Контроль качества применяемых лакокрасочных материалов и полученных на их основе защитных покрытий при противокоррозионных работах по защите внутренних и внешних стенок стальных резервуаров включает:
- входной контроль качества лакокрасочных материалов; - операционный и пооперационный контроль; - приемочный контроль.
В состав этих работ входит оценка защитной способности лакокрасочных покрытий в агрессивных средах, характерных для трех зон нефтяного резервуара: в подтоварной воде, нефти и нефтепродуктах и их парах.
Входной контроль качества лакокрасочных материалов обеспечивает соответствие поступающих на объект коррозионно-химически стойких материалов действующим требованиям нормативных документов (ГОСТ, ОСТ, ТУ, техническому паспорту и т.д.). При входном контроле качества лакокрасочных материалов определяют ряд показателей. К наиболее важным показателям относится вязкость, адгезия, ударная прочность, твердость, эластичность пленки, а также ряд других.
Условную вязкость лакокрасочных материалов определяют сейчас по вискозиметру ВЗ-246П со сменными соплами (ТУ 6-23-1336. 000-93).
Вискозиметр ВЗ-4 снят с производства. При испытании вязкости на приборе ВЗ-246П с соплом диаметром 4 мм и емкостью 100 мл показания вязкости ЛКМ соответствуют показаниям, полученным на вискозиметре ВЗ-4. Само определение проводят по ГОСТ 8420-74 «Материалы лакокрасочные. Методы определения условий вязкости».
При противокоррозионной защите резервуаров большое значение имеет адгезия. Она определяется по ГОСТ 15140-78 методом отслаивания (количественный метод), а также путем решетчатых и параллельных надрезов (качественный метод).
С учетом требований, предъявляемых к лакокрасочным покрытиям нефтяных резервуаров по прочности и деформативности, определяют:
- прочность пленки на удар - по прибору У-1а (ГОСТ 4756-73); - твердость по маятниковому прибору МЭ-3 (ГОСТ 5233-67); - эластичность пленки при изгибе - по шкале гибкости ШГ-1 (ГОСТ 6806-73).
Одним из важных технологических показателей при нанесении защитных покрытий является продолжительность высыхания или отверждения лакокрасочного покрытия: высыхание «от пыли» - момент, когда на окрашенной поверхности образуется тончайшая поверхностная пленка; практическое высыхание, когда пленка утрачивает липкость и поверхность с лакокрасочным покрытием может подвергаться дальнейшим операциям, и полное высыхание (ГОСТ 19007-73). Последняя стадия характеризует окончание процесса формирования пленки на поверхности. Это явление определяется прибором ВИ-4 или с помощью груза массой 200 г. Показателем высыхания служит отсутствие прилипших волокон ваты к лакокрасочному покрытию. Предварительно время полного высыхания покрытия может быть определено на образцах с помощью маятникового прибора (по показателю твердости пленки).
Значительную роль играет показатель жизнеспособности подготовленного к окраске лакокрасочного материала, особенно на основе эпоксидных, полиэфирных и уретановых смол. Этот показатель характеризует время, в течение которого подготовленный к нанесению материал удваивает свою вязкость. Определяя динамику нарастания вязкости ЛКМ во времени с помощью вискозиметра ВЗ-246 или специальных вискозиметров, можно на кривой отметить время, в течении которого ЛКМ будет еще пригоден для работы по антикоррозионной защите резервуаров.
В ряде случаев, для оценки электростатической опасности нанесенных покрытий, эксплуатируемых в углеводородных средах с высоким омическим сопротивлением, определяют удельное объемное электрическое сопротивление покрытий с помощью прибора ПУС-1 или омметра типа М-218. Прибор ПУС-1 представляет собой заполняемый исследуемым материалом цилиндрический стаканчик, в днище и крышке которого установлены электроды. Определив удельное электрическое сопротивление и сопоставляя его с требуемым, делают заключение о соответствии этих параметров ГОСТ 1510-84 в части электростатической безопасности системы покрытие-металл на границе раздела нефть - стенка резервуара.
Одним из основных параметров, закладываемых в конструкцию покрытия, является его толщина. Определение толщины нанесенного покрытия производится с помощью толщиномеров. Для этой цели применяют отечественные микрометры КИ-025, магнитные измерители толщин ИТН-1, приборы ТПН-1У, ТЛКП, МТ-1ОН, МТ-2ОН, МЧП-10 и др. Магнитные толщинометры типа ИТП позволяют измерить толщину защитной пленки без нарушения ее целости. Действие прибора основано на изменении силы притяжения магнита к ферромагнитной подложке в зависимости от толщины немагнитной пленки. Сила притяжения измеряется удлинением пружины на передвижной шкале. Зависимость силы притяжения магнита от толщины пленки указана на номограмме. Диапазон измерений 10-500 мкм. Толщину пленки укрупненно можно определить и по расходу лакокрасочного материала (МРТУ 6-10-699-67, МИ-1). Для определения толщины жидкого слоя лакокрасочного материала, нанесенного на поверхность, можно использовать прибор ИТСП-1.
Приемочный контроль представляет собой проверку готового покрытия, по результатам проведения которого принимаются решения о пригодности его к эксплуатации. Нанесенное лакокрасочное покрытие при пооперационном и приемочном контроле проверяют на внешний вид, степень высыхания, толщину, сплошность и адгезию. Пооперационный контроль должен начинаться с проверки качества подготовки поверхности. Затем проверяются все последующие стадии процессов окраски и сушки (отверждения). Особенно важно проводить контроль в случае использования многослойных покрытий. В этом случае жидкий ЛКМ маркируют путем подцветки этого материала.
Внешний вид покрытия проверяют визуальным осмотром. При этом окрашенная поверхность должна быть сплошной, однотонной, гладкой, без подтеков, пузырей и «оспин», не иметь на поверхности соринок и прочих механических включений.
Сплошность покрытий проверяется с помощью высокочастотных дефектоскопов ЭД-4 и ЭД-5. АО «НИИ Лакокраспокрытие» разработан электроискровой индикаторный дефектоскоп ИД-2. Он предназначен для контроля за сплошностью различных защитных нетокопроводных покрытий, находящихся на металлических токопроводящих подложках. Используется в полевых и в лабораторных условиях. Диапазон измерений - от 60 до 600 мкм в интервале температур от - 30 до +50'С при относительной влажности до 80%. Масса комплекта прибора не более 10 кг, средняя потребляемая мощность - не более 0,6 Вт. Применяется также дефектоскоп электроконтактный типа ЛКД-1. Он предназначен для контроля сплошности лакокрасочных покрытий толщиной до 500 мкм на металлической основе. Наличие дефекта определяется по звуковому сигналу и визуально по стрелочному прибору - индикатору. В основу действия прибора положен электроконтактный принцип, сущность которого заключается в измерении электрического сопротивления испытуемого участка поверхности. Прибор ЛКД-1 состоит из измерительного блока, зарядного и соединительных устройств. Питание от аккумулятора. Вес прибора - 6 кг, габариты 360х260х90 мм.
Оценку противокоррозионных и эксплуатационных свойств защитных покрытий ведут различными методами, направленными на учет условий эксплуатации резервуаров и характера коррозионного воздействия трех сред: нефти (нефтепродукта), подтоварной воды и газопаровоздушной фазы.
В целом, для оценки защитной стойкости покрытий в агрессивных средах имеется, по крайней мере, три ГОСТа из Единой системы защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС).
ГОСТ 9.083-78 «ЕСЗКС». Покрытия лакокрасочные. Методы ускоренных испытаний на долговечность в жидких агрессивных средах». Стандарт устанавливает методы ускоренных испытаний покрытий на долговечность, определяемую их ресурсом в агрессивных средах. Этот ГОСТ в настоящее время конкретизируется для испытания покрытий на стойкость в нефтепродуктах, климатических факторов и к действию моющих веществ, что в некоторой степени учитывает условия эксплуатации стальных резервуаров и топливных танков в нефтеналивных судах. Этот вопрос подробнее рассматривается ниже.
ГОСТ 9.403-80 «ЕСЗКС». Покрытия лакокрасочные. Методы испытания на стойкость к статистическому воздействию жидкости» Стандарт устанавливает методы испытаний на стойкость к статистическому воздействию.различных жидкостей. Стандарт устанавливает три метода испытаний: погружением, контактным, капельным.
ГОСТ 9.404-81 «ЕСЗКС». Покрытия лакокрасочные изделий, предназначенных для эксплуатации в районах с холодным климатом. Общие технические требования и методы ускоренных испытаний». Стандарт устанавливает требования к лакокрасочным покрытиям по стойкости к воздействию климатических факторов, методы ускоренных испытаний покрытий изделий, предназначенных для эксплуатации в районах с холодным климатом.
РД ГП «Роснефть» 39-30-1093-84 «Методика ускоренной оценки срока службы полимерных покрытий для защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии», разработанный институтом ИПТЭР и Государственной Академией нефти и газа (ГАНГ им. Губкина). Данный руководящий документ содержит сведения о методах ускоренной (сравнительной) оценки противокоррозионных свойств и определения ориентировочного срока службы систем покрытий на основе различных лакокрасочных материалов в сточных водах промыслов. Эти среды, в сущности, отвечают подтоварным водам резервуаров, отделяемым от нефти и контактирующим с его днищем и корпусом. Согласно этому РД для оценки срока службы покрытий в минерализованных (сточных) водах определяют время, в течении которого противокоррозионные свойства покрытий достигают предельных значений при воздействии агрессивных сред, после которых покрытия теряют свои защитные свойства.
При определении противокоррозионных свойств покрытий используют прямые и косвенные методы оценки. при прямых методах оценивают непосредственно коррозионные потери металла под покрытием, т.е. удельную потерю массы металла под покрытием. При косвенных- определяют комплекс свойств покрытия, характеризующих его способность тормозить коррозионный процесс. К указанным свойствам относятся: проницаемость по отношению к агрессивной среде, адгезия к металлу. Показателем проницаемости покрытий по отношению к эксплуатационной среде является величина омического сопротивления покрытия. Показателем адгезии является адгезионная прочность, определяемая различными методами (отслаивания, решетчатого надреза и т.д.).
Для каждого из перечисленных показателей существует предельное значение, выход на которое характеризует низкие противокоррозионные свойства покрытия. Омическое сопротивление покрытия после ускоренных испытаний должно быть не менее 10³ Ом; адгезионная прочность при отслаивании не менее 60 Н/м; допустимая скорость подпленочной коррозии не должна быть больше (0,05 - 0,1). 10⁻⁴ г/см².ч, что соответствует 5-му баллу коррозионной стойкости металлов по ГОСТ 13819-68.
Наиболее близко к условиям эксплуатации стальных резервуаров по отношению к хранящимся там нефти и нефтепродуктам приближается разработанный АО «НИИ Лакокраспокрытие» ГОСТ «ЕСЗКС». Покрытия лакокрасочные. Методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию нефтепродуктов, климатических факторов и растворов моющих средств». Стандарт устанавливает комплекс лабораторных методов ускоренных испытаний покрытий на стойкость к попеременному воздействию светлых нефтепродуктов, климатических факторов и растворов моющих средств, применяемых при очистке резервуаров.
После испытания показатели защитных свойств покрытия должны соответствовать следующим требованиям:
- количество циклов ускоренных испытаний, не менее - 20; - обобщенная количественная оценка изменения защитных свойств покрытия, не менее - 0,9; - коэффициент соотношения емкостей при различных частотах, не менее - 0,7; - тангенс угла диэлектрических потерь, не более - 0,2; - адгезия, баллы, не более - 1,0; - эластичность, мм, не менее - 0,6; - прочность покрытия при прямом ударе, см, не менее - 40±5; - прочность покрытия при обратном ударе, см, не менее - 5±5.
Соответствие состояния покрытий после испытаний этим требованиям обеспечивает гарантированный срок их службы не менее 5 лет при соблюдении требований стандартов и технических условий на окрашивание изделий.
Разработана методика определения стойкости покрытий к переменному воздействию нефтепродуктов (нефти) и климатических факторов.
Сущность метода заключается в ускорении процесса разрушения покрытий за счет интенсивного воздействия атмосферных факторов (температуры, влажности) и использования в качестве агрессивной среды имитатора нефтепродуктов (смесь, состоящая из изооктана - 50% объемных, ксилола - 30%, толуола - 20%). Испытания проводятся с учетом климатических факторов макроклиматических районов эксплуатации резервуаров по ГОСТ 15150-69 в камере влажности с температурой 55,42'С и относительной влажностью воздуха - 97%; в камере холода с температурой минус 60,45 и 30'С, а также в эксикаторе по ГОСТ 25336-82, заполненном имитатором нефтепродуктов. Вместо эксикатора целесообразно использовать емкость, заполненную водой, нефтью и их парами. Покрытия, исходные показатели которых хуже указанных, сразу выбраковываются и дальнейшим испытаниям не подлежат. Цикл испытаний для каждого метода составляет 24 ч и состоит из последовательной выдержки образцов в аппаратах, имитаторе нефтепродуктов и на воздухе. Оценку защитных свойств после проведения испытаний ведут, сравнивая их с установленными требованиями к показателям защитных нетокопроводящих покрытий.
Там же используется методика определения стойкости покрытий к смене температуры воздуха в сочетании с воздействием воды. Определения проводят по методу Д ГОСТ 9.404-81, а после воздействия растворов моющих средств - по методу 1 ГОСТ 9.402-80. Для испытаний применяют 2 - 3 % растворы синтанола Д-7, синтанола ДС-10, 0,1 - 0,2 % раствор составов МС-6, МЛ-72 или МЛ-80. Допускается применять и другие моющие средства - например КАМП, используемый для мойки топливных танков нефтеналивных морских судов (согласно РД Министерства Морского флота 31-28.55-82 «Инструкция по применению комплексного антистатического препарата КАМП для очистки грузовых танков нефтеналивных судов, обработке и сбросу моечной воды за борт»). С этой целью образцы погружают в емкость с раствором моющего средства, установленную в термостат, и выдерживают при температуре 80±2'С в течение 7 ч. Затем образцы выдерживают на воздухе при температуре 15-30'С в течение 18 ч. Цикл испытаний повторяют 15 раз. Затем сравнивают показатели защитных покрытий с требуемыми и делают заключение о пригодности их с учетом применения моющих средств.
Поскольку для защиты от коррозии ряда агрессивных зон резервуара, а также его внешней поверхности рекомендуются модификаторы продуктов коррозии, необходимо дать предварительную оценку их защитной способности в лабораторных условиях.
Методика оценки эффективности модификаторов продуктов коррозии (ржавчины) основывается на проведении сравнительных испытаний рекомендуемых систем защитных покрытий для соответствующих зон стальных резервуаров, нанесенных по опескоструенной поверхности образцов и по той же поверхности других образцов, но предварительно подвергнутых коррозии в соответствующей агрессивной среде до толщины продуктов коррозии 50-100 мкм. Допускается использовать заржавленные на стендах атмосферно-коррозионных станций в течение 3-4 мес. в условиях атмосферы товарных парков резервуаров. Испытания для ускоренной оценки эффективности модификаторов ржавчины, предназначенных для агрессивных условий эксплуатации внутри и снаружи резервуаров, проводятся в соответствии с ГОСТ 9.403-80 путем полного погружения образцов в нефть (нефтепродукт), водную и паровоздушную среду. Экспозиция образцов в указанных средах осуществляется при температуре 20±2'С до появления признаков разрушения покрытия.
При отсутствии визуальных различий в состоянии покрытий дополнительно проводятся испытания с использованием емкостно-омического метода. Электрохимические свойства (сопротивление, емкость, потенциал) систем покрытий с модификаторами ржавчины определяются согласно ГОСТ 9.042-75.
Как видно из приведенного, все испытания защитной стойкости покрытий в различных агрессивных средах, характерных для эксплуатации стальных резервуаров, являются сравнительными. Они позволяют из рекомендованных лакокрасочных систем выбрать наиболее стойкие для конкретной среды резервуаров. Для решения вопроса о фактической пригодности тех или иных систем защитных покрытий необходимо их испытывать непосредственно в резервуарах. Для этой цели проще всего подготовить защищенные образцы, подвесить их на прочной капроновой нити и опустить их через люк в три зоны резервуара: водную, нефтяную и газовоздушную. Экспозиция образцов составляет от 3 до 6 мес. В этот период, время от времени поднимая образцы, визуально судят о стойкости защитных покрытий.
Однако, следует иметь в виду, что такие испытания характеризуют лишь агрессивное воздействие жидкой или газообразной среды. Они не по всем показателям отвечают реальному коррозионному поведению покрытий на внутренней или внешней поверхности стенок корпуса, днища и кровли резервуара, подвергающихся воздействию температуры (или разности температур между атмосферой и находящимся в резервуаре нефтепродуктом), деформативной нагрузке листов резервуара под действием хранимого в нем нефтепродукта, а также влиянию периодического заполнения и опорожнения резервуара.
Наиболее реальные данные по стойкости покрытий могут быть получены при расположении образцов заподлицо в крышке люка (воздействие газовоздушной среды), а также помещении образцов непосредственно в стенке действующего резервуара, если имеется согласие на сверление отверстий в его корпусе. Наконец, самые надежные данные по стойкости покрытий могут быть получены осмотром внутренней и внешней защищенной лакокрасочными материалами поверхности резервуара.
В соответствии с принятыми требованиями ГОСТ 1510-84, все вновь вводимые в эксплуатацию резервуары типа РВС необходимо защитить от внутренней и внешней коррозии защитными покрытиями или электрохимической защитой. Как показывает практика противокоррозионной защиты резервуаров небольшое распространение имеют защитные покрытия на основе лакокрасочных материалов холодного отверждения (эпоксидные, полиэфирные, уретановые, цинк-силикатные). При этом следует отметить следующую особенность: срок службы защитных покрытий намного ниже нормативного (3-7 лет), покрытия иногда выходят из строя через год после нанесения. Наблюдаются и такие случаи, когда нанесенное покрытие приводит к ускоренному выходу из строя днища резервуара. Причиной этому является несоблюдение технологии нанесения защитного покрытия, недостаточный (а порой отсутствие) контроль за качеством подготовки поверхности и нанесенными слоями покрытия.
В связи с этим встает вопрос о приемочном контроле за качеством нанесенных защитных покрытий. Приемочный контроль должен осуществляться на всех этапах нанесения покрытий: подготовки поверхности металла под покрытие, окраске поверхности грунтовками, преобразователями ржавчины, окраске первым, вторым, третьим и т.д. слоями покрытия. Окончательно контролю подвергается полученная фактическая сплошность покрытия, особенно на коррозионно-опасных зонах: днище, нижние пояса, т.е. в области контакта с минерализованными сточными водами.
В первую очередь оценивается степень подготовки (очистки) поверхности под окраску. Металлическая поверхность должна иметь степень очистки, соответствующую ГОСТ 9.402-80. При этом обязательной операцией является обдувка опескоструенной (или дробеструенной) поверхности от частичек песка или дроби. Иначе под покрытием будут зоны с дефектами, слабой адгезией с металлом. При необходимости очищенная поверхность должна быть дополнительно обезжирена. По окончании этой важнейшей операции должен быть составлен промежуточный акт о соответствии подготовки поверхности металла требованиям подготовки.
Далее, перед нанесением покрытия необходимо замерить относительную влажность воздуха. Окрасочные работы следует вести при влажности не более 70%, что относится к выпускаемым в настоящее время лакокрасочным материалам (так называемым прогрессивным, которые имеют повышенную коррозионную стойкость в нефтяных и газовых средах). Правда, в настоящее время появляются современные лакокрасочные материалы, способные наноситься в условиях повышенной влажности.
После нанесения грунтовки или первого слоя покрытия надо составить второй промежуточный акт. Они могут быть частично недосушенными (неотвержденными), что не ухудшает адгезию последующих слоев покрытия. Далее, наносятся последующие слои и окончательно отверждаются согласно рекомендуемого в инструкции времени.
Качество нанесенного покрытия оценивается, в первую очередь, визуально. Оценивается равномерность покрытия, отсутствие натеков, морщин, трещин, а также других дефектов.
Затем проводится испытание на полное высыхание (отверждение) по ГОСТ 19007-73 с помощью прибора ВИ-4 или груза массой 200 г.
Толщина нанесенного покрытия определяется выборочно по нескольким зонам с помощью толщиномеров. Наиболее пригодны магнитные толщиномеры типа ИТП.
Оценка сплошности покрытия является окончательной и суммарной оценкой качества проведенных работ. Она проверяется с помощью дефектоскопов типа ЭД, ИД или ЛКД.
После проведения указанных испытаний составляется окончательный акт приемки выполненной работы по нанесению защитных лакокрасочных покрытий.
