СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ТРУБЫ
PROCEDURE FOR APPLICATION OF PROTECTING COATING ON PIPES

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано при нанесении защитного полимерного покрытия, преимущественно термоусаживаемого, на стальные трубы в базовых и заводских условиях.
Известен способ нанесения термоусаживаемого покрытия на трубы в условиях поточной линии (Халлыев Н.Х., Селиверстов В.Г. и др. Ремонт локальных участков трубопроводов. /Обз. информ. - Серия Ремонт трубопроводов. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2001, с.27-28). Способ включает очистку поверхности трубы, механизированное нанесение аппликатора на зону продольных сварных швов, индукционный нагрев трубы и намотку ленты из полимерного термоусаживающегося материала с адгезионным термопластичным слоем с последующей прикаткой к поверхности трубы.
Однако данный способ энергетически затратный, а операция нанесения аппликатора вдоль околошовной зоны трубы требует дополнительного оборудования, что приводит к удорожанию процесса.
Известен способ нанесения изоляционного покрытия на металлическую поверхность (патент РФ №2289061, F16L 58/00, опубл. 2006.12.10), в котором проводят нагрев металлической поверхности трубопровода, нанесение грунтовочного слоя, затем дополнительный нагрев металлической поверхности до температуры 40-50°С и нанесение изоляционного полимерного ленточного покрытия с предварительным нагревом адгезионного слоя ленты до температуры 55-65°С горячим воздухом. Полученное изоляционное покрытие нагревают до его термоусаживания.
Недостаток способа заключается в возможном образовании «шатровых» зон на валике шва и, как следствие, локальных воздушных пустот под покрытием, что обеспечивает доступ воздуха и влаги к поверхности трубопровода и развитие коррозионных явлений.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ нанесения полимерного покрытия на стальные трубопроводы, преимущественно в трассовых условиях (патент РФ №2313720, F16L 58/00, опубл. 2007.12.27), включающий очистку и нагрев изолируемой поверхности трубопровода до температуры плавления адгезионной композиции, нанесение на него спиральной намоткой ленты адгезионного термопластичного материала, армированного сеткой, и защитного покрытия из двухслойной термоусаживающейся ленты с термоплавким адгезионным слоем, прикатку роликом нанесенных слоев покрытия и последующий нагрев поверхности защитного покрытия до температуры усадки с помощью источника лучистого нагрева. Адгезионный материал при контакте с нагретой поверхностью трубопровода переходит в термопластичное состояние и под усилием прикатывающего ролика, воздействующего через защитный полимерный слой покрытия, заполняет каверны и другие неровности на его поверхности, препятствуя образованию пустот в зоне валиков усиления сварных швов.
Недостатками способа являются высокая энергоемкость нагрева изолируемого участка трубопровода и ограничение производительности процесса из-за медленного остывания металла трубы, нагретого по всему объему, и длительного нахождения покрытия в пластичном состоянии.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в снижении энергопотребления, повышении производительности процесса нанесения изоляции и качества покрытия.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе нанесения полимерного защитного покрытия на трубы, включающем нагрев изолируемого участка трубы, послойное нанесение спиральной намоткой ленты адгезионного термопластичного материала, армированного сеткой, и двухслойной термоусаживающейся ленты защитного покрытия, последующую прикатку нанесенных слоев покрытия валком и нагрев поверхности защитного покрытия до температуры усадки, согласно изобретению нагрев изолируемого участка трубы проводят с помощью средств поверхностного нагрева, при этом осуществляют вращение трубы, перед намоткой термически активируют поверхность ленты адгезионного термопластичного материала, обращенную к изолируемой поверхности трубы, а после намотки - поверхность, обращенную к термоусаживающейся ленте, и клеевую поверхность термоусаживающейся ленты.
Кроме того, в качестве средств поверхностного нагрева трубы используют линейные высокочастотные индукционные нагреватели, а нагрев сопрягаемых поверхностей адгезионной и термоусаживающейся лент осуществляют с помощью линейных нагревателей лучистого нагрева или газовых горелок. А перед нанесением защитного покрытия наносят слой праймера на изолируемую поверхность трубы и/или на поверхность ленты адгезионного термопластичного материала, обращенную к изолируемой поверхности трубы.
Использование в предлагаемом способе поверхностного нагрева контактирующих поверхностей трубы и адгезива на лентах для формирования монолитного покрытия позволяет исключить необходимость разогрева всей трубы до температуры плавления адгезива (90-120°С). Для обеспечения равномерности и стабильности поверхностного нагрева изолируемого участка трубы осуществляют вращение трубы и используют, например, линейные высокочастотные индукционные нагреватели. Адгезионные слои лент в результате поверхностного нагрева, осуществляемого, в частности, с помощью линейных нагревателей лучистого нагрева или газовых горелок, за короткое время переходят в термопластичное состояние и оплавляются, что обеспечивает при последующей прикатке склеивание слоев покрытия и нахлестов лент и исключает образование пустот, непроклеев и воздушных пузырей между слоями.
Предлагаемый способ не требует нагрева трубы по всей толщине стенки, за счет чего сокращается количество отводимого тепла при охлаждении покрытия и время на выполнение этой операции, что особенно существенно в условиях мобильной ремонтной базы
Способ осуществляют следующим образом. Трубу после абразивоструйной обработки перемещают по колесному рольгангу в зону нанесения покрытия. Покрытие наносят на вращающуюся трубу спиральной намоткой изоляционных лент. Две намоточные установки располагают, например, по обе стороны трубы. С одной стороны осуществляют подачу из рулонов адгезионной термопластичной армированной сеткой ленты, а с другой - двухслойной термоусаживающейся ленты.
Линейным высокочастотным индуктором нагревают локальный участок поверхности трубы непосредственно перед нанесением адгезионного слоя покрытия. На трубу подают адгезионную ленту (нанесение клеевого слоя покрытия), поверхность которой, обращенную к изолируемой поверхности трубы, разогревают непосредственно перед нанесением по всей ширине до расплавления поверхностного слоя с помощью линейного нагревателя поверхностного нагрева, например галогенного или газовой горелки. Для повышения водо- и теплостойкости покрытия возможно нанесение слоя праймера на изолируемую поверхность трубы и/или одновременное нанесение слоя праймера на поверхности трубы и ленты, при этом снижается температура нанесения покрытия.
Через пол-оборота вращения на трубу подают двухслойную термоусаживающуюся ленту (нанесение защитного основного слоя покрытия). Непосредственно перед намоткой клеевую поверхность термоусаживающейся ленты также разогревают, например, с помощью галогенного линейного нагревателя, ленту подают под эластичный валок и прикатывают по всей ширине в момент наложения поверх предварительно термически активированного (оплавленного) клеевого слоя для склеивания слоев между собой и с поверхностью трубы. Попадая под валок, прижимающий покрытие к разогретой поверхности трубы с усилием, оплавленный клеевой слой смачивает ее (а при использовании праймера - совместно с праймером), заполняет неровности и исключает попадание воздуха под покрытие и между его слоями.
Далее изолированная труба, двигаясь по тому же рольгангу, проходит вдоль линейных нагревателей, обеспечивающих лучистый нагрев наружного слоя термоусаживающейся ленты, вследствие чего происходит ее усадка и сплавление нахлестов ленты. После усадки покрытия труба попадает в зону охлаждения.
Предлагаемый способ был опробован при нанесении трехслойного термоусаживающегося покрытия на трубы диаметром 1020 мм на установке изоляции труб ООО «Копейский завод изоляции труб» г. Копейск Челябинской области.
Линейным высокочастотным индуктором нагревали поверхность участка вращающейся трубы до температуры 90-110°С. Для клеевого слоя использовали армированную термопластичную ленту - заполнитель «Терма-РЗ» шириной 430 мм и толщиной 1,3 мм, а для защитного полимерного слоя - двухслойную термоусаживающуюся ленту «Терма-СТМП» шириной 450 мм и толщиной 1,3 мм.
На поверхность трубы подавали ленту «Терма-РЗ», поверхность которой, обращенную к изолируемой поверхности трубы, предварительно разогрели линейным галогенным нагревателем, и нанесли на нее слой праймера, в частности жидкий двухкомпонентный эпоксидный праймер. Также слой праймера был нанесен на изолируемую поверхность трубы, например, с помощью валков. Ленту «Терма-РЗ» наматывали спиральной намоткой с нахлестом.
Затем термоусаживающуюся ленту «Терма-СТМП», предварительно разогретую со стороны адгезива пламенем горелки, подавали под валок и прикатывали поверх термически активированного клеевого слоя с усилием не менее 30 Н/см. При этом колесный рольганг линии нанесения настраивали таким образом, чтобы при вращательно-поступательном движении трубы обеспечивался нахлест термоусаживающейся ленты не менее 30 мм.
После прикатки защитное покрытие нагревали с помощью галогенного нагревателя до температуры усадки. По выходу из зоны усадки покрытие на трубе охлаждали водой.
Мощности индуктора, поверхностных нагревателей клеевых слоев лент, а также нагревателей поверхности термоусаживающейся ленты регулировали в зависимости от скорости вращения трубы. Температуру нагрева контролировали установленными в контрольных точках пирометрами. Производительность изоляционных работ составила около 60 м/час. В результате получили трубы с трехслойным термоусаживаемым покрытием минимальной толщиной 2,4 мм в области продольного сварного шва и максимальной толщиной 3,6 мм в местах нахлеста термоусаживающейся ленты.
Испытания полученного покрытия на основе ленты «Терма-СТМП» показали, что адгезия покрытия к металлу и в нахлестах ленты составляет 100-130 Н/см, характер отрыва при отслаивании покрытия - когезионный по адгезиву. Качество покрытия отвечает требованиям ГОСТ Р 51164 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии», конструкция покрытия №8 базового нанесения.
Использование предлагаемого способа позволит гарантированно защитить поверхность труб при нанесении защитного покрытия в заводских условиях, а также при ограниченных мощностях притрассовой мобильной ремонтной базы, увеличить производительность и существенно снизить энергозатраты.