СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБЫ
PLATING METHOD OF MULTILAYER ANTICORROSIVE COAT ON SURFACE OF PIPE

Изобретение относится к области защиты от коррозии трубопроводного транспорта и может быть использовано для заводской и базовой изоляции наружной поверхности труб.
Известен способ нанесения многослойного антикоррозионного покрытия на поверхность стального трубопровода, по которому наружную поверхность трубопровода покрывают порошковой эпоксидной грунтовкой, затем наносят адгезионный слой на основе термоплавкой полимерной композиции, после чего на адгезионный слой экструдируют наружный защитный слой на основе полиэтилена [ТУ 1381-010-0054341-2002].
Недостаток этого способа - низкая адгезия порошковой эпоксидной грунтовки к поверхности металла при некачественной подготовке поверхности (следы масла, ржавчины и т.д.), что приводит к снижению защитных свойств покрытия.
Наиболее близким к заявляемому объекту является способ нанесения многослойного антикоррозионного покрытия на поверхность трубы, согласно которому наружную поверхность трубы покрывают двухслойной грунтовкой, в качестве которой используют жидкий антикоррозионный эпоксиуретановый полимерный материал. На грунтовку наносят в качестве адгезионного слоя мастику «асмол», после чего на адгезионный слой экструдируют наружный защитный слой на основе полиэтилена [Патент РФ №2292513, кл. F16L 58/02, опубл. 2007 г.].
Недостатками данного способа являются сложность и энергоемкость технологии нанесения покрытия на трубу и низкая адгезионная прочность получаемого покрытия. Кроме того, использование в качестве адгезионного слоя мастики «асмол», имеющей низкую температуру хрупкости, ограничивает применение таких покрытий при температуре ниже 15°С.
Сложность и энергоемкость способа объясняется тем, что нанесение эпоксиуретанового полимерного материала необходимо сопровождать тщательной подготовкой поверхности трубы до степени 2 ВСН 008-88 (Sa 2 1/2 ИСО 8501-1) путем ее очистки от грязи, продуктов коррозии при помощи пескоструйной машины, промывки поверхности растворителем от жировых пятен и последующей ее химической обработки, например, хромированием. Кроме того, для ускорения сушки каждого слоя эпоксиуретановой грунтовки необходим нагрев поверхности трубы до 70-80°С.
Низкая адгезионная прочность покрытия обусловлена недостаточной поверхностью контакта покрытия с трубой вследствие высокой вязкости грунтовки, а также из-за разной химической природы эпоксиуретанового полимерного материала с мастикой «асмол».
Кроме того, нанесение адгезионного слоя «асмол» традиционным способом при помощи экструдера для подачи адгезивного слоя невозможно, так как мастика «асмол» имеет малую растяжимость (дуктильность) и при нанесении ее на поверхность трубы через экструдер не обеспечит сплошную непрерывную подачу пленки расплава достаточной длины.
Изобретение направлено на упрощение технологии нанесения покрытия на трубу и снижение энергозатрат с одновременным повышением защитных свойств покрытия и повышением эксплуатационных возможностей трубы с изоляционным покрытием, полученным предлагаемым способом.
Это достигается тем, что в способе нанесения многослойного антикоррозионного покрытия на поверхность трубы, заключающемся в нанесении на поверхность трубы грунтовки, на которую наносят в качестве адгезионного слоя мастику на основе нефтеполимера «асмол» с последующим экструдированием на адгезионный слой наружного защитного слоя на основе полиэтилена, согласно изобретению в качестве грунтовки используют 25-35%-ный раствор нефтеполимера «асмол» в органическом растворителе, мастика дополнительно содержит битум, дивинилстирольный термоэластопласт и пластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нефтеполимер «асмол»
80-94
Битум
5-10
Дивинилстирольный термоэластопласт
2-3
Пластификатор
3-6,
при этом асмольную мастику наносят на грунтовку экструзией.
Целесообразно в качестве пластификатора использовать минеральное масло С-9 или рапсовое масло.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Очищают поверхность трубы, после чего ее грунтуют 25-35%-ным раствором нефтеполимера «асмол» в органическом растворителе. На грунтовку экструзией наносят адгезионный слой мастики, содержащей в качестве основы нефтеполимер «асмол» - 89-90 мас.%, а также битум - 5-10 мас.%, дивинилстирольный термоэластопласт - 2-3 мас.% и пластификатор - 3-6 мас.%. На слой асмольной мастики наносят экструзией защитный слой на основе полиэтилена.
В качестве пластификатора используют минеральное масло С-9 или рапсовое масло.
При нанесении покрытия при низких температурах может быть произведена обдувка трубы теплым воздухом для ускорения сушки грунтовки.
Ниже представлены примеры реализации предлагаемого способа.
Пример 1
Поверхность новой металлической трубы диаметром 89 мм (двухтрубка) была очищена от грязи, ржавчины, неплотно сцепленной с металлом окалины металлическими щетками. В условиях заводской изоляции на поверхность трубы, без ее предварительного нагрева, была нанесена при помощи устройства, снабженного растирающим полотенцем, грунтовка, представляющая собой 30%-ный раствор мастики «асмол» в органическом растворителе («нефрасе»). На высохшую до «отлипа» загрунтованную поверхность трубы при ее поступательно-вращательном движении была нанесена при температуре 100-110°С в качестве адгезионного слоя асмольная мастика при помощи экструдера с щелевой головкой методом бокового экструдирования. Содержание компонентов асмольной мастики и ее физико-химические свойства приведены в таблице.
На слой асмольной мастики был нанесен через щелевую головку второго экструдера методом бокового экструдирования расплав полиэтилена при температуре 130-150°С. Затем изолированная труба была установлена в камеру водяного охлаждения для снижения температуры покрытия.
Пример 2
Поверхность металлической трубы диаметром 219 мм, бывшей в эксплуатации, очистили вначале от старой изоляции и земли скребками, а затем - от продуктов коррозии металлическими щетками на линии по нанесению изоляции. На очищенную трубу было нанесено покрытие, как и в примере 1, с той разницей, что асмольная мастика была получена при другом соотношении компонентов.
Содержание компонентов асмольной мастики по примеру 2 и ее физико-химические свойства приведены в таблице.
Для сравнения в таблице приведены физико-химические свойства мастики «асмол» по прототипу.
Как видно из таблицы, асмольная мастика, использованная в примерах 1 и 2 по предлагаемому способу, превосходит по физико-химическим свойствам мастику «асмол» в способе по прототипу: имеет более высокую температуру размягчения по КиШ, а также более высокие значения пенетрации и дуктильности (растяжимости) и более высокие адгезионные свойства к металлу и полиэтилену.
Указанные физико-химические характеристики асмольной мастики, использованной по предлагаемому способу, позволят обеспечить полученному покрытию высокие защитные свойства, а высокая адгезия к металлу и полимеру обеспечит связь слоев покрытия между собой.
Повышенная растяжимость полученной мастики позволит наносить ее на поверхность трубы методом экструзии (в способе по прототипу вследствие низкой растяжимости мастики экструдер не обеспечит сплошную непрерывную подачу пленки расплава достаточной длины), а более низкая температура хрупкости мастики позволит использовать трубы с изоляционным покрытием, полученным предлагаемым способом, при более низких температурах (мастика «асмол» имеет невысокую температуру хрупкости, что ограничивает эксплуатационные возможности изолированных труб по способу-прототипу при температурах ниже минус 15°С).
Использование предлагаемого способа позволит по сравнению со способом по прототипу упростить технологию нанесения покрытия на трубу и уменьшить энергозатраты за счет упрощения процесса нанесения мастичного адгезионного слоя. Нанесение мастичного адгезионного слоя путем экструзии исключает использование дополнительного традиционного оборудования по нанесению мастики и не требует сложного оборудования для тщательной очистки трубы, достаточна степень очистки 4 ВСН 008-8(St 2 ИСО 8501-1), достигаемая очисткой металлическими щетками.
Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает достаточность одного слоя грунтовки (раствора «асмола» в бензине), что в результате позволит исключить нагрев трубы для сушки слоя грунтовки (в способе по прототипу необходим процесс сушки после нанесения каждого слоя грунтовки).
Низкая вязкость асмольной грунтовки обеспечит заполнение всех неровностей поверхности трубы, при этом «асмол» взаимодействует с поверхностью металла трубы на атомно-молекулярном уровне с образованием прочного наноструктурированного комплекса «железо-нефтеполимер» в поверхностном слое металла, что усиливается тем, что грунтовка имеет одну химическую природу с основным компонентом мастичного слоя. Кроме того, «асмол» обладает способностью модифицировать и транспортировать вглубь покрытия продукты коррозии, что предотвращает отслаивание покрытия от защищаемой поверхности и усиливает антикоррозионное действие покрытия, повышая эксплуатационные характеристики: увеличивает адгезию покрытия к металлу, снижает скорость коррозии металла под покрытием, повышает стойкость к катодной поляризации и сохраняет все эти свойства при длительной эксплуатации.
Таблица
Состав и физико-химическая характеристика мастик, используемых в предлагаемом способе и в способе-прототипе
Показатели
Асмольная мастика
по предлагаемому способу
по прототипу («асмол»)
пример 1
пример 2
Содержание компонентов, мас.%:
1. «Асмол»
91
81
100
2. Битум
4
10
-
3. Дивинилстирольный термоэластопласт
2
3
-
3. Пластификатор:
-
- Минеральное масло С-9
3
-
- Рапсовое масло
-
6
-
Физико-химические свойства адгезионного мастичного слоя:
- Температура размягчения по КиШ, °С
96,5
98,6
84
- Пенетрация мастики при 25°С, 0,1 мм
27,1
33,4
23,3
- Дуктильность (растяжимость) при 25°С, см
4,2
5,5
3,1
- Адгезия на сдвиг к металлу при (20±5)°С, МПа
0,33
0,36
0,24
- Адгезия на сдвиг к полиэтилену при (20±5)°С, МПа
0,32
0,34
0,26