Способ нанесения изоляционного покрытия на металлическую поверхность

Способ нанесения изоляционного покрытия на металлическую поверхность

Реферат

Изобретение относится к области защиты от коррозии металлических поверхностей, предпочтительно трубопроводного транспорта и электрических бронированных кабелей, а именно к области строительства и ремонта подземных коммуникаций, и может быть использовано для изоляции металлических поверхностей от комбинированного действия влаги и кислорода, предпочтительно, для изоляции поверхностей стальных трубопроводов и электрических кабелей в металлической оболочке.

Известен (RU, патент № 2188980 F 16 L 58/04, 2002) способ защиты подземных трубопроводов и металлоконструкций от коррозии. Согласно известному способу предварительно смешивают грунтовку с ингибитором коррозии, затем очищают металлическую поверхность от загрязнений, нанесение подготовленной грунтовки на очищенную металлическую поверхность с последующим нанесением изоляционного покрытия.

Недостатком известного способа следует признать недостаточную адгезию адгезионного покрытия к грунтовке, что приводит к доступу влаги и воздуха к металлической поверхности с последующей коррозией покрытия.

Известен (Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Противокоррозионная и тепловая изоляция. ВСН 008-88. - М., Миннефтегазстрой, 1990, стр.10) способ нанесения изоляционной ленты на внешнюю поверхность трубопровода. Согласно известному способу проводят предварительную очистку, нанесение грунтовки и изоляционного полимерного ленточного покрытия на трубопровод, причем при температуре окружающего воздуха ниже 10°С поверхность трубопровода подогревают до температуры не ниже 15°С и не свыше 50°С.

Недостатком известного способа следует признать недостаточную адгезию адгезионного покрытия к грунтовке, что приводит к доступу влаги и воздуха к металлической поверхности с последующей коррозией покрытия.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого способа, состоит в разработке способа нанесения изоляционного покрытия на металлические поверхности и отверждение с использованием малого нагрева и получением высокой адгезии при значительном улучшении антикоррозионных характеристик покрытия и, как следствие, - уменьшение затрат на плановый капитальный ремонт металлической поверхности за счет увеличения его срока службы.

Технический результат, получаемый при реализации способа, состоит в повышении адгезии изоляционного полимерного ленточного покрытия к металлической поверхности с усилением диффузионного барьера, обеспечивающих повышение антикоррозионных свойств указанного покрытия.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ нанесения изоляционного покрытия на металлическую поверхность, включающий последовательное нанесение грунтовочного слоя на металлическую поверхность, нанесение изоляционного полимерного ленточного покрытия на загрунтованную металлическую поверхность, при этом предварительно нагревают изолируемую металлическую поверхность до температуры не ниже 10°С, после нанесения грунтовочного слоя проводят дополнительный нагрев металлической поверхности до температуры 40-50°С, при этом используют изоляционное полимерное ленточное покрытие на основе термоусаживаемой пленки с температурой размягчения адгезионного слоя покрытия 45-55°С, перед нанесением изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят нагрев горячим воздухом его адгезионного слоя до температуры 55-65°С, а после нанесения изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят нагрев указанного покрытия до его термоусаживания. В некоторых случаях реализации на грунтовочный слой дополнительно наносят мастично-битумно-полимерное покрытие с последующим отверждением при температуре 80-85°С. Иногда до отверждения на мастично-битумно-полимерное покрытие дополнительно наносят армирующий материал. На грунтовочный слой могут дополнительно нанести многослойное ленточное мастично-битумно-полимерное покрытие холодного нанесения. Обычно после нанесения грунтовочного слоя проводят дополнительный нагрев металлической поверхности с использованием индукционного нагрева. Преимущественно термоусаживание изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят при температуре 100-120°С.

Изоляционное полимерное ленточное покрытие обычно представляет собой радиационно-модифицированную полимерную пленку, выполненную из полиолефинов, возможно, с использованием дополнительных мономеров. При реализации способа могут быть использованы адгезионные слои любого состава, нанесенные на указанную радиационно-модифицированную пленку, способные размягчаться при температуре примерно 45-55°С. Их возможные составы будут приведены ниже. Необходимым условием реализации способа является использование именно термоусаживающейся полимерной пленки. Это позволяет, в первую очередь, удалить воздух из-под пленки, не допуская его контакта с поверхностью металла, и, во-вторых, усилить прилегание пленки к изолируемой металлической поверхности, уменьшая тем самым возможность проникновения влаги и воздуха к изолируемой поверхности. При реализации способа желательно нанести на грунтовочный слой мастично-битумно-полимерное покрытие с последующим отверждением его при температуре 80-85°С. При этом может быть использовано практически любое известное мастично-битумно-полимерное покрытие, применяемое в настоящее время при изоляции трубопроводов, если температура его отверждения отвечает указанному условию. До отверждения на мастично-битумно-полимерное покрытие может быть дополнительно нанесен армирующий материал, в частности стеклоткань или ее аналоги, применяемые для этих целей при изоляции поверхности трубопроводов. Это позволит увеличить механическую прочность изоляционного покрытия. Также на грунтовку (праймер) может быть для улучшения изоляции металлической поверхности дополнительно нанесено любое известное многослойное армированное ленточное мастично-битумно-полимерное покрытие холодного нанесения.

В дальнейшем сущность предложенного способа будет раскрыта с использованием примеров его реализации.

1. На стальную трубу диаметром 1020 мм при проведении ремонтных работ после удаления механическим путем старой изоляции нанесли грунтовочный слой «ЭДП» толщиной 120 мкм, при этом температура трубы доведена до 50°С в два этапа. До 20°С нагревание трубы происходило открытым пламенем, до 50°С - с использованием индукционного нагрева. Затем на грунтовочный слой нанесли путем намотки термоусаживающуюся изоляционную ленту, предварительно нагрев адгезионный слой ленты до 60°С горячим воздухом. Термоусаживающаяся лента выполнена из компаундированного полиэтилена на основе полиэтиленов высокого и низкого давления, а также свето- и термостабилизаторов, и обработана с использованием ускорителя электронов («Электрон-10») с дозой облучения полиэтилена 18,1 Мрад, что придает новые физико-химические свойства основе. Кроме того, выполнена двухплоскостная термодинамическая ориентация, приводящая к способности ленты к термоусадке. На полиэтиленовую основу нанесен клей-адгезив, содержащий флогопит в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный сополимер пропилена и бутилена, N-фенил-β-нафтиламин в качестве добавки-антиоксиданта при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат	10
низкомолекулярный полимер	20
добавка	5
сополимер этилена и винилацетата	65

Используемый адгезив имеет температуру размягчения 48°С. Затем полученное изоляционное покрытие нагрели для термоусадки полимерной основы до температуры 100°С. Результаты испытаний приведены в табл.1 (пример 1).

2. На стальную трубу диаметром 1220 мм при проведении ремонтных работ после удаления механическим путем старой изоляции нанесли грунтовочный слой «Транскор-Газ» толщиной 125 мкм, при этом температура трубы составляла 22°С. Затем на грунтовочный слой нанесли армированное стеклосеткой типа ССТБ мастично-битумно-полимерное покрытие холодного нанесения «РАМ» толщиной 2,0 мм. На мастично-битумно-полимерное покрытие путем намотки нанесли термоусадочную изоляционную ленту, выполненную из компаундированного полиэтилена на основе полиэтиленов высокого и низкого давления, а также свето- и термостабилизаторов, и обработанную с использованием ускорителя электронов («Электрон-10») с дозой облучения 19,4 Мрад, что придает новые физико-химические свойства основе. Кроме того, выполнена двухплоскостная термодинамическая ориентация, приводящая к способности ленты к термоусадке. Клей-адгезив содержал цеолит в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный сополимер пропилена и изобутилена, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол в качестве добавки-стабилизатора при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат	11
низкомолекулярный полимер	23
добавка	6
сополимер этилена и
винилацетата	60

Используемый адгезив имеет температуру размягчения 50°С. Затем полученное изоляционное покрытие нагрели для термоусадки полимерной основы до температуры 120°С. Результаты испытаний приведены в табл.1 (пример 2).

3. На стальную трубу диаметром 1420 мм при проведении ремонтных работ после удаления механическим путем старой изоляции нанесли грунтовочный слой «Транскор-Газ» толщиной 150 мкм, при этом температура трубы составляла 22°С. Затем на грунтовочный слой нанесли дополнительно мастично-битумно-полимерное покрытие «Транскор-Газ» при температуре 140-150°С с отверждением при температуре 80-85°С, а затем путем намотки полимерную ленту, выполненную из компаундированного полиэтилена на основе полиэтиленов высокого и низкого давления, а также свето- и термостабилизаторов, и обработанную с использованием ускорителя электронов («Электрон-10») с дозой облучения 19,8 Мрад. Клей-адгезив содержал биотит в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный гомополимер пропилена, в качестве добавки-агента липкости - глицериновый эфир канифоли, модифицированной фумаровой кислотой при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат	10
низкомолекулярный полимер	22
добавка	8
сополимер этилена и винилацетата	60

Используемый адгезив имеет температуру размягчения 52°С. Затем полученное изоляционное покрытие нагрели для термоусаживания полимерной основы до температуры 120°С. Результаты испытаний приведены в табл.1 (пример 3).

Таблица 1
№ п.п.	Показатели свойств материалов и покрытий на их основе	Термоусаживающиеся изоляционные ленты
Пример 1	Пример 2	Пример 3
Данные испытаний	Норма по требованиям	Данные испытаний	Норма по требованиям	Данные испытаний
	Номинальные размеры материалов:		1,2; 1,8;
- толщина, мм	2,2±0,2	2,0; 2,4 (±0.2)225;	0,8±0,1	0,8±0,1	0,8±0,1
- ширина, мм	450±0,2225±0,2	450 (±2)	450±1		450±1
2.	Показатели свойств материалов:	1213	1025	1015	1015	1015
2.1.	Степень усадки в продольном направлении, %- не менее- не более
2.2.	Содержание гель-фракции пленки-основы, % - не менее- не более	6065	4080	6065	4080	6065
2.3.	Прочность при разрыве при (20±5)°С, МПа
- пленки-основы ленты	15,3	не менее 15,0	15,3	не менее 15,0	15,3
- ленты с клеевым подслоем	12,2	не менее 12,0	12,2	не менее 12,0	12,2
2.4.	Относительное удлинение при разрыве при (20±5)°С, %	450-500	не менее 200	450-500	не менее 200	450-500
3.	Показатели свойств покрытий
3.1.	Адгезия покрытия к стали при (20±5)°С, Н/см ширины	60-80 (ср. 75)	не менее 50	40-45 (ср. 42.5)	не менее 35	40-45 (ср. 42.5)

Продолжение таблицы 1
№ п.п.	Показатели свойств материалов и покрытий на их основе	Термоусаживающиеся изоляционные ленты
Пример 1	Пример 2	Пример 3
Данные испытаний	Норма по требованиям	Данные испытаний	Норма по требованиям	Данные испытаний
3.2.	Адгезия покрытия к стали, Н/см ширины, после 1000 ч испытаний в воде при температурах:
(20±5)°С	55-65	не менее 50	45-48	не менее 30	45-48
(40±3)°С	52-57	50	47-52	30	47-52
(60±3)°C
3.3.	Адгезия к полиэтиленовому покрытию, Н/см ширины	60-80	не менее 50	51-53	не менее 50	51-53
3.4.	Адгезия к полиэтиленовому покрытию, Н/см ширины, после 1000 ч испытаний в воде при температурах:
(20±5)°С	55-65	не менее 35	45-48	не менее 35	45-48
(40±3)°С(60±3)°C	55-57-	35-	45-47	35	45-47
3.5.	Площадь катодного отслаивания покрытия, см2, после 30 суток испытаний в 3% растворе NaCl при потенциале поляризации 1,5 В при температурах:			Не регламентируется	Не регламентируется	Не регламентируется
(20±5)°С	3,0	не более 5,0 (4.0)*
(40±3)°С(60±3)°C	6,5	10,0 (8,0)*
-	-
3.6.	Диэлектрическая сплошность покрытия, кВ	>15	не менее 5 кВ/мм (10 кВ - 2,0 мм)	>15	не менее 5 кВ/мм (9 кВ - 1,8 мм)	>15

Продолжение таблицы 1
№ п.п.	Показатели свойств материалов и покрытий на их основе	Термоусаживающиеся изоляционные ленты
Пример 1	Пример 2	Пример 3
Данные испытаний	Норма по требованиям	Данные испытаний	Норма по требованиям	Данные испытаний
3.7.	Переходное сопротивление покрытия в 3% растворе NaCl при (20±5)°С, Ом×м2	>1010	не менее 1010	>1010	не менее 1010	>1010
3.8.	Ударная прочность покрытия при температурах испытаний от минус 40°С до плюс 40°С, Дж	10/11	не менее 4 Дж/мм (8 Дж для толщины 2,0 мм)	8/9	не менее 4 Дж/мм (7 Дж для толщины 1,8 мм)	8/9
3.9.	Стойкость к растрескиванию при температуре 50°С, ч	>1000	не менее 1000	>1000	не менее 1000	>1000
3.10.	Стойкость к воздействию УФ-радиации в потоке 600 кВт·ч/м при температуре 50°С, ч	>500	не менее 500	>500	не менее 500	>500
3.11.	Грибостойкость, балл	менее 2	не более 2	менее 2	не более 2	менее 2
3.12.	Температура хрупкости, °С	минус 60	не выше минус30	минус60	не выше минус 60	минус 70
3.13.	Изменение относительного удлинения при разрыве после 1000 ч испытаний на воздухе при 100°С.в % от исходной величины	8-10	не более 25	8-10	не более 25	8-10
3.14.	Сопротивление пенетрации (вдавливанию) при (20±5)°С, мм	0,15	не более 0,2	0,15	не более 0,2	0,15

1. Способ нанесения изоляционного покрытия на металлическую поверхность, включающий нанесение грунтовочного слоя на металлическую поверхность, нанесение изоляционного полимерного ленточного покрытия на металлическую поверхность, отличающийся тем, что предварительно нагревают металлическую поверхность до температуры не ниже 10°С, после нанесения грунтовочного слоя проводят дополнительный нагрев металлической поверхности до температуры 40-50°С, при этом используют изоляционное полимерное ленточное покрытие на основе термоусаживаемой пленки с температурой размягчения адгезионного слоя покрытия 45-55°С, перед нанесением изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят нагрев горячим воздухом его адгезионного слоя до температуры 55-65°С, а после нанесения изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят нагрев указанного покрытия до его термоусаживания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на грунтовочный слой дополнительно наносят мастично-битумно-полимерное покрытие с последующим отверждением при температуре 80-85°С.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что до отверждения на мастично-битумно-полимерное покрытие дополнительно наносят армирующий материал.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на грунтовочный слой дополнительно последовательно наносят многослойное ленточное мастично-битумно-полимерное покрытие холодного нанесения.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после нанесения грунтовочного слоя проводят дополнительный нагрев металлической поверхности с использованием индукционного нагрева.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что термоусаживание изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят при температуре 100-120°С.