Силикатная эмаль - затвердевшая, преимущественно стеклообразная, из оксидов, неорганическая масса, основой которой является кремнезем. Эта эмаль одним или несколькими слоями наплавляется на металлическое изделие, например, на стальные трубы и фасонные изделия. Когда говорят о качествах и свойствах стекла, нельзя забывать об одном из важнейших его достоинств - способности сохраняться без разрушений в течение многих тысячелетий. Археологические раскопки подтверждают, что наиболее древние стекла и покрытия из них, изготовленные человеком и найденные до настоящего времени, имеют пятитысячелетний возраст. Если же обратиться к тектитам - к их космическим сородичам, образовавшимся в природе без участия человека - то они насчитывают несколько десятков миллионов лет, они сохранились в земле практически без повреждения, по меньшей мере, со времен палеолита, т.е. в течение 25 тыс. лет. Поскольку основой создания силикатных покрытий являются природные силикаты и другие минералы, вопрос о количественных соотношениях элементов в пределах земной коры (толщина которой составляет 16 км) представляет практический интерес. Так, известно, что элементы - кремнезем, алюминий, железо, кобальт, никель, натрий, магний, литий, калий и др. - составляют 98 % массы земной коры и являются основой для применения в силикатной промышленности. Имеются неограниченные запасы этих нерудных месторождений. Производство силикатноэмалевых (стеклоэмалевых) покрытий за рубежом За рубежом эмалированные трубы и соединительные детали изготавливаются с наружным, внутренним и двухсторонним стеклоэмалевым (силикатноэмалевым) покрытиями в соответствии с требованиями американских и европейских стандартов (API, UCO 2178, DIN и др.). Наиболее крупными специализированными предприятиями, производящими эмалированные трубы в США, являются фирмы "Пфаудлер", "АО Смиткорпорейшн" и его дочернее предприятие "Глоскаут продактс". Фирма "Пфаудлер" - одна из ведущих компаний США по производству эмалированной аппаратуры и труб. Заводы фирмы размещены также в Англии, Мексике, Австралии, Германии, Швейцарии и Японии. Номенклатура производства- эмалированные трубы диаметрами от 16 до 529 мм. Одним из крупнейших производителей стеклоэмалевой фритты является фирма "Ферро", которая поставляет фритту практически во все развитые страны Америки и Европы, в т.ч. для производства эмалированных труб. Производство эмалированных труб имеется во Франции, Венгрии, Украине и других странах. В общей структуре производства труб черной металлургией США, например, выпуск эмалированных труб по объему близок, а в отдельные годы и превосходит производство труб из нержавеющих сталей. За рубежом эмалированные трубы с наружным покрытием используются в качестве защиты наружной поверхности трубопроводов от коррозии в сильно агрессивных грунтах при подземной прокладке, а также для изготовления теплообменной аппаратуры. Внутреннее силикатноэмалевое покрытие используют для пневмои гидротранспорта, транспортирования нефти, различных минеральных кислот, щелочей, горячей воды и пара, а также для высокоагрессивных сред с температурой эксплуатации до 300°С (в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, энергетической, металлургической и других отраслях промышленности). Двухстороннее покрытие используется для подземных трубопроводных магистралей различного назначения, пароперепускных барботажных труб, труб-дефлегматоров, экономайзеров. Эмалированные трубы широко используются для судовых котлов, высокая эффективность получена при эмалировании труб хвостовых поверхностей котлов, работающих на топливе с большим содержанием серы. В Германии организовано производство эмалированных трубчатых теплообменников высокого давления. В Англии эмалированные трубы применяются для систем подогрева воздуха судовых котлов, транспортировании сернокислых пульп с абразивами. Данные о производстве эмалированных труб публикуются крайне редко или в общей массе труб с различными покрытиями (эмалированные указываются в том числе), что практически не позволяет выделить их отдельно. Производство силикатноэмалевых (стеклоэмалевых) покрытий в бывшем Союзе и России В России эмалированные трубы и соединительные детали изготавливаются с двухсторонним наружным и внутренним стеклоэмалевым покрытием в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164-98, СНиП 2.05.06-85, СНиП Ш-42-80, ВСН 088-88, РД 39-132-94 "Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов", РД 153-34.020.158-2003 "Типовая инструкция по защите трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии'BB, технических условий отечественных заводов-изготовителей трубной эмалированной продукции и другими документами, утвержденными в установленном порядке. Силикатные эмали по технике эмалирования различаются на грунтовые, покровные и безгрунтовые. Техника нанесения осуществляется мокрым (шликерным) и пудровым способами. Способы оплавления - печной и индукционный нагрев. Причем индукционное оплавление покрытия является приоритетом бывшего Союза и России. В России эмалированные трубы выпускаются на специализированных участках ряда заводов и цехах по эмалированию труб. Одним из крупнейших производителей эмалированных труб и соединительных деталей с двухсторонним и внутренним стеклоэмалевым (силикатноэмалевым) покрытием является ЗАО "НЕГАС". Годовое производство эмалированных труб в ЗАО "НЕГАС" составляет 1000 км. Годовая производительность ООО "Самаранефтепромстрой" составляет 100 км, завода "АКОР" (г. Ульяновск) и "Оренбурггортепло" (г. Оренбург) - 60 км. В других городах России имеются небольшие участки по производству эмалированных труб. Для изоляции труб и соединительных деталей используются в основном безгрунтовые силикатноэмалевые покрытия. Технические характеристики безгрунтового силикатноэмалевого покрытия приведены в табл. 1. Трубы с двухсторонним силикатноэмалевым покрытием и внутренним силикатноэмалевым покрытием находятся в эксплуатации на действующих теплопроводах и трубопроводах систем горячего водоснабжения в Москве, Пензе, Рязани, Казани, Оренбурге и т.д. Их общее количество составляет приблизительно 500 км. Трубы с двухсторонним антикоррозионным силикатноэмалевым покрытием находятся в эксплуатации на нефтяных, газовых месторождениях и орошаемых сельскохозяйственных площадях в Алтае, Хакасии, Тамбовской, Пензенской, Ростовской и Саратовской областях, а также в Башкортостане и Татарстане и других регионах России. На сегодняшний день в России эксплуатируется более 20 тыс. км трубопроводов с силикатноэмалевым покрытием в различных областях промышленности По результатам проведенных исследований Госстрой России письмом №Л46567/12 от 06.11.2002 г. рекомендовал субъектам Российской Федерации организовать взаимодействие с разработчиками и поставщиками эмалированных труб, с целью их использования при ремонте, реконструкции и строительстве трубопроводных систем различного назначения. Применение внутренних защитных покрытий Для предохранения внутренней поверхности труб от коррозии применяют различные виды покрытий: цементно-песчаные, полиэтиленовые, металлические, полимерные, силикатноэмалевые и др. Экономический эффект от применения различных покрытий определяется не только стоимостью изготовления, но главным образом, сроком их службы. Антикоррозионные свойства защитного покрытия, определяющие срок его службы, проявляются при воздействии на него агрессивной среды в процессе эксплуатации. Основные требования к защитным покрытиям: покрытие должно быть сплошным и беспористым; обладать химической устойчивостью и долговечностью; иметь хорошую адгезию к металлу; предотвращать отложения различных продуктов; защищать металл от коррозии; уменьшать гидравлическое сопротивление при движении продуктов транспортировки. Цементно-песчаные покрытия на трубопроводах малого диаметра (от 57 до 426 мм) практически не применяются из-за значительного уменьшения площади поперечного сечения трубы. В основном они используются на трубах большого диаметра и, в частности, на водоводах при транспортировке холодной воды. Из литературных источников известно, что основным недостатком органических покрытий полимерных, полиэтиленовых, эпоксидных композиций, лаковых и других является их проницаемость для агрессивных сред. После проникновения агрессивной среды через покрытие под ним начинается коррозия металла, которая, локализуясь или распространяясь, нарушает контакт покрытия с металлом (адгезию) и приводит к отслоению покрытия. К существующим недостаткам органических внутренних покрытий следует отнести их деструкцию - изменение структуры полимерных материалов с течением времени, что приводит к ухудшению и потере первоначальных технико-эксплуатационных свойств. Использование труб, например, с внутренним полиэтиленовым покрытием сопряжено с трудностями вследствие их относительно низких механических свойств, особенно при повышенных температурах. Предел прочности полиэтилена на разрыв понижается в два раза, предел текучести - в три раза, модуль упругости при растяжении - в 2,5 раза. При этом коэффициент термического расширения (КТР) органических покрытий отличен от КТР металла, и при незначительных изменениях теплового режима эксплуатации труб органическое покрытие растрескивается. К недостаткам следует отнести и низкое сопротивление износу. Иными словами, органические покрытия - это защитные покрытия относительно кратковременного действия. Из труб с защитными металлическими покрытиями трубной промышленностью выпускаются оцинкованные трубы, получаемые в расплаве цинка с добавкой 0,10-0,12 % алюминия, и алюминированные трубы, получаемые в расплаве алюминия. Проведенные исследования в ВНИТИ (бывшего Союза) г. Днепропетровска показали, что металлические покрытия увеличивают срок службы трубопроводов при перекачке холодной и горячей воды. Однако при перекачке воды с повышенным содержанием хлоридов и сульфатов, коррозия таких покрытий протекает очень интенсивно, и их применение в этих условиях нецелесообразно. На водах горячего водоснабжения в Москве потери покрытия в год при общей толщине 55-80 мкм составляют 25-30 мкм в год, т.е. через два-три года покрытие полностью исчезает. Из рассмотренных видов покрытий внутренние силикатноэмалевые покрытия не имеют негативных явлений, а их применение в промышленных условиях, например, на теплопроводах и в сетях горячего водоснабжения позволит: увеличить срок службы трубопроводов за счет сокращения отказов трубопроводов от внутренней коррозии; снизить затраты на ликвидацию порывов на трубопроводах; сократить затраты на профилактические обработки; экономить затраты за счет сокращения капитальных ремонтов трубопроводов; использовать при транспортировке трубы меньшего диаметра; экономить электроэнергию за счет снижения мощности насосных агрегатов. Ожидаемый технологический эффект от применения труб с внутренним силикатноэмалевым покрытием даст возможность: увеличить срок службы трубопроводов до 45-50 лет; полностью устранить прорывы трубопроводов от коррозии. Кроме того надо учитывать следующие статьи экономии: увеличение объемов транспортировки за счет устранения коррозионных отложений на внутренней поверхности трубопроводов; снижение металлоемкости оборудования; снижение энергетических затрат за счет уменьшения гидравлического сопротивления при использовании внутренних силикатноэмалевых покрытий. Рекомендуем: 1. При создании новых производственных мощностей в различных регионах России по теплоизоляции трубной продукции с использованием пенополиуретана в полиэтиленовой и оцинкованной стальной оболочках рекомендовать в качестве защиты от внутренней коррозии теплопроводов и сетей горячего теплоснабжения организацию производственных участков по эмалированию внутренней поверхности трубопроводной продукции. 2. Использовать трубы и фасонные изделия с внутренним силикатноэмалевым покрытием производства отечественных предприятий-изготовителей при прокладке теплоизолированных трубопроводов различной конструкции и материалов теплоизоляции, с одновременной защитой от коррозионных разрушений внутренних сварных соединений производства НТФ "Ставан-Комплекс" (г. Екатеринбург). ТАБЛИЦЫ:1~1~;