Исследования антикоррозионной эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» для оценки надежности применения в качестве защиты резервуаров хранения водных и нефтесодержащих сред

Хранение больших объёмов жидкости в нефтяной отрасли промышленности, в частности, нефти и нефтепродуктов, пластовой и технической воды осуществляется в резервуарах различных конструкций, среди которых наиболее широкое распространение получили резервуары вертикальные стальные (далее - РВС). В РФ насчитывается более 660 резервуарных парков с количеством резервуаров более 50 тысяч единиц [1]. Существенное влияние на техническое состояние РВС (до 30–50 % всех дефектов) и режим его эксплуатации оказывает коррозия [1]. Коррозия не только снижает срок службы резервуарного оборудования, но и оказывает влияние на промышленную и экологическую безопасность [2]. Основным нормативным документом, действующем на территории РФ, в котором представлены требования к защите РВС от коррозии является ГОСТ 31385-2023 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия» [3]. В соответствии с ГОСТ 31385-2023 проект антикоррозионной защиты РВС должен разрабатываться с учетом условий эксплуатации и требуемого срока службы резервуаров. Согласно положениям стандарта, защита РВС от коррозии должна осуществляться путем применения лакокрасочных покрытий (или иных типов покрытий) и методами электрохимической защиты (ЭХЗ). При выборе защитных покрытий необходимо учитывать степень агрессивного воздействия среды на внутреннюю и наружную поверхность резервуара (таблица 1).

Таблица 1. Воздействие среды на элементы резервуара по ГОСТ 31385-2023

Элемент конструкций резервуаров	Степень агрессивного воздействия продуктов хранения на стальные конструкции внутри резервуара
Элемент конструкций резервуаров	Сырая нефть*	Мазут, гудрон, битум	Дизельное топливо, керосин	Бензин**	Пластовая вода***	Производственные стоки без очистки****
1. Внутренняя поверхность днища и нижний пояс на высоте 1 м от днища	Средне-агрессивная	Средне-агрессивная	Средне-агрессивная	Слабо-агрессивная	Сильно-агрессивная	3 < рН ≤ 11, суммарная концентрация сульфатов и хлоридов до 5 г/дм³, средне-агрессивная
2. Средние пояса и нижние части понтонов и плавающих крыш	Слабо-агрессивная	Слабо-агрессивная	Слабо-агрессивная	Слабо-агрессивная	Сильно-агрессивная
3. Кровля и верхний пояс, бортовые поверхности понтона и плавающих крыш	Средне-агрессивная	Средне-агрессивная	Средне-агрессивная	Средне-агрессивная	Сильно-агрессивная
* - При содержании в сырой нефти сероводорода в концентрации свыше 10 мг/дм³ или сероводорода и углекислого газа в любых соотношениях степень агрессивного воздействия повышается на одну ступень. - Для прямогонного бензина повышается на одну ступень. * - При содержании в пластовой воде сероводорода в концентрации ниже 10 мг/дм³ или сероводорода и углекислого газа в любых соотношениях степень агрессивного воздействия на кровлю снижается на одну ступень. **** - При периодическом смачивании поверхности конструкций или при повышении температуры стоков с 50 ℃ до 100 ℃ в закрытых резервуарах без деаэрации следует принимать сильноагрессивную степень воздействия среды.

Стандарт ГОСТ 31385-2023 не регламентирует уровень физико-механических свойств применяемых систем антикоррозионной защиты, при этом, согласно положениям стандарта, срок службы защитных покрытий должен составлять не менее 10 лет. Необходимо отметить, что на территории РФ единый стандарт или методика, регламентирующие требования к физико-механическим свойствам антикоррозионных покрытий РВС, отсутствует. На сегодняшний в ряде нефтяных компаний (ПАО «НК «Роснефть», ПАО «Транснефть» и др.) действуют внутренние нормативно-технические документы, содержащие требования к антикоррозионной защите РВС лакокрасочными покрытиями. В общем случае срок службы заложенных проектом антикоррозионных покрытий, в зависимости от исполнения должен составлять от 10 до 20 лет. Внутренние нормативно-технические документы нефтяных компаний содержат требования к различным типам (исполнениям) антикоррозионных покрытий, областям их применения, требования к показателям качества и надежности для применения в средах с различной агрессивностью.

Для защиты резервуаров от коррозии, как правило, используются либо эпоксидные, либо полиуретановые (одно- и двухкомпонентные) покрытия. Антикоррозионные покрытия, предназначенные для внутренней поверхности резервуара, должны удовлетворять следующим условиям: устойчивость к воздействию среды; хорошая адгезия к грунтовочному слою или основному металлу; отсутствие реакционной способности с хранимыми продуктами и отсутствие влияния на их кондицию; стойкость к растрескиванию; обеспечение совместимости деформаций с корпусом нефтяного резервуара; долговечность (срок службы); способность сохранять адгезионные свойства, механическую прочность и химическую стойкость; способность сохранять защитные свойства при совместной работе с электрохимической, катодной и протекторной защитой; технологичность процесса нанесения.

В настоящей статье представлены результаты лабораторных испытаний эпоксидной грунт-эмаль «АнтикорБЭП-М» производства АО «ПКФ «Спектр», предназначенной для антикоррозионной защиты внутренней поверхности РВС хранения водных, минерализованных и нефтесодержащих сред. На фотографиях представлены РВС, на которые нанесено покрытие на основе эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» (рис. 1).

Рис. 1 Объекты (РВС) с нанесенным покрытием АнтикорБЭП-М.

Эпоксидная грунт-эмаль «АнтикорБЭП-М» производства АО «ПКФ «Спектр» представляет собой двухкомпонентный состав, состоящий из эпоксидной основы, пигментов, наполнителей, антикоррозионных компонентов, различных функциональных добавок, растворителя и отвердителя аминного типа. По результатам микроструктурных исследований слой эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» представлен однородной эпоксидной матрицей серого цвета с включениями мелкодисперсных наполнителей (рис. 2). Слой эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» равномерно распределен по поверхности металла и характеризуется низкой пористостью. В эпоксидной матрице включения наполнителей имеют различную форму и обладают равномерным характером распределения.

а)

б)

Рис. 2 Микроструктура эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М»: а) Увеличение х100; б) Области определения химического состава.

Для подтверждения эффективности и надежности применения эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» в качестве антикоррозионной защиты внутренней поверхности РВС хранения технической воды в испытательной лаборатории ООО «НПЦ Самара» был проведен ряд испытаний для оценки соответствия покрытия сроку эксплуатации при постоянном воздействии воды. Испытания проводились по внутренней методике АО «ПКФ «Спектр», утвержденной в технических условиях ТУ 2312-029-60414707-2013 (с изм.№1-№5). В качестве образцов использовались стальные пластинки размером 150х70 мм и 100х100 мм.

На первом этапе исследований осуществлялся контроль физико-механических свойств эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» в исходном состоянии, который включал в себя оценку внешнего вида, толщины, диэлектрической сплошности, твердости, прочности при ударе (рис. 3), стойкости покрытия к истиранию (рис. 4) и адгезионной прочности (рис. 5 а) по методикам, регламентированными действующими стандартами. Полученные результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты испытаний грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» в исходном состоянии

Наименование показателя	Результат испытания	Требования ТУ 2312-029-60414707-2013 с изм.№1-№5	НД на метод испытания
Внешний вид покрытия	Однородное, гладкое, полуглянцевое покрытие без вздутий трещин и прочих дефектов	АД0, АЗ0	ГОСТ 9.407-2015
Толщина покрытия, мкм	310-400	350±50	ГОСТ 31993-2024
Диэлектрическая сплошность покрытия	Пробоев при напряжении 90 В не обнаружено	Отсутствие пробоя при напряжении 90 В	ASTM D5162-24
Твердость по Бухгольцу при (25 ± 2) ºС, усл. ед.	125,0	Не менее 94	ISO 2815:2003
Прочность при ударе ЛКП, см	40	Не менее 40	ГОСТ 4765-2024
Стойкость к истиранию на приборе Taber Abrazer (CS-17, 1000 г, 1000 об.), мг	70,6	Не более 160	ASTM D4060-25
Адгезия покрытия к стали методом отрыва, МПа	5 (100% В)	Не менее 4 (не допускается адгезионный отрыв)	ГОСТ 32299-2025

Рис. 3 Внешний вид образцов после определения прочности при ударе

Рис. 4 Внешний вид образцов после испытаний на стойкость к истиранию

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что эпоксидная грунт-эмаль «АнтикорБЭП-М» по всем показателям полностью удовлетворяет требованиям ТУ 2312-029-60414707-2013 (с изм.№1-№5).

Далее, для оценки возможности применения грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» при постоянном воздействии воды осуществлялась выдержка исследуемых образцов в водной среде дистиллированной воды при температурах (20 ± 2) ºС и (60 ± 2) ºС в течение 1000 часов. Испытания проводились по методике ГОСТ 9.403-2022 (метод А). По завершению экспозиции образцов контролировались внешний вид и адгезионная прочность грунт-эмали «АнтикорБЭП-М».

По результатам испытаний (таблица 3) выдержка в водной среде в заданных условиях к изменению декоративных и защитных свойств грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» не привела. Снижения параметра адгезионной прочности после выдержки в водной среде при температуре (20 ± 2) ºС не зафиксировано (рис. 5). Выдержка в водной среде при температуре (60 ± 2) ºС привела к незначительному снижению параметра адгезионной прочности – до 20 %. Полученные результаты свидетельствуют о стабильности физико-механических свойств эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» при длительном воздействии водных сред.

Таблица 3. Результаты испытаний грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» после выдержки в водной среде

Наименование показателя	Результат испытания	Норма согласно требованиям НД	НД на метод испытания
Внешний вид покрытия, балл:
После выдержки в дистиллированной воде в течение 1000 часов при температуре (20 ± 2) ºС	АД0, АЗ0	Не более АД1, АЗ1	ГОСТ 9.407-2015 (разделы 8, 9)
После выдержки в дистиллированной воде в течение 1000 часов при температуре (60 ± 2) ºС	АД0, АЗ0
Адгезия покрытия к стали методом отрыва, МПа, снижение в %:
После выдержки в дистиллированной воде в течение 1000 часов при температуре (20 ± 2) ºС	5 МПа (100 % В). Снижение 0 %. Коррозия в месте отрыва отсутствует	Снижение по сравнению с исходными значениями не более 40%. Не допускается коррозия в месте отрыва	ГОСТ 32299-2025
После выдержки в дистиллированной воде в течение 1000 часов при температуре (60 ± 2) ºС	4 МПа (100 % В). Снижение 20 %. Коррозия в месте отрыва отсутствует

а)

б)

в)

Рис. 5 Результаты определения адгезионной прочности «АнтикорБЭП-М»: а) В исходном состоянии; б) После выдержки в воде при температуре (20 ± 2) ºС; в) После выдержки в воде при температуре (60 ± 2) ºС

Область применения эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» производства АО «ПКФ «Спектр» так же предполагает возможность эксплуатации в условиях воздействия нефти, нефтепродуктов, пресной и морской воды. Для подтверждения возможности применения грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» были проведены длительные испытания в средах, имитирующих воздействие нефтепродуктов (сырая нефть) и минерализованного раствора (3%-ый раствор NaCl). Экспозиция образцов осуществлялась в соответствии с ГОСТ 9.403-2022 (метод А) при температуре 60 ºС в течение 1000 часов. По завершению экспозиции осуществлялся контроль внешнего вида и адгезионной прочности методом нормального отрыва.

По результатам испытаний выдержка образцов в среде 3 %-ого раствора NaCl и в среде сырой нефти в заданных условиях к образованию дефектов и снижению защитных свойств эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» не привела (таблица 4, 5). Снижения параметра адгезионной прочности после выдержки в испытательных средах не зафиксировано, что свидетельствует о стабильности физико-механических свойств грунт-эмали длительном воздействии эксплуатационных сред.

Таблица 4. Результаты испытаний грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» после выдержек в среде 3 %-го раствора NaCl

Наименование показателя	Результат испытания	НД на метод испытания	Требования НД нефтяной компании*
Внешний вид покрытия, балл:
После выдержки среде 3 %-го раствора NaCl в течение 1000 часов при температуре (60 ± 2) ºС	АД0, АЗ0	ГОСТ 9.407-2015 (разделы 8, 9)	Не более АЗ1
Адгезия покрытия к стали методом отрыва, МПа, снижение в %:
После выдержки среде 3 %-го раствора NaCl в течение 1000 часов при температуре (60 ± 2) ºС	7 МПа (20% А/В, 80 % В). Снижение 0 %. Коррозия в месте отрыва отсутствует	ГОСТ 32299-2025	Снижение не более 50 % от исходного значения. Не допускается коррозия в месте отрыва
Примечания: * - для примера представлены требования нефтяной компании РФ.

Таблица 5. Результаты испытаний грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» после выдержек в среде сырой нефти

Наименование показателя	Результат испытания	НД на метод испытания	Требования НД нефтяной компании*
Внешний вид покрытия, балл:
После выдержки в среде сырой нефти в течение 1000 часов при температуре (60 ± 2) ºС (ГОСТ 9.403-2022, метод А), балл	АД0, АЗ0	ГОСТ 9.407-2015 (разделы 8, 9)	Не более АЗ1
Адгезия покрытия к стали методом отрыва, МПа, снижение в %:
После выдержки в среде сырой нефти в течение 1000 часов при температуре (60 ± 2) ºС (ГОСТ 9.403-2022, метод А), балл	7 МПа (10% А/В, 90 % В). Снижение 0 %. Коррозия в месте отрыва отсутствует	ГОСТ 32299-2025	Снижение не более 50 % от исходного значения. Не допускается коррозия в месте отрыва
Примечания: * - для примера представлены требования нефтяной компании РФ.

Представленные результаты испытаний эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» производства АО «ПКФ «Спектр» позволяют сделать следующие практически значимые выводы:

- результаты проведенных испытаний свидетельствуют о стабильности физико-механических свойств эпоксидной грунт-эмали «АнтикорБЭП-М» при длительном воздействии водных, минерализованных и нефтесодержащих сред;

- успешное прохождение комплекса испытаний по методике ТУ 2312-029-60414707-2013 (с изм.№1-№5) при длительном воздействии водных сред сопоставимо с прогнозируемым сроком службы покрытия 25 лет;

- эпоксидная грунт-эмаль «АнтикорБЭП-М» может быть рекомендована в качестве антикоррозионной защиты РВС и иных емкостей хранения водных, минерализованных и нефтесодержащих сред при температурах до 60 ºС.

Список используемых источников

1. Петрилин Д.А. Антикоррозионное лакокрасочное покрытие для обеспечения пожаровзрывобезопасности резервуаров с сернистой нефтью: дис. … канд. техн. наук. Москва, 2024. 131 с.

2. Хайбулина Р. А. и др. Технологические методы защиты от коррозии резервуарного парка и нефтегазового оборудования //Вестник ПГУ. – 2011. – С. 107.

3. ГОСТ 31385-2023. Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия