Введение При добыче нефти внутрискважинное оборудование и насосно-компрессорные трубы (НКТ) подвергаются коррозионному воздействию от различных агрессивных сред. По данным промысловой статистики АО «Оренбургнефть», на 2021 г. количество отказов, связанных с коррозией внутрискважинного оборудования, достигало 20 % от общего числа отказов [1], а в структуре осложненного фонда скважин ОАО «Удмуртнефть» на2019 г. – 39 % [2]. Согласно [3], в 2023 г. коррозия стала второй по распространенности причиной отказа глубинно-насосного оборудования. При этом ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ее последствиями в 2020 г. составили порядка 2,2 трлн. долл. [4]. Аварии, происходящие в результате выхода из строя оборудования, приводят к большим экономическим потерям в результате простоя скважины во время ремонта, затрат на замену оборудования и ликвидацию последствий [5 − 7].НКТ используются в нефтяной и газовой промышленности при эксплуатации скважин. Они предназначены для транспортировки добываемых углеводородов из скважины на поверхность и проведения различных технологических операций в скважине. Статические и динамические нагрузки, а также воздействие агрессивных сред в скважине приводят к ускоренной коррозии НКТ. Классификация способов антикоррозионной защиты внутренней поверхности НКТ, предложенная в [8], представлена на рис. 1. На сегодняшний день наиболее эффективным методом борьбы с коррозией НКТ является применение антикоррозионных защитных покрытий [9]. В [10] показаны критерии применимости различных покрытий для защиты скважинного оборудования в зависимости от коррозионной агрессивности добываемой продукции. В зависимости от типа защищаемого оборудования для борьбы с коррозией применяют силикатно-эмалевые, полимерные, а также дуплексные покрытия [7]. Силикатно-эмалевые покрытия обладают высокой теплостойкостью и устойчивостью к воздействию агрессивных сред, однако их недостатками являются хрупкость, склонность к скалыванию и необходимость термоотверждения приt = 850…950 °С на поверхности трубы, что делает невозможным нанесение такого покрытия на стальные трубы в термообработанном состоянии [11]. Полимерные покрытия создают физический барьер, препятствующий проникновению коррозионной среды к поверхности металла. При воздействии на покрытие повышенных температур и агрессивных сред барьерные свойства покрытия снижаются, что приводит к разрушению покрытия и металла трубы [12]. Относительно новым техническим решением являются дуплексные покрытия, которые сочетают полимерный слой с металлическим [8]. Анодное металлическое покрытие используется в качестве протекторного слоя, при разрушении которого образуются оксиды, гидроксиды, карбонаты препятствующие образованию коррозии. Полимерный слой обеспечивает барьерную защиту металла [13]. Основным недостатком дуплексных покрытий является высокая стоимость.На эффективность работы защитных полимерных покрытий влияет множество факторов, в том числе адгезионная прочность их соединения с подложкой [14, 15]. В [15] получена зависимость адгезионной прочности соединения эпоксидного покрытия с поверхностью бронзовых пластин от содержания отвердителя. Авторы утверждают, что чем больше количество не вступивших в реакцию эпоксидных групп, тем больше адгезия отвержденного эпоксидного покрытия к бронзе. В данной работе также отмечается, что избыток эпоксидных групп, образующихся в полимере при количестве отвердителя менее стехиометрического, обеспечивает адгезионную прочность, превышающую когезионную. В [16] показано, что чем меньше содержание отвердителя, тем выше вероятность когезионного разрушения покрытия. Изменяя компоненты полимерного покрытия и их соотношение, можно получить материал с оптимальными свойствами под конкретную область применения. Таким образом, при разработке полимерного покрытия актуальным является оптимизация соотношения связующего и отвердителя с точки зрения адгезионной прочности его соединения с металлом. Материалы и методы Исследовался эпоксидный полимер, состоящий из эпоксидно-диановой смолы ЭД-22 и отвердителя ХТ-450. Исследуемые составы приведены в табл. 1.   Определение адгезионной прочности соединения покрытия с подложкой осуществляли в соответствии с ГОСТ 32299-2013 с помощью адгезиметра АМЦ-1. В основу работы прибора положен принцип измерения усилия отрыва грибка, приклеиваемого к контролируемому покрытию. Усилие отрыва создается поворотным механизмом, состоящим из пары винт-гайка, взводящим пружинный механизм, связанный с грибком. Величина удельного усилия отрыва считывается по положению верхней грани корпуса относительно шкалы, соответствующей номеру грибка. В работе применялся грибок № 1, которому соответствовала шкала № 1, имеющая максимальное значение 10 МПа. Компоненты эпоксидного полимера смешивали в необходимых пропорциях, после чего наносили его на поверхность образца. После выдержки в течение 24 ч, приклеивали грибки адгезиметра. По истечению 24 ч проводили испытание на отрыв. Характер разрушения соединения оценивали в соответствии с ГОСТ 32299-2013. На рис. 2 представлена схема образца, подготовленного для определения адгезионной прочности на отрыв. Измерение твердости эпоксидного полимера проводили на твердомере Wilson Hardness 574T с использованием шкалы HR15T. При измерении твердости по Супер-Роквеллу при малых нагрузках по шкале HR15Т наконечник стандартного типа (cтальной шар диаметром 1,5875 мм) вдавливается в испытуемый образец под действием последовательно прилагаемых предварительной (29,42 H) и основной (147,1 H) нагрузок, и после снятия основной нагрузки измеряется остаточное увеличение глубин проникновения наконечника. Анализ и обсуждение При смешивании эпоксидной смолы и аминного отвердителя в стехиометрическом соотношении образуется полимерная сетка, не содержащая непрореагировавших эпоксидных или аминных групп. Был проведен расчет стехиометрического количества отвердителяХТ-450, необходимого на 100 г эпоксидной смолы ЭД-22 [17]  m0=H-эквивалентЭпоксидный эквивалент×100%=97,2195×100%=49,8 ~ 50 г,                            (1)   где  m0- стехиометрическое количества отвердителя, г; Н-эквивалент – величина аминного эквивалента отвердителя, г/экв. Таким образом, для стехиометрического отверждения 100 г смолы марки ЭД-22 необходимо 50 г отвердителя ХТ-450.Производители аминофункциональных отвердителей указывают в паспортах стехиометрическое количество, рассчитываемое по формуле (1), однако оно не всегда является оптимальным [18]. Для определения оптимального количества отвердителя ХТ-450 в составе эпоксидного полимера на основе ЭД-22 с точки зрения максимальной адгезионной прочности его соединения с металлом использовали метод Бокса-Уилсона. В качестве фактора, влияющего на адгезионную прочность соединения эпоксидного полимера с металлом y, было выбрано𝑥 – количество отвердителя (мл). Согласно литературным данным [15, 16], на первом этапе для проведения эксперимента использовали количество отвердителя меньше стехиометрического соотношения, определенного по формуле (1). Полученные результаты представлены в табл. 2. По данным табл. 2 были рассчитаны коэффициенты уравнения регрессии и получено уравнение: y = - 15,83·x + 19,66. Проверка на адекватность по критерию Фишера показала, что уравнение адекватно, следовательно, может быть использовано для оптимизации.На втором этапе был рассчитан шаг крутого восхождения J = 0,25.  От стехиометрического количества отвердителяx = 1,25 мл, с учетом этого шага, продолжили проведение эксперимента, пока наблюдалось увеличение параметра оптимизации y. Результаты представлены в табл. 3. По данным табл. 3 были рассчитаны коэффициенты уравнения регрессии и получено уравнение: y = - 6,54·x + 17,84. Проверка на адекватность по критерию Фишера показала, что уравнение неадекватно, следовательно, была достигнута область близкая к экстремуму.На рис. 3 представлен график с обобщенными результатами проведенных экспериментов согласно табл. 2 и 3.  По графику видно, что образуются два пика при количестве отвердителя 0,6 мл и1,75 мл. Было выдвинуто предположение, что увеличение адгезионной прочности при низком содержании отвердителя может быть связано с наличием свободных эпоксидных групп, а при высоком содержании отвердителя с наличием свободных аминных групп при отверждении эпоксидного полимера.На диаграмме (рис. 4) наблюдается экстремум в точке при количестве отвердителя 1,75 мл, что также может быть связано с наличием свободных аминных групп при отверждении эпоксидного полимера. Поскольку при количестве отвердителя в составе ниже 1,25 мл эпоксидные полимеры по истечению 24 ч находились в неотвержденном состоянии и их твердость измерить не удалось, левый пик адгезионной прочности не учитывался. Оптимальным с точки зрения максимальной адгезионной прочности соединения эпоксидного полимера с металлом является состав с содержанием отвердителя ХТ-450 в количестве1,75 мл. Адгезионная прочность соединения эпоксидного полимера с металлом на отрыв (рис. 3) коррелирует с твердостью эпоксидного полимера (рис. 4). Максимальное значение адгезионной прочности и твердости достигается при оптимальном соотношении эпоксидной смолы ЭД-22 и отвердителя ХТ-450. При дальнейшем увеличении количества отвердителя эти показатели эпоксидного полимера ухудшаются.В табл. 4 представлены результаты анализа характера разрушения соединения эпоксидного полимера с металлом. Приведены фотографии по одному из трех образцов, исследованных для каждого состава. Неотвержденный эпоксидный полимер (составы 1, 2 и 3) характеризуется когезионным разрушением соединения. При увеличении количества отвердителя в составе эпоксидного полимера характер разрушения его соединения с металлом меняется с когезионного на адгезионное разрушение по слою полимер / клей (составы 4, 5) и полимер / сталь (составы 6, 7). Заключение По результатам проведенных исследований можно сделать выводы:Используя метод Бокса-Уилсона, проведен поиск оптимального количества отвердителя в составе эпоксидного полимера с точки зрения максимальной адгезионной прочности его соединения с металлом на отрыв. Определено, что для 2,5 мл эпоксидной смолы ЭД-22 оптимальным является 1,75 мл отвердителя ХТ-450.Адгезионная прочность соединения исследованного эпоксидного полимера с металлом на отрыв коррелирует с твердостью данного эпоксидного полимера. Максимальное значение адгезионной прочности и твердости достигается при оптимальном соотношении эпоксидной смолы ЭД-22 и отвердителя ХТ-450.Неотвержденный эпоксидный полимер характеризуется когезионным разрушением его соединения с металлом. При увеличении количества отвердителя в составе эпоксидного полимера характер разрушения меняется на адгезионный по слою полимер / клей и полимер / сталь.