УКРЫВНОЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПОВРЕЖДЕНИЙ АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ

Техническое решение относится к области строительных материалов, используемых для защиты антикоррозионных покрытий на заглубленных в грунт конструкциях, предпочтительно металлоконструкциях, изделиях и сооружениях, например, таких, как размещенные в траншеях трубопроводы, от механического повреждения извне, как в процессе монтажа, так и в процессе эксплуатации.
Известен укрывной материал для защиты от повреждений антикоррозионного покрытия заглубляемых в грунт изделий или конструкций, включающий воздухо- и водонепроницаемый покровный лист из термопластичного полимерного материала, например из полиэтилена или полиэтилентерафталата, расположенный под ним лист нетканого синтетического материала, а между покровным листом и нетканым листом расположен слой из полимерного материала с температурой плавления меньшей, чем у покровного листа и нетканого листа, например из сэвилена (RU 77935 U1, 10.11.2008).
Наиболее близким из известных является укрывной материал для защиты от повреждений антикоррозионного покрытия заглубляемых в грунт изделий или конструкций, содержащий слой из термопластичного полимерного материала, предпочтительно полиэтилена, с выполненными в нем сквозными прорезями или просечками, длина которых по крайней мере в полтора раза превышает их ширину, причем прорези или просечки выполнены в направлении, параллельном продольной оси трубопровода и/или под острым углом к этому направлению, имеющий внутренний слой из нетканого синтетического материала или фильтрующего синтетического материала, который соединен по всей поверхности или дискретно со слоем из термопластичного материала. При этом он может содержать дополнительные слои из термопластичного полимерного материала и/или нетканого синтетического материала, а сквозные прорези или просечки обеспечивают возможность их использования для соединения противолежащих сторон листа (RU 101770 U1, 10.11.2008).
Известные материалы в должной мере не обладают упругими свойствами, обеспечивающими их деформацию с последующим возвращением к исходной форме после снятия нагрузки. Как правило, такая схема нагружения укрывного материала возникает при засыпке содержащим каменистые включения грунтом, располагаемых в траншее металлоконструкций, например, труб, имеющих антикоррозионное покрытие.
Задача настоящего технического решения состоит в создании укрывного материала, обладающего способностью демпфировать прилагаемые извне динамические нагрузки, не допуская передачи на укрываемое сооружение усилий, способных повредить его антикоррозионное покрытие.
Техническим результатом является, снижение передаваемых на защищаемое изделие или конструкцию динамических нагрузок, возникающих при засыпке ее грунтом с условными допустимыми размерами фракции подсыпки 70 мм и фракции присыпки 150 мм, за счет их демпфирования укрывным материалом без его повреждения.
2
Достигается это тем, что укрывной материал для защиты от повреждений антикоррозионного покрытия включает лист из полимерного материала и соединенную с ним подложку, которая выполнена из нетканого материала поверхностной плотностью от 1100 до 1700 г/м толщиной 25-55 мм, при которых стойкость укрывного материала к удару составляет 200-300 Дж. Укрывной материал для защиты от повреждений антикоррозионного покрытия может быть ламинирован с лицевой стороны стеклотканью, а в качестве материала для листа может быть использована композиция Метален-21 по ТУ 2211-021-63341682-2015. При этом, укрывной материал для защиты от повреждений антикоррозионного покрытия должен иметь стойкость к прокалыванию индентором не менее 45 кН. Предпочтительно, чтобы лист из полимерного материала и подложка выполнены с отверстиями только по одному из их краев, через которые они соединены между собой имеющими замки стяжками из полимерного материала. При этом, лист из полимерного материала выполнен по одной из боковых сторон и смежной с ней стороне шире, чем соединенная с ним подложка, на величину, превышающую толщину подложки с образованием Г-образного в плане козырька.
Причинно-следственная связь признаков укрывного материала для защиты от повреждений антикоррозионного покрытия и технического результата обусловлена тем, что при толщине подложки менее 25 мм, не обеспечивается условие стойкости материала к удару с величиной энергии в пределах 200-300 Дж. При толщине подложки более 55 мм - также не обеспечивается условие стойкости к удару с величиной в пределах 200-300 Дж, что обусловлено упругостью материала, которая зависит от его толщины, характеризуется временем его релаксации (под релаксацией здесь понимается изменение величины деформации во времени под воздействием постоянной нагрузки или после снятия ее). Соединение листа и подложки через отверстия, выполненные только с одной их стороны, обеспечивает равномерность распределения напряжений, при их совместной деформации в процессе замыкания на цилиндрической поверхности и, как следствие, обеспечивает равномерность распределения по площади релаксации подложки в требуемых параметрах. После проведения натурных испытаний были экспериментально установлены и подтверждены указанные параметры укрывного материала. При этом установлено, что для эксплуатационных свойств укрывного материала особое значение имеет скорость релаксации: чем больше упругость материала, тем меньше время его релаксации. А при толщине подложки более 55 мм пористость материала возрастает, время релаксации превышает время между двумя повторными динамическими нагрузками, материал не восстанавливается и теряет упругие свойства.
В качестве примеров используемых материалов приведены следующие материалы, свойства которых соответствуют вышеуказанным: для листа использована композиция Метален-21 по ТУ 2211-021-63341682-2015, для подложки - нетканый материал по ТУ 8397-028-18130826-2016, а стяжки монтажные выполнены из полипропилена по ТУ 2245-001-76384486-2006 шириной 14,3-15,1 мм и толщиной 0,97-1,02 мм. Для ламинирования использована стеклоткань из стекловолокна с разрывной нагрузкой не менее 300 Н/см и относительным удлинением при разрыве не менее 3,5%. Указанные материалы не ограничивают возможный перечень используемых материалов, совпадающих по приведенным свойствам.
При этом была использована следующая методика определения стойкости к прокалыванию (согласно ВТТ к оболочкам для защиты поверхности трубопроводов при прокладке в сложных грунтовых условиях, 2017 г., приложения А и Б):
Для определения стойкости к прокалыванию применяется индентор, выполненный из стали 45 или 40Х с твердостью по Роквеллу 37…47. Диаметр индентора не менее 2,5 максимальной толщины листа, обеспечивая формирование конической вмятины при полном погружении индентора в лист. Усилие прокалывания создается прямым воздействием на индентор с контролем силы прокалывания по показаниям манометра. В точках проведения испытаний проводят предварительное определение сплошности наружного антикоррозионного защитного покрытия искровым дефектоскопом напряжением не менее 5 кВ на один миллиметр толщины наружного антикоррозионного защитного покрытия. Продолжительность воздействия индентора - 10 минут. По истечении 10 минут фиксируют визуальное наличие или отсутствие повреждения наружного антикоррозионного защитного покрытия. Если электроискровой дефектоскоп с напряжением не менее 5 кВ на один миллиметр толщины наружного антикоррозионного защитного покрытия показал отсутствие пробоя наружного антикоррозионного защитного покрытия, то лист соответствует заявленному классу прочности на прокалывание.
При этом была использована следующая методика определения стойкости листа к удару:
Испытание осуществляют путем воздействия ударной нагрузкой на лист, предохраняющий наружное антикоррозионное защитное покрытие, нанесенное на жесткую стальную |подложку.
Используемые средства контроля:
- ударное приспособление с энергией удара свободно падающим грузом, не менее в 1,5 раза превышающее стойкость к удару, соответствующую заявленному классу защиты;
- искровой дефектоскоп с напряжением на щупе не менее 5 кВ на один миллиметр толщины наружного антикоррозионного защитного покрытия.
Свободно падающий груз включает в себя:
- стальной стакан, не заклинивающий при падении в направляющей;
- стальной боек по форме индентора.
1. В точках проведения, испытаний проводят предварительное определение сплошности наружного антикоррозионного защитного покрытия искровым дефектоскопом напряжением из расчета 5 кВ на один миллиметр толщины наружного антикоррозионного защитного покрытия.
При обнаружении дефектов наружного антикоррозийного защитного покрытия для испытания выбирают другую трубу, не имеющую дефектов покрытия.
2. На опорную трубу устанавливается образец и проводят его испытание на удар. Для этого свободно падающий груз поднимают на высоту, обеспечивающую энергию удара, исходя из заявленного класса прочности листа и сбрасывают на поверхность груз. Далее фиксируют визуальное наличие или отсутствие повреждения наружного антикоррозионного защитного покрытия. Если электроискровой дефектоскоп с напряжением не менее 5 кВ на один миллиметр толщины наружного антикоррозионного защитного покрытия показал отсутствие пробоя наружного антикоррозионного защитного покрытия, то лист соответствует заявленному классу прочности на удар. Результаты сведены в таблицу 1.
2
2
2
При поверхностной плотности подложки до 1100 г/м происходит пробой антикоррозионного покрытия, который фиксируется при помощи искрового дефектоскопа. При поверхностной плотности подложки более 1700 г/м происходит пробой листа несмотря на то, что пробоя антикоррозионного покрытия не происходит сразу, наличие отверстий в листе может стать концентратором напряжений и причиной дальнейшего механического повреждения антикоррозионного покрытия. При применении подложки с поверхностной плотностью в интервале от 1100 до 1700 г/м - отсутствует пробой листа и антикоррозионного покрытия трубопровода.
2
3
3
Укрывной материал для защиты от повреждений антикоррозионного покрытия на изделии или сооружении 1 включает подложку 2, размещаемую на изоляции изделия или сооружения 1, в качестве которого может рассматриваться заглубленная металлоконструкция или размещенный в траншее трубопровод. Лист 3 из полимерного материала накрывает подложку, и они закрепляются монтажными стяжками 4 на изделии или сооружении. Подложка 2 выполнена из нетканого материала поверхностной плотностью от 1100 до 1700 г/м толщиной 25-55 мм. Такое выполнение подложки обеспечивает в сочетании с листом 3 требуемую стойкость к удару, которая составляет 200-300 Дж за счет демпфирования ударов укрывным материалом без его повреждения. Для усиления результата укрывной материал для защиты от повреждений антикоррозионного покрытия может быть ламинирован с лицевой стороны стеклотканью, которая выполняет функции внешнего армирования, препятствуя проникновению фракций грунта подсыпки до 70 мм и фракций присыпки до 150 мм. В качестве материала для листа использована композиция Метален-21 по ТУ 2211-021-63341682-2015 (именуемая также, как Метален ПЭ-21) (https://www.metaclay.ru/produkcziy/izolyacziya-dlya-trub/monoslojnoe-polietilenovoe-antikorrozionnoe-pokryitie-metalen-pe-21), содержащая, по меньшей мере, один гомо- или сополимер этилена и/или этиленпропиленового каучука с плотностью 0,940-0,980 г/см с содержанием его в конечном продукте 50-90 мас.ч.; по меньшей мере один гомо- или сополимер пропилена, такой как блок-сополимер полипропилена, полипропилен, смесь полипропилена и этиленпропиленового монодиена (EPDM) или этиленпропиленового каучука с плотностью 0,860-0,920 г/см с содержанием его в конечном продукте 10-30 мас.ч.; гомо- или сополимер привитого этилена, который привит функциональным мономером, таким как карбоновая кислота или ее производное, таким образом, что на 98 мас. % этилена приходится 2 мас. % карбоновой кислоты или ее производного, для обеспечения в конечной композиции мономера 0,1-0,5 мас.ч, краситель - 40-50% концентрат углеродной сажи в количестве 5-8 мас.ч. комплекс стабилизаторов, таких как пентаэритрол тетракис-3-(3,5-дитретбутил-4гидроксифенил)пропионат; 2,6-ди-трет-бутил-пара-крезол; трис(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфит; дистерил тиодипропионат с их содержанием в конечном продукте 0,1-0,8 мас.ч. - Такая композиция ранее наносимая экструзией непосредственно на металлическую конструкцию с использованием эпоксидного праймера, не обеспечивая при этом необходимого демпфирования. Укрывной материал для защиты от повреждений антикоррозионного покрытия должен иметь стойкость к прокалыванию индентором не менее 45 кН. Лист 3 из полимерного материала и подложка 2 соединены между собой при сборке укрывного листа только по одному их краю.
Перед засыпкой размещаемой в грунте металлической конструкции, имеющей антикоррозионное покрытие, на ней монтажными стяжками закрепляют укрывной материал, демпфирующий ударные нагрузки при засыпке, что исключает нарушение целостности антикоррозионного покрытия. Г-образный в плане козырек для защиты места стыка образован выступающей частью листа из полимерного материала, который выполнен по одной из боковых сторон и смежной с ней стороне шире, чем соединенная с ним подложка, на величину, превышающую толщину подложки. Таким образом, лист из полимерного материала выполнен по двум смежным сторонам шире, чем соединенная с ним подложка на величину, превышающую толщину подложки с образованием Г-образного козырька. В месте стыка концов укрывного материала, при его закольцовывании на защищаемой конструкции, стык перекрывают одной из сторон этого козырька. Так же поступают и при размещении смежных листов. Толщина подложки 2 в месте выполнения соединения уменьшена, по меньшей мере, на толщину листа полимерного материала 3.