Антикоррозионные покрытия для нефтепромыслового оборудования

Ускоренному износу нефтепромыслового оборудования способствуют высокая скорость перекачивания продуктов, наличие в них абразивных материалов, перепады давления и повышенная температура.

Мировая практика показала, что одним из наиболее перспективных и экономически выгодных методов защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии является применение лакокрасочных покрытий (Пк). К последним предъявляются высокие требования по физико-механическим и защитным свойствам в условиях воздействия описанных выше факторов. Кроме того, защитные Пк должны быть стойкими к перепаду температур от -60 до 50 °С (например, для погружных электронасосов) при хранении на открытых площадках.

ЛКМ, используемые для получения защитных антикоррозионных Пк, должны быть также технологичны для нанесения в условиях конвейерного производства.

В течение последних лет в НИИ ЛКП были разработаны эмали для химически и атмосферостойких Пк: эпоксидно-перхлорвиниловая ЭП-1267 (ТУ 6-23-67−95) и эпоксидная ЭП-773М (ТУ 6-23-65−94). Представляло интерес определить стойкость Пк на основе этих ЛКМ в условиях эксплуатации погружных электронасосов для добычи нефти и отработать режимы их отверждения в соответствии с техническими требованиями окрашивания изделий на автоматизированной поточной линии ОАО «АЛНАС» — одного из ведущих предприятий России по производству нефтепро­мыслового оборудования.

Пк испытывали в лабораторных условиях, имитирующих эксплуатацию погружных электронасосов. В качестве образцов для испытаний использовали фрагменты корпусных труб электро­насосов, выпускаемых ОАО «АЛНАС».

Эмали ЭП-1267 серую и ЭП-773М светло-серую наносили в два слоя методом пневматического распыления «мокрый по мокрому» с промежуточной выдержкой между слоями в течение 1 мин. Поверхность металла перед окрашиванием фосфатировали составом КФА-8 (две стадии с двумя последующими промывками питьевой водой). Толщина Пк составляла 70—80 мкм.

В процессе отработки режимов отверждения Пк применительно к условиям автоматизированного производства были установлены оптимальные режимы сушки, обеспечивающие необходимые физико-механические и защитные свойства Пк: для эмали ЭП-1267 — 15 мин при 60°С, а для эмали ЭП-773М — 60 мин при 120 °С.

Дальнейшие испытания Пк проводили на соответствие техническим требованиям ОАО «АЛНАС». Пк на основе эмалей ЭП-1267 и ЭП-773М выдержали следующие виды испытаний (без изменения физико-механических и защитных свойств):  

• воздействие бензина БР-1, воды, минерального масла (ГОСТ 9.403, метод 1) — 24 ч;
• перепад температур от (50±2) до (-60±2) °С — 10 циклов;
• воздействие температуры (130±5) °С — 48 ч;
• воздействие атмосферы умеренного климата (ускоренные испытания по ГОСТ 9.401, метод 12) — 20 циклов;
• воздействие насыщенного водного раствора сероводорода — 48 ч.

Результаты испытаний позволяют считать, что двухслойные Пк на основе эмалей ЭП-1267 серой и ЭП-773М светло-серой, нанесенные на поверх­ность, фосфатированную составом КФА-8, удовлетворяют требованиям, предъявляемым к антикоррозионным Пк погружных насосов для добычи нефти, и обеспечивают защиту наружной поверхности на срок не менее двух лет.

Однако, учитывая требования, ограничивающие температуру и продолжительность отверждения Пк в условиях поточного производства деталей погружных электронасосов, в качестве основного варианта принято Пк, состоящее из двух слоев эмали ЭП-1267 серой.

В результате был предложен технологический процесс, состоящий из следующих стадий:

• обезжиривание с одновременным фосфатированием методом распыления раствора КФА-8 при температуре 50—55 °С — 2 мин;
• обезжиривание с одновременным фосфатирванием методом распыления раствора КФА-8 при температуре 50—55° С — 2 мин;
• промывка распылением питьевой воды без нагрева — 1 мин;
• промывка распылением питьевой воды с подогревом до 70° С — 1 мин;
• сушка изделий от влаги путем обдува воздухом;
• нанесение эмали ЭП-1267 методом пневматического распыления;
• отверждение Пк.

На основании предложенного технологического процесса с учетом имеющихся производственных площадей был разработан проект на линию подготовки поверхности, окраски и сушки погружных электронасосов, по которому Опытно-машиностроительный завод «ВИКТОРИЯ» изготовил оборудование, а Альметьевский завод «АЛНАС» провел монтажные работы. Линия подготовки по­верхности, окраски и сушки погружных электронасосов представляет собой ряд технологических агрегатов, функционально взаимосвязанных между собой, и включает следующие основные элементы:

• транспортную систему — подвесной конвейер ПНЦ-100;
•  агрегат подготовки поверхности водными раство­рами одновременного обезжиривания и фосфатирования;
• узел сушки изделий от влаги после подготовки поверхности;
• две окрасочные камеры;
• сушильную камеру конвективного типа;
• узел охлаждения изделий после сушки;
• стол разгрузки и накопитель;
• вспомогательное оборудование регенерации моющих составов, емкости и др.

Главная функция конвейера — бесперебойная подача изделий в зону обработки агрегата подготовки поверхности, окраски и сушки со скоростью, обеспечивающей заданную производительность линии. Конвейер изготовлен с использованием комплектации грузонесущего конвейера типа ПНЦ-100. Изделия транспортируются в зону обработки на свесах, оканчивающихся крюками. Загрузка и снятие изделий массой до 700 кг производятся с помощью механизированных столов загрузки и выгрузки. Изделия массой до 5 кг можно завешивать вручную.

Агрегат подготовки поверхности изделий туннельно-проходного типа с обработкой методом распыления включает входной и выходной тамбуры, две секции обезжиривания с одновременным фосфатированием, две секции промывки, переходные тамбуры, ванны для рабочих растворов и промывных вод, центробежные насосы, контуры орошения с оросительными насадками.

Растворы обезжиривания с одновременным фосфатированием работают при температуре 50— 65 °С, последняя ванна промывки — при температуре 70 °С. Растворы нагревают паровыми регистрами при давлении пара 2 ати.

Системы орошения секций включают центробежные насосы и контуры орошения с распылительными насадками. На всех стадиях применены поворотные насадки щелевого типа, обеспечивающие жесткий овальный в сечении факел. С их помощью также можно установить любое направление факела жидкости. Насадки изготовлены ООО «ЭКОР-УНИВЕРСАЛ», С.-Петербург.

Для снижения расхода воды и химикатов, сбросов сточных вод и улучшения качества промывки все стадии подготовки поверхности соединены между собой по обратной противоточной схеме.

Рабочие растворы первых двух стадий очищают от масляных загрязнений и взвешенных частиц на установке регенерации «Мойдодыр» производительностью до 3 м3/ч, изготовляемой концерном с одноименным названием.

Все сточные воды от агрегата подготовки поверхности и установки регенерации направляются в два отстойных колодца, после чего раствор снова возвращают в рабочие ванны для восполнения потерь от испарений и уноса с вентиляцией и изделиями.

Создание обратной противоточной схемы вместе с регенерацией растворов обезжиривания с одновременным фосфатированием позволило разработать замкнутую малоотходную технологию подготовки поверхности.

Во входном и выходном тамбурах установлена вытяжная вентиляция, что исключает попадание водяных паров и брызг растворов в атмосферу цеха.

За время прохождения агрегата подготовки по­верхности изделия нагреваются до температуры около 50 °С. Кроме того, простая цилиндрическая форма изделий способствует их быстрому высыханию от влаги при обдуве воздухом. Таким образом, после прохождения агрегата подготовки поверхности на поверхности изделий формируются железофасфатные слои массой 0,3—0,8 г/м2, обеспечивающие хорошие физико-механические и защитные свойства лакокрасочных Пк.

Из агрегата подготовки поверхности изделия поступают поочередно в две окрасочные кабины, представляющие собой проходные установки непрерывного действия, предназначенные для нанесения лакокрасочного Пк с помощью ручных пневматических краскораспылителей. Время нахождения окрашиваемых изделий в рабочем проеме (размером 3,2x1,4 м) позволяет наносить двухслойное Пк с выдержкой между слоями 1—2 мин. Каждая кабина дает возможность наносить Пк с одной стороны, поэтому, сориентировав их под углом 180°, можно пооперационно производить окраску изделия в целом. Каждая кабина снабжена трехступенчатой системой гидроочистки воздуха от аэрозоля краски; эффективность очистки составляет 92—95 %.

Последним технологическим агрегатом в линии является сушильная камера конвективного типа — туннельная проходная установка непрерывного действия. Воздух для охлаждения нагревают паровые калориферы. Время нахождения изделия в сушильной камере 15 мин при 60 °С, что достаточно для отверждения Пк на основе эмали ЭП-1267. На выходе изделия охлаждаются обдувом воздухом.

После завершения монтажа линии и вспомогательного оборудования были проведены приемосдаточные испытания, включающие пуск основных узлов и пробную окраску изделий. Испытания показали, что все процессы выполняются в соответствии с требованиями научно-технической документации Исполнителя и удовлетворяют техническим требованиям Заказчика:

• из агрегата подготовки поверхности изделия выходят с качественным железофосфатным Пк;
• в кабинах окраски изделия окрашиваются полностью;
• гидрофильтры кабин обеспечивают чистоту воздуха в рабочей зоне маляра;
• за время прохождения изделий через сушиль­ную камеру Пк полностью отверждается;
• адгезия Пк составляет 1 балл.

В IV квартале 2001 г. линия подготовки поверхности, окраски и сушки погружных электронасосов сдана в эксплуатацию.

Принципиальным отличием разработанного технологического процесса от ранее применявшихся является существенное уменьшение времени получения высококачественного антикоррозионного Пк,экономия затрачиваемых энергоресурсов при выполнении всех требований по экологическим по­казателям и сроку службы Пк.

В.Н.Ратников, В.И.Андреев, В.Г.Парсаданов, В.М.Простяков, А.Б.Никоноров, Е.Ф.Акимова.