پوشش ضد خوردگی لوله فولادی 3LPE و نحوه عملکرد آن

لوله های فولادی مورد استفاده برای محیط های زیرزمینی، غوطه ور و سایر محیط های سخت در معرض رطوبت، خاک، مواد شیمیایی، نمک ها، ضربه های مکانیکی و سایر عواملی هستند که می توانند خوردگی را تسریع کنند. بدون حفاظت خارجی مناسب، خوردگی می تواند به تدریج ضخامت دیواره لوله را کاهش دهد و در نهایت بر یکپارچگی ساختاری و عمر مفید آن تأثیر بگذارد.

مواد ضد خوردگی لوله های فولادی 3LPEیک سیستم حفاظت خارجی چندلایه-طراحی شده برای رسیدگی به این چالش ها. 3وسیله LPE ارائه دهیدپلی اتیلن سه لایه{{0}و سیستم پوشش سه ماده مختلف را ترکیب می کند: اپوکسی پیوندی فیوژن (FBE)، یک لایه چسب و یک لایه پلی اتیلن بیرونی. هر لایه عملکرد متفاوتی را انجام می دهد، در حالی که سه لایه با هم به عنوان یک سیستم محافظ کار می کنند. ISO 21809-1 الزامات را برای پوشش‌های سه لایه پلی اتیلن و پلی پروپیلن برای خطوط لوله فولادی جوش داده شده و بدون درز مدفون یا مستغرق که در سیستم‌های حمل و نقل نفت و گاز طبیعی استفاده می‌شوند، مشخص می‌کند.

پوشش 3LPE چیست؟

3LPE یک سیستم پوشش خارجی سه لایه است که بر روی سطح لوله های فولادی اعمال می شود. لایه اول اپوکسی فیوژن باند، لایه دوم چسب پلیمری و لایه سوم پلی اتیلن است.

ساختار اصلی این است:

لوله فولادی → FBE → چسب → PE

این ترکیب مهم است زیرا هیچ لایه ای مجبور نیست هر نوع محافظتی را ارائه دهد. FBE مقاومت بالایی در برابر خوردگی و چسبندگی ایجاد می کند، چسب یک پیوند قابل اعتماد بین FBE و PE ایجاد می کند و لایه بیرونی PE محافظت مکانیکی و مانع رطوبت را فراهم می کند.

چرا 3LPE برای لوله های فولادی مهم است؟

لوله های فولادی نصب شده در زیر زمین یا زیر آب به راحتی قابل بازرسی و تعمیر نیستند. رطوبت خاک، آب های زیرزمینی، نمک های محلول و سایر شرایط محیطی می توانند به طور مداوم به سطوح فولادی در معرض حمله حمله کنند.

یک طراحی مناسبپوشش 3LPE برای لوله های فولادی یک مانع فیزیکی بین فولاد و محیط اطراف آن ایجاد می کند. این سیستم همچنین محافظت مکانیکی در برابر آسیب هایی که ممکن است در حین حمل و نقل، جابجایی، نصب، پرکردن پشتی و عملیات رخ دهد، فراهم می کند.

این ترکیبی از حفاظت در برابر خوردگی و مقاومت مکانیکی، 3LPE را برای کاربردهای خط لوله بسیار مفید می کند.

لایه اول: فیوژن اپوکسی باند

لایه اول Fusion Bonded Epoxy است که معمولاً به عنوان FBE شناخته می شود. مستقیماً روی سطح فولادی آماده شده اعمال می شود و به عنوان لایه حفاظتی اولیه در برابر خوردگی- عمل می کند.

FBE مهم است زیرا چسبندگی قوی به فولاد ایجاد می کند و یک پوشش محافظ مداوم را تشکیل می دهد. همچنین هنگامی که سیستم پوشش به درستی طراحی و اعمال شود، به مقاومت در برابر جداشدگی کاتدی کمک می کند.

کیفیت سطح فولاد قبل از کاربرد FBE بسیار مهم است. آماده سازی سطح، تمیزی، شرایط گرمایش، استفاده از پودر و عمل آوری بر عملکرد نهایی پوشش تأثیر می گذارد.

لایه دوم: چسب

لایه دوم یک چسب پلیمری است که اغلب بر پایه پلی اولفین عامل دار است. هدف اصلی آن ایجاد یک اتصال قوی بین پرایمر FBE و لایه بیرونی پلی اتیلن است.

FBE و پلی اتیلن ویژگی های فیزیکی و شیمیایی متفاوتی دارند، بنابراین قرار دادن پلی اتیلن مستقیماً روی اپوکسی عملکرد پیوند بین{0} یکسانی را ایجاد نمی کند. چسب به عنوان پل بین این دو ماده عمل می کند.

یک لایه چسب پیوسته و به درستی اعمال شده به حفظ یکپارچگی سیستم سه لایه کامل کمک می کند.

لایه سوم: پلی اتیلن

لایه بیرونی پلی اتیلن است که بیشتر محافظت مکانیکی سیستم پوشش را فراهم می کند. این به محافظت از لایه های زیرین در برابر ضربه، سایش، رطوبت و قرار گرفتن در معرض محیط خارجی کمک می کند.

در طول حمل و نقل و نصب لوله، پوشش ممکن است با تجهیزات بالابر، تماس با لوله های دیگر، خاک، سنگ ها و تنش های حمل و نقل مواجه شود. لایه پلی اتیلن یک مانع خارجی سخت فراهم می کند که به محافظت از لایه های داخلی حساس تر به خوردگی- کمک می کند.

این یک دلیل استپوشش پلی اتیلن سه لایه{{0}به ویژه برای خطوط لوله مدفون مفید است.

نحوه کار سه لایه با هم

مزیت اصلی 3LPE از ترکیب سه لایه به جای هر ماده فردی ناشی می شود.

FBE در درجه اول مسئول اتصال به فولاد و ایجاد حفاظت در برابر خوردگی است. این چسب ارتباط بین اپوکسی و پلی اتیلن را فراهم می کند. لایه PE محافظت مکانیکی و مقاومت در برابر رطوبت و قرار گرفتن در معرض محیط را فراهم می کند.

این رویکرد لایه ای یک سیستم حفاظتی جامع تری نسبت به تکیه بر یک ماده پوشش ایجاد می کند.

اهمیت آماده سازی سطح فولادی

قبل از اعمالسیستم 3LPE، سطح فولادی باید به درستی آماده شود. آماده سازی سطح یکی از مهمترین مراحل است زیرا آلاینده ها، زنگ زدگی، روغن، رطوبت، رسوب آسیاب یا سایر مشکلات سطحی می توانند چسبندگی پوشش را کاهش دهند.

سطح لوله به طور معمول با توجه به مشخصات پوشش قابل اجرا تمیز شده و ساینده می شود. پس از آماده سازی، وضعیت سطح باید قبل از شروع پوشش بررسی شود.

آماده‌سازی ضعیف سطح می‌تواند عملکرد حتی-مواد پوشش‌دهنده با کیفیت بالا را تضعیف کند. بنابراین، کیفیت پوشش با شرایط فولاد لخت آغاز می شود.

اهمیت گرمایش لوله

فرآیند اعمال نیاز به دماهای کنترل شده برای مواد مختلف پوشش دارد. به ویژه، لوله فولادی باید به دمای مناسب برای کاربرد FBE برسد.

کنترل دما بر ذوب، پخت، پیوند و خواص نهایی پوشش تأثیر می گذارد. گرمایش بیش از حد یا ناکافی می تواند منجر به نقص پوشش یا چسبندگی ضعیف شود.

به همین دلیل، نظارت بر دما باید در خط تولید پوشش ادغام شود و در چارچوب الزامات تعیین شده توسط مشخصات پوشش قابل اجرا و سازنده مواد حفظ شود.

فرآیند کاربرد مواد 3LPE

روند کلی پوشش را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

آماده سازی سطح → گرمایش → کاربرد FBE → کاربرد چسب → کاربرد پلی اتیلن → خنک کننده → بازرسی

پارامترهای فرآیند دقیق به سیستم پوشش، ابعاد لوله، مشخصات مواد و استانداردهای قابل اجرا بستگی دارد.

در طول تولید مداوم، خط پوشش باید دما، تغذیه مواد، شرایط اکستروژن و سرعت خط را برای دستیابی به عملکرد پوشش یکنواخت حفظ کند.

کاربرد و اکستروژن PE

لایه بیرونی پلی اتیلن معمولاً با استفاده از فرآیند اکستروژن اعمال می شود. پلی اتیلن مذاب در تماس با لایه چسب قرار می گیرد و در اطراف سطح لوله تشکیل می شود.

ضخامت یکنواخت و اتصال مناسب مهم هستند. فرآیند اکستروژن باید مطابق با مواد پلی اتیلن انتخابی و مشخصات پوشش کنترل شود.

شرایط اکستروژن ضعیف می تواند منجر به ضخامت ناهموار، نقص سطح، اتصال ناقص یا مشکلات دیگری شود که ممکن است عملکرد محافظتی پوشش نهایی را کاهش دهد.

ضخامت پوشش معمولی

ضخامت پوشش بستگی به قطر لوله، کلاس پوشش، الزامات پروژه و استانداردهای قابل اجرا دارد. نباید تصور کرد که برای هر لوله یک ضخامت مناسب است.

سیستم های تجاری 3LPE معمولا از یک پرایمر FBE، یک لایه چسب نسبتا نازک و یک لایه بیرونی پلی اتیلن ضخیم تر استفاده می کنند. برخی از مشخصات محصول، ضخامت‌های پوشش مبتنی بر پلی‌اتیلن را در محدوده‌های حدود 1.8 تا 4.0 میلی‌متر فهرست می‌کنند، اما الزامات واقعی همیشه باید از روی مشخصات و استاندارد پروژه قابل اجرا تعیین شوند.

گزینه های رنگ

سیستم های پوشش 3LPEبا توجه به نیاز پروژه می توان در رنگ های مختلف عرضه کرد. گزینه های رایج عبارتند از خاکستری، سبز، سفید و سیاه.

رنگ عموماً به جای جایگزینی عملکرد محافظتی لایه‌های پوشش، نیازمندی‌های{0} ویژه شناسایی، ظاهر یا پروژه است.

رنگ واقعی باید با توجه به نیاز مشتری مشخص شود.

کاربردهای مواد ضد خوردگی لوله های فولادی 3LPE

سیستم های 3LPEدر درجه اول با حفاظت خارجی خطوط لوله فولادی مدفون یا مستغرق مرتبط هستند. آنها را می توان برای لوله های فولادی جوش داده شده و بدون درز مورد استفاده در سیستم های حمل و نقل خط لوله اعمال کرد.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

• خطوط لوله انتقال نفت
• خطوط لوله گاز طبیعی
• خطوط لوله انتقال آب
• خطوط لوله زیرزمینی تاسیسات
• بخش های خط لوله زیر آب
• حمل و نقل سیالات صنعتی
• پروژه های زیرساختی
• خطوط لوله نصب شده در محیط های خاک تهاجمی

سیستم پوشش مناسب همیشه باید با توجه به محیط عملیاتی واقعی انتخاب شود.

3LPE برای لوله های فولادی زیرزمینی

خطوط لوله زیرزمینی در معرض تنش خاک، آب های زیرزمینی، رطوبت، نمک ها، میکروارگانیسم ها و سایر عوامل محیطی قرار دارند. آنها همچنین ممکن است در حین حمل و نقل، پایین آمدن، پر کردن پشت و حرکت زمین، تنش های مکانیکی را تجربه کنند.

لایه بیرونی PE حفاظت مکانیکی را فراهم می کند، در حالی که لایه های FBE و چسب از فولاد محافظت می کنند و یکپارچگی سیستم پوشش را حفظ می کنند.

این موضوع 3LPE را به گزینه ای قوی برای بسیاری از پروژه های خط لوله زیرزمینی تبدیل می کند.

3LPE برای خطوط لوله زیردریایی و زیردریایی

خطوط لوله مستغرق می توانند در معرض آب، نمک ها، نیروهای مکانیکی و سایر شرایط محیطی قرار بگیرند. یکپارچگی پوشش اهمیت ویژه ای پیدا می کند زیرا دسترسی برای نگهداری ممکن است دشوار باشد.

یک سیستم سه لایه می‌تواند ترکیبی از مقاومت در برابر خوردگی، چسبندگی، حفاظت مکانیکی و مقاومت در برابر رطوبت را ارائه دهد.

با این حال، برنامه‌های کاربردی زیردریایی می‌توانند نیازمندی‌های پروژه-خاص بیشتری داشته باشند. بنابراین طراحی پوشش باید با توجه به عمق آب، دما، روش نصب، بارهای مکانیکی و استانداردهای قابل اجرا انتخاب شود.

مزایای پوشش 3LPE

ترکیب FBE، چسب و PE چندین مزیت مهم را به همراه دارد.

چسبندگی قوی

لایه FBE یک پیوند قوی با سطح فولادی آماده شده ایجاد می کند، در حالی که چسب ارتباط بین FBE و PE را ایجاد می کند.

مقاومت در برابر خوردگی

لایه FBE یک مانع مهم بین فولاد و محیط خورنده را تشکیل می دهد.

حفاظت مکانیکی

لایه بیرونی پلی اتیلن در هنگام جابجایی و نصب در برابر ضربه و سایش مقاومت می کند.

مقاومت در برابر رطوبت

پلی اتیلن جذب آب پایینی دارد و مانع رطوبت خارجی موثری است.

حفاظت بلندمدت خط لوله-

ترکیبی از عملکردهای مختلف حفاظتی به سیستم پوشش کمک می کند تا در شرایطی که به درستی طراحی و اجرا شود، در برابر محیط های زیرزمینی و غوطه ور مقاومت کند.

3LPE و حفاظت کاتدی

پوشش 3LPEبه طور کلی به عنوان بخشی از یک استراتژی کنترل{0} گسترده‌تر خوردگی خط لوله استفاده می‌شود. ISO 21809-1 اشاره می کند که لوله های پوشش داده شده طبق استاندارد برای حفاظت بیشتر با استفاده از حفاظت کاتدی مناسب در نظر گرفته می شوند.

این بدان معناست که پوشش و حفاظت کاتدی می توانند با هم کار کنند. پوشش مانع فیزیکی اولیه را فراهم می‌کند، در حالی که حفاظت کاتدی می‌تواند حفاظت بیشتری در برابر خوردگی-در مناطقی که ممکن است فولاد در معرض دید قرار گیرد، ایجاد کند.

بنابراین، استراتژی کنترل کامل خوردگی{0}}باید هم عملکرد پوشش و هم سیستم حفاظت کاتدی خط لوله را در نظر بگیرد.

کنترل کیفیت در طول پوشش 3LPE

کنترل کیفیت باید در طول فرآیند پوشش انجام شود نه تنها پس از تولید.

مناطق مهم بازرسی عبارتند از:

آزمون‌های دقیق و معیارهای پذیرش باید بر اساس استانداردهای قابل اجرا و مشخصات پروژه تعیین شوند.

مشکلات رایج در پوشش 3LPE

چندین نقص می تواند عملکرد سیستم پوشش سه لایه را کاهش دهد.

آماده سازی ضعیف سطح می تواند باعث چسبندگی ضعیف بین FBE و فولاد شود. گرمایش نادرست ممکن است بر پخت FBE یا پیوند بین لایه- تأثیر بگذارد. مشکلات مربوط به کاربرد چسب می تواند باعث جدایی بین FBE و PE شود، در حالی که اکستروژن نادرست پلی اتیلن ممکن است منجر به ضخامت ناهموار یا نقص سطح شود.

مشکلات رایج عبارتند از:

• چسبندگی FBE ضعیف
• ضخامت پوشش ناهموار
• پوشش ناقص چسب
• لایه لایه شدن PE
• آسیب سطحی
• سوراخ ها یا ناپیوستگی ها
• تغییر شکل بیش از حد پوشش
• آسیب مکانیکی در حین جابجایی

کنترل دقیق فرآیند می تواند به کاهش این مشکلات کمک کند.

اهمیت تشخیص تعطیلات

تعطیلات یک ناپیوستگی یا نقص کوچک در یک پوشش محافظ مداوم است. چنین نقص هایی می تواند فولاد زیرین را در معرض محیط قرار دهد.

بنابراین تشخیص تعطیلات یک مرحله کنترل کیفیت مهم برای بسیاری از سیستم‌های پوشش خط لوله است. ولتاژ تست مناسب و روش بازرسی به سیستم پوشش و مشخصات قابل اجرا بستگی دارد.

هر گونه نقص شناسایی شده باید قبل از رهاسازی لوله برای نصب به درستی تعمیر شود.

جابجایی و حمل و نقل لوله های پوشش دار

پوشش نه تنها در هنگام اجرا بلکه در هنگام حمل و نقل و نصب نیز باید محافظت شود.

لوله های فولادی سنگین اگر مستقیماً روی سطوح نامناسب قرار گیرند یا با تجهیزات بالابر نامناسب استفاده شوند، می توانند به پوشش های خود آسیب برسانند. تکیه گاه های محافظ، تسمه های مناسب و روش های کنترل کنترل شده می تواند خطر آسیب پوشش را کاهش دهد.

وضعیت پوشش باید پس از حمل و نقل و قبل از نصب بررسی شود.

اهمیت ذخیره سازی مناسب

لوله های روکش دار باید به گونه ای نگهداری شوند که از آسیب های غیر ضروری پوشش جلوگیری شود. لوله ها باید به درستی پشتیبانی شده و در صورت لزوم از هم جدا شوند.

قرار گرفتن در معرض{0}مدت در معرض شرایط محیطی نامناسب نیز بسته به طرح پوشش و درجه پلی اتیلن می تواند بر مواد تأثیر بگذارد. بنابراین روش های ذخیره سازی باید از الزامات پروژه و توصیه های سازنده پوشش پیروی کنند.

انتخاب مواد 3LPE مناسب

انتخاب کردنمواد ضد خوردگی لوله‌های فولادی{0}به چیزی بیش از انتخاب FBE، چسب و PE به صورت جداگانه نیاز دارد. این سه ماده باید با شرایط خدمات مورد انتظار سازگار و مناسب باشند.

عوامل مهم عبارتند از:

• لوله فولادی درجه
• قطر لوله
• ضخامت دیوار
• دمای عملیاتی
• شرایط خاک
• قرار گرفتن در معرض آب
• روش نصب
• ضخامت پوشش مورد نیاز
• الزامات حفاظت مکانیکی
• استانداردهای قابل اجرا
• محیط خدمات مورد انتظار

سیستم پوشش باید برای کاربرد مورد نظر قبل از تولید کامل واجد شرایط باشد.

استانداردهای قابل اجرا

ISO 21809-1:2018 یک کارخانه پوشش‌دهنده استاندارد بین‌المللی مهم است-از پوشش‌های خارجی سه لایه پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن برای لوله‌های فولادی بدون درز و جوش داده شده مدفون یا مستغرق که در سیستم‌های حمل و نقل نفت و گاز طبیعی استفاده می‌شود.

استانداردهای دیگری نیز ممکن است بسته به پروژه، کشور، خدمات خط لوله و نیازهای مشتری مشخص شوند. مشخصات پروژه فعلی همیشه باید تعیین کند که کدام استاندارد و نسخه اعمال می شود.

نتیجه گیری

مواد ضد خوردگی لوله های فولادی 3LPEیک رویکرد چند لایه برای محافظت از لوله‌های فولادی در برابر خوردگی و آسیب مکانیکی ارائه می‌کند. این سیستم سه ماده مکمل را ترکیب می کند: FBE به عنوان لایه اول، چسب به عنوان لایه دوم و پلی اتیلن به عنوان لایه سوم.

لایه FBE چسبندگی قوی و یک مانع مهم در برابر خوردگی ایجاد می کند. چسب لایه های اپوکسی و پلی اتیلن را به هم متصل می کند، در حالی که لایه بیرونی PE محافظت مکانیکی و مقاومت در برابر رطوبت و سایش را فراهم می کند. این لایه ها با هم یک سیستم حفاظت خارجی بادوام برای بسیاری از برنامه های خط لوله مدفون و غوطه ور ایجاد می کنند.

اما برای عملکرد موفق، کیفیت مواد به تنهایی کافی نیست. آماده سازی مناسب سطح فولاد، کنترل دما، کاربرد پوشش، کنترل ضخامت، پیوند بین لایه ها، بازرسی، تشخیص تعطیلات، جابجایی و ذخیره سازی همه مهم هستند.

زمانی که درست استپوشش 3LPE برای لوله‌های فولادی بر اساس الزامات پروژه قابل اجرا انتخاب و اعمال می‌شود، می‌تواند حفاظت طولانی‌مدت قابل اعتمادی را ارائه کند و به کاهش خوردگی-مشکلات مربوط به تعمیر و نگهداری و یکپارچگی خط لوله کمک کند.