في بعض البيئات الخاصة الصعبة مثل التنقيب عن النفط والغاز في أعماق البحار ونقل النفط الخام في درجات الحرارة العالية، تواجه الطلاءات التقليدية المضادة للتآكل تحديات كبيرة، كما أن أداءها المضاد للتآكل ليس قويًا بما فيه الكفاية. وقد أصبحت مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل الناتجة عن الهيكل الفريد ثلاثي الطبقات للأنابيب المطلية بطبقة 3LPP تقنية رئيسية لحل مشاكل هذه الصناعات. ويجمع هذا النظام المبتكر المقاوم للتآكل بين الخصائص اللاصقة للأنابيب ثلاثية الطبقات والقوة الميكانيكية للبولي بروبيلين لتوفير حل موثوق به لمرافق الطاقة الحديثة.

1. مواد الطلاء والإنتاج الدقيق: حماية ثلاثية في بيئة درجة الحرارة العالية

يتألف هيكل 3LPP (طبقة البولي بروبلين ثلاثية الطبقات المضادة للتآكل) من ثلاث مواد رئيسية لتشكيل نظام دفاعي تآزري:

واقي مضاد للتآكل مطلي بـ 3LPP للأنابيب في بيئة ذات درجة حرارة عالية وضغط مرتفع

 

قاعدة مسحوق الإيبوكسي الرقائقي (FBE): تُطلى مباشرةً على سطح الأنابيب الفولاذية المصقولة بالرمل لتوفير حماية كاثودية للتعرية والالتصاق الأساسي. تشكل هذه الطبقة، التي يتراوح سمكها بين 100 و250 ميكرون تقريباً، رابطة كيميائية قوية مع سطح الفولاذ.

طبقة وسيطة من لاصق البوليمر المشترك (PPA): يتم استخدام البوليمر المشترك المعدل من البولي بروبيلين المعدل للذوبان والاندماج مع الطبقة السفلية من البولي بروبيلين الإيبوكسي والطبقة السطحية من البولي بروبيلين عند درجة حرارة عالية لتشكيل جسر ترابط قوي. تحل هذه الطبقة مشكلة التوافق البيني بين البولي بروبيلين وراتنج الإيبوكسي.

طبقة سطحية من البولي بروبلين (PP): تقدم طبقة البولي بروبيلين بروبيلين التي تعمل كطبقة واقية خارجية، العديد من المزايا الرئيسية: -- مقاومة طويلة الأجل لدرجات الحرارة حتى 110 درجة مئوية (أعلى بكثير من حد 70 درجة مئوية لطبقة 3LPE)، ومعدل امتصاص أقل للماء (0.01% فقط بعد 24 ساعة)، ومقاومة فائقة للتآكل. يتراوح سمك طلاء 3LPP عادةً من 1.8 إلى 4.0 مم، وبالنسبة للتطبيقات الخاصة مثل خطوط الأنابيب الغواصة، يمكن زيادة سمكه إلى 8.5 مم لتعزيز مقاومة التلف الميكانيكي.

يجب أن تكتمل عملية إنتاج طلاء الأنابيب 3LPP في مصنع أنابيب 3LPP احترافي,

تشمل الخطوات الرئيسية ما يلي:

يتم سفع الأنبوب الفولاذي بالرمل حتى درجة نظافة Sa 2.5 وعمق التثبيت المحدد

رش مسحوق FBE كهربائياً ومعالجته

يتم بثق المادة اللاصقة PPA ولفها عندما يتحلل الهلام النفطي

يتم طلاء الطبقة السطحية من البولي بروبيلين المنصهر بشكل متزامن

صب تبريد المياه بالتبريد وفحص الجودة (الكشف عن تسرب الشرر وقياس السماكة)

The process must meet stringent standards, such as أيزو 21809-2 3LPP and DIN 30678. Leading domestic companies, including Baoji Petroleum Steel Pipe Co., Ltd., have achieved independent production of 3LPP coated pipes. Their X70 grade, 711mm diameter pipes feature an external anti-corrosion layer thickness of 8.5mm, with peel strength and other performance indicators reaching international standards.

2. مقارنة الأداء: المقارنة الشاملة بين الأنابيب الفولاذية 3LPP والأنابيب الفولاذية غير المطلية بالـ 3LPP، وأنابيب FBE و 3LPE

عند اختيار الحلول المضادة للتآكل في خطوط الأنابيب، يجب تقييم أداء الطلاء في ظل ظروف العمل المختلفة بشكل شامل:

 مؤشر الأداء أنابيب فولاذية غير مغلفة أنبوب فولاذي مطلي بـ FBE أنابيب فولاذية مغلفة ب 3LPE أنبوب فولاذي مطلي ب 3LPP
درجة حرارة التشغيل القصوى غير مقيد ≤ 115 درجة مئوية (على المدى الطويل) ≤70 درجة مئوية (على المدى الطويل) ≤ 110 درجة مئوية (على المدى الطويل)
المقاومة الميكانيكية الأقل منخفض (هش للغاية) عالية عالية جدًا (صلابة PP> PE)
مقاومة التجريد الكاثود الاعتماد على الحماية الكاثودية متميز متميز ممتاز (ضمانة أساسية ممتازة (FBE)
أداء التآكل الأقل الثانوي متميز  متميز
 مقاومة الهجوم الكيميائي  لا يوجد جيد جيد ممتازة (PP أكثر مقاومة للأحماض والقلويات)
التكلفة الإجمالية لدورة الحياة عالية (تتطلب صيانة مستمرة)  الثانوي متوسطة إلى منخفضة منخفضة (عمر افتراضي بدون صيانة > 50 سنة)

تبرز المزايا الأساسية لخط الأنابيب الفولاذي 3LPP بشكل خاص في سيناريوهات درجات الحرارة العالية والسيناريوهات الميكانيكية القاسية:

اختراق مقاومة درجات الحرارة: the temperature of crude oil in the submarine pipeline of Wenchang Oilfield reaches 92°C, which cannot be handled by the traditional 3LPE pipe coating, while the 3LPP coating runs stably

مقاومة الصدمات: إن معامل مرونة البولي بروبيلين أعلى من معامل مرونة البولي إيثيلين، لذلك فهو أقل عرضة للتلف تحت تأثير منطقة ردم الصخور أو حصى قاع البحر

اقتصاد دورة الحياة: على الرغم من أن التكلفة المبدئية أعلى من 3LPE، إلا أن التصميم الذي لا يحتاج إلى صيانة لمدة 50 عامًا يقلل بشكل كبير من نفقات التشغيل والصيانة

الاختلافات الرئيسية

1. الاختلافات المادية والهيكلية

3LPE ：

طبقة سفلية FBE + مادة لاصقة + طبقة سطحية من البولي إيثيلين (PE)

المزايا: مرونة جيدة وتكلفة منخفضة

3 ل.ب.ب：

طبقة سفلية FBE + مادة لاصقة + طبقة سطحية من البولي بروبلين (PP)

المزايا: يتميز PP بسلسلة جزيئية أكثر صلابة ومقاومة أعلى للحرارة والقوة الميكانيكية

2. القدرة على التكيف مع درجة الحرارة

3LPE ：

سوف يلين البولي إيثيلين البولي إيثيلين فوق 70 درجة مئوية (على سبيل المثال، خطوط الأنابيب السطحية في صحراء الشرق الأوسط عرضة للتشوه)

3ل ب ب ب ：

يمكن أن يتحمل PP درجة حرارة 110 درجة مئوية (مناسبة لنفط خام حقل ونشانغ النفطي بدرجة حرارة 92 درجة مئوية وخط أنابيب الانحلال الحراري للمصفاة)

3. الأداء الميكانيكي والبيئي

 الوظيفة 3LPE 3 ل.ب.ب
 قوة الصدمة 20 كيلو جول/م² （-20 درجة مئوية） 45 كيلو جول/م² (-20 درجة مئوية تحت الصفر، تأثير الحصى في أعماق البحار)
 أداء التآكل 100 مجم (1 كجم / 1000 دورة في الدقيقة) 60 مجم (نفس الظروف، زيادة عمر خط أنابيب اللب بمقدار 30%)
 التفكك الكاثودي ≤8 مم ≤8 مم （48 ساعة/65 درجة مئوية） ≤6 مم (المعيار الأقصى ISO 21809-2 ISO 21809-2)

3. سيناريوهات التطبيق الخاصة: التغلب على البيئة القاسية لنقل الطاقة

لا يمكن الاستغناء عن الأنابيب الفولاذية المطلية بـ 3LPP في العديد من المجالات الرئيسية نظرًا لمقاومتها لدرجات الحرارة العالية ومقاومتها لضغط المياه العميقة:

خط أنابيب النفط والغاز عالي الحرارة

عند نقل النفط الثقيل أو النفط الخام من الآبار العميقة، غالبًا ما تتجاوز درجة حرارة الوسط 80 درجة مئوية. على سبيل المثال، تبلغ درجة حرارة زيت خط الأنابيب في حقل نفط ونتشانغ التابع لشركة CNOOC 92 درجة مئوية، ويتم استخدام الأنابيب المطلية ب 3LPP بنجاح لحل مشكلة فشل التآكل. كما تستخدم مشاريع المياه العميقة في حقول النفط في خليج المكسيك وبحر الشمال على نطاق واسع مثل هذه الأنابيب.

تطوير النفط والغاز في أعماق البحار العميقة

وتتطلب بيئة الضغط العالي في أعماق البحار أن يكون الطلاء مقاومًا للضغط ومقاومًا للهشاشة في درجات الحرارة المنخفضة. يمكن استخدام طلاء 3LPP المعدل في الماء تحت درجة حرارة أقل من 30 درجة مئوية عن طريق تحسين تركيبة البولي بروبيلين (مثل مزج اللدائن). كثافته أقل من البولي إيثيلين، وهو ما يساعد أكثر على التحكم في الطفو في خطوط الأنابيب البحرية.

خط أنابيب كيميائي متوسط درجة الحرارة العالية

في المصفاة أو المصنع الكيميائي، يحتاج خط الأنابيب الذي ينقل منتجات الانحلال الحراري إلى تحمل درجات حرارة أعلى من 110 درجة مئوية. ويحل خط الأنابيب الفولاذي 3LPP محل الطلاء التقليدي أحادي الطبقة FBE في مثل هذه السيناريوهات لتجنب خطر التسرب بسبب تشقق FBE.

نظام توصيل الطاقة الحرارية الأرضية والبخار

يجب أن يكون خط أنابيب فوهة البئر الحرارية الأرضية أو شبكة التدفئة المحلية على اتصال بالماء الساخن/البخار بدرجة حرارة عالية لفترة طويلة. إن مقاومة التحلل المائي للطبقة السطحية من البولي بروبلين أفضل بكثير من البولي إيثيلين، مما يجعله الحل المفضل لمثل هذه المشاريع.

In these projects, 3LPP pipe specifications are usually required to meet ISO 21809 or DNVGL-RP-F102 standards. Global well-known 3LPP pipe suppliers such as Baoji Petroleum Steel Pipe in Baoji and EUROPIPE in Europe all have full process certification qualifications.

في الوقت نفسه، يحتاج إجراء لحام الأنبوب 3LPP إلى إيلاء اهتمام خاص لتوافق الوصلة.
  قبل اللحام بالطوق، يتم تقشير الطلاء الطرفي وتشكيل شطبة بزاوية 30 درجة
  يوصى باستخدام لحام TIG + عملية السلك الساخن للتحكم في أكسدة لحام الأنبوب المركب ثنائي المعدن.
   بعد اللحام، يتم استخدام شريط بولي بروبيلين ثلاثي الطبقات قابل للانكماش الحراري أو شريط بولي إيثيلين متصالب مشعع لضمان إغلاق منطقة اللفة.

4. الخاتمة

تجاوزت الأنابيب الفولاذية المغطاة بطبقة 3LPP، من خلال الاستخدام المبتكر لطبقة سطحية من البولي بروبلين، الحد الأقصى لدرجات الحرارة للطلاء التقليدي المضاد للتآكل وهو 70 درجة مئوية. وهو يُظهر أداءً وقائيًا متميزًا في البيئات القاسية مثل درجات الحرارة العالية التي تصل إلى 110 درجة مئوية وضغوطات أعماق البحار. ويضمن هيكله المركب المكون من ثلاث طبقات (FBE-PPA-PP) مقاومة التآكل الكيميائي والقوة الميكانيكية والاستقرار الحراري طويل الأجل، مما يجعله الحل المفضل لنقل النفط والغاز في درجات الحرارة العالية وتطوير أعماق البحار وشبكات خطوط الأنابيب الكيميائية.

مع تقدم تطوير الطاقة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية والضغط العالي، سيستمر الطلب على الأنابيب المطلية بمادة 3LPP التي تلبي المعايير الدولية مثل ISO 21809-2 3LPP في النمو. تعمل الشركات الرائدة في توريد أنابيب 3LPP على تحسين أداء الطلاء من خلال تحسين تركيبات المواد (مثل البوليمر المعدل بالبولي بروبيلين المعدل) وأتمتة عملية الطلاء. في المستقبل، من المتوقع أن تعزز خطوط أنابيب الصلب 3LPP ليس فقط مكانتها في سوق خطوط الأنابيب تحت سطح البحر، ولكن أيضًا التوسع في قطاعات الطاقة الجديدة، بما في ذلك نقل الهيدروجين وتطوير الطاقة الحرارية الأرضية.

من علم المواد إلى الممارسة الهندسية، تعيد تقنية طلاء 3LPP تعريف حدود الحماية من التآكل في درجات الحرارة العالية وتضع الأساس للتشغيل الآمن للبنية التحتية العالمية للطاقة.