Опыт и перспективы применения металлических покрытий в ОАО «Газпром» Генеральный директор ЗАО ПЛАКАРТ Гераськин В.В. г. Будва 27.09.2012г. - презентация

1 Опыт и перспективы применения металлических покрытий в ОАО «Газпром» Генеральный директор ЗАО ПЛАКАРТ Гераськин В.В. г. Будва г.

2 2 Опыт применения в ОАО «Газпром с 1999 г. Защита от износа бурового оборудования; с 2002 г. Защита от коррозии и износа внутренних поверхностей сосудов под давлением; с 2005 г Восстановление и упрочнение деталей насосно-компрессорной техники; с 2007 г Импортозамещение деталей запорной арматуры; с 2008 г защита распределительных камер, выхлопных шахт ГПА от высокотемпературной коррозии С 2009 г Нанесение наноструктурированных покрытий с 2010 г Защита резервуаров от коррозии, биокоррозии С 2012 г. Нанесение покрытий без вывода защищаемого оборудования из эксплуатации Все работы проводятся при согласовании с ВНИИГАЗ и отделом Коррозии ОАО «Газпром» 2012 – ПРЕМИЯ ОАО «ГАЗПРОМ» В ОБЛАСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ

3 Преимущества металлизационных защитных покрытий СПРАМЕТ Качественное нанесение на месте эксплуатации позволяет защитить сварные швы, снизить эксплуатационные риски Нанесение при температуре до 400 °С, эксплуатация при температуре до 600°С позволяют использовать СПРАМЕТ для защиты от высокотемпературной коррозии Высокая твердость, стойкость к перепадам температуры и ультрафиолету позволяет избежать повреждений при эксплуатации Протекторный механизм защиты исключает подпленочную коррозию, способствует зарастанию повреждений Поверхностная пористость способствует высокой адгезии теплозащитных, огнезащитных либо колеровочных слоев

4 Технология нанесения протекторных металлизационных покрытий СПРАМЕТ Цинк-алюминиевое покрытие ZnAl (85/15) Микроструктура металлизационного покрытия - Подготовка поверхности под напыление Sa 2 ½ - Нанесение протекторных металлизационных покрытий - нанесение дополнительных функциональных слоев 4

5 МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ПРОТЕКТОРНЫХ ПОКРЫТИЙ Электрoлит Al, ZnO, Zn(OH) 2 Электрoлит Fe 2 O 3 металл Уже через несколько минут после нанесения алюминий или цинк покрываются тонкой твердой окисной пленкой, инертной к коррозии. При повреждении покрытия до основы вступает в действие гальванический процесс и покрытие начинает расходоваться, защищая металл, пока повреждение не зарастет. Особенности механизма защитного действия протекторных (А) и лакокрасочных (Б) покрытий. Вверху схема протекания коррозионных процессов, внизу внешний вид покрытий при ускоренных коррозионных испытаний (у лакокрасочного покрытия видна интенсивная нитевидная коррозия вдоль искусственно нанесенных дефектов надрезов). АБ 5

6 Опыт применения металлизационных покрытий Г АЗПРОМ ДОБЫЧА АСТРАХАНЬ Защита внутренних поверхностей сосудов и аппаратоы Среда Давление 6,5 МПа Температура 92°С Вода, сероводород (28%), природный газ, амины. Задача Защита от подмывов и язвенной коррозии металла кубовых частей абсорберов Решение Нанесение защитного покрытия нержавеющим сплавом на основе железа методом высокоскоростного газопламенного напыления, нанесение наноструктурированных покрытий 6

7 7 Сравнение скорости коррозии до и после применения металлизационных покрытий.

8 8 Защита от высокотемпературной коррозии выхлопных шах, камер шумоглушения ООО «ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ МОСКВА, ООО «ГАЗПРОМ ПХГ» Среда Материал нержавеющая сталь Температура °С Агрессивное атмосферное воздействие Задача Окисление внешней поверхности выхлопных шахт несоответствие требованиям по декоративному виду Решение Применение системы защиты СПРАМЕТ-100 позволяет: - улучшить внешний вид выхлопных шахт - повысить коррозионную стойкость - существенно увеличить срок эксплуатации

9 9 Применение металлизационных покрытий Среда Высокое содержание сернистых компонентов до 1,7% масс. Температура хранения соответствует температуре окружающей среды. Задача Защита стенок и днища резервуара от коррозии Решение Применение системы защиты СПРАМЕТ-100 и др. позволяет: - Избежать подпленочной коррозии; - Обеспечить реальную эксплуатацию в 20 лет без ремонта. Склад хранения нефтепродуктов

10 10 Применение металлизационных покрытий на шельфе ЗАО Плакарт совместно с ООО Лукойл-Нижневолжскнефть проводит натурные испытания газотермических протекторных покрытий, в т.ч. ледостойких. Испытания проводятся на ЛСП-1 месторождения им. Ю.Корчагина (Северный Каспий) Задача Разработка системы газотермических покрытий для шельфовых и береговых сооружений, в т.ч. для месторождений российской Арктики на основе многолетнего (с 1983 г) опыта применения таких покрытий на шельфе Северного моря Шельфовые сооружения

11 Применение металлизационных покрытий для защиты трубопроводов от коррозии под теплоизоляцией Подтверждено исследованиями Европейской федерации коррозии и Национальной ассоциацией инженеров- специалистов по коррозии США (NACE). Для оборудования, где применены металлизационные покрытия, в ExxonMobil принят цикл техдиагностики 1 раз в 20 лет, в Shell – 1 раз в 40 лет Теплоизоляция недостаточно стойка к повреждениям окружающей средой и механическим воздействиям. Влага попадает под изоляцию, что приводит к коррозии трубы. Нанесение газотермическим методом системы защиты СПРАМЕТ позволяет обеспечить эффективную защиту от коррозии на 40 и более лет. 11

12 12 Защита от коррозии поверхностей оборудования при температуре более 100°С без его отключения Часто интенсивность работ при ремонте не оставляет возможности для проведения работ по защите от коррозии в ремонтный промежуток. При этом высокая температура эксплуатации не позволяет нанести лакокрасочные материалы. Решение В 2012 г. На территории АГКМ было реализовано решение по напылению алюминиевого покрытия на поверхность теплообменника при температуре 120°С без его отключения Оборудование, работающее при высоких температурах

13 Защита от коррозии поверхностей оборудования при температуре более 100°С без его отключения Проблема Через поры в бетоне проникает влага и ведет к коррозии стальных закладных Деталей. Продукты коррозии железа в пять раз превосходят по объему железо. Они выдавливают бетон, приводя к разрушениям, приведенным на фото. Решение НИИЖБ выпустил «Рекомендации по антикоррозионной защите стальных закладных деталей и сварных соединений сборных железобетонных и бетонных конструкций покрытиями на основе алюминия» ЗАО «Плакарт» завершил первый этап испытаний системы СПРАМЕТ На допустимость их применения для защиты от коррозии Закладных деталей во ВНИИЖБ. На фото снизу – образцы после 6 месяцев испытаний.

14 Совещание главных инженеров г. в г.Астрахань совещание главных инженеров газодобывающих общество ОАО «Газпром» ознакомилось с результатами использования технологий ЗАО «Плакарт» для защиты металлоемкого оборудования от коррозионно-эрозионного износа и дало указание дочерним газодобывающим обществам: Разработать мероприятия по применению в г.г. Технологий нанесения металлизационных покрытий при ремонте деталей НКО и защиты металлоемких аппаратов и металлоконструкций, оголовков факелов, шахт выхлопа ГПА от коррозионно-эрозионного износа.

15 Стандартизация Свод Правил «Защита строительных конструкций от коррозии» Вводится в действие с взамен СНИП Является документом обязательным к применению Газотермические цинковые и алюминиевые покрытия по ГОСТ необходимо предусматривать для защиты от коррозии стальных конструкций зданий и сооружений первого (повышенного) уровня ответственности по ГОСТ Р 54257, а также при повышенных требованиях к долговременной защите конструкций от коррозии или отсутствии возможности возобновления защитных покрытий в процессе эксплуатации. Предпочтительно применение комбинированных покрытий, состоящих из газотермических металлических покрытий и лакокрасочных покрытий в соответствии с таблицей Ц.6. ГОСТ Покрытия газотермические защитные из цинка и алюминия металлических конструкций СТО Газпром ВНИИГАЗ «Технические требования к покрытиям наносимым методами газотермического напыления»

16 Предложение Учитывая вступление в действие СП , разработать на базе принятого ВНИИГАЗ СТО ВНИИГАЗ временные технические требования к металлическим коррозионно-стойким покрытиям. Учитывая положительный опыт ООО «Газпром трансгаз Москва» и ООО «Газпром ПХГ» по внедрению и эксплуатации системы мониторинга ГПА и применения технологии нанесения металлизационных покрытий при ремонте элементов ГПА и защиты металлоемких аппаратов от эрозионно-коррозионного и высокотемпературного износа в срок до разработать совместно с ООО «Газпром центрремонт» (Д.В.Доев) Мероприятия по применению технологии металлизационных покрытий при ремонте деталей НКО и защиты металлоемких аппаратов и конструкций, шахт выхлопа ГПА, от коррозионно-эрозионного и высокотемпературного износа на период гг. Внести изменения в техтребования на проектирование и закупку ГПА в части обязательности применения термостойких металлизированных покрытий по ТУ , наносимых методом газотермического напыления на наружные поверхности выхлопных шахт, камер шумоглушения и других элементов горячего тракта ГПА.

17 17 БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!

18 18 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

19 19 Шиберы и седла шиберных задвижек с напыленными покрытиями, поставляемые ООО «Технология» и ООО «Некст-трейд», по программе импортозамещения, успешно заменяют в фонтанной арматуре импортные аналоги с 2007 г. За этот период на АГКМ поставлено порядка 250 шиберов, 500 седел задвижки, 350 колец седла с упрочненными уплотнительными поверхностями карбидом вольфрама, нанесенным методом высокоскоростного газотермического напыления. Случаев выхода из строя не зафиксировано. Проводимые работы. Упрочнение деталей запорной арматуры 19

20 20 Освоено производство плунжеров с покрытиями для импортных насосов гидроразрыва пласта и изготовление штоков с упрочняющим покрытием. Плунжеры и штока с поверхностями, упрочненными твердыми сплавами либо материалами с высокой твердостью на никелевой базе, обладают всеми рабочими характеристиками оригинальных деталей, при более низкой цене. Плунжеры и штоки поставляются по долгосрочным контрактам нефтегазовым и сервисным компаниям. Проводимые работы. Изготовление плунжеров и штоков с износостойким покрытием 20

21 21 Рабочее колесо после нанесения коррозионностойкого защитного покрытия на основе твердого сплава. Вид рабочих колес после наработки более 2000 часов Без покрытияС покрытием Проводимые работы. Увеличение ресурса работы рабочих колес ЦНС 21

22 22 Восстановление торцевых щитов электродвигателей производится по следующей технологии: проточка как чисто, напыление металла, чистовая обработка. Проводимые работы. Восстановление геометрии посадочных мест щитов электродвигателей 22

23 23 Восстановление геометрии корпуса опорного подшипника и посадочных мест под подшипники якоря электродвигателя мощностью 1350КВт. При небольших затратах был полностью восстановлен ресурс дорогостоящих шаровых опор. Восстановление посадочных мест методами напыления позволяет экономить значительные средства Проводимые работы. Восстановление геометрии 23

24 24 Напыленные баббитом подшипники имеют пористость около 5%, что позволяет осуществлять пропитку маслом и удерживание масляной пленки в случае нарушения подачи масла и длительной остановки машины, в результате чего исключается режим сухого трения. Срок службы подшипника, напыленного баббитом, в среднем в 2 раза больше, чем подшипника, изготовленного методом заливки. Проводимые работы. Напыление баббитовых подшипников 24

25 Применение металлизационных покрытий Защита от износа валов, деталей ДВС, пар трения Около 90% деталей машин выходят из строя из-за износа рабочих поверхностей. Повышение трения в процессе эксплуатации приводит к перегреву и деформации деталей, вызывая их быстрое изнашивание. Нанесение антифрикционных покрытий увеличит в несколько раз ресурс работы машин и механизмов. Применение газотермических покрытий на деталях цилиндро- поршневой группы (цилиндрах, поршнях и кольцах поршней), позволяет увеличить износо- и коррозионную стойкость, противозадирные свойства.

26 26 Применение металлизационных покрытий Предложения для ОАО «ЦКБН» по газотермического напылению металлизационных защитных покрытий на заводе-изготовителе на внутренние поверхности вертикального газосепаратора узла подготовки газа Карашурского ПХГ Материал покрытия: - Интерметаллидный подслой NiAl толщиной 100 мкм - Сталь на основе NiCr толщиной 500 мкм - Пропитка -Гарантийный срок эксплуатации защитных покрытий, лет: 5. Предложения ЗАО «ПЛАКАРТ» по нанесению защитного покрытия на новый вертикальный газосепартор Карашурского ПХГ

27 Использование сверхзвукового потока материалов позволяет получить качественные покрытия с максимально возможными для газотермических методов адгезионными и когезионными характеристиками. Современная альтернатива гальваническим и вакуумным методам нанесения покрытий. Защита новых и реновация изношенных металлических поверхностей, требующих высокой твердости, стойкости и плотности покрытия. Обеспечение высокой производительности и повторяемости характеристик процесса за счет автоматизации работ. ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ НАПЫЛЕНИЕ (HVOF, HVAF) 27

28 Эффективное средство антикоррозионной защиты металлических конструкций от атмосферной и морской коррозии. Может использоваться в ручном либо в автоматизированном режиме. Эффективный КПД распылителя имеет наиболее высокое значение из всех способов ГТН и составляет 70-90%. Высокопроизводительный метод металлизации больших площадей на месте монтажа и эксплуатации. Создание Al, Zn, ZnAl, Cu, Fe-based покрытий. ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ 28

29 29 Металлическое покрытие Лакокрасочное покрытие ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧИСТОТА: Отсутствие экологических ограничений. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ: Перед повторным применением необходимо снять и утилизировать экологически вредный первый слой. КРАТНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ БЕЗРЕМОНТНОГО СРОКА СЛУЖБЫ: появление первых следов коррозии спустя 20 и более лет после нанесения. Обеспечивается защита не только за счет предотвращение контакта поверхности со средой, но и за счет разности электрохимических потенциалов самой конструкции и покрытия. КОРОТКИЙ СРОК СЛУЖБЫ: Появление первых следов коррозии спустя 1-3 года после нанесения. В агрессивной среде в микропорах развиваются бактерии, что приводит к образованию язвенной коррозии стального корпуса. НИЗКАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ: Себестоимость эксплуатации покрытий в 5-6 ниже по сравнению с лакокрасочными покрытиями. ДОРОГАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ: Необходимость постоянных ремонтов для поддержания объекта в надлежащем состоянии. ЭФФЕКТ«САМОЗАРАСТАНИЯ»: протекторные покрытия на основе сплавов цинка и алюминия обладают эффектом «самозарастания» трещин, царапин. СООТВЕТСТВИЕ МИРОВОМУ ОПЫТУ: Передовой международный опыт свидетельствует о вытеснении лакокрасочных покрытий в пользу металлизационных. ОГРАНИЧЕНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ: Качественное нанесение в полевых условиях невозможно. Преимущества металлизационных покрытий

30 30 Металлизационные покрытия Нанесение покрытий выполняется при температуре 150º С Цинкование требует 7-8 операций Защита конструкции в сборе Температура цинкования º С Возможность применения в полевых условиях Требует гальванических ванн ограничивающих размеры Нанесение покрытий выполняются за две операции Поверхностная пористость является идеальной основой для последующего окрашивания Окраска затруднена Горячее цинкование Возможно нанесение Zn, Al, ZnAl15, AlMg5 Отходы экологически безвредны. Легко утилизируемы. Выдерживает не менее 200 час теста в соляном тумане Отходы экологически вредные сточные воды Выдерживает не более 120 час теста в соляном тумане Преимущества металлизационных покрытий

31 31 Компания, созданная в 2010 г. на базе 20-летнего опыта группы компаний «ТСЗП» для реализации проекта создания сети центров наноструктурированных покрытий на территории России. В активе компании: - более 200 сотрудников - инженерный центр в составе более 20 исследователей - 4 завода покрытий (Москва, Пермь, Тюмень, Нижний Новгород) - 12 мобильных бригад - 10 технологий газотермического напыления - 4 технологии наплавки вариантов покрытий Генеральный директор ООО Газпром центрремонт Д.В. Доев является членом совета директоров ЗАО Плакарт О компании ЗАО « Плакарт »

32 32 Наши заводы сертифицированы по ИСО 9000, расположены в Москве, Перми, Тюмени, Нижнем Новгороде и оснащены роботизированным оборудованием для нанесения и обработки покрытий: - Высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF, HVAF) - Газопламенное напыление (FS, HVFS) - Атмосферное плазменное напыление (APS) - Детонационное напыление (D-gun) - Электродуговая металлизация (AWS, HWCC) - Плазменная наплавка (PTA) - Лазерная наплавка (laser cladding) - Токарные, фрезерные, шлифовальные станки - оборудование для суперфиниша Производственные площадки

33 33 Применение металлизационных покрытий Решением Экспертной группы ОАО Газпром ЗАО ПЛАКАРТ» допущено к выполнению работ по тех. обслуживанию и ремонту объектов ЕСГ ОАО «Газпром», в т.ч. путем нанесения покрытий методами газотермического напыления и наплавки на КС, ДКС.. Аккредитация в ОАО Газпром