Битумно-полимерная композиция

Битумно-полимерная композиция

Реферат

Изобретение относится к области получения композиций на основе битума, которые могут найти применение при защите подземных и подводных трубопроводов от коррозии, коррозионного растрескивания и "стресс" коррозионных разрушений.

Известна битумно-резиновая композиция БРМ-90, широко применяемая для защиты от коррозии подземных и подводных трубопроводов, на основе нефтяного битума и резиновой крошки [1].

Состав композиции имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Нефтяной битум, строительный
БН-70/30 (БНБ-IV)	93,0
Резиновая крошка	7,0

Недостатком этой композиции является ее низкая температура размягчения и вспышки.

Известна также битумно-полимерная композиция, рекомендуемая для защиты подземных трубопроводов, содержащая нефтяной битум [2].

Состав композиции имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Битум	40,0-45,0
Бутадиен-стирольный
каучук СКС-30 АРКМ - 15	5,0-8,0
Эпоксидная смола	0,7-1,0
Нефтеполимерная смола	0,8-1,0
Кремнегель алюминий-фторсодержащий	3,0-4,0
Растворитель	остальное

Недостатком данной композиции является то, что она содержит большое количество органического растворителя, ее низкая температура вспышки и воспламенения, а также загрязнение окружающей среды вследствие испарения растворителя.

По технической сущности ближе к предлагаемому изобретению является широко применяемая в настоящее время композиция на основе нефтяного битума, наполненного неволокнистым инертным наполнителем [3].

Состав композиции прототипа имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Неволокнистый инертный
наполнитель	25-30
Нефтяной битум	остальное

Недостатком данной композиции является то, что она обладает низкой ударопрочностью, а изоляционная система на ее основе обладает низким переходным электрическим сопротивлением.

Задачей изобретения является разработка композиции, покрытие из которой обладало бы высокой ударопрочностью, высоким сопротивлением и высокой теплоизоляционной способностью.

Поставленная задача достигается благодаря введению в композицию дополнительных компонентов, придающих ей новые заданные качества.

Сущность изобретения заключается в том, что битумно-полимерная композиция, включающая нефтяной битум, в частности - марки БНБ-70/30, дополнительно содержит полиэтилен высокого давления 10803-020, атактический полипропилен, асидол и вспученную перлитовую муку, при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Полиэтилен высокого
давления 10803-020	2,0-2,2
Атактический полипропилен	3,5-4,5
Асидол	1,0-1,2
Вспученная перлитовая мука	7,0-7,5
Нефтяной битум БНБ-70/30	остальное

Благодаря изобретению и введенным новым компонентам покрытие из предложенной композиции обладает высокой прочностью при ударе, длительным сохранением высокого переходного электрического сопротивления и высокой теплоизоляционной способностью.

Для изготовления образца битумно-полимерной композиции необходимо взвесить требуемое количество всех компонентов и поочередно загружать их в реактор. Вначале загружается образец битума БНБ-70/30 и при постоянном перемешивании нагревается до температуры 150-180°С. Этот процесс продолжается 1,5-2,0 часа, затем добавляется требуемое количество полиэтилена, полипропилена и вспученной перлитовой муки и температура в реакторе поднимается до 200-210°С, и при этой температуре смесь перемешивается в течение 1-1,5 часов. После этого в реактор добавляют асидол и продолжают перемешивание еще 0,5-1 час, при этом получается гомогенная масса битумно-полимерной композиции.

Таким образом было изготовлено несколько вариантов образца битумно-полимерной композиции и изготовлены армированные стекловолокном покрытия на ее основе.

Соотношения компонентного состава этих вариантов приведены в табл.1.

Таблица 1
Компоненты	Варианты
	1	2	3
Полиэтилен высокого давления 10803-020	1,8	2,0	2,5
Атактический полипропилен	2,5	3,5	4,5
Асидол	0,8	1,0	1,2
Вспученная перлитовая мука	6,0	7,0	8,0
Нефтяной битум БНБ-70/30	Остальное	остальное	остальное

Некоторые основные показатели предложенной битумно-полимерной композиции и прототипа, а также армированного покрытия на их основе приведены в таблице 2.

Таблица 2
Основные показатели	Предложенные варианты	Известныйпрототип
1	2	3
Температура размягчения, °С	142	145	150,0	100-120
Плотность, г/см3	1,3	1,3	1,2	1,2-1,4
Пенетрация, при 25°С 10-1 мм	17	14-15	16,5	10-20
Температура воспламенения, °С	290	Более 320	Более 320	250
Прочность при ударе, кг С×см	50	50	50	30
Переходное сопротивление покрытия толщиной 6 мм, Ом×м2	5.8×1011	6,62×1011	6,6×1011	1,27×106
Переходное сопротивление покрытия после 90 суток испытания в морской воде	8,3×109	7,74×1010	8,0×109	1,0×103
Отлипание покрытия при катодной поляризации от подложки в течение 30 суток	Отлипание не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено

Из таблицы видно, что предложенная композиция, а также изоляционное покрытие на ее основе практически по всем основным показателям превосходят показатели известного прототипа.

Следует подчеркнуть, что у покрытия, изготовленного на основе известной битумной композиции (прототипа), после 90 суток выдержки в морской воде наблюдается заметное понижение переходного сопротивления, тогда как у покрытий, изготовленных на основе предложенной битумно-полимерной композиции, снижение переходного сопротивления незначительно и, сохраняясь на достаточно высоком уровне, полностью удовлетворяет требованиям НОСТ Р 51164-98.

Следует также отметить, что в глубоких акваториях на дне Каспийского моря температура морской воды колеблется в пределах плюс 4 - плюс 5°С и вследствие большого перепада температуры окружающей среды в транспортируемых нефтегазовых продуктах имеет место гидратообразование и парафиноотложение, что приводит к большим осложнениям при транспортировке добываемой продукции. Так как вводимая в состав предлагаемой композиции вспученная перлитовая мука обладает теплоизоляционными свойствами в интервале температур минус 200 - плюс 875°С, то эта композиция также обладает повышенной теплоизоляционной способностью, и применение изоляционных покрытий на основе этой композиции уменьшит влияние температурного перепада и соответственно ограничит осложнения при транспортировке нефтепродуктов по трубопроводам.

Введение полиэтилена высокого давления и атактического полипропилена обеспечивает увеличение температуры размягчения, температуры вспышки и воспламенения, повышение ударопрочности и других прочностных характеристик композиции.

Введение асидола придает составу ингибирующее и бактерицидное свойства, что необходимо для систем, эксплуатируемых в морском донном иле, богатом различными группами микроорганизмов.

Изготовлена 1 т опытной партии предложенной битумно-полимерной композиции, и ею изолированы стальные трубы 530×14 мм, и сверх изоляции была нанесена бетонная оболочка. Проверены технологические показатели композиции, а также основные показатели армированного стекловолокном покрытия на ее основе. Также установлена возможность применения этого покрытия при укладке глубоководных морских подводных трубопроводов, осуществляемых даже с помощью трубоукладочной баржи.

Источники информации

1. ГОСТ 15836-79. Мастика битумно-резиновая, изоляционная. Издательство стандартов, 1987.

2. Заявка на изобретение С 09 D 5/08; 195/00. Бюллетень №3, 2003.10.01.

3. Bitumen based not - appild coattinq matirals for protektinq iron and still, includinq suitable praners where requirid.

BS 4147: 1900.

Битумно-полимерная композиция, включающая нефтяной битум, в частности марки БНБ-70/30, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиэтилен высокого давления 10803-020, атактический полипропилен, асидол и вспученную перлитовую муку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиэтилен высокого давления
10803-020	2,0-2,2
Атактический полипропилен	3,5-4,5
Асидол	1,0-1,2
Вспученная перлитовая мука	7,0-7,5
Нефтяной битум БНБ-70/30	Остальное