Гидроизоляция полимочевиной, применение полимочевины, напыление полимочевины

Антикоррозионная защита трубопроводов

Трубы относятся к типу металлопродукции, интенсивно подвергающейся самым различным видам коррозии: атмосферной, морской, высокотемпературной, почвенной и т. д. Опыт эксплуатации показывает, что более 50% трубопроводов, транспортирующих агрессивные среды, имеют чрезвычайно малый срок службы (от 1 месяца до 2 лет). Одним из путей решения этой проблемы является использование труб с защитными покрытиями, позволяющими снизить потери металла от коррозии, увеличить эксплуатационную надежность и срок службы трубопроводов, улучшить экологическую обстановку на производстве.

Основными требованиями к защитным трубным покрытиям являются:

  • высокая коррозионноустойчивость;
  • сплошность покрытия;
  • высокая степень сцепления с материалом основания;
  • низкая влагопроницаемость и кислородопроницаемость;
  • высокая ударопрочность и стойкость к деформирующим воздействиям при транспортировке и прокладке трубопроводов;
  • высокое электрическое сопротивление, требуемое для антикоррозионной защиты и предотвращения утечек защитного тока труб;
  • стойкость к катодному отслаиванию, вызванному действием катодной поляризации.
  • стабильность во времени физико-механических и химических свойств покрытия;
  • хорошие диэлектрические показатели;
  • стойкость к УФ-излучению;
  • устойчивость к тепловому старению;
  • широкий диапазон эксплуатационных температур (окружающей среды и перекачиваемой среды);
  • длительный срок эффективной эксплуатации.

Главное же, от чего зависит надежность и безаварийность трубопроводов любого назначения, является ряд факторов, к которым можно отнести, во-первых, климатические условия местности, в которой они прокладываются, во-вторых, условия эксплуатации (химический состав транспортируемой жидкости, ее температуру, давление, способ прокладки трубопровода (скрытый или открытый), совместимость с другими элементами трубопровода) и, в-третьих, эффективность антикоррозионной защиты. Чтобы свести к минимуму риски преждевременного выхода трубопровода из строя, его необходимо защитить с помощью антикоррозионных покрытий (первичная или пассивная защита) и средств электрохимической защиты. Защитное антикоррозионное покрытие выполняет барьерную функцию, изолирующую металл трубы от взаимодействия с коррозионной средой – влагой, кислородом воздуха и др. Система катодной защиты трубопроводов (активная защита) предназначена для предотвращения коррозионного разрушения металла трубы при повреждениях покрытия.


Для справки, катодное отслаивание – это электрохимический процесс на границе между металлической поверхностью и покрытием, протекающий в электролитической среде под действием катодной поляризации, следствием которого является потеря покрытием адгезионной способности.
Для обеспечения высокой степени сцепления со стальной трубой и стойкости покрытия к катодному отслаиванию необходимо обеспечить достаточное проникновение материала покрытия внутрь впадин и выемок рельефа наружной поверхности трубы, являющихся результатом предварительной абразивной дробеструйной или пескоструйной обработки. Способность состава покрытия к такому проникновению в значительной мере определяется его вязкостью и способностью к, так называемому, «смачиванию» стали. В некоторых случаях, если рельеф поверхности стали содержит большое количество глубоких впадин остроугольной формы или при попадании в них частиц загрязнений, высокая вязкость покрытия в сочетании с недостаточной способностью к смачиванию приводит к образованию воздушных полостей внутри таких впадин и, как следствие, слабой адгезии покрытия.
Покрытия для защиты трубопроводов используются многие десятки лет. Однако и по сей день не найдено технологии, обеспечивающей 100%-ную защиту и удовлетворяющей самым строгим требованиям. Тем не менее, работа в этом направлении уже привела к созданию более совершенных технологий и материалов, современного оборудования нового поколения, предназначенного для нанесения покрытий не только в заводских, но и в трассовых условиях. Вместе с тем нельзя не учитывать ужесточение условий прокладки и эксплуатации трубопроводов, что повлекло за собой и повышение требований к покрытиям. Надежная защита трубопроводов включает в себя как наружное, так и внутреннее покрытие труб.

Особо важным качеством любого покрытия является его прочность, рассчитанная на конкретные условия эксплуатации, в том числе и климатические. Суровый климат России, характеризующийся резкими перепадами температур, от сильной жары летом до морозов зимой, требует применения материалов с возможностью использования в широком температурном диапазоне без потери эксплуатационных качеств, а также, стойкостью к деформациям и повреждениям, являющихся следствием давления грунта. Прочность покрытия должна быть достаточной для того, чтобы без последствий перенести механические удары и деформации, возможные при транспортировке и подземной прокладке труб.

Для металлических труб весьма существенное значение имеет химическая стойкость защитного покрытия. Ведь даже безвредная для человека вода, в зависимости от своего состава является агрессивной средой для ряда материалов. Степень агрессивности воды определяется его водородным показателем рН, наличием растворенного кислорода, хлора и его соединений и многих других растворенных химических веществ.
Среди металлических трубопроводов, представленных на рынке, наиболее распространены стальные черные трубы, активно использовавшиеся в строительстве в советское время. И в наше время их реально встретить во многих типовых многоквартирных домах.

Толстостенные стальные трубы отечественного производства отличаются значительной шероховатостью их внутренней поверхности, что вызывает довольно быстрое образование на их внутренних стенках в процессе эксплуатации наростов из ржавчины и осевших солей жесткости. С течением времени этот процесс вызывает сужение внутреннего сечения труб (зарастание труб), приводящее к ухудшению пропускной способности и росту гидравлического сопротивления системы. Кроме того, в заржавленных трубопроводах активно развиваются различные микроорганизмы, что ухудшает органолептические показатели питьевой воды и ее санитарно-гигиенические характеристики. Для повышения коррозионной стойкости стальные трубы покрывают защитными покрытиями.

Особенно интенсивно в процессе эксплуатации подвергаются коррозионно-эрозионному воздействию агрессивных сред и различным механическим нагрузкам, трубы, используемые в нефтегазовой промышленности, прежде всего насосно-компрессорные и нефтегазопроводные. Наиболее опасными видами коррозии в этой сфере считаются углекислотная коррозия и сероводородное растрескивание, являющиеся серьезной статьей расходов, влияющей на стоимость добываемой продукции. Даже сравнительно небольшое (до 2%) содержание углекислого газа в нефти и попутном газе вызывает коррозионное разрушение оборудования из углеродистых сталей со скоростью от 3 до 8 мм в год. Результаты анализа эксплуатации нефтегазопроводных труб в разных регионах России и Украины показывают, что прорывы нефтепроводов в 70-75% случаев являются результатом коррозии металла.

В настоящее время для защиты от коррозии труб для нефтегазодобывающей промышленности используется ряд мероприятий:

  • введение в перекачиваемые жидкости ингибиторов коррозии;
  • использование труб из низколегированных и легированных сталей;
  • герметизация резьбовых соединений труб;
  • антикоррозионные покрытия поверхности труб.


Опыт нефтяников доказал экономическую нецелесообразность использования ингибиторов, требующих, помимо капитальных вложений в строительство узлов ингибирования, постоянных эксплуатационных затрат на обслуживание установок ингибирования, контроль эффективности защиты и расходы на сами ингибиторы.

Нельзя отрицать положительного влияния на надежность и срок службы трубопроводов применение для их изготовления низколегированных и легированных сталей, стеклопластиков. Однако на мелких нефтяных месторождениях использование таких труб нерентабельно, особенно учитывая наибольшую привлекательность таких месторождений, как с точки зрения экономической эффективности, так и с позиций привлечения инвестиций, что подтверждается многолетним опытом нефтегазовых компаний всего мира. Кроме того, задача увеличения надежности и долговечности резьбовых сооружений использованием труб из низколегированных и легированных сталей фактически не решается.
Учитывая вышесказанное, все большее внимание в последнее время обращено на защитные покрытия трубопроводов, позволяющие создать надежный барьер между металлической поверхностью трубы и агрессивной средой.

С наилучшей стороны проявили себя в этой области полимочевинные покрытия. Полимочевинные системы неизменно показывают высокую стойкость к внешним воздействиям в широком температурном диапазоне, от низких (-50 градусов С) до высоких температур (+150 градусов С). Высокие адгезионные характеристики, практически не зависящие от особенностей шероховатости стальной поверхности трубопроводов, коррозионная устойчивость, отверждение покрытия в течение нескольких секунд, выдающаяся прочность в сочетании с эластичностью, механическая стойкость, способность к созданию исключительных по своим изоляционным качествам герметичных бесшовных покрытий, при использовании для нанесения самой современной аппаратуры и технологии снискали полиурии и трубным покрытиям из нее заслуженную популярность у потребителей во всем мире.

Использование эластомеров в качестве защитных покрытий кабельных колодцев, бетонных хранилищ, трубопроводов систем коммунального хозяйства, на сегодняшний день является наиболее перспективным способом защиты трубопроводов от протечек, благодаря снижению влияния такого грозного врага всех трубопроводных коммуникаций, каким являются грунтовые воды. Благодаря развитию технологий уже разработаны и претворены в жизнь новые современные методы защиты, рассчитанные на восстановление и реконструкцию водопроводов и канализационных коллекторов непосредственно на месте, позволяющие уменьшить затраты на ремонт и избежать замены поврежденных участков.
Внутренняя поверхность труб при напылении полимочевины становится гладкой, значительно реже нуждается в очистке (сечение со временем не зарастает), что положительно сказывается на их пропускных характеристиках (на 5-10% и более).
Трудно переоценить значение полимочевины как антикоррозионного и гидроизоляционного покрытия наружных и внутренних поверхностей трубопроводов в добывающей промышленности и энергетике, защите трубопроводов тепло- и водоснабжения, канализационных коллекторов в коммунальной сфере, ремонтного состава для восстановления искусственных каналов и коллекторов, внутренних поверхностей труб, подверженных действию влагосодержащих сред, а также сложнопрофильных изделий для трубопроводов.

Предварительная обработка покрываемой стальной поверхности трубопроводов должна соответствовать следующим требованиям:

  • полное отсутствие каких-либо загрязнений – смазки, масляных пятен, посторонних
  • включений, отслаивающихся старых покрытий и т. д.;
  • профиль, соответствующий принятым нормативам и стандартам;
  • отсутствие пыли.


Степень подготовки после абразивоструйной обработки должна быть не менее SA 2 ½ (DIN EN ISO 12944–4). В качестве абразива рекомендуется использовать колотую дробь или песок. Покрытие наносится сразу после очистки. Во избежание появления на поверхности ржавчины или конденсата следует соблюдать температурный режим нанесения. Температура обрабатываемой поверхности должна быть по меньшей мере на 3 градуса С выше точки росы. Измерение точки росы можно производить любым, предназначенным для этой цели прибором.

Полимочевину с полным правом можно назвать идеальным материалом для восстановления трубопроводов, причем не только стальных, но и железобетонных, поскольку высокая скорость обработки трубопроводов полимочевиной позволяет значительно ускорить темпы работ, не требуя при этом применения дорогостоящего оборудования и значительного количества рабочей силы. Покрытие трубопровода штата Аляска может служить примером эффективности и успешности этой технологии, не только ускоряющей производство, но и существенно облегчающей дальнейшее обслуживание трубопроводов.

Нечувствительность к влажности воздуха и основания позволяет избежать вспенивания и служит залогом получения качественного покрытия с высочайшими техническими характеристиками, что является огромным плюсом для использования в регионах с влажным климатом.

Полимочевинные системы уже давно применяются для защиты сооружений канализационных систем. Широкому же распространению этой технологии в значительной степени препятствует агрессивная среда канализационных коллекторов. Существование в этих сооружениях зон переменной смачиваемости, а также проблема газовой коррозии над поверхностью сточных вод требуют использования материалов особо стойких к химической агрессии. В этой связи эпоксиполимочевинные системы явились наилучшим выходом из положения, благодаря своей исключительной химической стойкости.

От качества трубной изоляции зависит надежность эксплуатации трубопроводов самого различного назначения, их долговечность и безопасность использования. Использование полимочевины для трубной изоляции дает возможность решить любую задачу по гидро- и антикоррозионной изоляции труб, фасонных частей, кранов, отводов, контейнеров и резервуаров, как с внешней, так и внутренней стороны, причем с неизменно высоким уровнем качества, что подтверждено многолетней успешной эксплуатацией таких трубных покрытий в США и странах Европы.

В настоящее время в мире создано бесчисленное множество модификаций полимочевинных эластомеров, разработанных для самых различных целей:

  • защиты от коррозии внутренних поверхностей трубопроводов, предназначенных для транспортировки горючих жидкостей, нефти и продуктов ее переработки;
  • в качестве антикоррозионных покрытий для трубопроводов, по которым производится передача охлаждающих жидкостей, технических и сточных вод;
  • для труб, рассчитанных на транспортировку питьевой воды либо напитков в пищевых производствах;
  • как антикоррозионное покрытие внутренних поверхностей газовых труб;
  • защитная изоляция внешних поверхностей трубопроводов, прокладываемых под землей, а также подземных резервуаров.


Трубная изоляция защищает от коррозии, стабильно функционирует в условиях как высоких, так и низких температур, обладает высокой абразиво- и химической стойкостью. Она незаменима для ремонта дефектных участков и механических повреждений. Полимочевинные изолирующие трубные покрытия могут наноситься не только в заводских условиях, но и непосредственно на месте их прокладки, в том числе на уже функционирующие трубопроводы.
Высокая скорость нанесения и отверждения полимочевинных эластомеров позволяет решать проблемы, связанные с инфильтрацией грунтовых вод, производить ремонтные работы, связанные с внутренней изоляцией коммунальных водопроводных и канализационных систем. Герметичная, монолитная и долговечная изоляция позволяет предотвратить образование в коллекторах осадка, обеспечить долгосрочную защиту от протечек и инфильтрации грунтовых вод.

Полимочевинные эластомеры оказались вне конкуренции и при нанесении на теплоизоляционные покрытия трубопроводов из полиуретановой пены. Технология напыления антикоррозионных поликарбамидных покрытий на наружные поверхности труб, как в заводских, так и трассовых условиях, является давно освоенной и особых сложностей не представляет. При этом качество заводских покрытий, как правило, выше, чем покрытий, нанесенных в трассовых условиях, благодаря более точному соблюдению технологических параметров. Покрытия же, нанесенные в трассовых условиях отличаются большей трудоемкостью. Технология напыляемых полимочевинных эластомеров применяема и для защитных антикоррозионных покрытий детелей трубопроводов: отводов, муфт, тройников, переходников и т. д.

Для наружной изоляции трубопроводов создано множество полимерных покрытий, наносимых в заводских условиях: эпоксидное, полиэтиленовое, полипропиленовое, различные гибридные покрытия. Все эти покрытия в целом отвечают современным техническим требованиям к долгосрочной защите трубопроводов и достаточно широко распространены во всем мире. Для перекачки горячих сред (80-110 градусов С) и изоляции трубопроводов, эксплуатируемых в морской воде, неплохо зарекомендовали себя полипропиленовые покрытия. При температурах перекачиваемой жидкости до 40 градусов С наиболее применимы комбинированные ленточно-полиэтиленовые покрытия.

При выборе антикоррозионной защиты внутренней поверхности труб приходится сталкиваться с решением более сложных задач, поскольку здесь приходится учитывать агрессивность перекачиваемых сред, наличие абразивных частиц, их твердость, концентрацию и размеры, температуру, как перекачиваемой жидкости, так и окружающей среды, химические и физико-механические свойства самого покрытия, скорость перекачки транспортируемой жидкости и т. д. Кроме того, сам процесс нанесения на внутреннюю поверхность труб представляется более затруднительным, чем покрытие наружных поверхностей. Если говорить о традиционно используемых материалах, то наиболее используемыми в качестве внутренних трубных покрытий являются материалы на основе модифицированных эпоксидных смол, обладающие высокими механическими и химическими характеристиками, хорошей адгезией и высокой коррозионной стойкостью.

Появление антикоррозионных материалов нового поколения, к которым в полной мере можно отнести покрытия на основе полимочевины, привело к их быстрому признанию во всем мире благодаря их уникальным качествам, оставившим традиционные антикоррозионные покрытия далеко позади. Покрытия из полимочевины все чаще заменяют собой устаревшие покрытия на основе эпоксидных смол, как в качестве наружных покрытий, так и для внутренней изоляции, отличающейся повышенными требованиями к покрытиям.

Трубы с внутренним защитным слоем на основе полимочевинных систем успешно используются для транспортировки водных коррозионноактивных сред (высокоминерализованной воды с присутствием кислорода, углекислоты, сероводорода), а также сточных либо пластовых вод с широким разбросом рН перекачиваемой среды.

Таким образом, полимочевину можно назвать самым эффективным на сегодняшний день антикоррозионным покрытием с широчайшим спектром применения в различных отраслях производства. Процесс нанесения полимочевины выделяется своей высокой технологичностью. Технология нанесения двухкомпонентного состава с помощью распыления является одним из самых крупных достижений в промышленности полиуретановых покрытий за последние десятилетия. Специальное распылительное оборудование обеспечивает точное дозирование, смешение, нагрев и напыление под высоким давлением компонентов системы (изоцианата и готовой смолы полиэфира амина).

Физико-механические показатели полимочевины не имеют себе равных: высокая термостойкость, позволяющая эксплуатировать покрытие при самом широком разбросе температур, высокое сопротивление к истиранию, превосходная адгезия к подложкам из различных материалов, неподверженность образованию трещин, высокое сопротивление на разрыв и непревзойденная прочность, химическая и влагостойкость и многое другое сделали полимочевину лидером среди полимерных покрытий. Нет необходимости перечислять все замечательные качества полимочевинных эластомеров в этой статье. Однако о пожаробезопасности стоит сказать особо, поскольку это свойство особенно важно для зон высокого риска, какими можно назвать нефте- и газопроводы. Молекулярная структура полимочевин обусловила способность материала к самозатуханию и его сопротивление дальнейшему распространению огня. Находясь под воздействием открытого пламени в течение 20-30 секунд, поликарбамидное покрытие не будет поддерживать огонь.

Большое значение в выборе покрытий для трубопроводов, особенно внутренних, имеет химическая стойкость материала покрытия, зачастую соприкасающаяся с сильноагрессивными средами. Инертность эластомеров к нефти и нефтепродуктам, растворителям, маслам, растворенным щелочам и кислотам позволила полимочевинным покрытиям и здесь оказаться на высоте.
А высокая экологичность дала возможность напыляемым эластомерам стать отличной изоляцией для водопроводных систем. Отдав предпочтение напыляемым полимочевинным покрытиям можно забыть о ржавой воде из водопроводного крана или износе труб.

Количество наносимых слоев зависит от требований к покрытию и характеристик используемого материала. Полимочевина, в составе которой полностью отсутствуют растворители, дает возможность нанесения однослойного покрытия толщиной 200-1500 мкм за один проход. Способ безвоздушного распыления позволяет наносить покрытия на трубы самых разных диаметров и длины, результатом которого являются покрытия практически любой требуемой толщины.

Технология напыляемых эластомеров – сравнительно новая технология, не получившая достаточного распространения, особенно в России, во многом из-за стоимости сырья для полимочевин и дорогого оборудования. Однако если учитывать возможность использования полимочевин в тех случаях, где остальные материалы и технологии неприменимы, снижение риска техногенных катастроф, особенно в нефтегазовой промышленности, а также длительный срок службы покрытий из полимочевины, то выгода налицо, даже при немалых начальных капиталовложениях

Спектр полимочевинной продукции, как чистых полимочевинных систем, так и гибридов, весьма обширен, что позволяет удовлетворить запросы самых требовательных потребителей. Крупнейшие производители полиурии сосредоточены в США; одной из самых известных подобных компаний является NUKOTE Coating Systems (NCS), выпускающая высококачественные полимерные покрытия на основе самых передовых достижений в химии эластомеров. Компанией созданы и распространяются полимерные покрытия для самых различных областей применения, а также соответствующие данному типу покрытий грунтовки.