В некоторых сложных специальных условиях, таких как глубоководная разведка нефти и газа и высокотемпературная транспортировка сырой нефти, традиционные антикоррозионные покрытия сталкиваются со значительными трудностями, и их антикоррозионные характеристики недостаточно сильны. Высокая термостойкость и коррозионная стойкость, обеспечиваемые уникальной трехслойной структурой труб с покрытием 3LPP, становятся ключевой технологией для решения проблем этих отраслей. Эта инновационная антикоррозионная система сочетает в себе адгезионные свойства FBE и механическую прочность PP, обеспечивая надежное решение для современных энергетических объектов.

1. Материал покрытия и точность производства: тройная защита в условиях высокой температуры

Сайт 3LPP (трехслойный полипропиленовый антикоррозийный слой) структура состоит из трех ключевых материалов, образующих синергетическую систему защиты:

Труба с покрытием 3LPP защищена от коррозии в условиях высокой температуры и высокого давления

 

Ламинированная эпоксидная порошковая основа (FBE): Наносится непосредственно на поверхность стальной трубы с пескоструйной обработкой для обеспечения катодной защиты и базовой адгезии. Этот слой толщиной около 100-250 микрон образует прочную химическую связь со стальной поверхностью.

Промежуточный слой сополимерного клея (PPA): Модифицированный сополимер полипропилена используется для расплавления и соединения с нижним слоем FBE и поверхностным слоем полипропилена при высокой температуре для образования прочного связующего мостика. Этот слой решает проблему межфазной совместимости между полипропиленом и эпоксидной смолой.

Поверхностный слой из полипропилена (PP): Выполняя роль внешнего защитного слоя, слой PP обладает рядом ключевых преимуществ: -- длительная термостойкость до 110°C (значительно выше, чем 70°C у 3LPE), более низкая скорость водопоглощения (всего 0,01% через 24 часа) и превосходная износостойкость. Толщина покрытия 3LPP обычно составляет 1,8-4,0 мм, а для специальных применений, таких как подводные трубопроводы, она может быть увеличена до 8,5 мм для повышения устойчивости к механическим повреждениям.

Процесс производства покрытия труб 3LPP должен быть завершен на профессиональном заводе по производству труб 3LPP,

Основные этапы включают:

Стальная труба подвергается пескоструйной обработке до чистоты Sa 2.5 и заданной глубины анкеровки

Электростатическое напыление порошка FBE и полимеризация

Клей PPA экструдируется и наматывается, когда FBE желатинизируется

Поверхностный слой расплавленного полипропилена синхронно покрывается

Формовка с водяным охлаждением и контроль качества (обнаружение утечки искры, измерение толщины)

Процесс должен соответствовать строгим стандартам, таким как ISO 21809-2 3LPP и DIN 30678. Ведущие отечественные компании, в том числе Baoji Petroleum Steel Pipe Co., Ltd., наладили самостоятельное производство труб с покрытием 3LPP. Их трубы марки X70 диаметром 711 мм имеют толщину внешнего антикоррозионного слоя 8,5 мм, а прочность на отрыв и другие показатели достигают международных стандартов.

2. Сравнение характеристик: комплексное сравнение между стальными трубами 3LPP и трубами без покрытия, FBE и 3LPE

При выборе антикоррозионных решений для трубопроводов необходимо всесторонне оценить эффективность покрытия в различных условиях эксплуатации:

 Индекс производительности Стальная труба без покрытия Стальная труба с покрытием FBE Стальная труба с покрытием 3LPE Стальная труба с покрытием 3LPP
Максимальная температура эксплуатации Неприкосновенный запас ≤ 115°C (длительный срок службы) ≤70°C (длительный срок) ≤ 110°C (длительный срок службы)
Устойчивость к механическим воздействиям Самый низкий Низкий (очень хрупкий) Высокий Очень высокая (твердость ПП> ПЭ)
Сопротивление зачистки катода Положитесь на катодную защиту Выдающийся Выдающийся Превосходно (базовая гарантия FBE)
Абразивные свойства Самый низкий Вторичный Выдающийся  Выдающийся
 Устойчивость к химическому воздействию  Нет хорошо хорошо Превосходно (полипропилен более устойчив к кислотам и щелочам)
Общая стоимость жизненного цикла Высокий (требует постоянного обслуживания)  Вторичный Средний и низкий Низкая (срок службы без обслуживания > 50 лет)

Основные преимущества стальных трубопроводов 3LPP особенно ярко проявляются в условиях высоких температур и жестких механических воздействий:

Температурная стойкость: Температура сырой нефти в подводном трубопроводе на месторождении Вэньчан достигает 92°C, с чем не может справиться традиционное покрытие труб 3LPE, в то время как покрытие 3LPP работает стабильно

Устойчивость к ударам: Модуль упругости полипропилена выше, чем у полиэтилена, поэтому вероятность его повреждения при ударе о скальную засыпку или гравий морского дна ниже.

Экономика жизненного цикла: Хотя первоначальная стоимость выше, чем у 3LPE, 50-летняя необслуживаемая конструкция значительно сокращает расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Ключевые различия

1. Материальные и структурные различия

3LPE：

Нижний слой FBE + клей + поверхностный слой из полиэтилена (PE)

Преимущества: Хорошая гибкость, низкая стоимость

3LPP：

Нижний слой FBE + клей + поверхностный слой из полипропилена (PP)

Преимущества: PP имеет более жесткую молекулярную цепь, более высокую термостойкость и механическую прочность

2. Приспособляемость к температуре

3LPE：

ПЭ размягчается при температуре выше 70°C (например, наземные трубопроводы в пустыне на Ближнем Востоке подвержены деформации).

3LPP：

ПП выдерживает температуру 110°C (подходит для сырой нефти месторождения Wenchang при температуре 92°C и трубопровода пиролиза нефтеперерабатывающего завода).

3. Механические и экологические характеристики

 Функция 3LPE 3LPP
 Ударная прочность 20 кДж/м²（-20°C） 45 кДж/м² (-20°C, удар о глубоководный гравий)
 Абразивные свойства 100 мг (1 кг / 1000 об/мин) 60 мг (те же условия, срок службы пульпопровода увеличен на 30%)
 Катодная диссоциация ≤8мм（48ч/65°C） ≤6 мм (экстремальный стандарт ISO 21809-2)

3. Специальные сценарии применения: преодоление экстремальных условий передачи энергии

Стальная труба с покрытием 3LPP незаменима во многих ключевых областях благодаря своей высокой термостойкости и устойчивости к глубокому давлению воды:

Высокотемпературный нефте- и газопровод

При транспортировке тяжелой нефти или сырой нефти из глубоких скважин температура среды часто превышает 80°C. Например, температура нефти в трубопроводе на месторождении Вэньчан компании CNOOC составляет 92°C, и трубы с покрытием 3LPP успешно используются для решения проблемы коррозионного разрушения. Глубоководные проекты в Мексиканском заливе и на нефтяных месторождениях Северного моря также широко используют такие трубопроводы.

Разработка глубоководных месторождений нефти и газа

Глубоководная среда высокого давления требует, чтобы покрытие было одновременно устойчивым к давлению и хрупкости при низких температурах. Модифицированное покрытие 3LPP можно использовать в воде с температурой ниже 30°C, оптимизировав рецептуру полипропилена (например, добавив эластомеры). Его плотность ниже, чем у полиэтилена, что в большей степени способствует контролю плавучести подводных трубопроводов.

Химический высокотемпературный трубопровод среднего давления

На нефтеперерабатывающем или химическом заводе трубопровод, транспортирующий продукты пиролиза, должен выдерживать температуру выше 110°C. Стальной трубопровод 3LPP заменяет традиционное однослойное покрытие FBE в таких сценариях, чтобы избежать риска утечки из-за растрескивания FBE.

Геотермальная система и система подачи пара

Геотермальный устьевой трубопровод или сеть централизованного теплоснабжения должны находиться в контакте с горячей водой/паром высокой температуры в течение длительного времени. Устойчивость к гидролизу поверхностного слоя полипропилена значительно выше, чем у полиэтилена, что делает его предпочтительным решением для таких проектов.

В таких проектах спецификации труб 3LPP обычно должны соответствовать стандартам ISO 21809 или DNVGL-RP-F102. Известные мировые поставщики труб 3LPP, такие как Baoji Petroleum Steel Pipe в Баоцзи и EUROPIPE в Европе, имеют полную квалификацию по сертификации процессов.

В то же время при сварке труб 3LPP необходимо уделять особое внимание совместимости швов.
  Перед сваркой обхвата зачищается торцевое покрытие и обрабатывается скос 30°.
  Для контроля окисления сварного шва биметаллических композитных труб рекомендуется использовать процесс TIG-сварки + горячую проволоку.
   После сварки для герметизации зоны нахлеста используется трехслойная полипропиленовая термоусадочная лента или облученная лента из сшитого полиэтилена.

4. Заключение

Стальная труба с покрытием 3LPP, благодаря инновационному использованию полипропиленового поверхностного слоя, превзошла температурный предел традиционного антикоррозийного покрытия в 70°C. Оно демонстрирует выдающиеся защитные свойства в таких суровых условиях, как высокая температура 110°C и глубоководное давление. Трехслойная композитная структура (FBE-PPA-PP) обеспечивает устойчивость к химической коррозии, механическую прочность и долговременную термическую стабильность, что делает его предпочтительным решением для высокотемпературной транспортировки нефти и газа, глубоководных разработок и сетей химических трубопроводов.

По мере развития энергетики в условиях высоких температур и высокого давления спрос на трубы с покрытием 3LPP, отвечающие международным стандартам, таким как ISO 21809-2 3LPP, будет расти. Ведущие поставщики труб из 3ЛПП повышают эффективность покрытия за счет оптимизации рецептур материалов (например, сополимерно-модифицированного ПП) и автоматизации процесса нанесения покрытия. Ожидается, что в будущем стальные трубопроводы 3LPP не только укрепят свои позиции на рынке подводных трубопроводов, но и выйдут на новые энергетические сектора, включая транспортировку водорода и разработку геотермальных месторождений.

От материаловедения до инженерной практики, технология покрытий 3LPP пересматривает границы защиты от высокотемпературной коррозии и закладывает основу для безопасной эксплуатации глобальной энергетической инфраструктуры.