Переваги застосування термічно напилюваної покриттів на шельфових платформах. Журнал «Морська біржа» № 2 (40), 2012 (Освоєння океану і шельфу)

1. Гераськин В.В., генеральний директор ЗАТ «Плакарт» Історія застосування металевих покриттів для захисту...
2. Зона ватерлінії і баластні танки
3. Трапи, палуби і вертолітні майданчики
4. Сепаратори і резервуари
5. Корозія під теплоізоляцією і вогнезахист
6. Історія випробувань
7. застосовні стандарти
8. ЛІТЕРАТУРА

Гераськин В.В., генеральний директор ЗАТ «Плакарт»

Історія застосування металевих покриттів для захисту різних елементів шельфових платформ налічує понад 40 років. Заробивши репутацію на захист найбільш схильною до корозії зони змінної смачиваемости, алюмінієві і цинкові покриття системи Спрамет знаходять застосування у все нових областях: захист підводної і надводної частини, баластних танків, резервуарів, трапів, захист від корозії під теплоізоляцією і вогнезахисними покриттями, протиковзкі, термостійкі і теплоізолюючі покриття.

До другого десятиліття XXI століття нафтові і нафтосервісних компанії вивели в море сотні бурових і нафтовидобувних шельфових платформ. Хоча платформи і суду експлуатуються в одній і тій же агресивної морському середовищі, характер їх експлуатації істотно відрізняється. Суду регулярно заходять в доки для виконання ремонту і оновлення систем захисту від корозії, платформи же залишаються в море десятиліттями. Ця особливість експлуатації зажадала застосування систем захисту від корозії, що істотно відрізняються від прийнятих в суднобудуванні.

Зона ватерлінії і баластні танки

Найбільш небезпечною з точки зору впливу корозійних чинників є зона змінної смачиваемости, де метал піддається циклічності впливу хлоридів, що містяться в морській воді, атмосферного кисню, льоду та сміття, що пливе по поверхні води. Комбінація цих чинників веде до корозії в 6-8 разів перевищує за швидкістю як підводний, так і корозію в морській атмосфері. Вже на зорі будівництва морських платформ стало зрозуміло, що традиційні методи захисту від корозії не дають значного ефекту в зоні ватерлінії. Електрохімічний катодний захист діє тільки в момент знаходження металу під водою, в той час як основна корозія відбувається в момент випаровування морської води з оголеного в атмосфері металу. Органічні покриття, включаючи епоксидні і полімерні композиції, легко пошкоджуються льодами і сміттям, піддаються подпленочной корозії і відшаровуються. Металеві покриття з термічно напилюваного алюмінію виявилися найбільш підходящими для захисту зони змінної смачиваемости завдяки наступній комбінації властивостей: ізолюючі властивості оксидної плівки оксиду алюмінію, протягом декількох годин утворюється на поверхні покриття; протекторні властивості алюмінію по відношенню до сталі в морській воді; твердість покриття більше 15 HRC і адгезія більше 20 МПа; можливість нанесення як в цеху, так і на місці монтажу; ремонтопридатність; відмінна окрашиваемость.

Є документальні свідчення про застосування термічно напиляного алюмінію (ТНА) для захисту зони змінної смачиваемости і баластних танків бурових платформ в Мексиканській затоці - з 1969 р (Century CT), в Північному морі - з 1984 р (Hutton TLP), в Каспійському морі - з 1983 р (Бакинський завод нафтопромислового обладнання).

Платформа Hutton TLP сконструйована в Шотландії і встановлена ​​фірмою Conoco в 1984 в британському секторі Північного моря з покриттям з ТНА з просоченням. Інспекція при продажу компанії «Орикс» через десять років експлуатації показала, що ТНА покриття райзерів і тросів не було пошкоджено, навіть в зоні змінної смачиваемости. У 2002 р платформа була придбана ТОВ «Севморнефтегаз» і, після модернізації, в 2011 р спрямована на родовище «Прирозломного».

Причинами вибору ТНА покриття для захисту від корозії зони ватерлінії і баластних танків платформ стали результати дослідження різних покриттів в тесті «соляний туман», а так само досвід американського суспільства зварників (AWS), ВМФ США і Британського інституту стандартів:

• AWS: Панелі з покриттям ТНА товщиною 80 мкм не показали ознак корозії після 19 років витримки на Wrightsville Beach, North Carolina.
• ВМФ: Покриття ТНА товщиною 100-125 мкм без просочення не показало корозії після 18,5 років експозиції в Port Hueneme Harbor, California.
• У 1977 р Британським стандартом BS 5493 зафіксовано, що ТНА покриття товщиною від 100 мкм з просоченням забезпечує стійкість до корозії в зоні ватерлінії на термін не менше 20 років.

ЗАТ «Плакарт» завдає систему захисту від корозії Спрамет-100, що представляє із себе термічно напилюваний алюміній, як на власних заводах, так і на місці монтажу платформ.

Трапи, палуби і вертолітні майданчики

Трапи, палуби і вертолітні майданчики морських платформ необхідно не тільки захищати від корозії - потрібно ще й застосування протиковзких покриттів, що забезпечують надійне зчеплення взуття з поверхнею. Система Спрамет-нековзне надійно справляється з цим завданням, забезпечуючи зносостійке, що захищає від корозії протиковзке покриття на десятиліття. Є дві модифікації покриття - одна для пішохідних доріжок, інша - для майданчиків, призначених для вертольотів і навантажувачів.

Сепаратори і резервуари

У процесах сепарації та зберігання стінки сепараторів і резервуарів піддаються комплексному корозійно-ерозійного впливу свердловини рідини, особливо після проведення заходів з інтенсифікації припливу вуглеводнів - солянокислотного обробок і ванн, гідророзривів пласта в т.ч. із застосуванням піску. Органічні покриття давно показали свою неефективність в цих умовах. Для виключення корозії залишаються два виходи - виготовлення сепараторів і резервуарів з нержавіючих сталей або застосування металевих захисних покриттів. Як доведено багаторічною практикою, металеві захисні покриття, в залежності від обраного матеріалу захисного шару, дозволяють забезпечити ізолюючу або протекторний захист сепараторів і резервуарів на десятиліття.

Корозія під теплоізоляцією і вогнезахист

Корозія під ізоляцією і вогнезахист - бич не тільки для нафтовидобувних платформ, але і для всіх пожежонебезпечних виробництв, виробництв з високотемпературними процесами. Апробовані компаніями Shell і ExxonMobil ще в середині ХХ століття алюмінієві покриття типу Спрамет-Антикор дозволяють виключити корозію під захисними плівками на термін 50 років і більше.

Також для морських ледостойких платформ (МЛСП) гостро стоїть проблема електрохімічної корозії конструкцій платформи в зоні плакирования високоміцної сталлю. При найменшому відшаруванні сталевого плакуючого шару в зазор проникає морська вода з утворенням гальванічної пари, а подальша корозія загрожує безпеці всієї МЛСП. Єдине рішення цієї проблеми - системи Спрамет серії 100.

Випущена на початку 2012 р перша редакція рекомендацій АНІ (Американського Нафтового Інституту) «Корозія під ізоляцією і вогнезахист» API RECOMMENDED PRACTICE 583 CORROSION UNDER INSULATION AND FIREPROOFING прямо рекомендує термічно напилюваний алюміній як один з кращих методів запобігання корозії в цих умовах.

Історія випробувань

• Покриття з алюмінію завтовшки 80 і 150 мкм повністю захистили від корозії сталеву підкладку після 34 років спостереження в центрі LaQue (Kure Beach, North Carolina, США). Такі покриття, як Al-Zn і Al-Mg також гідно себе показали в морських умовах.
• Bethlehem Steel Corp. опублікувала результати 25-річного дослідження цинк-алюмінієвих покриттів також в LaQue. Час до появи перших слідів іржі склало 15 років в жорстких умовах (25 метрів від океану) і 25 для середніх (250 метрів від океану).
• Норвезька інститут дослідження атмосфери опублікував результати вивчення поведінки стали з покриттями в зоні припливу. 160-Мікрон покриття з алюмінію показало видимі, хоча і не дуже сліди корозії тільки через 14,5 років.
• Радянські дослідження показали стійкість покриття товщиною 120 мкм в морській воді протягом 20-25 років. 150-Мікрон двошарове покриття з цинку і алюмінію здатне стояти 40 років і більше у вологому середовищі. Для 99% алюмінію швидкість корозії в морській воді і зоні ватерлінії становить відповідно 4 і 0.009 мкм на рік. Ці дані дозволяють розраховувати на 50 або більше років експлуатації покриття товщиною 200 мкм.
• Тести SINTEF, Норвегія, проведені в море, дали швидкість корозії 2-3 мкм / рік після 11 міс. витримки як для 99.5% Al, так і для Al-5% Mg, що дозволяє спрогнозувати 60-річний термін служби для покриття товщиною 200 мкм.
• Міністерство оборони США провело довгострокове тестування - 18 років в Buzzard's Bay, Massachusets, США. Там тестували в морській воді двотаврові балки довжиною 9,1 м з алюмінієвим покриттям товщиною 80-120 мкм з просоченням. Після 18-річного тестування покриття було повністю стерто в деяких місцях в зоні ватерлінії, було відзначено пузиріння просочення, однак слідів корозії не було виявлено ні під покриттям, ні на голому металі. Покриття з напиляного алюмінію, як з просоченням, так і без, були визнані кращими серед 24 випробуваних систем покриттів.
• ВМФ США схвалив використання ТНА для морських судів в 1981 р стандартом DOD-STD-2138 (SH). Для високотемпературних застосувань (до 780 ° С) рекомендовано 250 - 375 мкм покриття з двома шарами термостійкої алюмінієвої просочення.

Використання в проектах і результати застосування металлізаціонних покриттів при видобутку на шельфі

Conoco і інші нафтовидобувні компанії все частіше вимагають використання газотермічних покриттів для структур в Північному морі і Мексиканській затоці. На підставі досвіду платформи Hutton, ТНА товщиною 200 мкм з поліуретановим просоченням використовували для захисту зони ватерлінії дев'яти платформ в південній частині Північного моря, встановлених в 1987-1988 рр. Просочення складалася з двох шарів - полівініл-бутіраловий праймер і поліуретановий шар просочення. Наступні інспекції не виявили ушкоджень ні матеріалу, ні просочення.

У 1989 р за допомогою напиляного алюмінію були захищені Райзер платформи Joillet в Мексиканській затоці. Проблем не виявлено.

Наймасштабнішим застосуванням покриттів стала захист від корозії платформи Troll, розрахованої на 50 років експлуатації. Були захищені всі елементи платформи, розраховані на довгострокову експлуатацію: Райзер, канати, палуби, трапи, баластні танки. Загальна площа Al і AlMg покриттів склала понад 100 тис. Кв. метрів.

Statoil вимагає застосування газотермічного напилення Al- 5% Mg з просоченням для наступних областей:

• Поверхні ємностей, баластних танків, трубопроводів або для зон температурою не вище 500º С
• Опори і конструкції кранів і підйомних механізмів
• Опори і механізми спуску рятувальних шлюпок
• Всі сталеві трапи і палуби знизу
• Всі металоконструкції з температурою експлуатації від 60 до 450º C.

Базовими властивостями алюмінієвих покриттів, що впливають на термін їх служби, є бар'єрні характеристики оксидного поверхневого шару в поєднанні з на порядок вищими, у порівнянні з полімерним покриттям, адгезію і твердістю. Ключовим же перевагою металлізаціонних покриттів перед лакофарбовими і полімерними є їх протекторні властивості. При пошкодженні покриття не піддається подпленочной корозії, гальванічно захищаючи оголену сталь.

При появі гальванічного контакту алюмінієвого покриття зі сталлю алюміній діє як анодний протектор. При потенціалі алюмінію в 3.0 A-ч / см2 покриття товщиною 200 мкм забезпечує захист оголеною стали площею до 4% від площі покриття протягом 30 років (в цьому розрахунку необхідний для стали захисний струм був прийнятий як 50 мА / м2 і ємність Al була прийнята як 2,000 A-ч / кг при коефіцієнті використання 0,8). У разі, якщо є гальванічний контакт покриття зі сталлю в співвідношенні площі один до одного, алюмінієве покриття може бути повністю витрачено за 3-4 роки.

застосовні стандарти

Термічне напилення включено в багато стандарти, що діють в Росії і в світі.

Російські стандарти:

• СНИП 2.03.11 Захист будівельних конструкцій від корозії.
• ГОСТ 28.302 Покриття газотермічні захисні з цинку і алюмінію металевих конструкцій.
• РДІ 38 Захист від корозії внутрішньої поверхні резервуарів для зберігання нафти і нафтопродуктів.
• ВСН 41.88 Проектування ледостойких стаціонарних платформ.

Європейські стандарти:

• BS EN 22063 Металеві та інші неорганічні покриття - цинк, алюміній і його сплави.
• BS 5493 Захисні антикорозійні покриття для металевих і сталевих конструкцій. Навантаження, транспортування, збереження та збирання.
• DIN 8566 1 і 2 частина доповнення для термічного напилення.
• ISO 2063 Металеві покриття - Антикорозійний захист заліза і сталі - Напилювання металів цинку, алюмінію і їх сплавів.
• ISO 8501 1 4 Підготовка сталевих поверхонь перед нанесенням фарби і подібних продуктів - Дані шорсткості площин сталевих підстав надалі дрібоструминного очищення.
• SS 2626 Обладнання для термічного напилення - вимоги і тестування.
• NORSOK M-501 Підготовка поверхні і захисне покриття.

Газотермічним напилювані покриття типу Спрамет стали стандартом де-факто для захисту від корозії на шельфі. Досвід використання на численних платформах показує високу ефективність покриттів як при звичайних температурах, так і в зонах підвищених температур (до 450º С). Сучасне обладнання і технології дозволяють забезпечити тривалість ефективної експлуатації металлізаціонних покриттів товщиною 200 мкм протягом 30-50 років в залежності від місця експлуатації. ЗАТ «Плакарт» володіє технологіями, обладнанням, персоналом та досвідом, що дозволяють успішно захищати від корозії покриттями Спрамет об'єкти площею від десятків до десятків тисяч квадратних метрів як на власних виробничих площах, так і в польових умовах.

ЛІТЕРАТУРА

1. J. Bland, "Corrosion Testing of Flame-Sprayed Coated Steel - A 19 Year Report" (Miami, FL: American Welding Society, 1974).
2. RL Alumbaugh, A..F. Curry, "Protective Coatings for Steel Pilings: Additional Data on Harbor Exposure of 10-ft Simulated Piling", Report CEL-TR-7115, US Navy Civil Engineering Laboratory, Port Hueneme, CA, March 1978.
3. British Standard BS 5493 "Protective Coating of Iron and Steel Structures Against Corrosion", (London, UK: British Standards Institute, 1977).
4. RM Kain, EA Baker, "Marine Atmospheric Corrosion Museum Report on the Performance of Thermal Spray Coatings on Steel," ASTM Report STP 947 (Philadelphia, PA: ASTM, 1987), p. 211.
5. HE Townsend, MP 32, 4 (1993): p. 68.
6. JF Henriksen, O. Anda, SE Haagenrud, "Results After 15 Years of Atmospheric Exposure of Metalized and / or Painted Carbon Steel," Proc. of 12th Scandinavian Corrosion Cong. & EuroCorr 92, Finland, vol. 1, paper no. 5-B-5 (1992), p.469.
7. M. Trifel, JPCL 12 (1989): p.29
8. PO Gartland, TG Eggen, "Thermal Sprayed Aluminum Coatings in Seawater With and Without Cathodic Protection," Pub no. 10, Work Party on Marine Corrosion of Stainless Steels: Chlorination and Microbial Effects (London, UK: European Federation of Corrosion Societies, 1993), p. 195
9. KP Fischer, WH Thomason, T. Rosbrook, Jay Murali History of TSA in offshore application.

Плакарт, ЗАТ

142172, Московська область, м Щербинка, Сімферопольське шосе д.19

Телефон: +7 (495) 565 39 93, 646 16 40

E-mail: [email protected]

Перейти до змісту № 2 (40) 2012