Rivestimento anticorrosivo-per tubi in acciaio 3LPE e come funziona

I tubi di acciaio utilizzati per ambienti sotterranei, sommersi e altri ambienti impegnativi sono esposti a umidità, terreno, sostanze chimiche, sali, impatto meccanico e altri fattori che possono accelerare la corrosione. Senza un'adeguata protezione esterna, la corrosione può ridurre gradualmente lo spessore della parete del tubo e col tempo comprometterne l'integrità strutturale e la durata.

Materiali anti-corrosione per tubi in acciaio 3LPEfornire un sistema di protezione esterna multi-livello progettato per affrontare queste sfide. 3significa LPEPolietilene a tre-stratie il sistema di rivestimento combina tre diversi materiali: Fusion Bonded Epoxy (FBE), uno strato adesivo e uno strato esterno di polietilene. Ogni strato svolge una funzione diversa, mentre i tre strati lavorano insieme come un unico sistema protettivo. La norma ISO 21809-1 specifica i requisiti per i rivestimenti in polietilene e polipropilene a tre strati-applicati in fabbrica per tubazioni in acciaio saldate e senza saldatura sepolte o sommerse utilizzate nei sistemi di trasporto di petrolio e gas naturale.

Cos'è il rivestimento 3LPE?

3LPE è un sistema di rivestimento esterno a tre-strato applicato alla superficie dei tubi di acciaio. Il primo strato è Fusion Bonded Epoxy, il secondo è un adesivo polimerico e il terzo è polietilene.

La struttura di base è:

Tubo d'acciaio → FBE → Adesivo → PE

La combinazione è importante perché nessun singolo strato deve fornire ogni tipo di protezione. L'FBE fornisce forte adesione e resistenza alla corrosione, l'adesivo crea un legame affidabile tra FBE e PE e lo strato esterno in PE fornisce protezione meccanica e barriera contro l'umidità.

Perché 3LPE è importante per i tubi in acciaio?

I tubi di acciaio installati sottoterra o sott'acqua non possono essere facilmente ispezionati e riparati una volta in servizio. L'umidità del suolo, le acque sotterranee, i sali disciolti e altre condizioni ambientali possono attaccare continuamente le superfici in acciaio esposte.

Un design adeguatoRivestimento 3LPE per tubi in acciaio crea una barriera fisica tra l'acciaio e l'ambiente circostante. Il sistema fornisce inoltre protezione meccanica contro i danni che possono verificarsi durante il trasporto, la movimentazione, l'installazione, il riempimento e il funzionamento.

Questa combinazione di protezione dalla corrosione e resistenza meccanica rende 3LPE particolarmente utile per applicazioni impegnative su tubazioni.

Primo strato: resina epossidica legata tramite fusione

Il primo strato è Fusion Bonded Epoxy, comunemente noto come FBE. Viene applicato direttamente sulla superficie preparata dell'acciaio e funge da strato primario di protezione dalla corrosione-.

L'FBE è importante perché fornisce una forte adesione all'acciaio e forma un rivestimento protettivo continuo. Contribuisce inoltre alla resistenza al distacco catodico quando il sistema di rivestimento è progettato e applicato correttamente.

La qualità della superficie dell'acciaio prima dell'applicazione dell'FBE è estremamente importante. La preparazione della superficie, la pulizia, le condizioni di riscaldamento, l'applicazione della polvere e l'indurimento influiscono tutti sulle prestazioni finali del rivestimento.

Secondo strato: adesivo

Il secondo strato è un adesivo polimerico, spesso a base di una poliolefina funzionalizzata. Il suo scopo principale è creare una forte connessione tra il primer FBE e lo strato esterno in polietilene.

L'FBE e il polietilene hanno caratteristiche fisiche e chimiche diverse, quindi il semplice posizionamento del PE direttamente sulla resina epossidica non garantirebbe le stesse prestazioni di legame tra gli strati-. L'adesivo funge da ponte tra i due materiali.

Uno strato adesivo continuo e applicato correttamente aiuta a mantenere l'integrità del sistema completo a tre-strati.

Terzo strato: polietilene

Lo strato esterno è in polietilene, che fornisce gran parte della protezione meccanica del sistema di rivestimento. Aiuta a proteggere gli strati sottostanti da urti, abrasioni, umidità ed esposizione ambientale esterna.

Durante il trasporto e l'installazione dei tubi, il rivestimento può incontrare attrezzature di sollevamento, contatto con altri tubi, terreno, pietre e sollecitazioni da movimentazione. Lo strato in PE fornisce una barriera esterna resistente che aiuta a proteggere gli strati interni-più sensibili alla corrosione.

Questa è una delle ragioniRivestimento in polietilene a tre-stratiè particolarmente utile per le condotte interrate.

Come i tre strati lavorano insieme

Il vantaggio principale del 3LPE deriva dalla combinazione dei tre strati anziché da un singolo materiale.

L'FBE è responsabile principalmente del legame con l'acciaio e della protezione dalla corrosione. L'adesivo fornisce il collegamento tra la resina epossidica e il polietilene. Lo strato in PE fornisce protezione meccanica e resistenza all'umidità e all'esposizione ambientale.

Questo approccio a strati crea un sistema protettivo più completo rispetto al fare affidamento su un unico materiale di rivestimento.

Importanza della preparazione della superficie dell'acciaio

Prima di applicare ilSistema 3LPE, la superficie in acciaio deve essere adeguatamente preparata. La preparazione della superficie è una delle fasi più importanti perché contaminanti, ruggine, olio, umidità, scaglie di laminazione o altri problemi superficiali possono ridurre l'adesione del rivestimento.

La superficie del tubo viene normalmente pulita e sabbiata secondo le specifiche del rivestimento applicabile. Dopo la preparazione, è necessario controllare le condizioni della superficie prima di iniziare il rivestimento.

Una preparazione inadeguata della superficie può compromettere le prestazioni anche dei materiali di rivestimento-di alta qualità. Pertanto, la qualità del rivestimento inizia dalle condizioni dell'acciaio nudo.

Importanza del riscaldamento dei tubi

Il processo applicativo richiede temperature controllate per i diversi materiali di rivestimento. In particolare, il tubo di acciaio deve raggiungere la temperatura adeguata per l'applicazione FBE.

Il controllo della temperatura influenza la fusione, l'indurimento, l'adesione e le proprietà finali del rivestimento. Un riscaldamento eccessivo o insufficiente può causare difetti nel rivestimento o scarsa adesione.

Per questo motivo, il monitoraggio della temperatura dovrebbe essere integrato nella linea di produzione del rivestimento e mantenuto entro i requisiti stabiliti dalle specifiche del rivestimento applicabili e dal produttore del materiale.

Processo di applicazione dei materiali 3LPE

Il processo generale di rivestimento può essere riassunto come:

Preparazione della superficie → Riscaldamento → Applicazione FBE → Applicazione adesivo → Applicazione PE → Raffreddamento → Ispezione

Gli esatti parametri del processo dipendono dal sistema di rivestimento, dalle dimensioni del tubo, dalle specifiche del materiale e dagli standard applicabili.

Durante la produzione continua, la linea di rivestimento deve mantenere temperature, alimentazione del materiale, condizioni di estrusione e velocità della linea costanti per ottenere prestazioni di rivestimento uniformi.

Applicazione ed estrusione del PE

Lo strato esterno in polietilene viene generalmente applicato mediante un processo di estrusione. Il PE fuso viene portato a contatto con lo strato adesivo e formato attorno alla superficie del tubo.

Lo spessore uniforme e l'incollaggio adeguato sono importanti. Il processo di estrusione deve essere controllato in base al materiale PE selezionato e alle specifiche del rivestimento.

Condizioni di estrusione inadeguate possono provocare spessori non uniformi, difetti superficiali, incollaggi incompleti o altri problemi che possono ridurre le prestazioni protettive del rivestimento finito.

Spessore tipico del rivestimento

Lo spessore del rivestimento dipende dal diametro del tubo, dalla classe del rivestimento, dai requisiti del progetto e dagli standard applicabili. Non si deve dare per scontato che per ogni tubo sia adatto uno spessore.

I sistemi 3LPE commerciali utilizzano comunemente un primer FBE, uno strato adesivo relativamente sottile e uno strato esterno in PE significativamente più spesso. Alcune specifiche di prodotto elencano gli spessori complessivi del rivestimento a base PE-in un intervallo compreso tra 1,8 e 4,0 mm, ma i requisiti effettivi dovrebbero sempre essere determinati dalle specifiche e dallo standard di progetto applicabili.

Opzioni colore

Sistemi di rivestimento 3LPEpuò essere fornito in diversi colori a seconda delle esigenze di progetto. Le opzioni comuni includono grigio, verde, bianco e nero.

Il colore generalmente serve all'identificazione, all'aspetto o ai requisiti specifici del progetto-piuttosto che sostituire la funzione protettiva degli strati di rivestimento.

Il colore effettivo deve essere specificato in base alle esigenze del cliente.

Applicazioni dei materiali anticorrosione-per tubi in acciaio 3LPE

Sistemi 3LPEsono principalmente associati alla protezione esterna di condotte in acciaio interrate o sommerse. Possono essere applicati a tubi in acciaio saldati e senza saldatura utilizzati nei sistemi di trasporto di condotte.

Le applicazioni tipiche includono:

• Oleodotti per la trasmissione dell'olio
• Gasdotti di gas naturale
• Condotte per la trasmissione dell'acqua
• Condotte di servizio sotterranee
• Sezioni di condotte sommerse
• Trasporto di fluidi industriali
• Progetti infrastrutturali
• Condotte installate in ambienti aggressivi del suolo

Il sistema di rivestimento appropriato deve essere sempre selezionato in base all'ambiente operativo effettivo.

3LPE per tubi in acciaio sotterranei

Le condotte sotterranee sono esposte allo stress del suolo, delle falde acquifere, dell'umidità, dei sali, dei microrganismi e di altri fattori ambientali. Possono anche subire sollecitazioni meccaniche durante il trasporto, l'abbassamento, il riempimento e lo spostamento del terreno.

Lo strato esterno in PE fornisce protezione meccanica, mentre gli strati FBE e adesivi proteggono l'acciaio e mantengono l'integrità del sistema di rivestimento.

Ciò rende 3LPE una valida opzione per molti progetti di condotte sotterranee.

3LPE per condotte sottomarine e sommerse

Le condotte sommerse possono essere esposte continuamente ad acqua, sali, forze meccaniche e altre condizioni ambientali. L'integrità del rivestimento diventa particolarmente importante perché l'accesso per la manutenzione può essere difficile.

Un sistema a tre-strati può fornire una combinazione di resistenza alla corrosione, adesione, protezione meccanica e resistenza all'umidità.

Tuttavia, le applicazioni sottomarine possono avere requisiti aggiuntivi-specifici del progetto. Il design del rivestimento dovrebbe pertanto essere selezionato in base alla profondità dell'acqua, alla temperatura, al metodo di installazione, ai carichi meccanici e agli standard applicabili.

Vantaggi del rivestimento 3LPE

La combinazione di FBE, adesivo e PE offre numerosi importanti vantaggi.

Forte adesione

Lo strato di FBE crea un forte legame con la superficie di acciaio preparata, mentre l'adesivo crea la connessione tra FBE e PE.

Resistenza alla corrosione

Lo strato FBE costituisce un'importante barriera tra l'acciaio e l'ambiente corrosivo.

Protezione meccanica

Lo strato esterno in PE garantisce resistenza agli urti e all'abrasione durante la movimentazione e l'installazione.

Resistenza all'umidità

Il polietilene ha un basso assorbimento d'acqua e fornisce un'efficace barriera esterna contro l'umidità.

Protezione-della pipeline a lungo termine

La combinazione di diverse funzioni protettive aiuta il sistema di rivestimento a resistere agli ambienti sotterranei e sommersi se adeguatamente progettato e applicato.

3LPE e Protezione Catodica

Rivestimento 3LPEviene generalmente utilizzato come parte di una più ampia strategia di controllo della corrosione-della pipeline. La ISO 21809-1 rileva che i tubi rivestiti secondo la norma sono considerati idonei ad essere ulteriormente protetti mediante protezione catodica.

Ciò significa che il rivestimento e la protezione catodica possono lavorare insieme. Il rivestimento fornisce la barriera fisica primaria, mentre la protezione catodica può fornire un'ulteriore protezione contro la corrosione-nelle aree in cui l'acciaio potrebbe essere esposto.

La strategia completa di controllo-della corrosione dovrebbe pertanto considerare sia le prestazioni del rivestimento che il sistema di protezione catodica della pipeline.

Controllo di qualità durante il rivestimento 3LPE

Il controllo di qualità dovrebbe essere effettuato durante tutto il processo di rivestimento anziché solo dopo la produzione.

Le aree di ispezione importanti includono:

I test esatti e i criteri di accettazione dovrebbero essere determinati dalla norma applicabile e dalle specifiche del progetto.

Problemi comuni nel rivestimento 3LPE

Diversi difetti possono ridurre le prestazioni di un sistema di rivestimento a tre-strato.

Una scarsa preparazione della superficie può causare una debole adesione tra l'FBE e l'acciaio. Un riscaldamento errato può influire sulla polimerizzazione dell'FBE o sul legame tra-strato. Problemi con l'applicazione dell'adesivo possono creare separazione tra FBE e PE, mentre un'estrusione impropria del PE può provocare spessori non uniformi o difetti superficiali.

I problemi comuni includono:

• Scarsa adesione FBE
• Spessore del rivestimento non uniforme
• Copertura adesiva incompleta
• Delaminazione del PE
• Danni superficiali
• Fori di spillo o discontinuità
• Deformazione eccessiva del rivestimento
• Danni meccanici durante la movimentazione

Un attento controllo del processo può aiutare a ridurre questi problemi.

Importanza del rilevamento delle festività

Una vacanza è una discontinuità o un piccolo difetto in un rivestimento protettivo altrimenti continuo. Tali difetti possono esporre l'acciaio sottostante all'ambiente.

Il rilevamento delle festività è quindi un'importante fase di controllo della qualità-per molti sistemi di rivestimento delle tubazioni. La tensione di prova e la procedura di ispezione appropriate dipendono dal sistema di rivestimento e dalle specifiche applicabili.

Qualsiasi difetto rilevato deve essere adeguatamente riparato prima che il tubo venga rilasciato per l'installazione.

Movimentazione e trasporto di tubi rivestiti

Il rivestimento deve essere protetto non solo durante l'applicazione ma anche durante il trasporto e l'installazione.

I tubi pesanti in acciaio possono danneggiarne i rivestimenti se posizionati direttamente su superfici non idonee o movimentati con mezzi di sollevamento inappropriati. Supporti protettivi, imbracature adeguate e procedure di movimentazione controllate possono ridurre il rischio di danni al rivestimento.

Lo stato del rivestimento deve essere controllato dopo il trasporto e prima dell'installazione.

Importanza di una corretta conservazione

I tubi rivestiti devono essere conservati in modo da evitare inutili danni al rivestimento. I tubi devono essere adeguatamente supportati e separati dove richiesto.

L'esposizione a lungo-termine a condizioni ambientali inadeguate può anche incidere sui materiali, a seconda del tipo di rivestimento e del grado di PE. Le procedure di stoccaggio dovrebbero pertanto seguire i requisiti del progetto e le raccomandazioni del produttore del rivestimento.

Scegliere i giusti materiali 3LPE

SelezioneMateriali anti-corrosione per tubi in acciaiorichiede molto più che scegliere individualmente FBE, adesivo e PE. I tre materiali dovranno essere compatibili ed idonei alle condizioni di servizio previste.

I fattori importanti includono:

• Grado di acciaio per tubi
• Diametro del tubo
• Spessore della parete
• Temperatura operativa
• Condizioni del suolo
• Esposizione all'acqua
• Metodo di installazione
• Spessore del rivestimento richiesto
• Requisiti di protezione meccanica
• Norme applicabili
• Ambiente di servizio previsto

Il sistema di rivestimento deve essere qualificato per l'applicazione prevista prima della piena produzione.

Standard applicabili

ISO 21809-1:2018 è un importante standard internazionale che copre i rivestimenti esterni in polietilene e polipropilene a tre strati-applicati in impianto per tubi in acciaio saldati e senza saldatura interrati o sommersi utilizzati nei sistemi di trasporto di gasdotti e petrolio.

Possono essere specificati anche altri standard a seconda del progetto, del paese, del servizio della pipeline e dei requisiti del cliente. Le specifiche del progetto attuale dovrebbero sempre determinare quale standard ed edizione si applicano.

Conclusione

Materiali anti-corrosione per tubi in acciaio 3LPEfornire un approccio multi-strato per proteggere i tubi di acciaio dalla corrosione e dai danni meccanici. Il sistema combina tre materiali complementari: FBE come primo strato, adesivo come secondo strato e polietilene come terzo strato.

Lo strato FBE fornisce una forte adesione e un'importante barriera alla corrosione. L'adesivo collega gli strati epossidici e di polietilene, mentre lo strato esterno in PE fornisce protezione meccanica e resistenza all'umidità e all'abrasione. Insieme, questi strati creano un sistema di protezione esterna durevole per molte applicazioni di condotte interrate e sommerse.

Per ottenere prestazioni di successo, tuttavia, la sola qualità dei materiali non è sufficiente. Sono tutti aspetti importanti la corretta preparazione della superficie dell'acciaio, il controllo della temperatura, l'applicazione del rivestimento, il controllo dello spessore, l'incollaggio tra-strato, l'ispezione, il rilevamento delle festività, la movimentazione e lo stoccaggio.

Quando è correttoRivestimento 3LPE per tubi in acciaio viene selezionato e applicato in base ai requisiti di progetto applicabili, può fornire una protezione affidabile a lungo termine-e contribuire a ridurre i problemi di manutenzione-correlati alla corrosione e di integrità della tubazione.