Lớp bọc epoxy – sợi thủy tinh giúp đường ống dầu chống va đập và ăn mòn

Công nghệ cốt lõi

Từ nhựa epoxy và sợi thủy tinh, nhóm nghiên cứu chế tạo lớp bọc nhiều lớp cho ống thép, kết hợp khả năng che chắn với độ bền va đập được kiểm tra trong phòng thí nghiệm.

Khuôn thép và mẫu composit đã chế tạo

Đường ống thép ngoài khơi phải đối mặt với môi trường nước mặn, đồng thời có thể bị trầy xước, va đập hoặc móp méo trong quá trình vận chuyển và lắp đặt. Lớp phủ chống ăn mòn thông thường tạo một hàng rào ngăn môi trường tiếp xúc với kim loại, nhưng khi lớp phủ bị tổn thương, phần thép lộ ra có thể tiếp tục bị ăn mòn. Công trình này hướng tới một lớp bọc vừa bảo vệ bề mặt ống, vừa tăng khả năng chịu tác động cơ học.

Tổ hợp hai thành phần, hai vai trò

Vật liệu được phát triển từ nhựa epoxy ED-20 đóng rắn bằng Fujicure FXD-822, kết hợp sợi thủy tinh làm cốt gia cường. Theo cách thiết kế của nhóm, lớp nhựa tạo nền bám và che chắn bề mặt thép; các lớp sợi thủy tinh gia tăng khả năng chịu lực. Các lớp nhựa và sợi được quấn xen kẽ quanh ống, sau đó lăn ép để hạn chế bọt khí và khoảng rỗng.

Qua khảo sát các tỷ lệ phối trộn, nhóm chọn tỷ lệ chất đóng rắn Fujicure/nhựa epoxy 50/100 theo phần khối lượng. Với vật liệu composite, tỷ lệ sợi thủy tinh/nhựa nền được chọn là 60/40. Báo cáo ghi nhận ở cấu hình này độ bền va đập đạt khoảng 284,5 kJ/m²; con số trong bảng kết quả là 284,5, còn phần kết luận ghi 284,55 kJ/m². Đây là kết quả phép thử trên mẫu vật liệu, không phải chỉ số tuổi thọ hay mức bảo vệ của đường ống đang vận hành.

Mẫu thử giữ nguyên trạng thái sau chu kỳ ngâm muối

Khả năng che chắn được khảo sát bằng phổ tổng trở điện hóa trong dung dịch NaCl 3% theo thời gian ngâm. Báo cáo mô tả mẫu có gia cường sợi thủy tinh cho đáp ứng tổng trở cao hơn mẫu chỉ có lớp epoxy, qua đó cho thấy khả năng ngăn môi trường ăn mòn tốt hơn trong điều kiện thử nghiệm.

Ở phép thử bong rộp theo chu kỳ trong môi trường NaCl 3%, báo cáo cho biết mẫu sau 90 chu kỳ (mỗi chu kỳ 24 giờ) không xuất hiện bong tách và vẫn giữ trạng thái ban đầu. Đây là thử nghiệm gia tốc trên mẫu phủ, không tương đương với xác nhận tuổi thọ thực tế ngoài biển. Phép phân tích nhiệt DSC cũng được báo cáo cho kết quả vật liệu làm việc đến 260°C; cần đối chiếu điều kiện và cách diễn giải phép đo trước khi xem đây là nhiệt độ vận hành cho đường ống.

Từ tấm mẫu đến đoạn ống bọc thử

Nhóm nghiên cứu xây dựng quy trình chuẩn bị bề mặt ống thép, phối trộn nhựa, quấn xen kẽ các lớp sợi thủy tinh và nhựa, rồi hoàn thiện lớp bọc. Báo cáo mô tả đoạn ống thép CT3 đường kính 150 mm, dài 1.000 mm, với lớp bọc dày khoảng 4 mm; ảnh trong báo cáo ghi lại nhóm nghiên cứu đang thao tác bọc ống.

Nhóm nghiên cứu đang bọc đoạn ống sản phẩm

Kết quả cho thấy một hướng tiếp cận vật liệu có tiềm năng bảo vệ đồng thời trước ăn mòn và va đập. Bước tiếp theo để đánh giá khả năng ứng dụng công nghiệp là xác nhận thêm độ bền lâu dài trong điều kiện vận hành thực tế, tính lặp lại khi chế tạo và hiệu quả khi mở rộng quy mô. Báo cáo hiện trình bày mẫu thử và quy trình bọc đoạn ống; chưa cung cấp bằng chứng về thử nghiệm hiện trường, sản xuất hàng loạt hay thương mại hóa.