Журналов:     Статей:        

Территория «НЕФТЕГАЗ». 2019; 1: 42-51

О механизме образования пузырей и вздутий на поверхности полимерных покрытий элементов нефтепромысловых трубопроводов и колонн труб в скважинах и методике контроля сопротивления покрытий образованию этих дефектов

Протасов В. Н., Козлов А. М., Дедков Д. Ю.

Аннотация

В статье представлены результаты исследований влияния состава газожидкостной среды, ее температуры и общего давления, парциального давления различных газов в газожидкостной среде на внешний вид и диэлектрическую сплошность внутреннего эпоксидного покрытия нефтепромысловых трубопроводов и колонн насосно-компрессорных труб из стальных элементов. Исследования были проведены специалистами лаборатории конструирования полимерных покрытий нефтегазового оборудования и сооружений РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина в целях оценки объективности применяемых в отрасли методик контроля внешнего вида внутренних эпоксидных покрытий стальной трубной продукции, в частности разработанной в ООО «НПЦ «Самара» методики автоклавного теста для экспресс-анализа сопротивления антикоррозионных покрытий образованию пузырей и вздутий, предусматривающей проведение автоклавных испытаний покрытия в газожидкостной среде при повышенных значениях температуры и давления в течение 24 и 240 ч с последующим быстрым и медленным сбросом давления.
В ходе исследований установлено, что снижение скорости сброса давления с 5,0 до 0,005 МПа/с при исходном общем давлении модельной газожидкостной среды 4,0 МПа не влияет на образование пузырей и вздутий на поверхности покрытия и на диэлектрическую сплошность покрытия. В то же время на образование пузырей и вздутий на поверхности покрытия и их растрескивание существенное влияние оказывают общее давление и температура газожидкостной смеси, парциальное давление СО2 при температуре до 100 °С и водяной пар при температуре более 100 °С. Исследования также показали, что продолжительность исследований 24 и 240 ч недостаточна: покрытия, успешно прошедшие испытания на сопротивление образованию пузырей и вздутий в течение 24 и 1000 ч, не прошли аналогичные испытания, длившиеся 70 сут.
Кроме того, по мнению авторов статьи, не соответствует действительности представление специалистов ООО «НПЦ «Самара» об основной причине образования пузырей и вздутий на поверхности покрытия. По заключению авторов статьи, взрывная декомпрессия (высокая скорость сброса давления) не вызывает образования подобных дефектов – они имеют «осмотическую» природу. При этом осмотическое вспучивание эпоксидных покрытий отдельных производителей стальной трубной продукции в большинстве случаев объясняется наличием в материале покрытия водорастворимых веществ и нарушением технологии нанесения покрытия, в частности наличием водорастворимых веществ на подготовленной к окраске поверхности металла, адсорбцией влаги на этой поверхности в связи с повышенной влажностью окружающей атмосферы или сжатого воздуха, используемого для струйно-абразивной очистки окрашиваемой поверхности или удаления пыли с поверхности после ее струйно-абразивной очистки.
Анализ результатов исследования, проведенного в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, позволил также разработать представленные в статье рекомендации составов модельных газожидкостных сред для периодических испытаний внутренних эпоксидных покрытий на сопротивление осмотическому вспучиванию и режимов испытаний в этих средах.

Список литературы

1. Александров Е.В., Юдин П.Е., Князева Ж.В. Новая методика автоклавного теста для экспресс-анализа антикоррозионных покрытий // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2015. № 3 (49). С. 3–11.

2. Протасов В.Н. Теория и практика применения полимерных покрытий в оборудовании и сооружениях нефтегазовой отрасли. М.: Недра, 2007. 373 с.

Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2019; 1: 42-51

On the Mechanism of Blistering and Bubbling on the Surface of Polymer Coatings of Oil-Field Pipeline Elements and Borehole Pipe Strings and on the Checking Technique for Coatings to Resist these Defects Formation

Protasov V. N., Kozlov A. M., Dedkov D. Yu.

Abstract

The article presents the findings on the effects of gas-liquid medium, its temperature and overall pressure, partial pressure of gasses in gas-liquid medium on the appearance and dielectric continuity of inner epoxy coatings for oilfield pipelines and steel elements in tubing strings. The studies have been conducted by the experts from the Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University) polymer coating design laboratory for oil and gas facilities to assess the objective character of the industry-applied checking techniques for the appearance of inner epoxy coatings of steel tubular goods, in particular the high-pressure steam (autoclave) test procedure developed at Research and Development Center “Samara” for the rapid resistance analysis of anti-corrosion coatings to blistering and bubbling. The procedure includes autoclave tests of coatings in gas-liquid medium at increased temperatures and pressures within 24 and 240 hours with subsequent quick and slow depressurization. The studies have proved the depressurizationrate reduction from 5.0 to 0.005 MPa/sec at 4.0 MPa initial overall pressure of model gas-liquid medium to have no effect on blistering and bubbling of the coating surface and dielectric continuity of the coating. Yet, the formation of blisters and bubbles on the coating surface and their cracking greatly depend on the gas-liquid overall pressure and temperature, СО2 partial pressure at the temperature of max. 100 °С and steam at the temperature of over 100 °С.
The studies have also shown that the testing periods of 24 and 240 hours are not sufficient since coatings successfully tested for the resistance to blistering and bubbling during 24 and 1000 hours have failed similar 70 days’ tests. Besides, according to the authors, the idea of Research and Development Center “Samara” experts on the principal cause of coating surface blistering and bubbling does not represent the facts. The authors conclude that explosive decompression (high rate of depressurization) does not cause such defects – they are of osmotic nature. In addition, osmotic blistering on epoxy coatings of certain steel pipe producers is mainly explained by the presence of water-soluble substances in the coating composition and breakdown in the coating process, in particular the presence of water-soluble matters on the metal surface ready for painting, moisture adsorption on this very surface due to increased humidity of the environment or compressed air used for liquid blasting or post-blasting dust cleaning of the surface to be painted.
The data analysis of the study carried out at the Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University) has made it possible to develop the recommendations given in the article on the model gas-liquid media compositions for periodic anti-osmotic blistering tests of inner epoxy coatings and testing conditions in these media.

References

1. Aleksandrov E.V., Yudin P.E., Knyazeva Zh.V. Novaya metodika avtoklavnogo testa dlya ekspress-analiza antikorrozionnykh pokrytii // Truboprovodnyi transport: teoriya i praktika. 2015. № 3 (49). S. 3–11.

2. Protasov V.N. Teoriya i praktika primeneniya polimernykh pokrytii v oborudovanii i sooruzheniyakh neftegazovoi otrasli. M.: Nedra, 2007. 373 s.