СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ИЗОЛЯЦИОННОЙ МАНЖЕТЫ НА СТЫК ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2013 года по МПК F16L58/02 C09D5/08 C09J7/02 

Изобретение относится к области защиты металла от коррозии и может найти применение при защите от коррозии сварных швов металлических трубопроводов, предназначенных для транспортировки жидких и газообразных сред.

Качество защиты от коррозии сварного шва зависит от нескольких причин:

- качественной подготовки металлической части трубопровода в зоне сварного шва,

- качественной подготовки заводского полиэтиленового покрытия трубопровода, примыкающего к зоне сварного шва на длину перекрытия его термоусаживающейся манжетой,

- температуры прогрева изолируемой части трубы и части полиэтиленового заводского покрытия,

- высокой адгезионной прочности к металлу и полиэтилену изолируемого материала,

- высокой прочности изолируемого материала.

Известны адгезионные и прочностные свойства изоляционного материала и способы его нанесения на трубопроводы.

Известен (патент RU 2230878) способ изоляции сварных стыков трубопроводов путем предварительного нанесения на сварной шов адгезионной ленты, обеспечивающей адгезионное соединение с металлом трубы, прогревом полимерной ленты, термоусаживающуюся манджету наносят с нахлестом на боковые поверхности, обжимают полученные соединения, прогрев ведут открытым пламенем.

Известен также способ изоляционной защиты, изложенный в «Инструкции по защите городских подземных трубопроводов от коррозии« РД 153-39.4-091.-01. - М, 4 - и филиал Воениздата, 2002, с.26-28, путем применения термоусаживающейся манжеты с применением специального оборудования и приспособлений.

Известен способ нанесения изоляционной манжеты на стык трубопровода (заявка 2008147029/06 от 28.11.2008, опубл. 20.08.2010), состоящий в качественной подготовке поверхности изолируемого стыка, нанесении на подготовленную поверхность рулонного адгезионного материала, нагрева его до размягчения, на размягченный слой адгезионного материала помещают отрезок термоусаживающейся ленты, соединяют внахлест концы термоусаживающейся полимерной ленты, на место соединения концов устанавливают замковую пластину и проводят термоусаживание манжеты.

При необходимости на подготовленную металлическую часть изолируемой поверхности предварительно наносят слой эпоксидного праймера.

Подготовка поверхности стыка зависит от условий нанесения изолирующей манжеты. Очистку производят с использованием механических средств.

Нанесенный на подготовленную поверхность рулонный адгезионный материал прогревают до температуры +70°С.

Недостаток этого способа - в низкой температуре прогрева, особенно участка полиэтиленового заводского покрытия. При такой температуре качественного адгезионного соединения усаживающейся манжеты с полиэтиленовым покрытием не произойдет.

Недостатки указанных способов

- отсутствие в применяемых материалах стабилизаторов приводит к термодеструкции полимеров в указанных диапазонах температур, что ведет к снижению физико-механических свойств, применяемых полимерных материалов,

- низкая адгезионная прочность изляционного полимерного материала к базовому (заводскому) полиэтиленовому покрытию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ (патент RU 2228940) противокоррозионной изоляции сварных стыков и мест ремонта трубопровода путем нанесения термоусаживающейся многослойной адгезионной ленты, содержащей защитный слой из полиэтиленовой ленты, электронно-химически модифицированной до поглощения дозы 25-50 Мрад (0,25-0,5 МГр) и ориентированной в долевом направлении на 25-75%, и адгезионный слой на основе сополимера этилена с добавками неорганического наполнителя и модификатора, причем перед нанесением многослойной адгезионной ленты наносят эпоксидную композицию, при этом адгезионный слой ленты содержит в качестве модификатора полиизоцианат, а в качестве сополимера этилена - сополимер этилена с винилацетатом (1) и сополимер этилена с винилацетатом (11), имеющих разницу в содержании винилацетатных групп, равную 5-25%, и сополимер этилена с винилацетатом (111) с содержанием 27-30 винилацетатных групп и показателем текучести расплава 15-30 г/10 мин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер этилена с винилацетатом (1) 19-57

Сополимер этилена с винилацетатом (11) 57-19

Сополимер этилена с винилацетатом (111) 4-15

Неорганический наполнитель 8-17

Модификатор - полиизоцианат 1-3

Недостаток этого способа состоит в:

- увеличении числа технологических операций получения изоляционных адгезионных лент - смешение ингредиентов, перегранулирование смеси, что ведет к дополнительной термодеструкции полимеров из-за отсутствия в композиции стабилизаторов,

- наличии в составе композиции сополимера этилена с винилацетатом (111) с содержанием 27-30% винилацетатных групп и показателем текучести 15-30 г/10 мин, прочность и относительное удлинение которого заводом-изготовителем (например, СЭВ марки 1170-210)

не лимитируется, что ведет к разбросу свойств композиции,

- низкой прочности полимера из данной композиции 11,0 МПа,

- необходимости в предварительном нанесении на подготовленную металлическую часть трубы эпоксидного праймера,

- высокой поглощенной дозе.

Задачей настоящего изобретения является создание технологического процесса, свободного от указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что в адгезионную композицию сополимера с винилацетатом с содержанием винилацетатных групп 10-14%, текучести расплава 5,0-10,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,8 МПа или композицию сополимера этилена с винилацетатом с содержанием винилацетатных групп в пределах 10-15%, текучести расплава 2,0-6,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,0 МПа, содержащую минеральный наполнитель и модификатор - полиизоцианат, перед изготовлением лент вводят серусодержащий стабилизатор полигидрохинондисульфид в концентрации 0,1-0,3 мас.% и подвергают воздействию ускоренными электронами с поглощенной дозой 0,07-0,1 МГр.

Изоляционный слой при необходимости может быть:

- 2-слойным, на предварительно подготовленную металлическую поверхность, которая состоит в прогреве металла до температуры 50-60°С для удаления конденсата, очистки от загрязнений и при необходимости вторичный прогрев металла для удаления конденсата, наносится термоусаживающаяся адгезионная лента, состоящая из полиэтиленовой ленты - основы, представляющую собой предварительно электронно-химически модифицированную и ориентированную в долевом направлении на 25-75% полиэтиленовую ленту, на которую со стороны, обращенной к металлу, нанесен адгезионный слой толщиной 100-150 мкм,

- 3-слойным, на предварительно подготовленную металлическую поверхность наносится эпоксидный праймер или лента-адгезив, затем термоусаживающаяся манжета с адгезионным слоем,

- 4-слойным, на подготовленную металлическую поверхность наносится слой эпоксидного праймера, затем лента-адгезив, затем термоусаживающаяся манжета с адгезионным слоем, при этом слой адгезива на манжете и слой агезива (праймера) на металле может быть дополнительно прогрет до температуры 100-120°С.

При необходимости на базовый (заводской) изоляционный слой из полиэтилена, примыкающий к району стыка, на длину перекрытия его термоусаживающейся манжетой, но не более 100 мм, предварительно прогретый до температуры 100-120°С, наносится слой адгезионной ленты, но не толще 150 мкм.

Толщина наносимой адгезионной ленты на металлическую поверхность в районе стыка определяется полным выравниванием поверхности.

При необходимости адгезионная лента может армироваться стеклосеткой.

Термоусаживание манжеты производится при температуре 100-120°С. Ниже приведены примеры, иллюстрирующие заявляемый способ.

Пример 1

В композицию сополимера с винилацетатом с содержанием винилацетатных групп 10-14% текучести расплава 5,0-10,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,8 МПа вводили стабилизатор ПГХДС в концентрации 0,2 мас.%. Массу перемешивали в смесителе при температуре 140-145°С в течение 0,5 часа. Из полученной массы прессовали при температуре 150°С пластину толщиной 2 мм. Из пластин вырезали образцы шириной 20 мм и длиной 50 мм и приводили в контакт с аналогичным образцом из электронно-химически модифицированного и ориентированного в долевом направлении на 25-75% ПЭ при температуре 150°С и давлении 3·10³ Па в течение 15 минут. После охлаждения и выдержки в течение 1 часа образцы испытывали на отслаивание. Прочность на отслаивание образцов ПЭ-СЭВ составила 2,2 Н/мм. Прочность на отслаивание аналогичных образцов, не содержащих стабилизатора, составила 0,4 Н/мм.

Пример 2. По примеру 1, отличающийся тем, что концентрация ПГХДС составила 0,3 мас.%.

Прочность на отслаивание составила 2,0 Н/мм.

Пример 3. По примеру 1, отличающийся тем, что концентрация стабилизатора ПГХДС составляла 0,1 мас.%.

Прочность на отслаивание при этом составила 1,9 Н/мм.

Пример 4. В композицию сополимера этилена с винилацетатом с содержанием винилацетатных групп в пределах 10-15%, текучести расплава 2,0-6,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,0 МПа вводили стабилизатор ПГХДС в концентрации 0,2 мас.%. Массу перемешивали в смесителе при температуре 140-145°С в течение 0,5 часа. Из полученной массы прессовали при температуре 150°С пластину толщиной 2 мм. Из пластин вырезали образцы шириной 20 мм и длиной 50 мм и приводили в контакт с аналогичным образцом из электронно-химически модифицированного и ориентированного в долевом направлении на 25-75% ПЭ при температуре 150°С и давлении 3·10³ Па в течение 15 минут. После охлаждения и выдержки в течение 1 часа образцы испытывали на отслаивание. Прочность на отслаивание образцов ПЭ-СЭВ составила 2,4 Н/мм.

Образцы для испытания на растяжение готовили путем смешения СЭВ (смесь СЭВ 1) с содержанием винилацетатных групп в пределах 10-15%, текучести расплава 2,0-6,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,0 МПа (1) и СЭВ (смесь СЭВ 2) с содержанием винилацетатных групп 10-14%, текучести расплава 5,0-10,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,8 МПа с минеральным наполнителем и модификатором (полиизоцианатом) (2) в смесителе при температуре 140-145°С с ПГХДС в концентрации 0,2 мас.%. Из полученных масс прессовали при температуре 150°С пластины толщиной 2 мм. Полученные пластины облучали ускоренными электронами с энергией 6,0 МэВ и поглощенной дозой 0,07 и 0,1 МГр в присутствии кислорода воздуха. Из пластин вырезали лопатки и проводили испытания на растяжение. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Образцы для определения прочности на отслаивание готовили следующим образом: в смесителе при температуре 140-145°С путем смешения с ПГХДС в концентрации 0,2 мас.% готовили массы из СЭВ 1 и СЭВ 2.

Из приготовленной массы прессовали при температуре 150°С пластины толщиной 2 мм. Полученные пластины облучали ускоренными электронами с энергией 6,3 МэВ и поглощенной дозой 0,1 МГр. Из пластин вырезали образцы шириной 20 мм и длиной 50 мм. Образцы из СЭВ приводили в контакт с образцами из электронно-химически модифицированного и ориентированного в долевом направлении на 25-75% ПЭ и стали (Ст.3) при температуре 150°С и давлении 3·10³ Па в течение 15 минут.

После охлаждения и выдержке в течение 1 часа образцы испытывали. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2 №№ опытов КОНТАКТНАЯ ПАРА Стабилизатор и его концентрация в полимерах Поглощенная доза Прочность на отслаивание МАРКА МАТЕРИАЛА МАРКА МАТЕРИАЛА к ПЭ к металлу       % МГр Н/мм Н/мм Пример 11 СЭВ, смесь 1 ПЭ 153 0,2 0,1 8,0   Пример 12 СЭВ, смесь 1 Ст.3 0,2 0,1   7,5 Пример 13 СЭВ, смесь 2 ПЭ 153 0,2 0,1 8,5   Пример 14 СЭВ, смесь 2 Ст.3 0,2 0,1   7,5

Пример 15

Образец для испытания на растяжение готовили путем смешения СЭВ с содержанием винилацетатных групп в пределах 10-15%, текучести расплава 2,0-6,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,0 МПа (1) смешения в смесителе при температуре 140-145°С с ПГХДС в концентрации 0,2 мас.%. Из полученной массы прессовали при температуре 150°С пластины толщиной 2 мм. Полученные пластины облучали ускоренными электронами с энергией 6,0 МэВ и поглощенной дозой 0,1 МГр в присутствии кислорода воздуха. После облучения пластину армировали стеклосеткой. Из пластин вырезали лопатки и проводили испытания на растяжение. Прочность композиции 25,5 МПа.

Изобретение относится к области защиты металла от коррозии и может найти применение при защите от коррозии сварных швов металлических трубопроводов, предназначенных для транспортировки жидких и газообразных сред. Способ осуществляют путем нанесения термоусаживающейся многослойной адгезионной ленты, содержащей защитный слой из полиэтиленовой ленты, электронно-химически модифицированной и ориентированной в долевом направлении на 25-75%, и адгезионный слой из ленты, электронно-химически модифицированной ускоренными электронами с поглощенной дозой 0,1 МГр, выполненной из состава, содержащего сополимер этилена с винилацетатом с содержанием винилацетатных групп 10-14%, текучести расплава 5,0-10,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,8 МПа или сополимера этилена с винилацетатом с содержанием винилацетатных групп в пределах 10-15%, текучести расплава 2,0-6,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,0 МПа, минеральный наполнитель, модификатор - полиизоцианат и серусодержащий стабилизатор полигидрохинондисульфид в концентрации 0,1-0,3 мас.%. Технический результат - улучшение адгезионной прочности изоляционного материала. 8 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ противокоррозионной изоляции сварных стыков и мест ремонта трубопровода путем нанесения термоусаживающейся многослойной адгезионной ленты, содержащей защитный слой из полиэтиленовой ленты электронно-химически модифицированной и ориентированной в долевом направлении на 25-75% и адгезионный слой из ленты на основе сополимера этилена с добавками минерального наполнителя и модификатора - полиизоцианат, отличающийся тем, что в качестве сополимера этилена используют сополимер этилена с винилацетатом с содержанием винилацетатных групп 10-14%, текучести расплава 5,0-10,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,8 МПа или сополимера этилена с винилацетатом с содержанием винилацетатных групп в пределах 10-15%, текучести расплава 2,0-6,0 г/10 мин и прочности при разрыве 9,0 МПа, а перед изготовлением адгезионного слоя в него вводят серосодержащий стабилизатор полигидрохинондисульфид в концентрации 0,1-0,3 мас.% и подвергают воздействию ускоренными электронами с поглощенной дозой 0,1 МГр.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на базовое полиэтиленовое покрытие, примыкающее к сварному стыку на глубину перекрытия его термоусаживающейся многослойной адгезионной лентой, но не более 100 мм, нагретой до температуры 100-120°С, наносят слой адгезионной ленты.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что по необходимости на предварительно подготовленную металлическую поверхность и разогретую до температуры 100-120°С наносят эпоксидный праймер.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на подготовленную металлическую поверхность в районе стыка и разогретую до температуры 100-120°С наносят адгезионную ленту толщиной, необходимой для выравнивания поверхности, и дополнительно прогревают до температуры 100-120°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионную ленту наносят на предварительно нанесенный и прогретый до температуры 100-120°С слой эпоксидного праймера.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионную ленту, наносимую на подготовленную поверхность, армируют стеклосеткой.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при подготовке поверхности изолирующего стыка его разогревают для удаления конденсата.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что при подготовке поверхности изолируемого стыка удаляют с поверхности неровности и загрязнения.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что при подготовке поверхности изолируемого стыка дополнительно после удаления с поверхности загрязнений и неровностей нагревают поверхность изолируемого стыка для удаления конденсата.