Предотвращение или существенное торможение процессов, вызывающих разрушение или снижение эффективности работы различных элементов нефтегазового оборудования и сооружений, в значительной мере определяется качеством поверхностей этих элементов, которое в свою очередь обусловливается механическими и физико-химическими свойствами поверхностного слоя и микрорельефом поверхности.
Обеспечить требуемый комплекс физико-химических свойств поверхностного слоя металла или сплава в большинстве случаев достаточно сложно. Перспективным направлением является нанесение на поверхности оборудования и сооружений полимерных покрытий, для формирования которых можно применять разнообразные лакокрасочные и полимерные материалы с широким спектром физико-химических и механических свойств.
Правильно подобранные материалы и конструкции покрытий на их основе защищают металл от разрушения в коррозионно-активных и сорбционно-активных средах, предотвращают образование значительных отложений АСП и минеральных солей на поверхностях проточных каналов и снижают их гидравлическое сопротивление за счет уменьшения шероховатости, повышают герметичность неподвижных разъемных соединений, обеспечивают теплоизоляцию, защищают от износа и др.
Полимерными покрытиями изолируют наружную и внутреннюю поверхности нефтегазопроводных труб и соединительных трубных деталей для защиты от коррозии, коррозионно-механического износа, снижения гидравлического сопротивления, проточные поверхности рабочих колес и направляющих аппаратов центробежных насосов для защиты от коррозионно-механического износа и повышения коэффициента полезного действия, внутреннюю поверхность насосно-компрессорных труб для защиты от коррозии, образования значительных отложений АСП и минеральных солей, поверхность насосных штанг скважинных насосов для повышения сопротивления циклической усталости в электрохимически активных и сорбционно-активных средах и защиты от отложений АСП и минеральных солей, внутреннюю и наружную поверхности промысловых резервуаров для защиты от коррозии, внутреннюю поверхность сепараторов для защиты от коррозии, наружную поверхность корпусов скважинных насосов для защиты от коррозии и др.
Наряду с этим имеется достаточно много примеров низкой эффективности и ограниченного срока службы используемых покрытий, необоснованных значительных материальных затрат на их применение.
Для того, чтобы полимерное покрытие обеспечивало требуемую надежность и эффективность работы конкретного объекта нефтегазовой отрасли, необходимо наиболее полно выявить его назначение в этом объекте.
Назначение покрытия включает в себя функции, которое должно выполнять покрытие конкретного объекта, внешние воздействия на покрытие на стадиях технической эксплуатации (хранение, транспортирование, монтаж, техническое обслуживание и ремонт) и использования объекта по назначению, регламентированный срок службы покрытия.
Данные составляющие понятия «назначение покрытия» являются определяющими при разработке технических требований Потребителя к покрытию конкретного объекта.
Технические требования Потребителя к покрытию, определяющие требуемое качество этого покрытия и используемые при контроле его фактического качества, должны содержать:
-комплекс свойств покрытия, определяющий его способность выполнять требуемые функции;
-виды внешних воздействий на покрытие при испытаниях в лабораторных условиях и свойства покрытия, которые необходимо контролировать при этих воздействиях на требуемой базе времени; при этом внешние воздействия на покрытие в лабораторных условиях должны моделировать те виды внешних воздействий в реальных условиях эксплуатации, которые могут вызвать изменение требуемых характеристик покрытия;
-показатели свойств покрытия при различных видах внешнего воздействия и нормы на них, обусловливающие регламентированный срок службы покрытия.
-методы контроля в лабораторных или цеховых условиях соответствия фактических характеристик покрытия норме в исходном состоянии и после различных видов внешних воздействий, моделирующие реальное напряженно-деформированное состояние покрытия и внешние воздействия на покрытие при эксплуатации, способные вызвать изменение его требуемых характеристик.
В настоящее время стандартизированы только технические требования к наружному покрытию нефтегазопроводных труб. Имеются корпоративные технические требования ряда нефтегазовых компаний к наружному и внутреннему покрытию соединительных трубных деталей, к внутреннему покрытию нефтегазопроводных труб, к наружному и внутреннему покрытию нефтяных резервуаров.
Потребителю сложно выбрать покрытие для конкретного объекта на основании подобной нормативной документации по двум причинам.
Первая причина — у Потребителя отсутствуют технические требования к покрытию данного объекта, содержащие требуемый комплекс свойств покрытия, показатели этих свойств, нормы на них и методы контроля, исходя назначения этого покрытия, включающего выполняемые покрытием функции, условия применения и регламентированный срок службы,
Вторая причина – содержащийся в нормативной документации.
Изготовитель, осуществляющий изоляцию объекта полимерным покрытием, при отсутствии у него системы покрытия, обладающей требуемыми характеристиками, передает разработанные Потребителем технические требования к покрытию Производителю материалов с введением в технические требования Потребителя конкретных физико-химических характеристик материалов, которые будут использоваться при изоляции объекта на оборудовании Изготовителя.
Следовательно, технические требования Потребителя к покрытию конкретного объекта должны являться базой технических условий Изготовителя, осуществляющего изоляцию объекта покрытием из конкретных материалов. При этом Изготовитель добавляет в технические требования Потребителя колонку с гарантируемыми им фактическими характеристиками покрытия, сформированного на его оборудовании.
Технические требования Потребителя, переданные Изготовителем Разработчику материалов с добавлением в них требуемых технологических характеристик материалов, являются базой технических условий Производителя материалов.
Потребители нефтегазового оборудования и сооружений с полимерным покрытием в настоящее время не готовы к разработке нормативной документации, определяющей качество покрытия в соответствии с его назначением и квалифицированному контролю соответствия используемых объектов с покрытием требованиям этой документации, что обусловлено следующими проблемами:
-отсутствие на предприятиях нефтегазовой отрасли специалистов соответствующей квалификации;
-отсутствие методических материалов по разработке технических требований к покрытию различных объектов в соответствии с их назначением;
-отсутствие в службах технадзора за техническим состоянием эксплуатируемых объектов с покрытием методик и технических средств для диагностирования технического состояния покрытия в процессе эксплуатации и прогнозирования его остаточного срока службы.
В связи с этим нефтегазовыми компаниями ОАО «НК «Роснефть», ОАО «Лукойлнефть», ОАО «ТНК», ОАО «Газпромнефть», ОАО «Татнефть» и ОАО «Башнефть» создан при РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина экспертный совет нефтегазовых компаний РФ по повышению эффективности защиты нефтегазового оборудования и сооружений полимерными покрытиями, основными задачами которого являются:
-создание единой для нефтегазовых компаний базы нормативных данных, определяющих требуемое качество полимерных покрытий различного назначения;
-разработка на основе этой базы технических требований к покрытиям конкретных объектов, используемых в заданных условиях эксплуатации в течение регламентированного срока службы;
-подготовка для нефтегазовых компаний специалистов в области разработки нормативной документации, определяющей требуемое качество покрытия конкретного объекта, и контроля обеспечения этого качества на различных стадиях жизненного цикла объекта с покрытием;
-оказание научно-технической помощи предприятиям, осуществляющим изоляцию различных объектов нефтегазовой отрасли полимерным покрытием, в освоении выходного контроля качества покрытия в соответствии с разработанной нормативной документацией;
-организация независимой сертификации покрытий различных объектов нефтегазовой отрасли в Системе добровольной сертификации топливно-энергетического комплекса «ТЭКСЕРТ»;
-организация проведения технической экспертизы качества производства на предприятиях, осуществляющих изоляцию объектов нефтегазовой отрасли полимерными покрытиями.
Решение этих задач позволит создать единую систему управления процессами разработки технических требований к покрытию конкретного объекта и обеспечения этих требований на стадиях проектирования, производства и эксплуатации объекта с покрытием.
Подобная система управления позволит существенно повысить эффективность защиты нефтегазового оборудования и сооружений полимерными покрытиями.
В.Н. Протасов, профессор РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина
