к каким объектам эти технические решения должны в обязательном порядке применяться, рассчитывать на их широкое практическое распространение трудно, несмотря на то, что они не только обеспечивают устойчивое функционирование нефтегазового оборудования, а также и снижают риски возникновения катастрофических аварий.
Не лучше обстоят дела и с практическим внедрением новых вспучивающихся материалов для тонкослойных огнезащитных систем. В отличие от проектирования огнезащитных систем под условия целлюлозного пожара для объектов гражданского строительства, строго контролируемого государством посредством технического регламента ТР ЕАЭС 043/2017 («О требованиях к средствам обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения»), для нефтегазовой отрасли требуются иные огнезащитные системы, работающие в условиях сценариев углеводородных пожаров. Очевидно, что квалификационная сертификация таких систем должна определяться общеотраслевыми нормами, но сейчас она носит исключительно добровольный характер и не предусматривает нормативы дополнительных климатических испытаний огнезащитных систем, эксплуатирующихся в условиях открытой атмосферы, для прогнозирования сроков службы.
Вообще все технические решения по огнезащите нефтегазовых объектов в первую очередь преследуют цель обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Компанией ВМП, а возможно, что и другими предприятиями, проведен целый комплекс работ по сертификации своих материалов на способность защиты металлоконструкций от воздействия пожара в условиях струйного горения (Jet Fire) по ISO 22899 и стойкости к утечкам криогенных жидкостей (Cryogenic Spillage Resistance) по ISO 20088 [6, 7]. Несмотря на объективную актуальность решения этих задач, пока трудно ожидать, что достигнутые сертификационные результаты быстро получат широкое практическое применение, поскольку пока не выработаны отраслевые нормативы, для каких конкретно объектов они должны обязательно применяться, поскольку, как уже отмечалось, каждая отечественная компания-потребитель руководствуется собственным соображениями в выборе ЛКМ и только применительно к своим объектам.
Мировые тренды в антикоррозионной и огневой защите объектов нефтегазовой отрасли и перспективы их реализации в России
Исключением, демонстрирующим прозрачность и универсальность применения результатов сертификации технических решений по огнезащите в условиях углеводородного пожара, является квалификационная оценка таких покрытий на переборках типа Н для конструкций морских буровых нефтегазовых платформ, проводимая в Российском морском регистре судоходства (РС). РС уполномочен государством осуществлять наблюдение за проектированием и строительством всех объектов на море, его решения доступны, прозрачны и легитимны для всех владельцев этих объектов. Сегодня общедоступная информационная база на официальном сайте РС содержит сведения о получении свидетельств о типовом одобрении на тонкослойные огнезащитные системы с применением вспучивающих материалов для переборок типа Н [8] следующих российских компаний: «Антикоррозийные защитные покрытия», ВМП, «Унихимтек». При этом нет никаких препятствий и для других компаний сертифицировать в РС свои материалы и предложения по применению и тем самым распространить возможности их потенциального использования на все подконтрольные РС морские объекты независимо от их собственника.
Повысить прозрачность требований к ЛКМ, а также сделать практическое применение их квалификационных испытаний более универсальными смог бы базовый стандарт, интегрирующий в себя все основные современные требования к антикоррозионной и огневой защите оборудования нефтегазового комплекса. Это не будет означать, что компании-потребители не смогут предъявлять к поставщикам ЛКМ свои дополнительно требования, но базовые установки, закрепленные в стандарте, должны быть обязательными для всех потребителей и поставщиков ЛКМ.
В качестве прототипа такого отечественного стандарта вполне можно рассматривать Norsok M-501, разработанный при поддержке Норвежской ассоциации нефтедобывающей промышленности, а также Федерации норвежской обрабатывающей промышленности и уже получивший широкое мировое признание. Это не значит, что и нам следует безоговорочно принимать этот стандарт, хотя много полезного из него можно почерпнуть.
Наверно трудно рассчитывать, что инициаторами создания такого отечественного базового стандарта выступят сами нефтегазовые компании. Сейчас они объективно слишком озабочены сохранением своих рыночных позиций в условиях жестких санкций и неопределенностей конъюнктуры, поэтому, очевидно, модератором выработки общих базовых правил по реализации антикоррозионной и огневой защиты с помощью ЛКМ нефтегазового емкостного и технологического оборудования должно выступить государство, если оно заинтересовано в повышении налогооблагаемой базы от увеличения прибылей лакокрасочных компаний, а не в росте цен на ЛКМ в связи с дополнительными затратами на излишнюю неоправданную сертификацию, делающую ЛКМ отечественного производства экономически неконкурентоспособными по отношению к импортным.
Литература
1. ISO 16961-2015: Европейские требования к окраске внутренних поверхностей резервуаров. Электронный ресурс: URL: https://lkp-expert.ru/neizvstandarty/iso-16961-2015-evropejskie-trebovaniya-k-okraske-vnutrennej-poverhnosti-rezervuarov/
2. Гаврилец Р.Б. Коррозия под теплоизоляцией и особенности оценки защитных свойств лакокрасочных покрытий: Обзор методик // Лакокрасочные материалы и их применение. – 2023. – № 11. – С 11–17.
3. Технический паспорт продукта Литатерм 250. Электронный ресурс: URL: https://litum.org/wp-content/uploads/2023/08/litaterm-250_tehnicheskij-pasport.pdf
4. ИЗОЛЭП®-термо, грунтовка. Электронный ресурс: URL: https://vmp-anticor.ru/harakteristiki/izolep-termo.pdf
5. Эффективные системы покрытий для защиты от коррозии объектов нефтегазовой сферы. URL: https://vmp-holding.ru/blog/antikorrozionnye-materialy/effektivnye-sistemy-pokrytiy-dlya-zashchity-ot-korrozii-obektov-neftegazovoy-sfery/
6. Гравит М.В., Недвига Е.С., Фридрих О.А. Воздействие криогенных сред и струйного горения на эпоксидные интумесцентные композиции, предназначенные для защиты оборудования и строительных конструкций нефтегазового комплекса // Безопасность труда в промышленности. – 2024. – № – С. 47–55. DOI: 10/24000/0409-2961-2024-6-47-55
7. ПЛАМКОР-5: надежное решение для огнезащиты в условиях углеводородного пожара. Электронный ресурс: URL: https://vmp-holding.ru/blog/ognezashchitnye-sostavy/plamkor-5-nadezhnoe-reshenie-dlya-ognezashchity-v-usloviyakh-uglevodorodnogo-pozhara/
8. Российский морской регистр судоходства // Одобренные материалы, изделия, предприятия, поставщики. Код номенклатуры 06010400. Электронный ресурс: URL: https://lk.rs-class.org/regbook/industry#
