Одним из основных требований, предъявляемых к внутреннему полимерному покрытию труб нефтяного сортамента, является сопротивление покрытия разрушению при воздействии абразивосодержащего потока жидкости. Показателем сопротивления покрытия разрушению в этих условиях является скорость уменьшения толщины покрытия.
При воздействии на материал покрытия потока абразивосодержащей жидкости могут развиваться два принципиально разных механизма изнашивания: абразивный и усталостный. Абразивный механизм изнашивания материала покрытия заключается в срезании твердой абразивной частицей определенного объема материала поверхностного слоя при каждом цикле воздействия этой частицы на материал. Усталостный механизм изнашивания заключается в многократном деформировании абразивными частицами поверхностного слоя материала, что приводит к растрескиванию и выкрошиванию циклически нагружаемого объема материала.
Сопротивление материала разрушению при абразивном и усталостном механизмах изнашивания определяется различными механическими свойствами этого материала.
При абразивном механизме изнашивания сопротивление материала разрушению возрастает с повышением его твердости. Полимерные материалы и покрытия на их основе не предназначены для использования в условиях абразивного изнашивания. В этом случае следует использовать металлы и сплавы с соответствующими механическими свойствами.
При усталостном механизме изнашивания сопротивление материалов возрастает со снижением их модуля упругости. Это подтверждается высоким сопротивлением разрушению эластомеров в этих условиях.
Известно, что механизм изнашивания материалов существенно зависит от угла атаки абразивосодержащей жидкости и режимов ее течения.
Для объективного моделирования процесса гидроабразивного изнашивания материалов полимерных покрытий при сертификационных и периодических испытаниях в лабораторных условиях и объективной оценки числового значения скорости изменения толщины покрытия в этих условиях важно воспроизвести механизм процесса гидроабразивного изнашивания материала внутреннего покрытия трубной продукции и оценить степень влияния различных эксплуатационных факторов на скорость этого процесса.
Для подтверждения вышесказанного и обоснования недопустимости использования установок типа Taber Abraser, дающих неправильную информацию о качестве внутреннего покрытия труб нефтяного сортамента, в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина была разработана методика испытаний полимерных покрытий на гидроабразивный износ, позволяющая объективно моделировать реальный механизм гидроабразивного изнашивания внутреннего полимерного покрытия трубной продукции, используемой для строительства, реконструкции и ремонта промысловых трубопроводов на нефтяных месторождениях.
Ключевые
слова: нефтепроводные трубы, внутренние полимерные покрытия, гидроабразивный износ, лабораторные испытания, моделирование механизма, методика моделирования.