СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
FORMATION METHOD OF PROTECTIVE COATING ON SURFACES OF PRODUCTS FROM METALS AND ALLOYS

Изобретение относится к трубопроводной транспортировке жидких сред, в том числе углеводородов, и предназначено для предприятий-изготовителей трубопроводов.
Известен способ кислородной пассивации и очистки стальных труб, описанный в патенте РФ №2190699, МПК7 C23G 5/00, опубликованный 10.10.2002 г. Способ заключается в обработке стальных труб кислородосодержащим агентом. Такой способ позволяет сформировать на трубной поверхности упорядоченные, структурированные молекулярные пленочные слои.
Однако указанный способ обладает высокими энергетическими затратами, так как для его осуществления необходим нагрев до 450-500°С, полученная в результате его реализации тонкая пассивирующая пленка обладает высокой хрупкостью и коэффициентом линейного расширения, отличным от основного материала, что приводит к ее быстрому отслаиванию и разрушению.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ уменьшения гидравлического сопротивления трубопроводных сетей для транспортировки жидких сред, описанный в патенте РФ №2318140, МПК F15B 1/06, опубл. 27.02.2008 г., и обеспечивающий формирование защитного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов. Способ заключается в формировании на поверхностях трубопроводов и оборудования структурированной пленки посредством ввода в жидкую среду поверхностно-активных веществ (ПАВ), до ввода ПАВ готовят эмульсию, насыщенную этими молекулами, дозируют приготовленную эмульсию в жидкую среду. При этом суммарная толщина слоев, сформированных на поверхностях оборудования трубопроводной сети, соизмерима с шероховатостью поверхности, в качестве ПАВ используют биологически и термически не разлагаемые соединения, химически инертные по отношению к транспортируемым средам.
Однако такой способ малоэффективен для защиты функциональных поверхностей трубопроводов и оборудования от различных видов эрозии, к примеру, при транспортировке нефти с включениями частит песка, а также имеет ограничения по диапазону температур применения.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности, коррозионной стойкости и ресурса изделий из металлов и сплавов за счет формирования металлоорганического покрытия.
Это достигается тем, что в известном способе формирования защитного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов, заключающемся в формировании структурированной пленки посредством эмульсии молекул поверхностно-активных веществ (ПАВ), при этом в качестве ПАВ используют биологически и термически не разлагаемые соединения, химически инертные по отношению к жидким средам, например пленкообразующие амины, изделие очищают от продуктов коррозии и отложений, помещают в герметичную камеру, выдерживают в кислородосодержащей среде, нагревают изделие до температуры в диапазоне от 80°С до 400°С и выдерживают до окончания процесса формирования защитного металлоорганического покрытия, испаряют эмульсию ПАВ, обеспечивают движение в камере потока среды, содержащей молекулы ПАВ, обеспечивая протекание процесса адсорбции молекул ПАВ на поверхностях изделий.
Кроме того, в способе формирования защитного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов в качестве кислородосодержащей среды может быть использована вода.
В способе формирования защитного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов при продувке камеры может быть использован поток газа.
Кроме того, в способе формирования защитного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов при продувке камеры может быть использован поток водяного пара.
Способ осуществляется следующим образом.
Поверхности изделий из металлов и сплавов очищают от продуктов коррозии и отложений. Изделия помещают в герметичную камеру и выдерживают в кислородосодержащей среде, кислородосодержащую среду готовят заранее путем ее очистки и подогрева. В качестве кислородосодержащей среды может быть использована вода.
Нагревают изделие до температуры в диапазоне от 80 до 400°С и поддерживают температуру постоянной до окончания процесса формирования защитного металлоорганического покрытия. Нижний предел диапазона температур связан с температурой плавления ПАВ, находящихся при нормальных условиях в твердом состоянии, а верхний - с температурой термолиза молекул ПАВ, например для пленкообразующих аминов этот диапазон составляет от 80 до 400°С.
Испаряют жидкую среду, кондиционированную молекулами ПАВ. Создают разность давлений на входе и выходе герметичной камеры, обеспечивая поток среды. В герметичной камере может быть размещено количество изделий, определяемое геометрическими размерами камеры с учетом прохода потока пара. Вместо потока пара может быть использован поток газа, кондиционированный молекулами ПАВ.
Формирование защитного металлоорганического покрытия происходит следующим образом: перемещаясь в потоке пара, молекулы ПАВ адсорбируются на поверхностях изделий из металлов и сплавов, притягиваясь электростатическими силами, и вступают в химическую реакцию с соединениями металлов и сплавов с кислородом с образованием сложных комплексов. Комплексы представляют собой металлоорганические соединения, образующие на поверхности изделий защитное покрытие, препятствующее проникновению коррозионно-активных агентов к поверхности изделий и обладающее микротвердостью выше, чем у исходного металла или сплава.
Время формирования покрытия определяется необходимой толщиной защитного покрытия. Толщина защитного покрытия определяется временем нахождения изделия в герметичной камере и концентрацией молекул ПАВ в потоке среды.
Использование изобретения обеспечивает повышение надежности, коррозионной стойкости и ресурса изделий из металлов и сплавов и формирование металлоорганического покрытия.