Состояние и перспективы применения защитных покрытий в оборудовании и сооружениях нефтегазовой отрасли Протасов В.Н. РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина. - презентация

1 Состояние и перспективы применения защитных покрытий в оборудовании и сооружениях нефтегазовой отрасли Протасов В.Н. РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина

2 В технологических системах бурения скважин, добычи, сбора, подготовки, транспорта и хранения нефти и газа используют разнообразные виды оборудования и сооружений основного и вспомогательного назначения, во многих случаях достаточно технически сложные и металлоемкие

3 К наиболее ответственным видам оборудования и сооружений относятся: -подземное и наземное оборудование скважин; разветвленная сеть промысловых и магистральных трубопроводов; - крупногабаритные резервуары, емкости, технологические аппараты

4 В процессе эксплуатации элементы указанных видов оборудования и сооружений подвергаются: - воздействию электрохимически-активных, химически- активных, адсорбционно-активных и абсорбционно-активных сред; - различным механическим воздействиям (статические и циклические нагрузки, вибрации, силы трения и др.); -воздействию отрицательной или повышенной положительной температуры, стабильной или циклически изменяющейся во времени

5 При указанных видах внешних воздействий на поверхностях элементов оборудования и сооружений развиваются разнообразные процессы, вызывающие нарушение работоспособности этих элементов: -электрохимическая и химическая коррозия; -коррозионное и сорбционное растрескивание при статических нагрузках; -коррозионная и сорбционная усталость при циклических нагрузках; -механическое изнашивание (гидроабразивное, газоабразивное, кавитационное и др.) -коррозионно-механическое и сорбционно-механическое изнашивание (в парах трения, в неподвижных разъемных соединениях, при воздействии потока транспортируемой среды) -адсорбция твердых отложений

6 Наиболее интенсивному разрушению подвергаются: -колонны труб в скважинах (бурильные, обсадные, насосно-компрессорные трубы и соединительные детали; -скважинные насосные агрегаты; -устьевая запорная и регулирующая арматура; -промысловые и магистральные трубопроводы (трубы, соединительные детали, запорная арматура, насосы, газоперекачивающие агрегаты и др.) -резервуары, емкости, технологические аппараты различного назначения

7 В озникновение и интенсивность протекания процессов, вызывающих нарушение работоспособности различных элементов оборудования и сооружений, в значительной мере обусловливается качеством поверхности этих элементов

8 Качество поверхности изделия обусловливается микрогеометрией поверхности, механическими и физико-химическими свойствами поверхностного слоя

9 Перспективным направлением обеспечения требуемого качества поверхности изделия является формирование поверхностного слоя этого изделия из материалов с требуемыми характеристиками, что достигается различными методами: -формирование покрытия c требуемым комплексом свойств на теле изделия; -плакирование тела изделия материалом с требуемым комплексом свойств; -футерование тела изделия материалом с требуемым комплексом свойств; -др. методами

10 Покрытие изделия – это поверхностный слой изделия из одного или нескольких расположенных в определенной последовательности материалов с требуемым комплексом свойств, структурированный непосредственно на изделии и определяющий качество поверхности этого изделия. Требуемое качество поверхности изделия обусловливает требуемое качество покрытия этого изделия

11 Качество покрытия – сущность покрытия, выражаемая совокупностью его свойств, показателей свойств и значений показателей, определяющих эту сущность Сущность покрытия – это то, что делает его определенным и отличает от других покрытий

12 Категории качества покрытия изделия Фактическое качество Потребительское качество

13 Фактическое качество покрытия – фактическая сущность покрытия, выражаемая совокупностью присущих ему свойств, показателей свойств и значений показателей

14 Потребительское качество покрытия – потребительская сущность покрытия, выражаемая комплексом его требуемых свойств, показателей этих свойств и норм на показатели, обусловливающим способность покрытия выполнять свое назначение в течение регламентированного срока службы с требуемой надежностью, безопасностью и технологичностью Назначение покрытия – это функции, которые должно выполнять покрытие в заданных условиях применения

15 Технические требования к покрытию конкретного изделия являются нормативным документом, определяющим потребительское качество этого покрытия и выражающим это качество в виде комплекса требуемых свойств, показателей этих свойств, норм на показатели и методов контроля, обусловливающего способность покрытия выполнять свое назначение в течение регламентированного срока службы с требуемой надежностью, безопасностью и технологичностью

16 Разработка технических требований к покрытию конкретного изделия является в большинстве случаев достаточно сложной многофакторной задачей, требующей высокой квалификации, логичного мышления и системного подхода разработчика этих требований

17 Разработкой технических требований к покрытию конкретного изделия должен заниматься Разработчик этого изделия в сотрудничестве с Потребителем изделия с покрытием

18 В отечественных и зарубежных стандартизированных и корпоративных технических требованиях, определяющих потребительское качество покрытий различных изделий, содержатся гарантируемые стандартом или Производителем характеристики освоенных промышленностью конструкций покрытий из конкретных материалов Это не технические требования к покрытию конкретного назначения, определяющие его потребительское качество, а гарантируемое стандартом или Производителем фактическое качество покрытия не всегда соответствующее его потребительскому качеству Не соответствуют назначению покрытия, в частности условиям его применения, приведенные в этих требованиях методы контроля.

19 Недопустимо использовать подобные технические требования при выборе покрытия конкретного назначения с регламентированным сроком службы. В технических требованиях к покрытию не должны указываться конкретные виды используемых материалов и конструкции покрытий на их основе. Сами технические требования обусловливают пригодность тех или иных материалов и конструкций покрытий на их основе

20 В нефтегазовой отрасли накоплен достаточно большой и положительный опыт применения защитных покрытий в оборудовании и сооружениях различного назначения. Правильно подобранные материалы и конструкции покрытий на их основе защищают металлы от разрушения в коррозионно-активных и сорбционно-активных средах, предотвращают образование значительных отложений парафинов и минеральных солей на поверхностях проточных каналов и снижают их гидравлическое сопротивление, а, следовательно, уменьшают энергозатраты, повышают герметичность неподвижных разъемных соединений, обеспечивают теплоизоляцию, защищают от износа и др.

21 Например, полимерные покрытия наносят на: -наружные поверхности труб, соединительных деталей, корпусов трубопроводной запорной арматуры для защиты от коррозии и теплоизоляции; -внутренние поверхности труб и соединительных деталей для защиты от коррозии, коррозионного и сульфидного растрескивания, снижения гидравлического сопротивления, защиты от гидроабразивного износа; -проточные поверхности рабочих колес и направляющих аппаратов центробежных насосов для защиты от гидроабразивного износа и снижения гидравлического сопротивления; -внутренние поверхности насосно-компрессорных труб для защиты от коррозии, коррозионного и сульфидного растрескивания, износа, предотвращения образования твердых отложений.

22 -наружную поверхность корпусных деталей скважинных насосных агрегатов для защиты от коррозии; -поверхность насосных штанг при эксплуатации скважин УСШН для защиты от коррозионной усталости; -на поверхности бурильных труб для защиты от коррозионной усталости и износа; -на внутреннюю и наружную поверхность резервуаров, емкостей, различных типов технологических аппаратов (сепараторы, отстойники и др.) для защиты от коррозии; -на поверхности других элементов оборудования и сооружений нефтегазовой отрасли

23 Наряду с этим имеется достаточно много примеров низкой эффективности и ограниченного срока службы используемых покрытий, необоснованных значительных материальных затрат на их применение

24 По мнению автора доклада, подобное противоречие в значительной мере объясняется двумя причинами: -несоответствием действующей нормативной документации, определяющей потребительское качество защитного покрытия конкретного объекта, назначению этого покрытия и регламентированному сроку его службы; -отсутствием единой системы управления процессами проектирования, разработки, производства, монтажа и эксплуатации оборудования и сооружений с защитным покрытием для обеспечения соответствия фактического качества покрытия его потребительскому качеству на различных стадиях жизненного цикла изделия с покрытием

25 Для устранения первой причины в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина разработан алгоритм формулирования технических требований к покрытию изолируемой поверхности конкретного изделия

26 Ф2Ф2 ФnФn СВ 2 СВ n Норма Н 1 Метод контроля А 2 Норма Н 1 (τ) Метод контроля А 3

27

28 Виды опасных внешних воздействий на покрытие способные вызвать изменение его свойств Контролируемые свойства покрытия СВ 1 СВ 2 СВ 3 СВ 4 СВ 5 СВ 6 СВ 7 На стадии хранения: ВВ 1 На стадии проведения СМР: ВВ 2 + На стадии эксплуатации: ВВ 3 ВВ 4 ВВ 5 ВВ 6 ВВ

29 Виды опасных внешних воздействий на покрытие на различных стадиях жизненного цикла Моделирующие виды внешних воздействий на покрытие при испытаниях в лабораторных условиях ВВ 1 ВВ 2 ВВ 3 ВВ 4 ВВ 5 ВВ 6 ВВ 7 ВВМ 1 ВВМ 2 ВВМ 3 ВВМ 4 ВВМ 5 ВВМ 6 ВВМ 7

30 Свойство и виды внешних воздействий способных вызвать его изменение ПоказательНормаМетод контроля 1.СВ 1 -в исходном состоянии -при ВВМ 1 -при ВВМ 2 -при ВВМ n ПК 1 Н1Н1Н1Н1Н1Н1Н1Н1 К1К1 2.СВ 2 -в исходном состоянии -при ВВМ 1 -при ВВМ 3 ПК 2.1 ПК 2.2 Н 2.1 Н 2.2 (τ P ) К2К2

31 Создана компьютерная программа «Эксперт», реализующая рассмотренный алгоритм разработки технических требований к покрытию. Использование программы «Эксперт» позволяет существенно снизить требования к квалификации специалиста, разрабатывающего технические требования, и значительно уменьшить затраты времени на разработку этих требований.

32 При использовании программы «Эксперт» разработчику технических требований необходимо: 1.Указать по запросу на экране монитора объект защиты и изолируемую покрытием поверхность этого объекта; 2. Выбрать из указанных на экране монитора функций, которые может выполнять покрытие, требуемые функции; 3. Выбрать из указанных на экране монитора видов внешнего воздействия на покрытие, способных вызвать изменение его требуемых свойств на стадиях хранения, транспортирования, монтажа и эксплуатации объекта с покрытием, виды внешних воздействий, соответствующие заданным условиям эксплуатации.

33 4. Указать по запросу на экране монитора регламентированный срок службы покрытия На основании этих исходных данных программа «Эксперт» выдает Разработчику распечатку технических требований к покрытию изолируемой поверхности защищаемого объекта

34 Сформулированные Разработчиком или Потребителем конкретного объекта технические требования к покрытию его изолируемых поверхностей должны быть включены в технические условия Производителя данного объекта с покрытием и Производителя материалов для этого покрытия

35 Технические требования к покрытию изделию Технические условия на материал изделия Технические условия на изделие с покрытием Разработчик изделия с покрытием Производитель изделия с покрытием Виды технической документации Разработчики технической документации Производитель материала покрытия Технические требования к материалу покрытия Потребитель изделия с покрытием Техническое задание на разработку изделия с покрытием Разработчик материала покрытия

36 Для устранения второй причины –отсутствие системы обеспечения потребительского качества защитных покрытий оборудования и сооружений нефтегазовой отрасли на различных стадиях их жизненного цикла необходимо решить следующие задачи: 1.Создать некоммерческое партнерство –«Союз производителей защитных покрытий объектов нефтегазовой отрасли » с целью коллективной защиты интересов на нефтегазовом рынке РФ, выработки единой идеологии в области обеспечения потребительского качества и конкурентоспособности продукции. 2. Создать Межотраслевой научно-учебно-сертификационный центр «Качество защитных покрытий объектов нефтегазовой отрасли» (МНУСЦ «КЗП Нефтегаз»), обслуживающий нефтегазовые компании и Союз производителей защитных покрытий.

37 3. Разработать для нефтегазовых компаний перечень объектов, для повышения надежности, безопасности и снижения энергопотребления которых целесообразно применять защитные покрытия. 4. Разработать для нефтегазовых компаний комплекс технических требований к защитным покрытиям различных объектов. 5. Разработать для нефтегазовых компаний техническую документацию по контролю качества процессов проектирования и производства объектов с покрытием. 6. Разработать для нефтегазовых компаний техническую документацию по мониторингу технического состояния защитных покрытий конкретных объектов на стадиях их хранения, транспортирования, монтажа и эксплуатации, прогнозированию остаточного ресурса покрытий.

38 6. Организовать подготовку для нефтегазовых компаний специалистов по контролю качества защитных покрытий оборудования и сооружений на различных стадиях их жизненного цикла. 7. Организовать выпуск журнала «Качество защитных покрытий оборудования и сооружений нефтегазовой отрасли» 8. Усовершенствовать структуру Отраслевого экспертного совета нефтегазовых компаний РФ «Нефтегаз-Покрытие», введя в его состав Производителей защитных покрытий объектов нефтегазовой отрасли с целью активизации и продуктивности деятельности совета.