ТРУБОПРОВОДНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ, СООТВЕТСТВУЮЩАЯ ТРУБОПРОВОДНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОКРЫТИЕМ ТРУБОПРОВОДНОГО ЭЛЕМЕНТА Российский патент 1998 года по МПК F16L58/04 

Изобретение касается противокоррозионной защиты трубопроводных систем, образованных трубопроводными элементами из черных металлов, в частности из чугуна. Под трубопроводными элементами подразумевают трубы, а также различную трубопроводную арматуру, такую как колена, трубные соединения и др.

В патенте JP-A-23010357 описан известный способ нанесения покрытия на стальные трубы, при котором "расходуемое" покрытие из сплава цинка и алюминия наносят распылением с последующим осаждением эпоксидной смолы. Очевидно, что покрытие на основе смолы должно быть непроницаемым для жидкости.

Этот способ касается нанесения покрытий на трубы, расположенные в "сухой среде", и следовательно трубы, открытие для воздуха, изготовленные из железа или стали.

Наиболее близкими к заявленному являются известные трубопроводные элемент и система (см. EP, A1 0178404, кл. F 16 L 58/02, 1985 г.), а в части способа - решение, известное из заявки FR, A1 2575765, кл. F 16 L 58/02, 1985 г.

Изобретение применяется главным образом к заглубленным в грунт трубопроводным системам, но может также использоваться для подвесных трубопроводов.

Почвенная коррозия черных металлов по своей природе отличается от атмосферной коррозии и заключается главным образом в создании окислительных зон, электрически связанных с восстановительными зонами, которые могут располагаться на некотором расстоянии.

Таким образом, происходят локализованные, а следовательно, значительные разрушения черного металла.

Противокоррозионная защита уложенных в грунт трубопроводных элементов представляет таким образом значительную трудность, тем более что площадки неоднородны и имеют разнообразную природу, по трубопроводным элементам в зависимости от их назначения пропускают различные среды при различных температурах, изменяющих условия коррозии, и транспортирование трубопроводных элементов, предназначенных для укладки в грунт, часто приводит к повреждению в различных местах их наружной поверхности.

Задачей изобретения является создание способа покрытия трубопроводного элемента, в частности, заземленного, из черного металла, который при приемлемой стоимости обеспечивает эффективную защиту от коррозии независимо от назначения трубопроводной системы, в частности, для подвода воды и стоков, и для большинства площадок.

Предметом настоящего изобретения является трубопроводный элемент из черного металла, в частности, из чугуна, в частности, для уложенной в грунт трубопроводной системы, отличающийся тем, что он имеет наружное покрытие, включающее первый цинковый слой, расположенный на нем второй пористый слой из цинкоалюминиевого сплава, содержащего 5 - 55% алюминия и размещенный на втором слое третий пористый слой, называемый шпаклевкой, включающий органическое связующее вещество, в частности, водную краску, битумный лак или эпоксидную смолу.

Трубопроводный элемент может иметь одну или несколько из следующих характеристик: первый слой выполнен пористым; первый слой нанесен в количестве не менее 130 г /м², в частности не менее 200 г/м²; слой сплава нанесен в количестве не менее 130 г/м² в частности не менее 150 г/м²; слой шпаклевки имеет толщину от 80 до 150 мкм.

Предметом изобретения является также трубопроводная система, в частности, уложенная в грунт, состоящая из трубопроводных элементов, таких как определено выше, и способ защиты трубопроводного элемента из черного металла, в частности из чугуна, от коррозии, в частности почвенной, включающей следующие этапы : а) нанесение путем дуговой металлизации первого цинкового слоя; б) нанесение путем дуговой металлизации второго слоя цинкоалюминиевого сплава, содержащего 3 - 55% алюминия; в) нанесение третьего пористого слоя, называемого шпаклевкой, включающего органическое связующее вещество, в частности, водную краску, битумный лак или эпоксидную смолу.

Ниже приводится конкретный пример осуществления изобретения в применении к трубопроводному элементу для подачи воды или стоков из ковкового чугуна.

В этом примере описанное выше покрытие наносится в три этапа на чугун, пропущенный через термическую печь, т.е. обладающий коркой, образованной оксидами железа.

На первом этапе осаждают первый цинковый слой путем металлизации в электрической дуге.

Затем второй слой, образованный цинкоалюминиевым сплавом, осаждается путем металлизации в электрической дуге на первый слой.

Наконец, наносят путем распыления чистовой слой, называемый шпаклевкой, включающий органическое связующее вещество, в частности водную краску, битумный лак или эпоксидную смолу. Такое распыление может, в частности, быть выполнено с помощью краскораспылителя, действующего без воздуха или на сжатом воздухе.

В основном, это покрытие осуществляет следующую функцию.

Цинковый слой, так называемый жертвенный по отношению к чугуну, может постепенно расходоваться путем окисления под действием электрохимического элемента, образованного чугуном, цинком и грунтом, для защиты подстилающего или обнаженного чугуна в местах дефектов или повреждений покрытия путем образования защитного слоя из продуктов коррозии, которые образуют устойчивые осаждения в том месте, где они появились.

Продукты коррозии забивают и заделывают указанные повреждения, но при истощении цинка этот слой постепенно разрушается со временем, не возобновляясь, и при этом чугун уже не защищен. Следовательно, основным фактором, приводящим к истощению цинка, является самокоррозия цинка, при которой расходуется этот металл.

Второй слой из цинкоалюминиевого сплава предохраняет цинковый слой от этого явления, будучи сам местом самокоррозии.

Взаимодействие между первым цинковым слоем и вторым слоем из сплава стабилизирует каждый металлический слой для образования защитного слоя длительного действия.

Так как слой сплава наносится путем металлизации в электрической дуге, он образован затвердевшими капельками и следовательно, является пористым. Эти поры частично забиты из-за появления осадков от коррозии цинка, при этом постепенное продвижение электролита из грунта к слою чистого цинка затормаживается в слое сплава. Кроме того, пористость этого слоя сплава способствует эффективному закреплению слоя шпаклевки.

Следует отметить, в связи с этим, что миграция продуктов коррозии первого слоя цинка во второй слой сплава позволяет забивать этот второй слой, снижая таким образом диффузию активных составляющих грунтов в чугун. В связи с этим, защитный слой, образующийся путем регулируемого преобразования различных слоев покрытия обеспечивает более эффективную длительную стойкость, чем переходные слои, получаемые из того или другого металлического составляющего цинк или сплав покрытия по изобретению.

Пористый характер цинкового слоя также сам по себе важен, так как увеличивает активную поверхность цинка, а следовательно, эффективность гальванической защиты, и кроме того, он способствует эффективному закреплению слоя сплава.

Слой цинка и слой цинкоалюминиевого сплава выполняют следовательно, в основном, дополнительные функции, и отмечается, что их взаимное наложение в соответствующих количествах предпочтительно не менее 200 г/м² и 150 г/м² эффективно защищает чугун от почвенной коррозии.

Слой шпаклевки позволяет главным образом замедлить самокоррозию цинка, а следовательно способствует созданию компактного и плотного слоя продуктов коррозии цинка для поддержания их защитного эффекта. Толщина шпаклевки должна быть достаточной для обеспечения эффективного торможения самокоррозии цинка, но достаточно низкой для обеспечения эффективного действия гальванической защиты и образования продуктов коррозии.

Кроме того, слишком большая толщина шпаклевки привела бы к улавливанию воды под ней и к образованию вспучиваний.

Таким образом, было определено, что толщина шпаклевки должна быть от 80 до 150 мкм.

Изобретение относится к строительству и применяется для противокоррозионной защиты подземных трубопроводов из чугунных труб. На трубу наносят наружное многослойное защитное покрытие. Первый слой - цинковый, второй - из цинкоалюминиевого сплава, а наружный - пористый, на основе органического вяжущего вещества. Даны рекомендации по методам нанесения покрытия к толщине слоев. Повышает надежность трубопровода за счет эффективной защиты от коррозии. 3 с. и 7 з.п.ф-лы.

1. Трубопроводный элемент из черного металла, в частности из чугуна, имеющий наружное покрытие, состоящее из нескольких слоев, первый из которых - слой цинка, и наружный органический слой, отличающийся тем, что на первом слое цинка нанесен второй слой, пористый, из цинкоалюминиевого сплава, содержащего от 5 до 55% алюминия, а наружный органический слой расположен на втором слое, представляет собой шпаклевку, является пористым и включает органическое связующее вещество, в частности водную краску, битумный лак или эпоксидную смолу. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что первый слой является пористым. 3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что слой цинка нанесен в количестве не менее 130 г/м², в частности 200 г/м². 4. Элемент по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что слой сплава нанесен в количестве не менее 130 г/м², в частности 150 г/м². 5. Элемент по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что слой шпаклевки имеет толщину от 80 до 150 мкм. 6. Трубопроводная система, в частности заглубленная в грунт, состоящая из трубопроводных элементов из черного металла, в частности из чугуна, каждый из которых имеет наружное покрытие, состоящее из нескольких слоев, первый из которых - слой цинка, и наружный органический слой, отличающаяся тем, что на первом слое покрытия каждого трубопроводного элемента нанесен второй слой, пористый, из цинкоалюминиевого сплава, содержащего от 5 до 55% алюминия, а наружный органический слой расположен на втором слое, представляет собой шпаклевку, является пористым и включает органическое связующее вещество, в частности водную краску, битумный лак или эпоксидную смолу. 7. Способ защиты трубопроводного элемента из черного металла, в частности из чугуна, от коррозии, в частности от почвенной, при котором распыляют на подложку первый слой цинка путем металлизации и затем распыляют слой, называемый шпаклевкой, отличающийся тем, что металлизацию для распыления первого слоя цинка осуществляют в электродуге, распыляют на первый слой цинка путем металлизации в электродуге второй слой цинкоалюминиевого сплава, содержащего от 5 до 55% алюминия, до распыления шпаклевки, являющейся пористой и включающей органическое связующее вещество, в частности водную краску, битумный лак или эпоксидную смолу. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что слой цинка распыляют в количестве не менее 130 г/м², в частности 200 г/м². 9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что слой сплава распыляют в количестве не менее 130 г/м², в частности 150 г/м². 10. Способ по одному из пп.7 - 9, отличающийся тем, что третий слой распыляют, в частности, до толщины от 80 до 150 мкм.