Cel materiałów powłokowych
Powłoka na zewnętrznej powierzchni rur stalowych ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania rdzewieniu. Rdzewienie powierzchni rur stalowych może znacząco wpłynąć na ich funkcjonalność, jakość i wygląd. W związku z tym proces powlekania ma istotny wpływ na ogólną jakość produktów z rur stalowych.
-
Wymagania dotyczące materiałów powłokowych
Zgodnie z normami Amerykańskiego Instytutu Naftowego (American Petroleum Institute), rury stalowe powinny być odporne na korozję przez co najmniej trzy miesiące. Jednak zapotrzebowanie na dłuższe okresy ochrony antykorozyjnej wzrosło – wielu użytkowników oczekuje odporności na korozję przez 3 do 6 miesięcy w warunkach przechowywania na zewnątrz. Oprócz wymogu trwałości, użytkownicy oczekują od powłok zachowania gładkiej powierzchni, równomiernego rozprowadzenia środków antykorozyjnych bez przecieków i zacieków, które mogłyby wpłynąć na jakość wizualną.
-
Rodzaje materiałów powłokowych oraz ich zalety i wady
W miejskich sieciach rurociągów podziemnychrury staloweSą coraz częściej wykorzystywane do transportu gazu, ropy naftowej, wody i innych substancji. Powłoki tych rur ewoluowały od tradycyjnych materiałów asfaltowych do żywicy polietylenowej i żywicy epoksydowej. Stosowanie powłok z żywicy polietylenowej rozpoczęło się w latach 80. XX wieku, a wraz z rozwojem różnych zastosowań, komponenty i procesy powlekania stopniowo się udoskonalały.
3.1 Powłoka z asfaltu naftowego
Powłoka z asfaltu naftowego, tradycyjna warstwa antykorozyjna, składa się z warstw asfaltu naftowego, wzmocnionych tkaniną z włókna szklanego i zewnętrznej ochronnej folii z polichlorku winylu. Zapewnia doskonałą hydroizolację, dobrą przyczepność do różnych powierzchni i jest ekonomiczna. Ma jednak wady, takie jak wrażliwość na zmiany temperatury, kruchość w niskich temperaturach oraz podatność na starzenie i pękanie, szczególnie w skalistych warunkach glebowych, co wymaga dodatkowych środków ochronnych i zwiększa koszty.
3.2 Powłoka epoksydowa na bazie smoły węglowej
Epoksyd na bazie smoły węglowej, wytwarzany z żywicy epoksydowej i asfaltu smołowego, charakteryzuje się doskonałą odpornością na wodę i substancje chemiczne, odpornością na korozję, dobrą przyczepnością, wytrzymałością mechaniczną i właściwościami izolacyjnymi. Wymaga jednak dłuższego czasu utwardzania po aplikacji, co czyni go podatnym na niekorzystne działanie warunków atmosferycznych w tym okresie. Ponadto, różne składniki tego systemu powłokowego wymagają specjalistycznych warunków magazynowania, co podnosi koszty.
3.3 Powłoka proszkowa epoksydowa
Powłoka proszkowa epoksydowa, wprowadzona w latach 60. XX wieku, polega na elektrostatycznym natryskiwaniu proszku na wstępnie obrobione i podgrzane powierzchnie rur, tworząc gęstą warstwę antykorozyjną. Jej zalety to szeroki zakres temperatur (od -60°C do 100°C), silna przyczepność, dobra odporność na odspojenie katodowe, uderzenia, elastyczność i uszkodzenia spoin. Jednak cieńsza warstwa sprawia, że jest podatna na uszkodzenia i wymaga zaawansowanych technik produkcji oraz sprzętu, co stanowi wyzwanie w zastosowaniach terenowych. Choć pod wieloma względami przewyższa polietylen, ustępuje mu pod względem odporności na ciepło i ogólnej ochrony przed korozją.
3.4 Powłoka antykorozyjna z polietylenu
Polietylen oferuje doskonałą odporność na uderzenia i wysoką twardość, a także szeroki zakres temperatur. Jest szeroko stosowany w zimnych regionach, takich jak Rosja i Europa Zachodnia, do budowy rurociągów ze względu na swoją wyjątkową elastyczność i odporność na uderzenia, szczególnie w niskich temperaturach. Nadal jednak istnieją wyzwania związane z jego zastosowaniem w rurach o dużych średnicach, gdzie mogą wystąpić pęknięcia naprężeniowe, a wnikanie wody może prowadzić do korozji pod powłoką, co wymaga dalszych badań i udoskonaleń w zakresie materiałów i technik aplikacji.
3.5 Gruba powłoka antykorozyjna
Grube powłoki antykorozyjne zapewniają znacznie lepszą odporność na korozję w porównaniu ze standardowymi powłokami. Wykazują one długotrwałą skuteczność nawet w trudnych warunkach, a ich żywotność przekracza 10–15 lat w środowisku chemicznym, morskim i rozpuszczalnikowym oraz ponad 5 lat w środowisku kwaśnym, zasadowym lub zasolonym. Powłoki te charakteryzują się zazwyczaj grubością suchej warstwy od 200 μm do 2000 μm, co zapewnia doskonałą ochronę i trwałość. Są one szeroko stosowane w konstrukcjach morskich, sprzęcie chemicznym, zbiornikach magazynowych i rurociągach.
-
Typowe problemy z materiałami powłokowymi
Do typowych problemów z powłokami zalicza się nierównomierne nakładanie, kapanie środków antykorozyjnych i tworzenie się pęcherzyków.
(1) Nierównomierne pokrycie: Nierównomierne rozłożenie środków antykorozyjnych na powierzchni rury powoduje powstawanie obszarów o nadmiernej grubości powłoki, co prowadzi do strat, natomiast cienkie lub niepokryte obszary zmniejszają odporność rury na korozję.
(2) Kapanie środków antykorozyjnych: Zjawisko to polega na tym, że środki antykorozyjne krzepną na powierzchni rury, tworząc krople, co wpływa na estetykę, nie wpływając jednak bezpośrednio na odporność na korozję.
(3) Tworzenie się pęcherzyków: Powietrze uwięzione w środku antykorozyjnym podczas aplikacji powoduje powstawanie pęcherzyków na powierzchni rury, co wpływa zarówno na wygląd, jak i skuteczność powłoki.
-
Analiza problemów z jakością powłok
Każdy problem ma wiele przyczyn i jest spowodowany przez różnorodne czynniki; a problem z wiązką rur stalowych, który charakteryzuje się jakością, może być również kombinacją kilku czynników. Przyczyny nierównomiernego powlekania można podzielić na dwa rodzaje: jeden to nierównomierne zjawisko spowodowane natryskiem po wejściu rury stalowej do komory powlekającej; drugi to nierównomierne zjawisko spowodowane brakiem natrysku.
Przyczynę pierwszego zjawiska łatwo zauważyć w sprzęcie do powlekania, gdy stalowa rura jest natryskiwana do komory powlekającej w zakresie 360°, a w sumie 6 pistoletów (linia obudowy składa się z 12 pistoletów) jest rozmieszczonych w celu uzyskania powłoki. Jeśli strumień cieczy z każdego pistoletu jest inny, prowadzi to do nierównomiernego rozprowadzenia środka antykorozyjnego na różnych powierzchniach stalowej rury.
Drugim powodem jest to, że zjawisko nierównomiernego powlekania ma inne przyczyny, poza natryskiem. Istnieje wiele czynników, takich jak rdza na rurach stalowych, chropowatość, co utrudnia równomierne rozprowadzenie powłoki; powierzchnia rury stalowej ma ślady pomiaru ciśnienia wody po nałożeniu emulsji, tym razem w kontakcie z powłoką, co utrudnia przywieranie środka konserwującego do powierzchni rury stalowej. W rezultacie emulsja nie pokrywa części rury stalowej, co powoduje, że powłoka na całej rurze stalowej nie jest równomierna.
(1) Przyczyna powstawania efektu wiszących kropli środka antykorozyjnego. Przekrój poprzeczny rury stalowej jest okrągły, dlatego za każdym razem, gdy środek antykorozyjny jest rozpylany na powierzchnię rury stalowej, środek antykorozyjny z górnej części i krawędzi spłynie do dolnej części pod wpływem siły grawitacji, co spowoduje zjawisko wiszących kropli. Dobrą rzeczą jest to, że w linii produkcyjnej powłok w fabryce rur stalowych znajdują się urządzenia piecowe, które mogą podgrzewać i utwardzać środek antykorozyjny rozpylony na powierzchnię rury stalowej w odpowiednim czasie, zmniejszając jednocześnie płynność środka antykorozyjnego. Jednakże, jeśli lepkość środka antykorozyjnego nie jest wysoka; brak terminowego podgrzania po rozpyleniu; lub temperatura podgrzewania nie jest wysoka; dysza nie jest w dobrym stanie technicznym itp., doprowadzi to do powstawania efektu wiszących kropli środka antykorozyjnego.
(2) Przyczyny pienienia się powłoki antykorozyjnej. Ze względu na wysoką wilgotność powietrza w miejscu pracy, nadmierne rozproszenie farby, spadek temperatury procesu dyspergowania może powodować powstawanie pęcherzy na powierzchni środka konserwującego. Wilgotność powietrza, niższe temperatury i rozpylanie środków konserwujących w postaci drobnych kropelek prowadzą do spadku temperatury. Woda w powietrzu o wyższej wilgotności po spadku temperatury skrapla się, tworząc drobne kropelki wody zmieszane ze środkiem konserwującym, które ostatecznie przedostają się do wnętrza powłoki, powodując powstawanie pęcherzy na powierzchni.
Czas publikacji: 15 grudnia 2023 r.