СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ ПОВЕРХНОСТЬ Российский патент 2006 года по МПК F16L58/02 

Изобретение относится к области защиты от коррозии металлических поверхностей, предпочтительно трубопроводного транспорта и электрических бронированных кабелей, а именно к области строительства и ремонта подземных коммуникаций, и может быть использовано для изоляции металлических поверхностей от комбинированного действия влаги и кислорода, предпочтительно, для изоляции поверхностей стальных трубопроводов и электрических кабелей в металлической оболочке.

Известен (RU, патент № 2188980 F 16 L 58/04, 2002) способ защиты подземных трубопроводов и металлоконструкций от коррозии. Согласно известному способу предварительно смешивают грунтовку с ингибитором коррозии, затем очищают металлическую поверхность от загрязнений, нанесение подготовленной грунтовки на очищенную металлическую поверхность с последующим нанесением изоляционного покрытия.

Недостатком известного способа следует признать недостаточную адгезию адгезионного покрытия к грунтовке, что приводит к доступу влаги и воздуха к металлической поверхности с последующей коррозией покрытия.

Известен (Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Противокоррозионная и тепловая изоляция. ВСН 008-88. - М., Миннефтегазстрой, 1990, стр.10) способ нанесения изоляционной ленты на внешнюю поверхность трубопровода. Согласно известному способу проводят предварительную очистку, нанесение грунтовки и изоляционного полимерного ленточного покрытия на трубопровод, причем при температуре окружающего воздуха ниже 10°С поверхность трубопровода подогревают до температуры не ниже 15°С и не свыше 50°С.

Недостатком известного способа следует признать недостаточную адгезию адгезионного покрытия к грунтовке, что приводит к доступу влаги и воздуха к металлической поверхности с последующей коррозией покрытия.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого способа, состоит в разработке способа нанесения изоляционного покрытия на металлические поверхности и отверждение с использованием малого нагрева и получением высокой адгезии при значительном улучшении антикоррозионных характеристик покрытия и, как следствие, - уменьшение затрат на плановый капитальный ремонт металлической поверхности за счет увеличения его срока службы.

Технический результат, получаемый при реализации способа, состоит в повышении адгезии изоляционного полимерного ленточного покрытия к металлической поверхности с усилением диффузионного барьера, обеспечивающих повышение антикоррозионных свойств указанного покрытия.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ нанесения изоляционного покрытия на металлическую поверхность, включающий последовательное нанесение грунтовочного слоя на металлическую поверхность, нанесение изоляционного полимерного ленточного покрытия на загрунтованную металлическую поверхность, при этом предварительно нагревают изолируемую металлическую поверхность до температуры не ниже 10°С, после нанесения грунтовочного слоя проводят дополнительный нагрев металлической поверхности до температуры 40-50°С, при этом используют изоляционное полимерное ленточное покрытие на основе термоусаживаемой пленки с температурой размягчения адгезионного слоя покрытия 45-55°С, перед нанесением изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят нагрев горячим воздухом его адгезионного слоя до температуры 55-65°С, а после нанесения изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят нагрев указанного покрытия до его термоусаживания. В некоторых случаях реализации на грунтовочный слой дополнительно наносят мастично-битумно-полимерное покрытие с последующим отверждением при температуре 80-85°С. Иногда до отверждения на мастично-битумно-полимерное покрытие дополнительно наносят армирующий материал. На грунтовочный слой могут дополнительно нанести многослойное ленточное мастично-битумно-полимерное покрытие холодного нанесения. Обычно после нанесения грунтовочного слоя проводят дополнительный нагрев металлической поверхности с использованием индукционного нагрева. Преимущественно термоусаживание изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят при температуре 100-120°С.

Изоляционное полимерное ленточное покрытие обычно представляет собой радиационно-модифицированную полимерную пленку, выполненную из полиолефинов, возможно, с использованием дополнительных мономеров. При реализации способа могут быть использованы адгезионные слои любого состава, нанесенные на указанную радиационно-модифицированную пленку, способные размягчаться при температуре примерно 45-55°С. Их возможные составы будут приведены ниже. Необходимым условием реализации способа является использование именно термоусаживающейся полимерной пленки. Это позволяет, в первую очередь, удалить воздух из-под пленки, не допуская его контакта с поверхностью металла, и, во-вторых, усилить прилегание пленки к изолируемой металлической поверхности, уменьшая тем самым возможность проникновения влаги и воздуха к изолируемой поверхности. При реализации способа желательно нанести на грунтовочный слой мастично-битумно-полимерное покрытие с последующим отверждением его при температуре 80-85°С. При этом может быть использовано практически любое известное мастично-битумно-полимерное покрытие, применяемое в настоящее время при изоляции трубопроводов, если температура его отверждения отвечает указанному условию. До отверждения на мастично-битумно-полимерное покрытие может быть дополнительно нанесен армирующий материал, в частности стеклоткань или ее аналоги, применяемые для этих целей при изоляции поверхности трубопроводов. Это позволит увеличить механическую прочность изоляционного покрытия. Также на грунтовку (праймер) может быть для улучшения изоляции металлической поверхности дополнительно нанесено любое известное многослойное армированное ленточное мастично-битумно-полимерное покрытие холодного нанесения.

В дальнейшем сущность предложенного способа будет раскрыта с использованием примеров его реализации.

1. На стальную трубу диаметром 1020 мм при проведении ремонтных работ после удаления механическим путем старой изоляции нанесли грунтовочный слой «ЭДП» толщиной 120 мкм, при этом температура трубы доведена до 50°С в два этапа. До 20°С нагревание трубы происходило открытым пламенем, до 50°С - с использованием индукционного нагрева. Затем на грунтовочный слой нанесли путем намотки термоусаживающуюся изоляционную ленту, предварительно нагрев адгезионный слой ленты до 60°С горячим воздухом. Термоусаживающаяся лента выполнена из компаундированного полиэтилена на основе полиэтиленов высокого и низкого давления, а также свето- и термостабилизаторов, и обработана с использованием ускорителя электронов («Электрон-10») с дозой облучения полиэтилена 18,1 Мрад, что придает новые физико-химические свойства основе. Кроме того, выполнена двухплоскостная термодинамическая ориентация, приводящая к способности ленты к термоусадке. На полиэтиленовую основу нанесен клей-адгезив, содержащий флогопит в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный сополимер пропилена и бутилена, N-фенил-β-нафтиламин в качестве добавки-антиоксиданта при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат10низкомолекулярный полимер20добавка5сополимер этилена и винилацетата65

Используемый адгезив имеет температуру размягчения 48°С. Затем полученное изоляционное покрытие нагрели для термоусадки полимерной основы до температуры 100°С. Результаты испытаний приведены в табл.1 (пример 1).

2. На стальную трубу диаметром 1220 мм при проведении ремонтных работ после удаления механическим путем старой изоляции нанесли грунтовочный слой «Транскор-Газ» толщиной 125 мкм, при этом температура трубы составляла 22°С. Затем на грунтовочный слой нанесли армированное стеклосеткой типа ССТБ мастично-битумно-полимерное покрытие холодного нанесения «РАМ» толщиной 2,0 мм. На мастично-битумно-полимерное покрытие путем намотки нанесли термоусадочную изоляционную ленту, выполненную из компаундированного полиэтилена на основе полиэтиленов высокого и низкого давления, а также свето- и термостабилизаторов, и обработанную с использованием ускорителя электронов («Электрон-10») с дозой облучения 19,4 Мрад, что придает новые физико-химические свойства основе. Кроме того, выполнена двухплоскостная термодинамическая ориентация, приводящая к способности ленты к термоусадке. Клей-адгезив содержал цеолит в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный сополимер пропилена и изобутилена, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол в качестве добавки-стабилизатора при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат11низкомолекулярный полимер23добавка6сополимер этилена и винилацетата60

Используемый адгезив имеет температуру размягчения 50°С. Затем полученное изоляционное покрытие нагрели для термоусадки полимерной основы до температуры 120°С. Результаты испытаний приведены в табл.1 (пример 2).

3. На стальную трубу диаметром 1420 мм при проведении ремонтных работ после удаления механическим путем старой изоляции нанесли грунтовочный слой «Транскор-Газ» толщиной 150 мкм, при этом температура трубы составляла 22°С. Затем на грунтовочный слой нанесли дополнительно мастично-битумно-полимерное покрытие «Транскор-Газ» при температуре 140-150°С с отверждением при температуре 80-85°С, а затем путем намотки полимерную ленту, выполненную из компаундированного полиэтилена на основе полиэтиленов высокого и низкого давления, а также свето- и термостабилизаторов, и обработанную с использованием ускорителя электронов («Электрон-10») с дозой облучения 19,8 Мрад. Клей-адгезив содержал биотит в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный гомополимер пропилена, в качестве добавки-агента липкости - глицериновый эфир канифоли, модифицированной фумаровой кислотой при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат10низкомолекулярный полимер22добавка8сополимер этилена и винилацетата60

Используемый адгезив имеет температуру размягчения 52°С. Затем полученное изоляционное покрытие нагрели для термоусаживания полимерной основы до температуры 120°С. Результаты испытаний приведены в табл.1 (пример 3).

Таблица 1№ п.п.Показатели свойств материалов и покрытий на их основеТермоусаживающиеся изоляционные лентыПример 1Пример 2Пример 3Данные
испытанийНорма по требованиямДанные испытанийНорма по требованиямДанные испытаний Номинальные размеры материалов: 1,2; 1,8;   - толщина, мм2,2±0,22,0; 2,4 (±0.2)
225;0,8±0,10,8±0,10,8±0,1- ширина, мм450±0,2
225±0,2450 (±2)450±1 450±12.Показатели свойств материалов: 
 
 
 
 
12
13 
 
 
 
 
10
25 
 
 
 
 
10
15 
 
 
 
 
10
15 
 
 
 
 
10
152.1.Степень усадки в продольном направлении, %
- не менее
- не более2.2.Содержание гель-фракции пленки-основы, %
- не менее
- не более 
 
60
65 
 
40
80 
 
60
65 
 
40
8060
652.3.Прочность при разрыве при (20±5)°С, МПа     - пленки-основы ленты15,3не менее 15,015,3не менее 15,015,3- ленты с клеевым подслоем12,2не менее 12,012,2не менее 12,012,22.4.Относительное удлинение при разрыве при (20±5)°С, %450-500не менее 200450-500не менее 200450-5003.Показатели свойств покрытий     3.1.Адгезия покрытия к стали при (20±5)°С, Н/см ширины60-80 (ср. 75)не менее 5040-45 (ср. 42.5)не менее 3540-45 (ср. 42.5)

Продолжение таблицы 1№ п.п.Показатели свойств материалов и покрытий на их основеТермоусаживающиеся изоляционные лентыПример 1Пример 2Пример 3Данные испытанийНорма по требованиямДанные испытанийНорма по требованиямДанные испытаний3.2.Адгезия покрытия к стали, Н/см ширины, после 1000 ч испытаний в воде при температурах:     (20±5)°С55-65не менее 5045-48не менее 3045-48(40±3)°С52-575047-523047-52(60±3)°C     3.3.Адгезия к полиэтиленовому покрытию, Н/см ширины60-80не менее 5051-53не менее 5051-533.4.Адгезия к полиэтиленовому покрытию, Н/см ширины, после 1000 ч испытаний в воде при температурах:     (20±5)°С55-65не менее 3545-48не менее 3545-48(40±3)°С
(60±3)°C55-57
-35
-45-473545-473.5.Площадь катодного отслаивания покрытия, см², после 30 суток испытаний в 3% растворе NaCl при потенциале поляризации 1,5 В при температурах:  Не регламентируетсяНе регламентируетсяНе регламентируется(20±5)°С3,0не более 5,0 (4.0)*(40±3)°С
(60±3)°C6,510,0 (8,0)*--3.6.Диэлектрическая сплошность покрытия, кВ>15не менее 5 кВ/мм (10 кВ - 2,0 мм)>15не менее 5 кВ/мм (9 кВ - 1,8 мм)>15

Продолжение таблицы 1№ п.п.Показатели свойств материалов и покрытий на их основеТермоусаживающиеся изоляционные лентыПример 1Пример 2Пример 3Данные испытанийНорма по требованиямДанные испытанийНорма по требованиямДанные испытаний3.7.Переходное сопротивление покрытия в 3% растворе NaCl при (20±5)°С, Ом×м²>10¹⁰не менее 10¹⁰>10¹⁰не менее 10¹⁰>10¹⁰3.8.Ударная прочность покрытия при температурах испытаний от минус 40°С до плюс 40°С, Дж10/11не менее 4 Дж/мм (8 Дж для толщины 2,0 мм)8/9не менее 4 Дж/мм (7 Дж для толщины 1,8 мм)8/93.9.Стойкость к растрескиванию при температуре 50°С, ч>1000не менее 1000>1000не менее 1000>10003.10.Стойкость к воздействию УФ-радиации в потоке 600 кВт·ч/м при температуре 50°С, ч>500не менее 500>500не менее 500>5003.11.Грибостойкость, баллменее 2не более 2менее 2не более 2менее 23.12.Температура хрупкости, °Сминус 60не выше минус
30минус
60не выше минус 60минус 703.13.Изменение относительного удлинения при разрыве после 1000 ч испытаний на воздухе при 100°С.в % от исходной величины8-10не более 258-10не более 258-103.14.Сопротивление пенетрации (вдавливанию) при (20±5)°С, мм0,15не более 0,20,15не более 0,20,15

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется при строительстве и ремонте подземных трубопроводов и кабелей в металлической оболочке. При проведении ремонтных работ после удаления механическим путем старой изоляции на стальную трубу наносят грунтовочный слой «ЭДП» толщиной 120 мкм, температуру трубы доводят до 50°С в два этапа: до 20°С нагревание трубы производят открытым пламенем, а до 50°С - с использованием индукционного нагрева. На грунтовочный слой наносят путем намотки термоусаживающуюся изоляционную ленту с предварительным нагревом адгезионного слоя ленты до 60°С горячим воздухом. Полученное изоляционное покрытие нагревают для термоусадки полимерной основы до температуры 100°С. Повышает коррозионную защиту трубопровода. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ нанесения изоляционного покрытия на металлическую поверхность, включающий нанесение грунтовочного слоя на металлическую поверхность, нанесение изоляционного полимерного ленточного покрытия на металлическую поверхность, отличающийся тем, что предварительно нагревают металлическую поверхность до температуры не ниже 10°С, после нанесения грунтовочного слоя проводят дополнительный нагрев металлической поверхности до температуры 40-50°С, при этом используют изоляционное полимерное ленточное покрытие на основе термоусаживаемой пленки с температурой размягчения адгезионного слоя покрытия 45-55°С, перед нанесением изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят нагрев горячим воздухом его адгезионного слоя до температуры 55-65°С, а после нанесения изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят нагрев указанного покрытия до его термоусаживания.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на грунтовочный слой дополнительно наносят мастично-битумно-полимерное покрытие с последующим отверждением при температуре 80-85°С.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что до отверждения на мастично-битумно-полимерное покрытие дополнительно наносят армирующий материал.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на грунтовочный слой дополнительно последовательно наносят многослойное ленточное мастично-битумно-полимерное покрытие холодного нанесения.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после нанесения грунтовочного слоя проводят дополнительный нагрев металлической поверхности с использованием индукционного нагрева.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что термоусаживание изоляционного полимерного ленточного покрытия проводят при температуре 100-120°С.