بررسی کارایی و مقایسه خواص پوشش‌های پلی‌اتیلن سه‌لایه، پلی‌یورتان و اپوکسی پیوند همجوشی دولایه اعمالی بر خطوط لوله

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مواد، دانشکده مواد و صنایع، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، ایران

2 واحد خدمات مهندسی خوردگی، شرکت خطوط لوله و مخابرات نفت ایران

چکیده

انتخاب پوشش مناسب برای سطح خارجی لوله‌های انتقال نفت و گاز مهم‌ترین قسمت در ایجاد یک سیستم حفاظتی برای کاهش خوردگی به شمار می‌رود. یکی از مشکلات پوشش‌های خط لوله مسئله جدایش کاتدیک است که در اثر اعمال جریان کاتدی و ایجاد محیط قلیایی در فصل مشترک پوشش-فلز به وجود می‌آید و جدایش پوشش را سبب می‌شود. در این پژوهش به بررسی سه نوع پوشش پلی‎اتیلن سه لایه، پلی یورتان و اپوکسی پودری پیوند همجوشی دولایه پرداخته و خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی آن‌ها مورد بررسی قرار گرفته شد. نتایج آزمون جدایش کاتدی با شبیه‌سازی شرایط بلند‌مدت کاری، دید مناسبی را از رفتار پوشش‌ها در مدت زمان طولانی قرارگیری در سرویس، ارائه می‌دهد. با استفاده از نتایج آزمون‌های مکانیکی، برتری پوشش‌ها در چسبندگی سطح به زیر‌لایه و همچنین مقاومت در برابر ضربه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون سختی نشان داد که میزان سختی نمونه با پوشش اپوکسی پودری پیوند همجوشی دولایه به‎ترتیب نسبت به نمونه‌های با پوشش پلی‎یورتان و پلی‎اتیلن سه لایه به‎میزان 14 و 40% بالاتر بوده است. همچنین نتایج آزمون ضربه و منفذ‌یابی برروی سه پوشش نشان داد که هر سه پوشش مقاومت قابل قبولی در برابر عوامل خارجی را دارند. انجام آزمون جدایش کاتدی در دمای محیط و دمای بالا نشان داد که افزایش دما تاثیر مستقیمی برروی افزایش میزان شعاع جدایش پوشش‌ها داشته است. کمترین میزان شعاع جدایش معادل mm 49/4 در پوشش پلی‎اتیلن سه لایه به‎دلیل ماهیت ذاتی و ضخامت بالای آن مشاهده شد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison and Study of Coating Properties of Three-layer Polyethylene, Polyurethane and Fusion Bonded Epoxy for Pipelines

نویسندگان [English]

  • Seyed Alireza Bathaee 1
  • Salman Nourouzi 1
  • Hamed Jamshidi Aval 1
  • Siyamak Seyf 2
1 Department of Materials and Industries, Babol Noshirvani University of Technology, Iran
2 Corrosion Engineering Services Unit, Iranian Oil Pipelines and Telecommunication Company (IOPTC), Tehran, Iran
چکیده [English]

To reduce corrosion, choosing proper coating for the outer surface of oil and gas transportation pipelines is considered the most important part in developing a protection system. The issue of cathodic disbondment is one of the problems of pipeline coatings which is caused by impressed cathodic current and generation of alkali environment at the coating-metal interface and result in coating disbondment. In this research, three coating types including, 3-layer polyethylene, polyurethane, and dual fusion bond epoxy powder are investigated and their physical, chemical, and mechanical properties are studied. The results of cathodic disbondment with simulating long-term working conditions provide an appropriate view on coatings behavior at long-term service exposure. Coating advantage in different properties such as surface adhesion to sublayer and impact resistance are investigated using mechanical tests results. Hardness test results showed that sample hardness with dual fusion bond epoxy powder coating compared to samples with polyurethane and 3-layer polyethylene coatings is 14% and 40% higher, respectively. Impact and holiday test on three coating also showed an acceptable level of resistance to external factors. Performing cathodic disbondment test at ambient and high temperature showed that increasing temperature has a direct influence on increasing coatings disbondment radius. 4.49 mm lowest disbondment radius was observed on 3-layer polyethylene coating due to its intrinsic nature and high thickness.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pipeline Coatings
  • Cathodic Disbondment Test
  • Dual Fusion Bonded Epoxy
  • 3-Layer Polyethylene
  • Polyurethane

[1]. Wei Y. H., Zhang L. X. and Ke W., “Comparison of the degradation behavior of fusion-bonded epoxy powder coating systems under flowing and static immersion, Corrosion Science, Vol. 48, pp. 1449-1461, 2006.##

[2]. Fu A. Q. and Cheng Y. F., “Characterization of the permeability of a high performance composite coating to cathodic protection and its implications on pipeline integrity, Progress in Organic Coatings, Vol. 72, pp. 423– 428, 2011.##

[3]. Tchoquessi Doidjo M. R., Belec L., Aragon E., Joliff Y., Lanarde L., Meyer M., Bonnaudet M. and Perrin F. X., “Influence of silane-based treatment on adherence and wet durability of fusion bonded epoxy/steel joints, Progress in Organic Coatings, Vol. 76, pp. 1765-1772, 2013. ##

[4]. Bilyi L., Zin М. and Ya. I., “Inhibited protective coatings based on polyurethane,” Materials Science, Vol. 48, No. 2, pp. 162-170, 2012. ##

[5]. Hnyp І. P., Zin Ya. І. and Bilyi L. М., “Influence of inhibitors on the resistance of polymeric corrosion-inhibiting coatings to cathodic delamination,” Materials Science, Vol. 47, No. 1, pp. 108-113, 2011.##

[6]. Kamimur T. and Kishikaw T., “Mechanism of cathodic disbonding of three-layer polyethylene-coated steel pipe, NACE International, Corrosion, Vol. 54, No. 12, 1998.##

[7]. Malik A. U., Ahmad S., Al-Muaili I. A. F., Parkash T. L. and O’Hara J., “Corosion protection evaluation of some organic coatings in water transmission lines, NACE International Publication, 1999.##

[8]. ASTM D7091, “Standard practice for nondestructive measurement of dry film thickness of nonmagnetic coatings applied to ferrous metals and nonmagnetic, nonconductive coatings applied to non- ferrous metals,” 2005.##

[9]. ISO 21809, “Petroleum and natural gas industries, External coatings for buried or submerged pipelines used in pipeline transportation systems,” First edition, 2008.##

[10]. ASTM D4541, “Standard test method for Pull-off strength of coatings using portable adhesion testers,” 2009.##

[11]. IGS-E-Tp-010, “3 Layer polyethylene and associated coating system,” Part. 1, 1993.##

[12]. ASTM D2240, “Test method for measuring the shore hardness of soft materials,” 2000.##

[13]. EN 10290, “Steel tubes and fittings for onshore and offshore pipelines,” 2004.##

[14]. NACE.TG281, “Coatings, polyurethane for field repair, rehabilitation, and girth weld joints on pipelines,” 2002.##

[15]. Nalbandi A. and Heidarian J., “Early separation, three-layer polyethylene coating the surface of the pipe and performance of coatings alternative,” Petroleum Research, Vol. 22, No. 69, pp. 110-120, 2012.##