Система многослойного полимерного антикоррозионного покрытия усиленного типа

Система многослойного полимерного антикоррозионного покрытия усиленного типа

Реферат

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется для заводской и базовой изоляции наружной поверхности стальных труб в целях защиты от коррозии при строительстве и капитальном ремонте транспортирующих газ или жидкость магистральных, промысловых и технологических нефте-, газо-, продуктопроводов диаметром 114-1420 мм и более.

Известно, что к покрытиям для защиты от коррозии нефте-, газо-, продуктопроводов, работающих под катодной защитой, предъявляется комплекс различных технических требований (ГОСТ Р 51164-98, ОТТ 04.00-27.22.00-КНТ-005-1-03 ОАО "АК" Транснефть"), который обеспечивается путем комбинирования изоляционных материалов с различными защитными параметрами, обладающими определенным комплексом свойств в сочетании между собой. Применением многослойной конструкции покрытия достигается рациональный выбор изоляционных материалов для каждого из слоев покрытия и обеспечивается оптимизация всей системы защитного покрытия труб.

Использование технологии заводской или базовой изоляции создает техническую возможность комбинации изоляционных материалов, сочетающих высокую адгезию покрытия со сталью, стойкость к катодному отслаиванию, высокие диэлектрические и механические свойства для защиты трубопроводов от коррозии на весь период их эксплуатации, высокую технологичность и производительность нанесения системы покрытия нормального и усиленного типа.

Известна система двухслойного полиолефинового покрытия для заводской изоляции труб [1], состоящая из "мягкого" адгезионого подслоя на основе битумно-полимерной мастики толщиной 150-300 мкм, нанесенной по праймеру, и наружного защитного слоя из термосветостабилизированного экструдированного полиэтилена толщиной 2,0-3,0 мм. Однако это покрытие обладает существенными недостатками, связанными с охрупчиванием битумно-полимерных мастик при отрицательных температурах и сползанием клеевого подслоя со стенок трубы при температурах выше плюс 35 град.С. Кроме того, введение в действие стандарта РФ ГОСТ Р 51164-98, ограничило применение покрытий на основе битума ввиду их низкой прочности диаметрами трубопроводов не более 820 мм. Поэтому данная конструкция заводского покрытия не получила распространение.

Известна система двухслойного полиолефинового покрытия (ТУ 1381-004-00154341-2000), состоящая из "жесткого" адгезионного подслоя на основе сополимеров этилена и эфира акриловой кислоты (лукален) или этилена и винилацетата (сэвилен) толщиной 250-400 мкм и наружного защитного слоя из термосветостабилизированного полиэтилена толщиной 1,6-3,0 мм.

Недостатками этого покрытия являются значительная разница в сроках годности адгезионного подслоя и основного защитного слоя, что приводит к сокращению срока службы и надежности покрытия.

Необходимость дополнительной обработки очищенных труб (пассивации) раствором хромата для повышения устойчивости двухслойного покрытия к воздействию воды и стойкости к катодному отслаиванию при повышенных температурах.

Для наружного защитного слоя используется полиэтилен низкой плотности, который имеет сравнительно невысокую механическую и ударную прочность, что ограничивает область применения труб с данным покрытием как по диаметрам, так и по условиям эксплуатации.

Известна принятая за прототип система трехслойного полиолефинового покрытия для заводской изоляции труб (ТУ 1381-010-0054341-2002), состоящая из слоя порошкового эпоксидного праймера толщиной 60-200 мкм, "жесткого" адгезионного подслоя на основе термоплавкой полимерной композиции толщиной 200-400 мкм и наружного защитного слоя из экструдированного полиэтилена толщиной 1,5-3,0 мм или полипропилена толщиной 1,4-2,3 мм, которая имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с ранее описанными решениями.

Известному покрытию присущи:

- высокая адгезия к стали и повышенная стойкость к катодному отслаиванию вследствие включения в конструкцию покрытия в качестве первого слоя порошкового эпоксидного праймера;

- повышенная теплостойкость, механическая и ударная прочность к продавливанию и абразивному износу в случае использования в трехслойной конструкции термосветостабилизированного полипропилена для наружного защитного слоя покрытия;

- повышенные защитные и эксплуатационные характеристики, позволяющие отнести покрытие к усиленному типу;

- способность заводского полиэтиленового покрытия обеспечить защиту трубопровода от коррозии на период, сопоставимый с периодом его эксплуатации.

Недостатками известного покрытия являются:

- растрескивание покрытия при отрицательных температурах под воздействием внутренних напряжений, возникающих вследствие резкого охлаждения с 240 град.С до 40 град.С в процессе производства покрытия;

- пониженная морозостойкость покрытий с полипропиленовым наружным слоем;

- высокие требования к материалам покрытия, которые не может обеспечить отечественная промышленность;

- высокая цена импортных антикоррозионных материалов и, как следствие, высокая цена покрытия, сопоставимая с ценой самой трубы;

- высокая энергоемкость нанесения покрытия, связанная с необходимостью предварительного нагрева трубы более чем до 240 град.С;

- высокая стоимость основного и вспомогательного оборудования для нанесения порошкового праймера.

Заявленное решение направленно на устранение указанных недостатков. В изобретении решается задача получения системы многослойного полимерного покрытия труб заводского или базового нанесения, замещения импортных дорогостоящих материалов на материалы отечественного производства, снижения затрат на покрытие и оборудование для его производства.

Достигаемый при этом технический результат - повышение надежности покрытия при отрицательных температурах, снижение энергозатрат при его производстве, упрощение технологии заводского или базового нанесения покрытия, используемого основного и вспомогательного оборудования, применение отечественных изоляционных материалов для достижения высоких защитных свойств наружного заводского покрытия труб диаметром 1420 мм и более.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе многослойного полимерного антикоррозионного покрытия трубопровода, состоящей из последовательно нанесенных на его наружную поверхность двухслойного праймера, адгезионного подслоя и наружного защитного слоя на основе экструдированного полиэтилена/полипропилена, в качестве двухслойного праймера используется жидкий антикоррозионный эпоксиуретановый полимерный материал, а в качестве клеевого подслоя - "мягкий" адгезив на основе нефтеполимера, при этом наружный защитный слой выполняют из термосветостабилизированного полиэтилена или полипропилена.

В частных случаях выполнения многослойного полимерного антикоррозионного покрытия трубопровода нанесение покрытия осуществляют с предварительным нагревом трубы до температуры не более 70-80 град.С, а в качестве праймера используется двухкомпонентный жидкий антикоррозионный материал на основе эпоксиуретановой полимерной композиции "АП", в качестве клеевого подслоя применяется "мягкий" адгизив на основе нефтеполимера типа "АСМОЛ", при этом наружный защитный слой выполняют из полиэтилена средней или высокой плотности.

Заявленное заводское покрытие для наружной защиты труб формируется следующим образом. На трубу, прошедшую абразивную очистку и нагретую до температуры 70-80 град.С, либо на холодную трубу с промежуточной сушкой послойно наносятся грунтовочный толщиной 20-80 мкм и основной толщиной 80-270 мкм составы жидкого эпоксиуретанового праймера, поверх которого наносится расплав термоплавкой композиции "мягкого" адгезива толщиной 0,5-1,5 мм, после сушки которого поверх него накладывается расплав полиэтилена (или полипропилена) толщиной 1,5-2,5 мм методом "кольцевой" или боковой "плоскощелевой" экструзии.

Расплав термоплавкой композиции "мягкого" праймера может предварительно наноситься на полиэтилен, например ленту, который затем мастичным слоем вниз наносится с натяжением поверх эпоксиуретанового праймера.

Далее наносится слой экструдированного полиэтилена. После нанесения на трубу полиэтиленовый слой прикатывается к поверхности трубы эластичным роликом, а затем изолированная труба охлаждается до температуры цеха. Для нанесения покрытия используется то же основное оборудование, что и для производства трехслойного полиэтиленового покрытия.

В заявленном покрытии используют двухслойный жидкий праймер на основе эпоксиуретановой полимерной композиции, например "АП" ввиду более простой технологии его нанесения по сравнению с импортными порошковыми эпоксидными праймерами и более высокой адгезией к металлу, стойкости к катодному отслаиванию, а также повышенной водостойкости вследствие связывания влаги по механизму полиуретанов в сравнении с однослойными или однокомпонентными жидкими эпоксидными праймерами.

Используемый в изобретении праймер выполняет основную антикоррозионную функцию защитного покрытия. Использование двухслойной композиции позволяет при необходимости получать покрытия как с антикоррозионной функцией барьерного типа, в том числе с высокими пенетрирующими свойствами, так и с антикоррозионной функцией протекторного типа. Указанная конструкция праймера придает покрытию высокую прочность и жесткость в условиях повышенных сдвигающих и/или сжимающих нагрузок, возникающих вследствие подвижки грунта или трубопровода.

Покрытие не утрачивает своего основного функционального назначения - предохранения металла трубопровода от контакта с агрессивной средой даже в экстремальных условиях при растрескивании или гофрообразовании наружного полиэтиленового слоя покрытия, защищающего трубопровод от механических разрушений.

В заявленном покрытии в качестве клеевого подслоя применяется "мягкий" адгезив на основе нефтеполимера, например, типа "АСМОЛ", являющийся третьим промежуточным слоем, который в отличие от "мягкого" адгезива на основе битумно-полимерной композиции сохраняет высокую пластичность в течение всего срока эксплуатации трубопровода и не сползает со стенок при повышенных температурах эксплуатации.

Указанный "мягкий" адгезив в отличие от "жесткого" адгезива не только обеспечивает сцепление со слоем полиэтилена, но в силу своих свойств оказывает противодействие гофрообразованию покрытия при подвижках трубопровода, выполняет функции термостабилизатора, предотвращая растрескивание наружного защитного слоя покрытия.

Высокие индивидуальные защитные свойства двухслойного жидкого праймера и "мягкого" адгезива обеспечивают снижение требований к материалу и толщине наружного (оберточного) слоя, сохраняя защитные функции покрытия при повреждении этого слоя.

Предлагаемое покрытие отличается от других покрытий заводской изоляции труб:

- для заводской изоляции труб применяется четырехслойное полимерное антикоррозионное покрытие;

- в качестве праймера используется двухслойный жидкий антикоррозионный материал на основе эпоксиуретановой полимерной композиции "АП";

- применяется "мягкий" адгезив на основе нефтеполимера типа "АСМОЛ";

- применяется полиэтилен для наружного защитного слоя с более низкими показателями и меньшей толщиной отечественного производства для обеспечения свойств, предъявляемых к заводской изоляции труб;

- обеспечивается использование более низких температурных режимов при изготовлении покрытия, щадящих исходные материалы покрытия и снижающих энергозатраты производства;

- при производстве покрытий используется более простое оборудование.

Источники информации:

1. С.Г. Низьев "Защита трубопроводов от коррозии с использованием современных изоляционных покрытий заводского и трассового нанесения". - М., журнал "Территория "Нефтегаз", №6, 2004, стр.43-59.

2. ГОСТ Р 55164-98 "Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии". - М., Госстандарт России, ИПК Издательство стандартов, 1998.

3. ТУ 1381-004-00154341-2000. Трубы стальные электросварные диаметром 219-1420 мм с наружным двухслойным антикоррозионным покрытием на основе экструдированного полиэтилена. ООО "Копейский завод изоляции труб", г.Челябинск.

4. ТУ 1381-010-0054341-2002. Трубы стальные электросварные диаметром 530-1420 мм с наружным защитным трехслойным покрытием на основе экструдированного полиэтилена. ООО "Копейский завод изоляции труб", г.Челябинск.

1. Система многослойного полимерного антикоррозионного покрытия трубопровода, состоящая из последовательно нанесенного на его наружную поверхность двухслойного праймера, адгезионного подслоя и наружного защитного слоя на основе экструдированного полиэтилена/полипропилена, отличающаяся тем, что в качестве двухслойного праймера используется жидкий антикоррозионный эпоксиуретановый полимерный материал, а в качестве клеевого подслоя - "мягкий" адгезив на основе нефтеполимера, при этом наружный защитный слой выполняют из термосветостабилизированного полиэтилена или полипропилена.

2. Система покрытия по п.1, отличающаяся тем, что нанесение покрытия осуществляют с предварительным нагревом трубы до температуры не более 70-80°С.

3. Система покрытия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве праймера используется двухслойный жидкий антикоррозионный материал на основе эпоксиуретановой полимерной композиции типа "АП", а в качестве клеевого подслоя - "мягкий" адгезив на основе нефтеполимера типа "АСМОЛ".

4. Система покрытия по п.1, отличающаяся тем, что наружный защитный слой выполняют из полиэтилена средней или высокой плотности.