Перед человечеством всегда остро стоит вопрос о том, как избежать разрушения металлов, причиняемых коррозией. Развитие многих производств химии, металлургии, энергетики, нефтяной, газовой и других отраслей тесно связано с необходимостью применения конструкционных материалов и покрытий, обладающих высокой химической устойчивостью. К числу наиболее надежных и универсальных средств защиты металлических изделий от коррозии является эмалирование, сочетающее прочностные свойства металла — стали с высокой химической устойчивостью силикатных эмалей.

Силикатная эмаль – затвердевшая, преимущественно стеклообразная, из оксидов, неорганическая масса, основой которой является кремнезем. Эта эмаль одним или несколькими слоями наплавляется на металлическое изделие, например, на стальные трубы и фасонные изделия. Когда говорят о качествах и свойствах стекла, нельзя забывать об одном из важнейших его достоинств – способности сохраняться без разрушений в течение многих тысячелетий. Археологические раскопки подтверждают, что наиболее древние стекла и покрытия из них, изготовленные человеком и найденные до настоящего времени, имеют пятитысячелетний возраст.

В 1949 году инженером Е. Н. Подклетновым было получено авторское свидетельство на изобретение – способ эмалирования труб с использованием для обжига покрытия метода нагрева труб в электромагнитном поле индуктора. С этого времени в России впервые в мире начала разрабатываться технология эмалирования труб на станках-автоматах с использованием индукционного обжига покрытий.

В 1961 году во ВНИИСТе была создана лаборатория эмалирования труб, а в 1960 – 1970 гг. на опытно-промышленной базе (ст. Львовская Московской области) проведены работы по индукционному эмалированию опытных партий с внутренним и наружным покрытием. В 1980 году в Пензе объединением Пензаводпром впервые в мире была создана технология двухстороннего эмалирования труб с использованием метода нагрева в электромагнитном поле индуктора (профессор Сиротинский А. А.).

Под руководством профессора Сиротинского А. А. во ВНИИСТе была разработана и продолжала непрерывно совершенствоваться технология индукционного эмалирования труб различных диаметров с применением электрических токов промышленной частоты. Наряду с усовершенствованием индукционного способа эмалирования труб разрабатывались новые составы эмалей, отличительной особенностью которых является оплавление их при относительно невысоких температурах, что дает экономию электроэнергии.

Метод индукционного эмалирования отмечен в 1990 г. премией Совета Министров СССР, а в 1991 г. на XIX Международном салоне по новейшим технологиям в Женеве – золотой медалью.

Производство силикатноэмалевых (стеклоэмалевых) покрытий в бывшем Союзе и России.

В России эмалированные трубы и соединительные детали изготавливаются с двухсторонним наружным и внутренним силикатноэмалевым покрытием в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164-98, СНиП 2.05.06-85, СНиП Ш-42-80, ВСН 088-88, РД 39-132-94 «Правил по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов», РД 53-34.0-20.158-2003 «Типовой инструкции по защите трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии», технических условий отечественных заводов-изготовителей трубной эмалированной продукции и с другими документами, утвержденными в установленном порядке.

Силикатные эмали по технике эмалирования различаются на грунтовые, покровные и безгрунтовые. Техника нанесения осуществляется мокрым (шликерным) и пудровым способами. Способы оплавления – печной и индукционный нагрев. Причем индукционное оплавление покрытия является приоритетом бывшего Союза и России. В России эмалированные трубы выпускаются на специализированных участках ряда заводов и в цехах по эмалированию труб.

Выпускаемые Пензенским заводом трубы использовались для сооружения мелиоративных систем и трубопроводов хозяйственно-питьевого водоснабжения. В последние годы эти трубы нашли широкое применение при сооружении промысловых трубопроводов, транспортирующих высокоагрессивные среды на нефтяных месторождениях, строительстве теплотрасс, топливопроводов в аэропортах, а также при строительстве трубопроводов для перекачки высокоагрессивных стоков животноводческих комплексов.

При этом защитные эмалевые покрытия отнесены к весьма усиленному типу и обеспечивают противокоррозионную защиту труб не менее 50 лет.

На магистральных газопроводах трубы со стеклоэмалевым покрытием впервые в мировой практике применены на участке протяженностью 2,5 км газопровода Ленинакан – Маралик. Газопровод был введен в эксплуатацию в 1968 году. Обследование эмалированного участка газопровода было произведено дважды – в мае 1972 г. и в мае 1976 г. Для этого были отрыты шурфы по периметру трубы, особое внимание уделено обследованию стыковой зоны трубы. Стеклоэмалевое покрытие после 8-летней эксплуатации не претерпело видимых изменений. Поверхность покрытия была блестящей, без трещин, отслоений и других дефектов. Следов истирания покрытия в грунте не обнаружено. Адгезия покрытия к стальной трубе отличная. Адгезия битума к стеклоэмали в зоне сварного стыка, а также жидкой эпоксидной смолы и стеклоэмали и стеклоэмали в местах единичных дефектов, образовавшихся в период транспортировки и строительно-монтажных работ, удовлетворительная. Коррозионных повреждений на трубе и в местах стыков не обнаружено.

Трубы с покрытием из силикатной эмали были уложены для испытаний в тепловых сетях Москвы и Ленинграда. С 1961 г. находятся в эксплуатации опытные участки с эмалированными трубами диаметром 300 мм в Ленинграде в условиях бесканальной прокладки и в Москве в непроходных каналах. С 1969 г. в Москве эксплуатируются опытно-промышленные участки теплотрасс общей протяженностью 2 км диаметром 500 мм, проложенные в каналах. Температура носителя от + 80º до +150ºС.

Систематически проводимые ОРГРЭСом совместно с ВНИИСТом вскрытия участков показывают, что несмотря на тяжелые гидрогеологические и термовлажностные условия (глинистый грунт с включениями камней, кирпича и строительного мусора; периодическое затопление грунтовыми водами) и большой срок эксплуатации стеклоэмалевое покрытие на трубах находится в хорошем состоянии, сохраняет высокие защитные свойства и обеспечивает надежную защиту труб от наружной коррозии. Следов коррозии труб на вскрытых участках не обнаружено.

Проведенные исследования также показали, что применение стальных эмалированных труб нефтяного сортамента продемонстрировало свою эффективность. В то же время незначительные производственные мощности по выпуску данных трубопроводов потребовали активизировать работу по реконструкции имеющихся цехов с расширением сортамента эмалируемых труб в ПО Мангышлакнефть, Башнефть, Пермнефть. Накопленный опыт и имеющийся научный потенциал позволили лаборатории эмалирования КазНИПИнефти принять участие в качестве разработчика технологии при проектировании ряда новых производств эмалирования труб нефтяного сортамента и реконструкции действующих.