پوشش FBE دما پایین صنعت پوشش لوله ایران ۳ هفته قبل  خط لوله محافظت شده در برابر خوردگی با پوشش خارجی FBE
پوشش پودر اپوکسی اتصال ذوبی (FBE) برای بیش از ۵۰ سال در خطوط لوله اعمال شده است. پودر معمولی FBE بصورت پوشش مستقل در دمای بالاتر از ۲۳۰ درجه سانتیگراد و به عنوان لایه زیرین در پوششهای پلی الفین سه لایه یا کانکریت، در دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد اجرا می شود. پوشش FBE دما پایین تا ۵۰ درجه سانتیگراد پایین تر قابل اجراست که در کاهش مصرف انرژی و مواد اولیه تاثیر گذار است.
پودر اپوکسی اتصال ذوبی یک رزین اپوکسی گرما سخت یک جزئی است. برای اعمال آن بر سطح فلز، ابتدا لوله گرم می شود تا FBE ذوب شود و به بستر بچسبد و سپس خشک شود. اپوکسی ها بطور معمول به دمای بیش از ۲۰۰ درجه سانتیگراد برای ذوب شدن و جریان یافتن بر بستر فلزی نیاز دارند. پیشرفت در فناوری رزین اپوکسی سبب شده است پودرهای اپوکسی با دمای قابل اجرای پایین‌تر تولید شود که تاثیر مهمی در کاهش مصرف انرژی خطوط تولید پوششهای مستقل اپوکسی و پوششهای 3LPE و 3LPP دارد. امروزه کنترل دمای خط تولید پوششهای FBE، 3LPE، 3LPP و HPCC بصورت خودکار توسط نرم افزار Pipe Protection انجام می شود.
پوشش FBE دما پایین
دمای پایین اجرای پودر اپوکسی اتصال ذوبی به عنوان لایه ضدخوردگی در پوششهای پلی الفینی سه لایه (پوشش پلی اتیلن سه لایه و پوشش پلی پروپیلن سه لایه) مزایای قابل توجهی در رابطه با کاهش ضایعات پلی الفینی دارد. همچنین دمای کمتر باعث می شود عملیات خنک سازی لوله پوشش شده بطور مؤثرترانجام شود.
علاوه بر این، شرکتها در خط لوله‌هایی مانند مک کنزی دلتا در آمریکای شمالی و خط لوله PNG استرالیا، در حال بررسی استفاده از فولاد با مقاومت بالاتر از گرید X80 هستند.
استحکام کششی این نوع فولاد ممکن است هنگام اجرای پوشش FBE در دماهای بالا تحت تأثیر قرار گیرد بنابراین احتمالا برای پوشش دهی این نوع فولاد، محصولاتی با دمای کاربرد کمتر مورد نیاز باشد.
این مقاله به ارزیابی عملکرد یک FBE توسعه یافته برای اجرا در محدوده دمایی ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد می پردازد و نتایج داده های حاصل از آزمایشات کاربردی و مزایای چنین محصولی را تشریح می کند.
ارزیابی آزمایشگاهی محصول
فرمول‌های پوشش FBE که برای اجرا در دمای پایین طراحی شده بودند مطابق با استاندارد CSA Z245.20-02³ آماده شدند و پودرهای اپوکسی تهیه شده بر روی قطعات فولادی با سطح تمیزکاری شده Sa 2.5 (SSPCSP10/NACE No. 2) توسط فرآیند شات بلاست، اعمال شدند و قطعات فولادی در کوره ای که به این منظور آماده شده بود در بازه دمایی ۱۴۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد گرما دهی شدند. سپس پودرهای اپوکسی توسط تفنگ اسپری الکترواستاتیک معمولی اعمال شد. در پایان، تست محصولات نهایی که در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد آماده شده بودند توسط آزمایشگاه های ثالث I.T.I هیوستون و TX انجام شد.
ارزیابی کارگاهی محصول
کارآزمایی‌های کارگاهی محصول جدید به عنوان لایه زیرین سیستم پوشش پلی اتیلن سه لایه انجام شد. پوشش FBE دماپایین جدید برای لوله های اسپیرال (درزجوش مارپیچی) به قطر 24 اینچ و ضخامت جداره 0.311 اینچ اعمال شد. سرعت خط پوشش طبق استاندارد، برابر با 1.7 متر در دقیقه بود و لایه FBE در ضخامت 100 میکرون اعمال شد. چسب کوپلیمر پلی اتیلن در ضخامت 300 میکرون و روکش پلی اتیلن با ضخامت 3.5 میلی متر اعمال شد. در این آزمایش دماهای کاربری 150 و 160 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. هدف اولیه این بررسی ها، ارزیابی مزایای چنین پودرهایی در پوشش پلی اتیلن سه لایه اکسترود شده، از نظر صرفه‌جویی در انرژی و کاهش استفاده از پلی اتیلن بر روی درز جوش لوله های اسپیرال بود.
داده های ویسکوزیته مذاب برای یک رزین اپوکسی معمولی مورد استفاده در فرمولاسیون لوله با ویسکومتر مخروطی و صفحه ای اندازه گیری شد و با رزین جدید با دمای اجرای 190 درجه سانتیگراد مقایسه شد (میانگین چهار قرائت ویسکوزیته در هر دما گرفته شد) معیارهای پذیرش برای آزمایش پوشش های FBE مطابق با CSA Z245.20-02 (3) انجام شد و پوشش جدید این معیارها را پاس کرد.
پوشش پلی اتیلن سه لایه
بسیاری از قسمتهای مختلف فرآیند پوشش لوله به زمان و دما بستگی دارد. پودر FBE چه به عنوان یک محصول مستقل (پوشش اپوکسی تک لایه) و چه به عنوان لایه زیرین ضدخوردگی در یک سیستم سه لایه استفاده شود، به صورت الکترواستاتیکی روی لوله گرم شده اسپری می شود و برای دستیابی به چسبندگی خوب، باید ذوب شود و در سطح لوله تمیز شده جاری شود در این صورت اپوکسی یک لایه پایدار و مستحکم بر روی سطح فولاد ایجاد می کند. پوشش FBE معمولی (اپوکسی های با دمای اجرای بالاتر از ۲۳۰ درجه سانتیگراد) دارای ویسکوزیته مذاب نسبتاً بالایی در دماهای کمتر از 200 درجه سانتیگراد است و برای چنین اپوکسی هایی دشوار است که در دماهای پایین بر سطح فولاد جاری شوند و همه فرورفتگیهای ریز سطح فلز را پر کنند. در مقابل، فرمول جدید حتی زیر دمای 140 درجه سانتیگراد ویسکوزیته مذاب بسیار کمتری دارد. هرچه ویسکوزیته مذاب FBE کمتر باشد، پودر اپوکسی هنگام ذوب شدن در سطح فولادی، بهتر جریان می یابد و خلل و فرج ریز سطح فلز را پر می کند.
مزایای پوشش اپوکسی دما پایین مستقل (پوشش FBE تک لایه)
نتایج ارزیابی آزمایشهای شخص ثالث طبق استاندارد CSA Z245.20-02 نشان داد که برای پوشش های FBE مستقل، همه الزامات محقق شده یا از آن فراتر رفته است. آزمایشات به وضوح نشان داد عملکرد یک پوشش FBE معمولی را می توان در دمای اجرای تقریباً 50 درجه سانتیگراد کمتر بدون از دست دادن بهره وری به دست آورد و FBE جدید می تواند در دماهای پایین تر از 180 درجه سانتیگراد اعمال شود.
مزایای اجرای پوشش اپوکسی دما پایین در پوشش های پلی الفینی
نتایج نشان دهنده عملکرد قابل قبول لایه FBE دما پایین در یک پوشش سه لایه اکسترود شده است. در این حالت می توان از دمای کاربری 150 تا 160 درجه سانتی گراد استفاده کرد. آزمایش جدایش کاتدی کوتاه مدت نیز از الزامات CSA Z245.20-02 فراتر رفت.
اندازه گیری مصرف پلی اتیلن در دماهای کاربری پایین نشان داد که ضایعات پلی اتیلن را می توان تا بیش از 10 درصد کاهش داد و البته بهینه سازی پارامترهای مختلف فرآیند پوشش دهی می تواند منجر به صرفه جویی بیشتر شود. علاوه بر صرفه جویی در مواد پلی اتیلن، دمای کاربری کمتر نیز مصرف انرژی را تا حدود 10 درصد کاهش می دهد.
مزایای اجرای پوشش اپوکسی دما پایین در سرجوش ها
استفاده از اپوکسی‌های دما پایین برای محافظت از سرجوش های خط لوله هم مزایایی دارد. این نوع پوشش به دلیل نیاز به دمای اوج کمتر، دارای زمان چرخه سریعتری است. همچنین در مرحله گرمایش، تنش کمتری روی سرجوش لوله‌ها بوجود می آید و نیاز به انرژی کمتری دارد که در فرآیندهای اجرای میدانی حائز اهمیت است.
عملیات آماده سازی و گرمادهی سرجوش های لوله برای اجرای پوشش میدانی پودر اپوکسی
توسعه خطوط لوله فولادی گرید XI00 و X120
توسعه فولادهای با استحکام بالا برای سال‌ها موضوع تحقیق بوده است. چندین مقاله در مورد گسترش استفاده از فولادهای XI00 و X120 برای خطوط لوله انتقال گاز پرفشار منتشر شده است. یکی از مسائلی که در مورد این گریدها وجود دارد تاثیر منفی دماهای بالا بر مقاومت کششی فولاد است که استفاده از فرآیندهای پوشش لوله دما پایین می تواند در گسترش استفاده از آنها موئر باشد.
مراجع
این مقاله در شانزدهمین کنفرانس بین المللی حفاظت از خطوط لوله در پافوس قبرس در آبان ۱۳۸۴ ارائه شده است و در مجموعه مقالات کنفرانس منتشر شده است.
• P Singh. S Haberer. N Gritis, R Worthingham and M Cetiner; "New Developments in High Performance Coatings," 16th International Conference on Pipeline Protection. Cyprus 2 - 4 November 2005, Published by B1IR Group Limited, Editor David lorman.
• Australian Pipeline Industry Association Private Communication CSA Z245.20-02 "External Fusion Bond Epoxy Coaling For Steel Pipe," Canadian Standards Association, Etobicoke, Ontario. 2003
• Hans-Georg Hillenbrand, Andreas Liessem, Karin Biermann, Carl Justus Heckmann and Volker Schwinn, "Development of High strength material and Pipe Production Technology For X120 Line Pipe: ' Proceedings of IPC 2004, IPC04-0224, International Pipeline Conference, October 4-8, 2004,Calgary, Alberta, Canada.
• Hitoshi Asahi et al, "Development and Properties of Ultra-High Strength UOE Linepipe", Proceedings of IPC 2004, IPC04-0230, International Pipeline Conference, October 4-8, 2004, Calgary, Alberta, Canada.
• G Demonfonti, G Mannucci. H.G.Hillenbrand and D Harris, "Evaluation of the Suitability of XI00 Steel Pipes For High Pressure Gas Transportation Pipelines by Full Scale Tests: ' Proceedings of IPC 2004, IPC04-0145, International Pipeline Conference, October 4-8, 2004, Calgary, Alberta, Canada.
• Alan Glover, David Horsley, David Dorling, and Junichiro Takehara, "Construction and Installation of XI00 Pipelines." Proceedings of IPC 2004, IPC04-0328, International Pipeline Conference, October 4-8, 2004, Calgary, Alberta, Canada.
| |