Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Антикоррозионная защита нефтегазового оборудования и сооружений. Учебное пособие
.pdf
ɈȼɒɢɧɝɚɪɤɢɧɚȺȻɅɚɩɬɟɜ
ȺɇɌɂɄɈɊɊɈɁɂɈɇɇȺəɁȺɓɂɌ
ɇȿɎɌȿȽȺɁɈȼɈȽɈ
ɈȻɈɊɍȾɈȼȺɇɂə
ɂɋɈɈɊɍɀȿɇɂɃ
ɍɱɟɛɧɨɟɩ
Ɇɨɫɤɜɚȼɨɥɨɝɞɚ
©ɂɧɮɪɚɂɧɠɟɧɟɪɢɹª
ɨɫɨɛɢɟ
Ⱥ
ɍȾɄ
ȻȻɄ
ɒ
Ɋɟɰɟɧɡɟɧɬɵ
ɞɨɤɬɨɪɬɟɯɧɢɱɟɫɤɢɯɧɚɭɤɩɪɨɮɟɫɫɨɪɇɂɐ©ɉɨɢɫɤªɂ. Ɏ. Ƚɥɚɞɤɢɯ;
ɞɨɤɬɨɪɬɟɯɧɢɱɟɫɤɢɯɧɚɭɤɩɪɨɮɟɫɫɨɪɊȽɍɧɟɮɬɢɢɝɚɡɚɇɂɍ
ɢɦɟɧɢɂɆȽɭɛɤɢɧɚȼ. ɇ. Ɇɚɥɵɲɟɜ
ɒɢɧɝɚɪɤɢɧɚɈȼ
ɒ Ⱥɧɬɢɤɨɪɪɨɡɢɨɧɧɚɹ ɡɚɳɢɬɚ ɧɟɮɬɟɝɚɡɨɜɨɝɨ ɨɛɨɪɭɞɨɜɚɧɢɹ ɢ
ɫɨɨɪɭɠɟɧɢɣɭɱɟɛɧɨɟɩɨɫɨɛɢɟɈȼɒɢɧɝɚɪɤɢɧɚȺȻɅɚɩɬɟɜ±
Ɇɨɫɤɜɚȼɨɥɨɝɞɚɂɧɮɪɚɂɧɠɟɧɟɪɢɹ±ɫɢɥɬɚɛɥ
,6%1
ɉɪɢɜɟɞɟɧɵ ɫɜɟɞɟɧɢɹ ɩɨ ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɢ ɧɚɧɟɫɟɧɢɹ ɡɚɳɢɬɧɵɯ
ɩɪɨɬɢɜɨɤɨɪɪɨɡɢɨɧɧɵɯ ɩɨɤɪɵɬɢɣ ɧɚ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ ɨɛɨɪɭɞɨɜɚɧɢɹ
ɢɦɟɬɨɞɚɦɢɯɪɟɦɨɧɬɚɧɚɩɪɟɞɩɪɢɹɬɢɹɯɧɟɮɬɟɝɚɡɨɜɨɝɨɢ ɧɟɮɬɟ
ɯɢɦɢɱɟɫɤɨɝɨɤɨɦɩɥɟɤɫɨɜ
Ⱦɥɹ ɫɬɭɞɟɧɬɨɜ ɧɟɮɬɟɝɚɡɨɜɵɯ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɣ ɩɨɞɝɨɬɨɜɤɢ ɚ
ɬɚɤɠɟ ɞɥɹ ɢɧɠɟɧɟɪɧɨɬɟɯɧɢɱɟɫɤɢɯ ɪɚɛɨɬɧɢɤɨɜ ɫɩɟɰɢɚɥɢɡɢ
ɪɭɸɳɢɯɫɹɜɨɛɥɚɫɬɢɡɚɳɢɬɵɨɛɨɪɭɞɨɜɚɧɢɹɨɬɤɨɪɪɨɡɢɢ
ɍȾɄ
ȻȻɄ
,6%1 ɒɢɧɝɚɪɤɢɧɚɈȼɅɚɩɬɟɜȺȻ
ɂɡɞɚɬɟɥɶɫɬɜɨ©ɂɧɮɪɚɂɧɠɟɧɟɪɢɹª
Ɉɮɨɪɦɥɟɧɢɟɂɡɞɚɬɟɥɶɫɬɜɨ©ɂɧɮɪɚɂɧɠɟɧɟɪɢɹª
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава 1. Технология нанесения защитных покрытий . . . . . . . . . . . . . .
1.1. Классификация противокоррозионных покрытий . . . . . . . . . . . .
1.2. Современные представления о защитных свойствах неметал-
лических покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Электрохимические характеристики полимерных покрытий
и их влияние на коррозию металлического субстрата . . . . . . . . .
1.4. Подготовка поверхности субстрата перед нанесением покрытия
1.4.1. Обезжиривание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.2. Очистка металлических поверхностей от твердых загряз-
нителей, налета, окалины и ржавчины . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.3. Подготовка поверхностей под покрытия без удаления
ржавчины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5. Цинковые покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.1. Общая характеристика цинковых покрытий . . . . . . . . . . . .
1.5.2. Получение покрытий электрометаллизацией . . . . . . . . . . .
1.6. Окраска наружных поверхностей оборудования и конструкций
1.6.1. Общая характеристика лакокрасочных покрытий (ЛКП) .
1.6.2. Маркировка ЛКМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.3. Выбор ЛКМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.4. Последовательность работ при нанесении покрытий . . . .
1.6.5. Способы получения покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.6. Контроль качества лакокрасочных материалов и покры-
òèé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.7. Основные характеристики систем защитных покрытий . .
1.7. Получение покрытий штучными кислотоупорными материалами
1.7.1. Общие положения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7.2. Футерование аппаратов без подслоя с использованием
силикатных вяжущих . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7.3. Футерование аппаратов с использованием силикатных
вяжущих с подслоем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7.4. Футерование аппаратов с использованием замазок
"Арзамит" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.8. Получение фаолитовых и асбовиниловых покрытий . . . . . . . . . .
1.9. Защитные покрытия из листовых пластмасс и стеклопластиков
1.9.1. Футерование внутренней поверхности аппаратов листо-
вым винипластом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9.2. Футерование внутренней поверхности аппаратов поли-
винилхлоридным пластикатом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
7
7
8
10
14
14
15
17
17
17
18
20
20
21
22
23
23
26
27
30
30
31
32
32
33
34
34
35
3
1.10. Противокоррозионные покрытия материалами на основе
каучуков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.1. Способы получения покрытий на основе каучуков . . . . .
1.10.2. Способы гуммирования аппаратов и используемые
материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.3. Гуммирование оборудования сырыми резинами
и эбонитами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.4. Нанесение покрытий из раствора каучука и латексов . . .
1.10.5. Газопламенное напыление порошкообразных каучуков
37
37
37
38
42
42
Глава 2. Ремонт защитных покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. Ремонт стекловидных (стеклоэмалированных и стеклокристал-
лических) покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1. Причины возникновения и виды дефектов стекловид-
ных покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2. Выбор способа ремонта по ОСТ 21-01-16684 . . . . . . . . .
2.1.3. Некоторые способы ремонта, рекомендуемые фирмой
SHINKO-PFAUDLER (Япония) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.4. Схемы и конструкции по ОСТ 21-01-16684 . . . . . . . . . .
2.1.5. Некоторые способы ремонта, разработанные в России .
2.1.6. Получение ввертных устройств ("грибков") из порошка
фторопласта-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.7. Ремонт поверхностных изъянов применением химиче-
ски стойких замазок и покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.8. Ремонт поверхностных изъянов применением армиро-
вания химически стойких композиций . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.9. Характеристика рецептур и технологических свойств
ремонтных композиций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.10. Один из нетрадиционных методов ремонта . . . . . . . . . . .
2.1.11. Ремонт перемешивающих устройств . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.12. Эффективность способов ремонта стекловидных
покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Ремонт футерованных аппаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Исправление дефектов в гуммировочных покрытиях . . . . . . . . .
2.4. Ремонт изоляционных покрытий трубопроводов . . . . . . . . . . . . .
2.4.1. Современные методы очистки наружной поверхности
трубопроводов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.2. Грунтование очищенных от ржавчины труб . . . . . . . . . . .
2.4.3. Изоляция поперечных сварных стыков . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.4. Опыт использования герметизирующих материалов
и компаундов на объектах нефтегазовой, газовой
и смежных отраслей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Клеи в практике ремонта оборудования и защитных покрытий
2.5.1. Общая характеристика клеевых соединений . . . . . . . . . .
2.5.2. Эпоксидные клеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
43
43
44
44
45
47
49
50
51
52
57
58
61
65
68
70
70
71
76
82
89
89
90
4
2.5.3. Фенолформальдегидные клеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.4. Клеи на основе гетероциклических полимеров . . . . . . . .
2.5.5. Полиуретановые клеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.6. Клеи на основе триазинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.7. Полиамидные клеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.8. Клеи на основе элементоорганических полимеров . . . . .
2.5.9. Органосиликатные клеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.10. Клеи-герметики на основе элементоорганических
каучуков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.11. Неорганические клеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6. Герметики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6.1. Общая характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6.2. Вулканизующиеся герметики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6.3. Высыхающие герметики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6.4. Невысыхающие герметики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7. Клеи, мастики и герметики некоторых зарубежных фирм . . . . .
2.8. Изготовление противокоррозионных футеровок, оболочек
и изделий из фторопласта-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8.1. Общая характеристика свойств фторопласта-4 . . . . . . . .
2.8.2. Получение заготовок и изделий компрессионным прес-
сованием порошка фторопласта-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8.3. Получение противокоррозионных футеровок и оболо-
чек методом изостатического прессования порошка
фторопласта-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8.4. Противокоррозионные вкладыши из дубль-материала
"фторопласт-4стеклоткань" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8.5. Уплотнительные материалы из фторопласта-4 . . . . . . . .
90
91
92
92
92
93
94
94
95
100
100
100
102
103
104
110
110
112
114
120
121
Список использованных источников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
124
ВВЕДЕНИЕ
Понятие "защитные покрытия" включает в себя большой ассортимент разнообразных покрытий, наносимых тем или иным способом
на поверхность различных сооружений с целью предотвращения их
непосредственного контакта с окружающей средой и тем самым снижения коррозионного влияния этой среды на долговечность конструкций.
К настоящему времени в области технологии антикоррозионной
защиты оборудования, трубопроводов и разнообразных конструкций
накоплен значительный опыт, который в литературе слабо систематизирован и освещен недостаточно.
В предлагаемом издании описаны распространенные на предприятиях нефтегазовой и нефтехимической отрасли способы антикоррозионной защиты оборудования с помощью различных покрытий.
Особо выделен раздел, связанный с описанием способов ремонта изъянов на поверхностях оборудования и защитных покрытий.
Авторы с благодарностью примут все замечания и пожелания
читателей по содержанию книги и надеются, что данное учебное
пособие будет полезным для выпускников Уфимского государственного нефтяного технического университета в их практической деятельности.
6
ГЛАВА 1
ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ
ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОТИВОКОРРОЗИОННЫХ
ПОКРЫТИЙ
Одним из самых распространенных и эффективных методов
защиты металлов от коррозии является нанесение различных защитных металлических или неметаллических покрытий. Защитные
покрытия можно классифицировать следующим образом (рис. 1.1).
Металлические покрытия можно наносить различными способами: гальваническим, горячим (окунанием), распылением (металлизацией), вакуумным напылением, плакированием (прокаткой двух
листов металла), химическим (осаждением из растворов).
Оксидные покрытия получаются в результате химического или
электрохимического образования слоя оксидов на поверхности метал-
ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ
Металлические
Хромовые
Алюминиевые
Никелевые
Рис. 1.1. Классификация защитных покрытий
Химические соедине-
Цинковые
Свинцовые
ния металлов
Оксидные
Оловянные
7
Фосфатные
Лаки, краски
Неметаллические
Органи-
ческие
Резины
Плитки, кирпич
Смолы, пластмассы
Неоргани-
ческие
Стеклоэмали
Цементы, бетоны
ла. Эти пленки, как правило, толще естественных оксидных пленок,
их можно окрашивать или покрывать лаком для повышения защитных
свойств.
Распространено оксидирование стали в щелочных растворах (воронение). Оксидные покрытия на алюминии (и других металлах) можно получать электрохимическим путем (анодирование).
Фосфатные покрытия представляют собой пленки фосфорнокислой соли железа и марганца. Так как фосфатные пленки вследствие
пористости обладают недостаточной коррозионной стойкостью, применение фосфатированных изделий допустимо только в атмосферных
условиях.
Неметаллические покрытия наносят путем распыления (лаки,
краски, эмали), наклеиванием листовых и рулонных материалов (пластмассы, резины), футерованием штучными кислотоупорными материалами (плитки, кирпич).
1.2. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
О ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВАХ
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
Распространена ошибочная точка зрения на роль неметаллического покрытия. Считают, что покрытие защищает металл от коррозии, пока оно не повреждено и держится на металле. Это не так,
коррозия металла начинается задолго до того, как покрытие разрушилось. С другой стороны, даже с появлением единичных дефектов
в покрытии его защитные функции еще сохраняются. На практике
лимитирующим фактором непригодности покрытия в большинстве
случаев считают отслоение его от подложки и распространение
дефекта. При оценке защитных свойств покрытий часто определяют
физико-химическую стойкость материала покрытия, а состав металла
и его реакции с компонентами проникающей среды не учитывают.
Основными изучаемыми характеристиками при таком подходе являются химическая стойкость материала покрытия в коррозионной среде и контроль за перемещением фронта диффундирующей среды
в направлении базовой поверхности.
В случае полимерных материалов время условной непроницаемости, определенное расчетом или экспериментально, весьма незначительно (обычно от нескольких часов до нескольких десятков часов),
не указывает на потерю защитных свойств покрытия.
8
В настоящее время формируются принципиальные положения
теории химического сопротивления металлополимерных систем в целом, а не только покрытия как одного из элементов этой системы.
В ряде работ, появившихся в последние годы, показано, что
защитное покрытие и металлическая подложка (основа) оказывают
совместное сопротивление коррозионной среде, которое зависит от
состава и структуры не только материала покрытия, но и металла.
Когда внешняя среда или отдельные ее компоненты благодаря явлению диффузионного переноса достигнут подложки, наступает период
взаимодействия среды с поверхностью металла и адгезионными связями полимера. Поскольку дальнейшее поведение системы зависит от
преобладания тех или иных связей на границе металлполимер, данное явление называют иногда "конкурентной" адсорбцией. Следует
помнить, что на границе металлполимер соотношение компонентов
среды может существенно изменяться по сравнению с их соотношением в глубине раствора в связи с селективностью свойств покрытия
и неодинаковыми скоростями диффузии компонентов.
С точки зрения термодинамики любое неметаллическое покрытие должно снижать склонность металла к коррозии под слоем покрытия в связи с более низким уровнем свободной энергии по отношению
к незащищенной поверхности, так как часть ее (энергии) расходуется
на образование адгезионных связей с компонентами покрытия.
Анализируя литературные данные и опыт использования покрытий, можно сделать заключение, что защитные свойства покрытий
определяются суммой таких физико-химических свойств, как:
химическая стойкость материала покрытия в коррозионной
среде;
механические свойства покрытия (прочность, износостойкость и др.);
прочность сцепления (адгезия) покрытия с базовой поверхностью и ее сохранением в процессе работы покрытия;
способность покрытий:
а) замедлять диффузию реагентов к металлической поверхности;
б) оказывать влияние на термодинамический потенциал и кинетику физико-химического взаимодействия металла с проникшими
компонентами жидкой среды;
различие коэффициентов термического расширения материала покрытия и металла, степень деформаций покрытия за счет набухания в среде.
9
1.3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ
НА КОРРОЗИЮ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СУБСТРАТА
На защитные свойства полимерных покрытий и скорость подпленочной коррозии металла при контакте с электролитами оказывают влияние следующие параметры и явления:
омическое сопротивление (сопротивление передвижению
ионов);
приобретенный (наведенный) электрический заряд.
При погружении в растворы электролитов полимеры (полистирол, поливинилхлорид, ацетат целлюлозы, алкидные смолы и др.)
приобретают заряд, который обычно бывает отрицательным и способствует избирательной проницаемости ионов. Этот заряд не может
служить причиной снижения коррозионного тока, так как последний
может переноситься только положительными частицами (ионами металла на аноде, ионами водорода, натрия и др. на катоде). Однако
наведенный электрический заряд влияет на распределение первичных
продуктов коррозии (под пленкой или снаружи пленки);
ионизация в полимерной пленке. Макромолекулы многих полимеров содержат функциональные группы, обладающие полярностью (электрически неуравновешенные группы). Растворы электролитов неравномерно диффундируют в пленке, притягиваясь ионогенными группами полимера. Таким образом может происходить ионизация
ионогенных групп, и система оказывается состоящей из групп ионов,
разделенных электрически нейтральным веществом.
Все перечисленные явления связаны между собой и оказывают
друг на друга взаимное влияние. В результате анализа многочисленных экспериментальных данных можно сделать вывод, что кислород,
вода и другие вещества, необходимые для протекания коррозионного
процесса в электролитах, проникают через пленки относительно свободно, по крайней мере, гораздо легче, чем отводятся гидратированные ионы корродирующего под пленкой металла. Таким образом,
полимерные покрытия сильно затрудняют течение анодной реакции
ионизации металла. Поверхность металлов, защищенных полимерными пленками, приобретает более положительный стационарный потенциал. На рис. 1.2 приведены схемы коррозионных гальванических
элементов, иллюстрирующие причины установления более положи-
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]