CC BY
52УДК 620.193.13:622.691.4
Р.А. Мацюк1, e-mail: [email protected]
1 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).
Анализ требований зарубежных и отечественных нормативно-технических документов к защитным покрытиям подземных трубопроводов в крупнообломочных грунтах
Отечественные нормативно-технические документы, регламентирующие сооружение трубопроводов, допускают использование крупнообломочного грунта в качестве материалов подсыпки дна траншеи, а также засыпки. Однако механическое воздействие крупнообломочного грунта подсыпки и засыпки на подземный трубопровод способствует повышению уязвимости защитного покрытия, что приводит к его раннему износу и разрушению. К числу основных характеристик крупнообломочных грунтов, сложенных частицами скальных, каменистых, гравийно-галечниковых, щебенистых и многолетнемерзлых пород, относится высокая прочность при одноосном сжатии. С учетом данной характеристики подбор защитного покрытия трубопровода является весьма ответственной задачей, обусловливая необходимость оценки действующих нагрузок и воздействий, а также рассмотрения соответствующих им показателей качества защитных покрытий.
В статье представлены результаты анализа требований действующих зарубежных и российских нормативно-технических документов в области противокоррозионной защиты подземных трубопроводов с точки зрения оценки параметров качества изоляционных покрытий, обеспечивающих защиту трубопровода при контактно-механическом взаимодействии с крупнообломочными грунтами, а также методик проведения соответствующих испытаний. Отмечено, что даже полное соответствие защитных покрытий требованиям и нормам, предписанным действующей нормативно-технической документацией, не является залогом безопасной эксплуатации трубопроводов. Многие показатели носят вероятностно-имитирующий характер и не позволяют гарантировать качество покрытия в реальных условиях эксплуатации.
По результатам проведенного анализа автор статьи предлагает в целях повышения точности оценки качества пассивной защиты от коррозии подземных трубопроводов в случае применения крупнообломочных грунтов для присыпки дна траншеи и засыпки трубопровода включить в соответствующую нормативно-техническую документацию нормы показателя твердости по Шору по шкалам типа A и D.
Ключевые слова: коррозия, изоляционное покрытие, крупнообломочный грунт, физико-механические воздействия, твердость.
R.A. Matsiuk1, e-mail: [email protected]
1 Federal State Autonomous Educational Institution for Higher Education "Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University)" (Moscow, Russia).
Analysis of the Requirements of Foreign and Domestic Regulatory and Technical Documents for Protective Coatings of Underground Pipelines in Coarse Clastic Soils
Domestic regulatory and technical documents governing the construction of pipelines allow the use of coarse soil as materials for filling the bottom of the trench, as well as filling. However, the mechanical effect of coarse-grained soil, backfill and backfill on the underground pipeline makes the protective coating vulnerable, which leads to its early wear and destruction. Among the main characteristics of coarse-grained soils composed of particles of rocky, stony, gravel-pebble, gravelly and permafrost rocks, is the high unconfined compressive strength. Taking into account this characteristic, the selection of the pipeline protective coating is a very responsible task, necessitating the assessment of current loads and impacts, as well as consideration of the corresponding quality parameters of protective coatings.
The article presents the results of an analysis of the requirements of existing foreign and Russian regulatory and technical documents in the field of corrosion protection of underground pipelines in terms of evaluation the quality parameters of insulation coatings that protect the pipeline during contact-mechanical interaction with coarse soil, as well as the methods for conducting the corresponding tests.
It is noted that even the full compliance of protective coatings with the requirements and norms prescribed by the current regulatory and technical documentation is not a guarantee of the safe operation of pipelines. Many indicators have a probability-simulating nature of actual loads and do not guarantee the quality of the coating in real operating conditions. Based on the results of the analysis, the author of the article proposes to include Shore hardness index standards on A and D scales in the relevant regulatory and technical documentation in order to improve the accuracy of assessing the quality of passive corrosion protection of underground pipelines in the case of using coarse soils as pipeline bedding and backfill materials.
Keywords: corrosion, insulating coating, coarse clastic soil, physical and mechanical effects, hardness.
ВВЕДЕНИЕ
Системы подземных трубопроводов являются ключевой частью глобальной инфраструктуры энергообеспечения. Нарушение производительности этих систем зачастую приводит к нежелательным последствиям, требующим оперативного принятия решения. При этом значимую роль в обеспечении производительности трубопроводных систем играет качество наружного изоляционного покрытия, которое должно соответствовать требованиям действующей нормативно-технической документации (НТД).
Подземный трубопровод значительной протяженности, проложенный в различных грунтовых условиях, подвергается воздействию ряда грунтовых процессов и явлений. В связи с этим возникает необходимость оценки особенностей конкретного участка трассы, в частности проходящего в крупнообломочных грунтах, сложенных частицами скальных, каменистых, гравийно-галечнико-вых, щебенистых и многолетнемерзлых грунтов. Отечественными нормами, регламентирующими сооружение трубопроводов, допускается использование крупнообломочного грунта в качестве материала подсыпки дна траншеи, а также засыпки. Однако к трубопроводам, проложенным на таких участках, предъявляются высокие требования в части прочности на одноосное сжатие. Подбор защитного покрытия трубопрово-
да с учетом данных условий является актуальной задачей в целях сохранения оптимальной работоспособности подземного трубопровода. Изучение процессов взаимодействия соприкасающихся тел требует анализа условий контактного нагружения. В зоне контакта чаще всего условия нагружения материала наиболее жесткие, а процессы повреждения конструкции начинаются с поверхности, в случае подземного трубопровода - с поверхности защитного покрытия. Таким образом,исследование физико-механических свойств покрытий является важной и ответственной задачей. При достижении определенной величины нагрузки или же при многократном ее приложении в зоне контакта двух соприкасающихся тел может происходить разрушение.Развиваясь сначала локально, оно может привести к целому комплексу повреждений, начиная с отслоения покрытия, смятия слоя и заканчивая сквозным повреждением и отрывом. Наиболее опасным является отслоение со сквозным повреждением, поскольку оно способствует двусторонней деструкции покрытия и подпленочной коррозии металла трубы. При этом высока вероятность экранирования защитных токов систем электрохимической защиты. Схема воздействия внешних факторов на защитное покрытие подземного трубопровода, проложенного в круп-
нообломочных грунтах, представлена на рис. 1.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ МЕХАНИЧЕСКУЮ СОСТАВЛЯЮЩУЮ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГРУНТА ПОДСЫПКИ И ЗАСЫПКИ В Российской Федерации основными документами в области защиты от коррозии подземных трубопроводов являются ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии» [2] и ГОСТ 9.602-2016 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии» [3]. Для корректного сравнения показателей качества покрытий с зарубежными аналогами необходимо наличие современных научно - обоснованных методов и стандартизированных методик оценки этих показателей. Большинство же компаний пользуется в работе внутренними нормативами и стандартами предприятия для оценки качеств используемых материалов, соответствия требованиям нормативной документации, а также обнаружения некачественного контрафактного материала. Такие документы существуют, например, в ПАО «АК «Транснефть» и ПАО «Газпром» [4]. Процесс гармонизации требований должен затрагивать как терминологию, так и все этапы ис-
Ссылка для цитирования (for citation):
Мацюк Р. А. Анализ требований зарубежных и отечественных нормативно-технических документов к защитным покрытиям подземных трубопроводов в крупнообломочных грунтах // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2019. № 12. С. 46-54.
Matsiuk R.A. Analysis of the Requirements of Foreign and Domestic Regulatory and Technical Documents for Protective Coatings of Underground Pipelines in Coarse Clastic Soils. Territorija "NEFTEGAS" [Oil and Gas Territory]. 2019;(12):46-54. (In Russ.)
Рис. 1. Взаимодействие защитного покрытия подземного трубопровода с крупнообломочными грунтами:
а) физико-механическое воздействие окружающей среды на покрытие [1]; б) виды повреждений защитного покрытия, где Gr - удельный объемный вес грунта в естественном залегании, Н/м3; D - внутренний диаметр трубопровода, мм Fig. 1. Interaction of the protective coating of the underground pipeline with coarse soil:
a) physico-mechanical environmental effects on the coating [1]; b) types of damage to the protective coating, where Gг - specific volumetric weight of the soil in its natural occurrence, N/m3; D - inner diameter of the pipeline, mm
Сопротивление Сопротивление
ультрафиолетовому вдавливанию
излучению Indentation
UV resistance resistance
Ударостойкость Impact resistance
Термостойкость Heat resistance
Химическая устойчивость Chemical resistance
Растяжение Stretch
Сопротивление сдвигу | Shear resistance
Сопротивление продольному и поперечному разрывам Стойкость на изгиб. Resistance to Longitudinal
сопротивление деформации and transverse rupture Resistance to bending, deformation resistance
Сползание Sliding
Гофрообразование Corrugation Отслаивание Exfoliation
Смятие Crumple
пытаний: отбор проб, выбор образцов, собственно измерения и обработку результатов. В целях исключения путаницы в требованиях к покрытиям в зависимости от типа покрытия, рассмотренных, к примеру, в [5, 6], из числа отечественных НТД для анализа был выбран [2].
Для выбора и проведения сравнения показателей качеств, характеризующих механическую составляющую взаимодействия грунта подсыпки и засыпки,рассмотрим основные виды механического воздействия. К числу механических воздействий, приводящих к повреждению изоляционных покрытий подземных трубопроводов в крупнообломочных грунтах, можно отнести такие, как смятие, сдвиг, растяжение, сжатие, отрыв и удар. Влияние этих факторов при контактном взаимодействии может приводить к ухудшению физико-механических характеристик материала покрытий, их растрескиванию, продавливанию, а также к снижению адгезии с поверхностью металла труб. Оценка нагрузки грунта на подземные трубы часто является сложной задачей из-за мно-
жества факторов: от характеристик сжимаемости грунтов, степени уплотнения грунта между трубой и боковой стеной траншеи до конструктивного решения относительно выбора способа прокладки.
В качестве объектов анализа были выбраны используемые на практике зарубежные НТД, устанавливающие требования к защите от коррозии наружной поверхности стальных газонефтепроводов:
• ISO 21809-1:2018 «Нефтяная и газовая промышленность. Наружные покрытия для подземных или подводных трубопроводов, используемых в системах трубопроводного транспорта. Часть 1. Полиолефиновые покрытия (трехслойный полиэтилен и трехслойный полипропилен)» [7];
• ГОСТ Р ИСО 21809-2-2013 «Трубы с наружным покрытием для подземных и подводных трубопроводов, используемых в транспортных системах нефтяной и газовой промышленности. Часть 2. Трубы с эпоксидным покрытием.Технические условия» [8];
• AS NZS 3862-2002 «Наружное эпоксидное покрытие для стальных труб» [9];
• CAN/CSA Z245.20-2018 «Заводские наружные покрытия для стальной трубы» [10];
• CAN/CSA Z245.21-2018 «Заводское наружное полиэтиленовое покрытие труб» [11];
• ^А 49-711-1988 «Покрытия наружные трехслойные на основе полиэтилена для стальных труб. Нанесение методом экструзии» [12].
Стоит отметить, что многие показатели, прописанные в требованиях, носят лишь вероятностно-имитирующий характер действительных нагрузок и не оценивают реальные воздействия. Поэтому невозможно утверждать, что даже при соответствии всем требованиям покрытие выдержит нагрузки при строительстве и эксплуатации.
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Для сравнительного анализа показателей качества защитных покрытий подземных трубопроводов, проложенных в крупнообломочных грунтах, были выбраны:
• сопротивление удару;
• адгезия;
Сравнение физико-механических требований к защитным покрытиям подземных трубопроводов в зарубежной и отечественной нормативно-технической документации
Comparison of physical and mechanical requirements for protective coatings of underground pipelines in foreign and domestic regulatory and technical documentation
Требования к покрытию Requirements to the coating Международный International Франция France Канада Canada Россия Russia Международный (Россия) International (Russia) Австралия/ Новая Зеландия Australia/ New Zealand Канада Canada Россия Russia
Трехслойное полиэтиленовое и полипропиленовое покрытие (ISO 21809-1) Three-layer polyethylene and polypropylene coating (ISO 21809-1) Трехслойное полиэтиленовое покрытие (NFA49710) Three-layer polyethylene coating NFA49710 Полиэтиленовое покрытие (CAN/CSA Z245.21) Polyethylene coating (CAN/CSA Z245.21) Полиэтиленовое покрытие (ГОСТ Р 51164) Polyethylene coating (GOST R 51164) Эпоксидное покрытие (ISO 21809-2) Epoxy coating (ISO 21809-2) Эпоксидное покрытие (AS/NZS 3862) Epoxy coating (AS/NZS 3862) Эпоксидное покрытие (CAN/CSA Z245.20) Epoxy Coating (CAN/CSA Z245.20) Эпоксидное покрытие (ГОСТ Р 51164) Epoxy coating (GOST R 51164)
Минимальная/ максимальная толщина слоя, мм Minimum/maximum layer thickness, mm 2,3-4,2 1,2-3,5 5 4, о* » 2,0-3,5 0,35-0,5 4, CD » 2 1, 0 » 5 3, CD »
Отсутствие пор (отсутствие пробоя/ внешний вид) No pores (no breakdown/ appearance) 1 Длина искры » 4> мм Spark length » 4> mm - 5 кВ/мм 5 kV/mm В соответствии с А.10 и А.11 (Приложение А) In accordance with A.10 and A.11 (Appendix A) Рейтинг « 3 Rating « 3 - -
Сопротивление удару (отсутствие пробоя после работы удара) Impact resistance (no breakdown after impact operation) > 7 Дж/мм при 23 ± 3 °C > 7 J/mm at 23 ± 3 °C При толщине » 2 мм -10 Дж; < 2 мм - 15 Дж With a thickness of » 2 mm -10 J; < 2 mm - 15 J » 3 Дж/мм при (30 ± 3) °C » 3 j/mm at (30 ± 3) °C £ Д 5 1,5 Дж (J) При толщине « 550 мкм -1,5 Дж; > 550 мкм - 3 Дж With a thickness of « 550 pm - 1.5 J; > 550 pm - 3 J » 1,5 Дж/мм (J/mm) )J( £ Д 4
Адгезия (усилие отрыва) Adhesion (peel force) » 15 Н/мм при (23 ± 3) °C; »3 Н/мм при (80 ± 3) °C » 15 N/mm at (23 ± 3) °C; » 3 N/mm at (80 ± 3) °C » 50 Н/см при 15-25 °C » 50 N/cm at 15-25 °C » 150 Н при (20 ± 3) °C » 150 N at (20 ± 3) °C » 35 Н/см при 20 °C » 35 N/cm at 20 °C Балл сцепления 1-2 при (20 ± 3) °C Clutch point 1-2 at (20 ± 3) °C Рейтинг 2 и лучше (метод - V-отрезка) Rating 2 and better (method - V-segment) Рейтинг 1-3 24 ч, при 75 °C -28 дней; при 95 °C - 28 дней Rating 1-3 24 h, at 75 °C } 28 days; at 95 °C - 28 days Балл 1, метод А по ГОСТ 411 Score 1, Method A according to GOST 411
Сопротивление вдавливанию (максимальная глубина внедрения индентора), мм Indentation resistance (maximum indenter penetration depth), mm « 0,2 при (23 ± 3) °C; « 0,4 при (80 ± 3) °C « 0.2 at (23 ± 3) °C; « 0.4 at (80 ± 3) °C 3, 0, - « 0,2 при 20 °C, « 0,3 при более 20 °C « 0.2 at 20 °C, « 0.3 at more than 20 °C - - - « 0,2 при 20 °C; « 0,3 при более 20 °C « 0.2 at 20 °C; « 0.3 at more than 20 °C
Окончание таблицы на стр. 50 The end of table on page 50
Окончание. Начало таблицы на стр. 49
The end of the table. Beginning of the table on page 49
Требования к покрытию Requirements to the coating Международный International Франция France Канада Canada Россия Russia Международный (Россия) International (Russia) Австралия/ Новая Зеландия Australia/ New Zealand Канада Canada Россия Russia
Трехслойное полиэтиленовое и полипропиленовое покрытие (ISO 21809-1) Three-layer polyethylene and polypropylene coating (ISO 21809-1) Трехслойное полиэтиленовое покрытие (NFA49710) Three-layer polyethylene coating NFA49710 Полиэтиленовое покрытие (CAN/CSA Z245.21) Polyethylene coating (CAN/CSA Z245.21) Полиэтиленовое покрытие (ГОСТ Р 51164) Polyethylene coating (GOST R 51164) Эпоксидное покрытие (ISO 21809-2) Epoxy coating (ISO 21809-2) Эпоксидное покрытие (AS/NZS 3862) Epoxy coating (AS/NZS 3862) Эпоксидное покрытие (CAN/CSA Z245.20) Epoxy Coating (CAN/CSA Z245.20) Эпоксидное покрытие (ГОСТ Р 51164) Epoxy coating (GOST R 51164)
Удлинение при разрыве, %, не менее Elongation at break,%, not less than » 400 » 300 » 300 » 200 - - - 5 (констр. 4) 5 (design 4)
Твердость по Шору D, ед. Shore hardness number D, units » 55 - » 60 - - - » 60 -
• сопротивление вдавливанию;
• удлинение при разрыве;
• твердость по Шору.
В качестве дополнительных показателей рассмотрены пористость и толщина покрытия, косвенно влияющие на физико-механическое взаимодействие изоляции с твердым телом. В процессе сооружения ударное воздействие на покрытие может произойти как на подготовительном этапе (при складировании, погрузочно-раз-грузочных работах, транспортировке труб с покрытием и т. д.), так и в ходе монтажа (о стенки и дно траншеи при опускании трубы, при засыпке обломочным материалом). При засыпке крупнообломочным грунтом энергия удара будет зависеть от размера обломочного материала, особенно его массы и высоты падения частиц на поверхность трубопровода с покрытием. Для оценки данного воздействия в нормах предусмотрен такой показатель, как сопротивление удару, учитывающий целый ряд условий. В анализируемых документах методы проведения испытаний на сопротивление удару отличаются высотой падения, массой груза и нормой показателя, однако суть их за-
ключается в падении бойка с высоты на поверхность покрытия. Контроль показателя заключается в проверке покрытия на отсутствие пробоя после работы удара.
Еще одним механическим воздействием является растяжение покрытия в верхней образующей, которое может привести к разрыву материала. Такое воздействие происходит при доуплотнении грунта засыпки между трубой и стенками траншеи в ходе эксплуатации. Для данного воздействия в НТД предусмотрен такой показатель, как удлинение при разрыве. Метод испытания на удлинение при разрыве относится непосредственно к материалу верхнего защитного слоя, но не конструкции в целом, что является не совсем корректным. Испытание проводят на самом материале (например, для полиэтилена [13]) без учета геометрии трубы (образование вмятины, изгиб и т. д.) и конструкции покрытия. Кроме того, открытым вопросом остается различие норм данного показателя относительно полиэтиленового (200 %) и эпоксидного покрытий (5 %), а также покрытий на основе полиуретановых смол (20 %), несмотря на то что предполагается,
что реальная нагрузка на покрытие при этом одинакова. В зарубежных стандартах данный показатель применительно к эпоксидному покрытию отсутствует.
Механический контакт твердого тела с покрытием, отличающийся от нормали, приводит к комплексному усилию, включающему в себя усилия сжатия и сдвига, что в конечном результате может вызвать отрыв покрытия от поверхности. Такое воздействие не всегда приводит к разрыву, но способствует отслоению покрытия. Например, при образовании вмятины изоляция испытывает комплексное механическое воздействие: воздействие по нормали приводит к растяжению материала, что вызывает сопротивление со стороны сил адгезии. Уровень адгезии свидетельствует о силе сцепления покрытия с поверхностью трубопровода.
Следует также обратить внимание на то, что испытания в целях оценки таких показателей, как сопротивление удару и вдавливанию, а также уровень адгезии, проводятся при определенном температурном режиме, что обусловливает сложность сравнения результатов, полученных в ходе подобных испытаний.
3-6 марта
Россия, Москва, ЦВК «ЭКСПОЦЕНТР»
Интерлакокраска
24-я международная специализированная выставка
Салоны:
• «Обработка поверхности»
• «Покрытия со специальными свойствами»
• «Защита от коррозии»
Организатор: АО «ЭКСПОЦЕНТР» При поддержке:
• Министерства промышленности и торговли РФ
• ФГУП «НТЦ «Химвест»
• Российского Союза химиков
• ОАО «НИИТЭХИМ»
• Российского химического общества им. Д.И. Менделеева
• Ассоциации «Центрлак»
• Ассоциации качества краски
Под патронатом ТПП РФ
www.interlak-expo.ru
а
МИНПРОМТОРГ РОССИИ
ТПП РФ
(Г*
^ЭКСПОЦЕНТР
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
Внешняя нагрузка External load
Внешняя нагрузка External load
^litfl
Инденторы Indentors Тип А Тип D
Type A Type D
1,1-1,4 мм (mm) 1,1-1,4 мм (mm)
35°
0,79 мм (mm)
0,1 мм (mm)
30°
т
Рис. 2. Схемы измерения твердости по методу Шора: тип А и D Fig. 2. Shore hardness measurement schemes: type A and D
б) b)
в) c)
а) а)
Рис. 3. Виды дюрометров Шора:
а) аналоговый; б) цифровой; в) аналоговый дюрометр,установленный на штативе с устройством пригружения
Fig. 3. Types of Shore durometers:
a) analog; b) digital; c) an analog durometer mounted on a tripod with a loading device
Особое внимание стоит уделить наличию в международных нормах [7, 10, 11] показателя твердости по Шору. Методики измерения твердости неметаллических материалов берут свои истоки из опытов металлургической промышленности: в поверхность изделия с определенной нагрузкой вдавливают наконечники различной формы,после чего оценивают параметры оставленного отпечатка. Однако при проведении аналогичных испытаний применительно к более мягким материалам после снятия нагрузки из-за упругих свойств исследуемых образцов отпечаток восстанавливался, поэтому классические подходы не приносили необходимого результата.
Рассмотрим отличающийся простотой и доступностью метод определения твердости низкомодульных пластичных материалов, предложенный в 1920-х гг. Альбертом Ф. Шором - твердость по Шору (табл.). Под действием тарированной пружины в исследуемую поверхность вдавливается индентор. Для исчисления величины твердости был разработан прибор - дюрометр Шора [14, 15]. Данный прибор использует несколько шкал для материалов с различными свойствами. На сегодняшний день международный стандарт [15] включает 12 шкал, используемых при измерении твердости. Каждая шкала разбита на условные единицы от 0 до 100, и чем выше значение, тем бо-
лее твердым является материал. Наиболее распространенные шкалы - типа А и типа D (рис. 2) - стандартизированы в Российской Федерации. Шкала типа А применима для мягких материалов, а шкала типа Э- для более твердых. На рис. 3 представлены основные виды приборов, предназначенных для измерения твердости методом Шора. Нагру-жение штативом исключает колебания руки оператора и значительно снижает погрешность измерения. Усилие на поверхности изоляции будет отличаться в соответствии с размерами частиц крупнообломочного грунта, используемого в качестве материала присыпки и засыпки, в том числе от его физико-механических характеристик, глубины заложения, толщины стенки трубы, материала и диаметра трубопровода [16, 17].
Еще одним показателем поверхностной прочности изоляционного покрытия, согласно документу [2], является пе-нетрация. Этот показатель определяет сопротивление проникновению или деформации покрытия под воздействием тупого стержня. Методика определения показателя вдавливания (пенетрации) предполагает проведение испытаний на пластинах прессованного защитного покрытия по [18] или (в соответствии с техническими условиями) на образцах покрытия размером 150 х 150 мм толщиной не менее 2 мм. На проверяемых образцах должны отсутствовать повреждения, поверхность должна иметь гладкую ровную форму. Воздействие производят проводят в трех точках образца, отстоящих друг от друга на расстояние не менее 30 мм. Единицей измерения пенетрации является глубина проникновения, мм, индикатора в покрытие при заданной нагрузке 10 Н/мм2 (10 МПа). После измерения глубины проникновения индикатора осуществляется обработка результатов и определяется средняя арифметическая глубина вдавливания с точностью до 0,01 мм. Пенетрация оценивается как удовлетворительная при условии, что среднее арифметическое значение меньше либо равно нормируемому в соответствии с [3, табл. 2]. Если же условие не выполняется, испытания проводят повторно на удвоенном
52
№ 12 декабрь 2019 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
количестве образцов, и результаты считаются окончательными. Основным отличием пенетрации от измерения твердости по Шору является постоянство усилия на приборе, а также время испытания - прибор воздействует на поверхность с постоянным усилием в течение 24 ч, после чего проверяется допустимость заглубления в поверхность покрытия. Не совсем понятно, почему допустимая глубина внедрения индентора является одинаковой при различных толщинах покрытий. Допустимая глубина пенетрации индентора в материал до его разрушения (нарушения сплошности) чаще всего является экспериментальной характеристикой и значительно зависит от толщины испытуемого материала, а также от температуры, при которой проводились испытания. Сопротивление пенетрации не позволяет оценить требуемое качество покрытия с учетом реальных нагрузок и воздействий, а также в процессе изменения конструктивного решения относительно прокладки трубопровода:размера тран-
шеи, диаметра трубопровода, толщины его стенки, тогда как использование шкал твердости Шора позволит оценивать соответствие реальных нагрузок на покрытие с реальной твердостью их поверхности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведен анализ нормативно-технических требований к защитным покрытиям для подземных трубопроводов, приведенных в [2, 7-11]. Проанализированы отличительные особенности НТД в части оценки показателей качества покрытий при изучении физико-механических воздействий грунта. Следует отметить, что уровень технических нормативно-правовых требований к защитным покрытиям подземных трубопроводов не способствует решению актуальных вопросов защиты изоляционных покрытий от механического воздействия грунтов засыпки и подсыпки и не отвечает потребности в современных подходах к их оценке. Подходы к оценке показателей качества покрытий остаются неизменными в течение
десятков лет, что приводит к типичным проблемам обеспечения противокоррозионной защиты и повышению уровня повреждаемости трубопроводов. При прохождении подземных трубопроводов в крупнообломочных грунтах, сложенных частицами скальных, каменистых, гравийно-галечниковых, щебенистых и многолетнемерзлых грунтов весомым показателем качества их изоляции является твердость покрытий. Этот вопрос требует более детального рассмотрения с точки зрения изменения эксплуатационных условий. Его решение может способствовать значительному расширению круга материалов, применяемых для защиты подземных трубопроводов.
Автор предлагает внедрить показатель твердости по Шору по шкалам типа А и D для оценки качества покрытий в отечественную НТД, регламентирующую методы противокоррозионной защиты подземных трубопроводов, в случаях применения крупнообломочных грунтов в качестве материалов присыпки дна траншеи и засыпки трубопровода.
Больше на сайте
neftegas.inf
Подписывайтесь на нас в
f?9
Литература:
1. LiffLer T. New FieLd-AppLied Anti-Corrosion System for Pipelines with Moist Surfaces [Электронный источник]. Режим доступа: www.ip1oca.com/p1atform/ content/eLement/25770/IpLocasFaLLSession2016DENS0.PDF (дата обращения: 20.12.2019).
2. ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/l200001879 (дата обращения: 20.12.2019).
3. ГОСТ 9.602-2016. Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200140210 (дата обращения: 20.12.2019).
4. Низьев С.Г. Современные материалы и покрытия, используемые для антикоррозионной защиты магистральных нефтепроводов // Коррозия «Территории «НЕФТЕГАЗ». 2007. № 2. С. 4-12.
5. Низьев С.Г. О противокоррозионной защите магистральных и промысловых трубопроводов современными полимерными покрытиями // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2009. № 9. С. 56-60.
6. Гольдфарб А.Я. Специфические российские проблемы в области защитных покрытий трубопроводов // Коррозия «Территории «НЕФТЕГАЗ». 2007. № 2. С. 14-20.
7. ISO 21809-1:2018. Petroleum and naturaL gas industries - ExternaL coatings for buried or submerged pipelines used in pipeline transportation systems. Part 1: PoLyoLefin coatings (3-Layer PE and 3-Layer PP). Geneva: ISO, 2018. 62 p.
8. ГОСТ Р ИСО 21809-2-2013. Трубы с наружным покрытием для подземных и подводных трубопроводов, используемых в транспортных системах нефтяной и газовой промышленности. Часть 2. Трубы с эпоксидным покрытием. Технические условия [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200108019 (дата обращения: 20.12.2019).
9. AS NZS3862-2002. ExternaL Fusion-bonded Epoxy Coating for SteeL Pipes [Электронный источник]. Режим доступа: https://ru.scribd.com/ document/102220783/As-NZS-3862-2002-ExternaL-Fusion-bonded-Epoxy-Coating-for-SteeL-Pipes (дата обращения: 20.12.2019).
10. CSA Z245.20 Series-2018. PLant-appLied ExternaL Coatings for SteeL Pipe. Mississauga: Canadian Standards Association, 2018.
11. CAN/CSA Z245.21 Series 2018. PLant-appLied ExternaL PoLyethyLene Coating for SteeL Pipe. Mississauga: Canadian Standards Association, 2018.
12. NF A49-710-1988. Tubes en Acier Revêtement Externe TripLe Couche a Base de PoLyéthylène AppLication par Extrusion. Saint-Denis: Association Francaise de NormaLisation, 1988.
13. ГОСТ 11262-80 (СТ СЭВ 1199-78). Пластмассы. Метод испытания на растяжение [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/ document/1200004876 (дата обращения: 20.12.2019).
14. ГОСТ 24621-2015 (ISO 868:2003) Пластмассы и эбонит. Определение твердости при вдавливании с помощью дюрометра (твердость по Шору) [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200127779 (дата обращения: 20.12.2019).
15. ASTM D2240-15. Standard Test Method for Rubber Property - Durometer Hardness. West Conshohocken: ASTM InternationaL, 2015.
16. Мацюк Р.А. Оценка влияния неравномерности основания на защитное покрытие подземного трубопровода // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2017. № 6 (64). С. 56-59.
17. Мацюк Р.А. Исследование условий опирания подземного трубопровода и создаваемых усилий в защитном покрытии // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2019. № 4. С. 130-139.
18. ГОСТ 16336-77 Композиции полиэтилена для кабельной промышленности. Технические условия (с изм. № 1, 2) [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200020678 (дата обращения: 20.12.2019).
References:
1. Loffle r T. New Field-Applied Anti-Corrosion System for Pipelines with Moist Surfaces. Weblog. Available from: www.ip1oca.com/p1atform/content/ e1ement/25770/Ip1ocasFa11Session2016DENS0.PDF [Accessed 20th December 2019].
2. State Standard (GOST R) 51164-98. Stee1 Main Pipe1ines. Genera1 Requirements For Corrosion Protection. Web1og. Avai1ab1e from: http://docs. cntd.ru/document/1200001879 [Accessed 20th December 2019]. (In Russ.)
3. Interstate Standard (GOST) 9.602-2016. Unified System of Corrosion and Ageing Protection. Underground Constructions. Genera1 Requirements for Corrosion Protection. Web1og. Avai1ab1e from: http://docs.cntd.ru/document/1200140210 [Accessed 20th December 2019]. (In Russ.)
4. Nizyev S.G. Modern Materia1s and Coatings Used for Anticorrosive Protection of Main Oi1 Pipe1ines. Korrozija "Territorii "NEFTEGAS" [Corrosion of Oi1 and Gas Territory]. 2007;(2):4-12. (In Russ.)
5. Nizyev S.G. On Anticorrosive Protection of Main and Fie1d Pipe1ines with Modern Po1ymer Coatings. Territorija "NEFTEGAS" [Oi1 and Gas Territory]. 2009;(9):56-60. (In Russ.)
6. Go1dfarb A.Ya. Specific Russian Prob1ems in the Fie1d of Protective Coatings for Pipe1ines. Korrozija "Territorii "NEFTEGAS" [Corrosion of Oi1 and Gas Territory]. 2007;(2):14-20. (In Russ.)
7. ISO 21809-1:2018. Petro1eum and natura1 gas industries - Externa1 coatings for buried or submerged pipe1ines used in pipe1ine transportation systems. Part 1: Po1yo1efin coatings (3-1ayer PE and 3-1ayer PP). Geneva: ISO; 2018.
8. Nationa1 Standard (GOST R ISO) 21809-2-2013. Pipes with an externa1 coating for underground and underwater pipe1ines of transport systems of the oi1 and gas industry. Part 2: Pipes with epoxy coatings. Specifications. Web1og. Avai1ab1e from: http://docs.cntd.ru/document/1200108019 [Accessed 20th December 2019]. (In Russ.)
9. AS NZS 3862-2002. Externa1 Fusion-bonded Epoxy Coating for Stee1 Pipes. Web1og. Avai1ab1e from: https://ru.scribd.com/document/102220783/ As-NZS-3862-2002-Externa1-Fusion-bonded-Epoxy-Coating-for-Stee1-Pipes [Accessed 20th December 2019].
10. CSA Z245.20 Series-2018. P1ant-app1ied Externa1 Coatings for Stee1 Pipe. Mississauga: Canadian Standards Association, 2018.
11. CAN/CSA Z245.21 Series 2018. P1ant-app1ied Externa1 Po1yethy1ene Coating for Stee1 Pipe. Mississauga: Canadian Standards Association, 2018.
12. NF A49-710-1988. Tubes en Acier Revetement Externe Trip1e Couche a Base de Po1^thy1£ne App1ication par Extrusion. Saint-Denis: Association Francaise de Norma1isation, 1988. (In France)
13. State Standard of the USSR (GOST) 11262-80. P1astics. Tensi1e Test Method. Web1og. Avai1ab1e from: http://docs.cntd.ru/document/1200004876 [Accessed 20th December 2019]. (In Russ.)
14. Interstate Standard (GOST) 24621-2015 (ISO 868:2003). P1astics and Ebonite. Determination of Indentation Hardness by Means of a Durometer (Shore Hardness). Web1og. Avai1ab1e from: http://docs.cntd.ru/document/1200127779 [Accessed 20th December 2019]. (In Russ.)
15. ASTM D2240-15. Standard Test Method for Rubber Property - Durometer Hardness. West Conshohocken: ASTM International 2015.
16. Matsiuk R.A. Eva1uation of the Inf1uence of the Uneven base on a Protective Coating of Underground Pipe1ine. Truboprovodnyi transport: teoriya i praktika [Pipe1ine Transport: Theory and Practice]. 2017;6(64):56-59. (In Russ.)
17. Matsiuk R.A. Research of Conditions of Supporting Underground Pipe1ine and Loads on Protective Coating. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Neft' i gaz [Oi1 and Gas Studies]. 2019;(4):130-139. (In Russ.)
18. Interstate Standard (GOST) 16336-77. Po1yethy1ene Compositions for Cab1e Industry. Specifications (as amended No. 1-2). Web1og. Avai1ab1e from: http://docs.cntd.ru/document/1200020678 [Accessed 20th December 2019]. (In Russ.)
