Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия

Е. И. Пряхин, зав. кафедрой материаловедения и технологии художественной обработки материалов (МиТХИ), профессор, докт. техн. наук, эл. почта: e.p.mazernbc@yandex.ru
В. А. Азаров, аспирант кафедры МиТХИ, эл. почта: azarovvolodya@yandex.ru

В настоящее время одной из важнейших задач, решаемых в нефтегазовом комплексе России, является обеспечение энергоэффективности новых проектов. С вводом в эксплуатацию новых месторождений природного газа в районах Крайнего Севера повышается доля тяжелых компонентов в углеводородных смесях, транспортируемых по трубопроводным системам. Это приводит к качественному изменению условий транспортировки и, соответственно, к необходимости принятия дополнительных технических решений для защиты труб от коррозионного воздействия и снижения потерь давления по длине трубопровода. Одним из эффективных способов снижения энергопотерь при транспортировке природного газа и защиты внутренней стенки трубопровода от коррозионных повреждений является использование внутренних гладкостных полимерных покрытий, обеспечивающих наименьшее сопротивление стенок стальных трубопроводов в процессе транспортировки природного газа. В настоящее время наибольшее практическое применение получили эпоксидные покрытия, которые не во всех вариантах транспортировки по трубопроводам природного газа из новых месторождений позволяют обеспечивать требуемую эффективность, особенно при транспортировке в зонах климатического холода (–(30–50) °C). При данных температурах относительно хрупкое эпоксидное покрытие может растрескиваться и разрушаться. В связи с этим в качестве перспективного варианта можно рассматривать фторопластовое покрытие, которое известно своими антифрикционными свойствами и сохраняет пластичность при отрицательных температурах. Однако при этом такое покрытие обладает низкими адгезионными свойствами, в том числе малой адгезионной прочностью применительно к стальной поверхности трубы. Поэтому для его применения следует найти технологические решения, которые позволят достичь увеличения адгезионной связи между предлагаемым полимерным фторопластовым покрытием и стальной основой трубы. Рассмотрена предварительная подготовка поверхности стальной пластины для обеспечения хорошей адгезионной связи между ней и предлагаемым фторопластовым покрытием.

1. Васенин А. Б., Степанов С. Е., Зюзев А. М. и др. Ретроспективный анализ развития и перспективы применения трубопроводов с внутренним гладкостным покрытием // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. 2022. № 3 (49). С. 46–56.
2. Fetisov V. G., Davardoost H. H., Mogylevets V. S. Technological aspects of methane–hydrogen mixture transportation through operating gas pipelines considering industrial and fire safety // Fire. 2023. Vol. 10, Iss. 6.
DOI: 10.3390/fire6100409
3. Атрощенко В. А., Александров В. И. Повышение эффективности транспортных трубопроводов закладочного комплекса с применением полиуретанового покрытия // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 10-1. С. 25–38. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_25
4. Luo Y., Liu Y., Zhang D. Y. Advanced progresses in nature gas pipelining applying different drag reduction/energy saving technologies: A review // Eur. J. Environ. Civ. Eng. 2015. Vol. 19, Iss. 8. P. 931–949. DOI: 10.1080/19648189.2014.985852
5. Botros K. K., Piazza M., Abayarathna D. IPC2012-90210 Tools and methods for internal pipe coating evaluation for gas transmission systems // 2012 9^th Int. Pipeline Conf. 2012. Vol. 1. P. 115–125. DOI: 10.1115/IPC2012-90210
6. Taghavi N. Economic investigation on the use of internal coating for natural gas trunk-lines // Chem. Eng. Res. Des. Institution of Chemical Engineers. 2013. Vol. 91, Iss. 9. P. 1725–1730. DOI: 10.1016/j.cherd.2013.03.012
7. Шклярский Я. Э., Скамьин А. Н., Хименес Карризоса М. Энергоэффективность в минерально-сырьевом комплексе // Записки Горного института. 2023. № 261. С. 323, 324.
8. Nikolaev A., Plotnikova K. Study of the rheological properties and flow process of high-viscosity oil using depressant additives // Energies. 2023. Vol. 16. 6296. DOI: 10.3390/en16176296
9. Fetisov V. G., Shalygin A. V., Modestova S. A., Tyan V. K., Changjin S. S. Development of a numerical method for calculating a gas supply system during a period of change in thermal loads // Energies. 2023. Vol. 16, Iss. 1. 60. DOI: 10.3390/en16010060
10. Yang X. H. et al. Aerodynamic evaluation of an internal epoxy coating in nature gas pipeline // Prog. Org. Coatings. 2005. Vol. 54, Iss. 1. P. 73–77. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2005.04.001
11. Жданеев О. В. Обеспечение технологического суверенитета отраслей ТЭК Российской Федерации // Записки Горного института. 2022. Т. 258. С. 1061–1078. DOI: 10.31897/PMI.2022.107
12. Шапошников Н. О., Голубев И. А., Хоробров С. В., Колотий А. И. и др. Автоклавное моделирование коррозионных процессов, происходящих в газопроводе при транспортировке неподготовленной многофазной среды, содержащей CO₂ // Записки Горного института. 2022. № 258. С. 915–923. DOI: 10.31897/PMI.2022.92
13. Коробов Г. Ю., Воронцов А. А. Исследование условий образования газогидратных и асфальтосмолопарафиновых отложений при добыче нефти механизированным способом // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2023. Т. 334.
№ 10. С. 61–75. DOI: 10.18799/24131830/2023/10/4181
14. Болобов В. И., Попов Г. Г. Методика испытаний трубопроводных сталей на стойкость к «ручейковой» коррозии // Записки Горного института. 2021. № 252. С. 854–860. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.7
15. Pavlov A. A., Soboleva E. S. Anti-frictional copper-fluoroplast coating for parts of power equipment // Chem. Pet. Eng. 2021. Vol. 57, Iss. 1-2. P. 56–59. DOI: 10.1007/s10556-021-00894-0
16. Soboleva E. S. et al. Composition and properties of aqueous fluoroplastic dispersion for deposition of metal–polymer coatings // Russ. J. Appl. Chem. 2021. Vol. 94, Iss. 12. P. 1608–1613. DOI: 10.1134/S1070427221120065
17. Moradi S. et al. Experimental investigation on application of industrial coatings for prevention of asphaltene deposition in the well-string // J. Pet. Sci. Eng. 2019. Vol. 181. 106095. DOI: 10.1016/j.petrol.2019.05.046
18. Paz-Gomez G. et al. Water-repellent fluoropolymer-based coatings // Coatings. 2019. Vol. 9, Iss. 5. 293. DOI: 10.3390/coatings9050293
19. Balakai V. I. et al. Properties of composite electrolytic coating nickel – cobalt – aluminum oxide – fluoroplastic // Inorg. Mater. Appl. Res. 2018. Vol. 9, Iss. 2. P. 317–322. DOI: 10.1134/S2075113318020041
20. Selivanova N. M. et al. Protecting properties of composite fluoroplastic coatings // Russ. J. Appl. Chem. 2002. Vol. 75, Iss. 7. P. 1157–1161. DOI: 10.1023/A:1020736918242
21. Божко Г. В. Применение фторопластов в уплотнительных узлах гидроагрегатов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2001. № 10. С. 27–29.
22. Bayram T. C. et al. FP-based formulations as protective coatings in oil/gas pipelines // Prog. Org. Coatings. 2015. Vol. 88. P. 54–63. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2015.06.028
23. Bouledroua O., Hadj Meliani M., Azari Z. et al. Effect of sandblasting on tensile properties, hardness and fracture resistance of a line pipe steel used in algeria for oil transport // J. Fail. Anal. and Preven. 2017. Vol. 17. P. 890–904. DOI: 10.1007/s11668-017-0313-4
24. Amiaga J. V., Ramos-Velazquez A., Gorny S. G., Vologzhanina S. A. et al. Groove formation on metal substrates by nanosecond laser removal of melted material // (MDPI) Open Access Journal Metals. 2021. Vol. 11,
Iss. 12. 2026. DOI: 10.3390/met11122026
25. Amiaga J., Ramos-Velazquez A., Vologzhanina S. Laser oxide reduction duting multipass relief forming on carbon steel surface // Opt Quant Electron. 2023. Vol. 522, Iss. 55. DOI: 10.1007/s11082-023-04688-x
26. Zhang K. et al. Influence of laser substrate pretreatment on anti-adhesive wear properties of WC/Co-based TiAlN coatings against AISI 316 stainless steel // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2016. Vol. 57. P. 101–114. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2016.03.004
27. Nadirov K. S. et al. The study of the gossypol resin impact on adhesive properties of the intermediate layer of the pipeline three-layer rust protection coating // Int. J. Adhes. Adhes. 2017. Vol. 78. P. 195–199. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2017.07.001
28. Hu S. H. et al. Study of test method for adhesion of hydrophobic insulating coating on insulator metal fitting surface // 7^th IEEE Int. Conf. High Volt. Eng. Appl. ICHVE. Beijing, China. September 06–10, 2020. P. 9–12. DOI: 10.1109/ICHVE49031.2020.9279484
29. Bahlakeh G., Ramezanzadeh B., Ramezanzadeh M. New detailed insights on the role of a novel praseodymium nanofilm on the polymer / steel interfacial adhesion bonds in dry and wet conditions : An integrated molecular dynamics simulation and experimental study // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2018. Vol. 85. DOI: 10.1016/j.jtice.2018.01.013
30. Studenekin G. et al. Phosphating of steel in low-temperature solution // Met. 2021 – 30th Anniv. Int. Conf. Metall. Mater. Conf. Proc. Brno, Czech Republic, EU, May 26–28. 2021. P. 748–753. DOI: 10.37904/metal.2021.
31. Тулинов А. Б., Шубенков А. В. Влияние модифицирования поверхности на адгезионную прочность соединений металлов с композиционными материалами // Сервис в России и за рубежом. 2014. № 1 (48). С. 138–144.

32. Fedosov S., Roumyantseva V., Konovalova V. Phosphate coatings as a way to protect steel reinforcement from corrosion // MATEC Web of Conf. International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment: Mechanical Engineering and Materials Science (ICMTMTE 2019), Sevastopol, Russia, September 9–13, 2019. Vol. 298. 00126. — 9 p. DOI: 10.1051/matecconf/201929800126
33. Старикова Е. Ю., Фейлер Л. А. Защитные фосфатные покрытия металлов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2020. № 6 (142). С. 46–50.
34. ГОСТ 31149–2014. Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом решетчатого надреза. — Введ. 01.09.2015.
35. ГОСТ 32299-13. Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом отрыва. — Введ. 01.08.2014.
36. Пряхин Е. И., Прибыткова Д. А. Влияние качества подготовки поверхности труб для теплосетей на их коррозионную стойкость при эксплуатации в условиях подземного залегания // Черные металлы. 2023. № 11. С. 97–102.
37. Казаринов И. А., Аль Нуаими А. А. М., Трепак Н. М., Исайчева Л. А. Холодное фосфатирование низкоуглеродистой стали марки Ст3 // Евразийский союз ученых. 2016. № 3-4 (24). С. 101–105.
38. ГОСТ 9.301–86. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования. — Введ. 30.06.1987.
39. СТО Газпром 2-2.2-180–2007. Технические требования на внутреннее гладкостное покрытие труб для строительства магистральных газопроводов. — М. : Изд. дом «Полиграфия», 2008. — 12 с.