СИСТЕМА МНОГОСЛОЙНОГО ПОЛИМЕРНОГО АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ

Полезная модель относится к строительству трубопроводного транспорта (магистральных, промысловых, технологических нефтегазопродуктопроводов и др.) и используется для защиты от коррозии наружной поверхности сварных стыков и других типов соединений стальных труб в трассовых и базовых условиях.
Известно, что к покрытиям для защиты от коррозии нефте-, газо-, продуктопроводов, работающих под катодной защитой, предъявляется комплекс различных технических требований (ГОСТ Р 51164-98, ГОСТ 9.602-2005, ВСН 008-88, 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.
В последнее время при проведении строительных работ на объектах трубопроводов все больше распространение получает применение труб с наружным и внутренним заводскими покрытиями. При этом внутреннее покрытие выполняется на основе эпоксидных термореактивных красок, а наружное - трехслойное покрытие на основе экструдированного полиэтилена. Заводские покрытия обладают высокими прочностными характеристиками и обеспечивают более высокий срок службы трубопровода.
При монтаже в трассовых условиях труб в экструдированном полиэтилене при изоляции сварных стыков применяют термоусаживающиеся манжеты из радиационно-сшитого полиэтилена с термоплавким подклеивающим слоем и эпоксидным праймером.
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемой полезной модели являются:
(http://www. terma-spb.ru/Terma/Produktsiya/Lenty-i-mandjety/TERMA-STMP--gaz-/).
1) Манжеты ТЕРМА-СТМП, предназначенные для антикоррозионной защиты сварных стыков подземных газопроводов с двухслойным и трехслойным полиэтиленовым покрытием трубопроводов и отводов от них без ограничения по диаметрам труб при температуре эксплуатации до+60°С
Манжета представляет собой отрезок ленты двухслойной конструкции, состоящей из термосветостабилизированной радиационно-сшитой и ориентированной полиэтиленовой основы (обладающей повышенной устойчивостью к механическим воздействиям) и нанесенного на нее термоплавкого адгезионного (клеевого) слоя. Длина данного отрезка ленты зависит от диаметра трубы, на которую будет наноситься манжета и степени усадки ленты, из которой изготавливается манжета.
Лента-замок («замковая пластина») ТЕРМА-ЛКА предназначена для соединения концевых участков манжеты (обернутой вокруг сварного стыка) в кольцо, перед проведением работ по термоусадки манжеты. Лента-замок ТЕРМА-ЛКА является двухслойной лентой, состоящей из термосветостабилизированной радиационно-сшитой и ориентированной полиэтиленовой основы (обладающей повышенной устойчивостью к механическим воздействиям), нанесенного на нее термоплавкого адгезионного (клеевого) слоя, армированного стеклосеткой и имеет минимальную степень усадки, близкую к нулю. Ширина манжет составлять: 350 мм, 450 мм, 650 мм. Ширина «замковой пластины» ТЕРМА-ЛКА всегда равна ширине манжеты.
(http://www.tial.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=40&Itemid=78)
2) Термоусаживающаяся манжета ТИАЛ-М для антикоррозионной защиты сварного шва трубопроводов в полевых условиях, с рабочей температурой эксплуатации до+60°С.Манжета ТИАЛ-М имеет двухслойную конструкцию (полиэтиленовая основа и термоплавкий адгезив), а при применении с двухкомпонентным жидким эпоксидным праймером образует трехслойную антикоррозионную защитную систему, аналогичную заводскому изоляционному покрытию трубопровода. Верхний, полиэтиленовый радиационно-химически модифицированный слой манжеты ТИАЛ-М обладает свойством термоусадки и имеет высокую стойкость к УФ излучению, на него нанесен термоплавкий клеевой слой из композиции сопополимера этилена с винилацетатом, который обладает высокой адгезией, стойкостью к сдвиговым деформациям и сопротивлению катодному отслаиванию.
Для замыкания манжеты ТИАЛ-М в кольцо, непосредственно на трубе, применяются замковые пластины ТИАЛ-ЗП, представляющие собой безусадочную армированную стеклосеткой полиолефиновую ленту с нанесенным на нее клеевым слоем повышенной стойкости к сдвиговым нагрузкам.
Данные комплекты материалов обеспечивают достаточно высокую антикоррозионную защиту сварного шва трубопроводов в полевых условиях. Однако при этом нанесение манжеты имеет следующие недостатки:
1) Необходима высокая степень подготовки металлической поверхности перед нанесением манжеты. Это зачистка металла до степени не ниже 2 по ГОСТ 9.402-2004. Это подразумевает применение пескоструйных зачистных механизмов в трассовых условиях, что сопряжено в высокой трудоемкостью процесса, а также его высокой стоимостью.
2) Технология нанесения включает в себя подогрев изолируемой поверхности (зоны сварного стыка трубопровода) до 100 - 120°С, что не позволяет применять термоусаживающиеся манжеты при изоляции стыков труб с внутренним эпоксидным покрытием, которое критично к нагреву.
3) Наличие пустот в зоне усиления сварного шва («шатровые зоны»). Клеевой подслой не обеспечивает стабильго заполнения во время нанесения.
4) Технологический нагрев поверхности стыка необходим для формирования адгезии манжеты к поверхности металла. При этом полимеризация клеевого слоя манжеты должна проходить при температурах не ниже 100-110°С.Однако при изоляции тонкостенных труб особенно в зимних условиях невозможно обеспечить данный температурный режим, поскольку операции по монтажу манжеты на стыке занимают значительное время, в течение которого труба остывает. Все это неизбежно ведет к системному браку.
5) Необходимость подогрева зоны сварного стыка является дорогостоящей операцией.
6) Процесс нанесения с соблюдением всех технологических требований должны осуществлять сертифицированные квалифицированные дорогостоящие работники.
Техническими задачами полезной модели являются устранение вышеуказанных недостатков прототипа.
Поставленная техническая задача решается за счет комбинирования возможностей двух типов изоляционных покрытий - мастичного слоя, обеспечивающего противокоррозионную защиту поверхности металла, и термоусаживающегося слоя из радиационно-сшитого полиэтилена, обеспечивающего механическую защиту мастичного слоя.
В качестве мастичного слоя могут применяться различного рода ленты, изготовленные с применением битумных мастик, битумно-полимерных композиций, асфальтосмолистых соединений и др., конструктивно произведенные путем:
- нанесения мастики на полимерную ленту-основу;
пропитывания армирующего материала мастикой;
- либо путем комбинирования ленты-основы и армирующего материала.
Защиту от механических повреждений нанесенной мастичной ленты обеспечивает разъемная термоусаживающаяся муфта, изготовленная из каландрированной ориентированной (вытянутой) радиационно-сшитой полиэтиленовой ленты, при этом края муфты дополнительно содержат ответные части механического замкового соединения. В качестве замкового соединения могут быть использованы:
1) Разъемная застежка типа «МОЛНИЯ» в металлическом либо пластиковом исполнении;
2) Застежка типа Zip Lock;
3) Контактное соединение типа Hook & Loop («петля и крючок», лента-липучка, контактная лента, «контакт», Scotch-Mate, Binder Band, лента типа велкро (велькро, Velcro));
4) Контактное соединение типа Dual Lock;
5) Контактное соединение типа Gripper;
6) Контактное соединение Mushroom and Velours;
7) Контактное соединение Mashroom Hook;
8) Контактные соединения Binder Band фирмы Gottlieb Binder GmbH & Co. KG:
• KLETTOSTAR;
• KLETTOLASTIC;
• KLETTOPLAST;
• PRESSOGRIP;
• PRESSOTEX;
• DUOTEC;
• Microduotec;
• MICROPLAST;
• NANOPLAST;
• Profiles.
Конструкция системы многослойного полимерного антикоррозионного покрытия представлена на рис.1. и состоит из мастичной ленты 1, разъемной термоусаживающейся муфты 2 с механическим замковым соединением 3.
Антикоррозионное покрытие использованием заявляемой системы многослойного полимерного антикоррозионного покрытия производится следующим образом. Мастичная лента 1 наносится на металлическую часть 4 сварного стыка с нахлестом на основную изоляцию 5 трубопровода согласно технологической документации на применение данной ленты. Далее поверх нанесенной мастичной ленты оборачивается разъемная термоусаживающаяся муфта 2. При этом ширина муфты должна быть больше ширины участка ранее заизолированного мастичной лентой. Ответные концы муфты 2 с закрепленными механическими замковыми соединениями 3 скрепляются, замковое соединение ориентируется на 12 часов. Для исключения оплавления замкового механизма его предварительно по всей длине закрывают защитной технологической планкой по всей длине. Далее муфта усаживается мягким пламенем горелки. После усадки защитная планка снимается, а замковый механизм покрывается полосой мастичной ленты 6 согласно технологической документации на применение данной ленты.
Использование заявляемой разъемной термоусаживающейся изоляционной муфты обеспечивает простоту нанесения и замены муфты, исключает процедуру обязательного предварительного надевания муфты на трубу. Достоинствами заявляемой муфты так же являются стойкость к перегреву - отсутствие плавления материала муфты; отсутствие деформации в случае перегрева муфты во время усадки; предсказуемый результат нанесения муфты вследствие однонаправленной структуры каландрированной ориентированной (вытянутой) радиационно-сшитой полиэтиленовой ленты, из которой она изготовлена.
Преимущества применения разъемной термоусаживающейся муфты, используемой совместно с мастичной лентой, следующие:
1) Отсутствие необходимости подготовки поверхности металла до высоких степеней зачистки перед нанесением мастичного слоя.
2) Отсутствие прогрева зоны сварного стыка перед нанесением мастичной ленты («холодное нанесение ленты»).
3) Применение покрытия совместно с другими видами изоляций (совместимость).
4) Обеспечение более высокой технологичности и простоты процесса нанесения, поскольку монтаж данных покрытий фактически не требует достижения каких-либо особых контролируемых параметров (очистка поверхности до металлического блеска и нагрев до определенного интервала температур).
5) Отсутствие необходимости привлечения высококвалифицированных дорогостоящих работников для изоляции соединений труб.
6) Нагрев трубы во время термоусадки муфты весьма незначителен, что позволяет применять покрытие в условиях, когда нагрев трубопровода при нанесении изоляции крайне ограничен или недопустим, например - при строительстве трубопроводов с внутренним эпоксидным покрытием.
7) Отсутствие эффекта «шатровых зон» при значительных перепадах диаметра трубы. Данная особенность позволяет применять покрытие при изоляции соединений труб по методу Батлера или с применением металлических опрессовочных муфт.