СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБОПРОВОДА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2018 года по МПК F16L58/10 

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода и может быть использовано для ремонта частично разрушенных в процессе эксплуатации труб или защиты их от воздействия агрессивных сред, механических повреждении, коррозии.

Изобретение предназначается для ремонта трубопроводов в городском хозяйстве и на промышленных объектах.

Известен способ покрытия внутренней поверхности трубопроводов, заключающийся в ведении в него облицовочной оболочки, в виде пропитанного ненасыщенным полиэфирным связующим рукава из волокнистого армирующего материала, размещенного между внутренним и внешними герметичными пленками из полиэтилена, прижатии рукава к внутренней поверхности трубопровода с последующим отверждением (РФ, патент № 2037420, класс В29С 63/64, 1995 г - аналог)

Недостатком известного способа является нарушение герметичности наружной пленки из полиэтилена и снижение вязкости связующего под действием давления теплоносителя, используемого для отверждения связующего, что приводит к фильтрации связующего в дефекты труб (трещины, изломы, расхождение стыков). Это обстоятельство ведет к обеднению армирующего материала связующим и, как следствие, образованию покрытия с разбросом по толщине и нестабильными свойствами по длине трубы.

Известен способ покрытия внутренней поверхности трубопроводов, заключающийся в предварительном изготовлении облицовочной оболочки, содержащей внутренний и внешний пленочные рукава из полиэтилена, размещенный между ними, пропитанный термореактивным связующим армирующий волокнистый рукав, герметизация облицовочной оболочки, введение ее после временной выдержки от 1 до 30 суток в трубопровод, прижатие к внутренней поверхности, за счет подачи рабочего агента под давление, с последующим отверждением связующего. (РФ, патент № 2037733, класс F16L 58/10, 1995 г - аналог)

Недостатком известного способа является:

- При временной выдержке облицовочной оболочки 1-5 дней при ее отверждении под давлением теплоносителя происходит фильтрация связующего и последствия, описанные выше.

- При временной выдержке облицовочной оболочки 5-15 дней происходит существенное нарастание вязкости за счет частичного структурирования связующего, что препятствует удалению из облицовочного рукава летучих соединений в процессе отверждения и приводит к повышению пористости, что снижает герметичность полученного покрытия и его эксплуатационные характеристики.

- При временной выдержки облицовочной оболочки 15-30 дней может произойти гелеобразование связующего или даже полное его отверждение, вследствие чего облицовочная оболочка уже не может быть использована для ремонта трубопровода. Жизнеспособность связующего зависит от внешних условий: температуры воздуха, влажности, наличия света, но обеспечить точное соблюдение всех параметров хранения рукава в реальных условиях не представляется возможным.

Наиболее близким техническим решением является способ покрытия внутренней поверхности трубопровода, содержащее две коаксиально расположенные трубчатые пленочные оболочки на основе термопластичного полимерного материала, одна из которых внешняя из полиэтилена, прилегает к внутренней поверхности трубопровода, а другая - отделена от нее коаксиальным основным и дополнительным армирующими слоями, пропитанными отвержденным полиэфирным связующим, загущенным аэросилом (РФ, патент № 2184304, класс F16L 58/10, 2002 г. - прототип).

Недостатком данного способа является то, что при отверждении связующего на основе полиэфирных смол происходит резкое повышение температуры до 120-140°С, вследствие экзотермичности реакции полимеризации, что приводит к разрушению водородных связей гидроксильных групп на поверхности аэросила и содержащихся в полиэфирном связующем, что полностью исключает загущающий эффект аэросила. Результатом является фильтрация неотвержденного связующего из армирующих слоев, что приводит к нарушению соотношения между армирующим слоем и связующим. При этом полученное покрытие имеет неоднородную структуру с нестабильными свойствами по длине трубы, что существенно снижает качество покрытия.

Целью настоящего изобретения является предотвращение фильтрации связующего при отверждении и сохранение заданного соотношения армирующего материала и связующего, что стабилизирует свойства покрытия по длине трубы.

Техническим результатом является повышение качества покрытия и увеличение срока его эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в способе нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, включающем две коаксиально расположенные трубчатые пленочные оболочки на основе термопластичного полимерного материала, одна из которых - внешняя из полиэтилена, прилегает к внутренней поверхности трубопровода, а другая - отделена от нее коаксиальным основным и дополнительным армирующими слоями, пропитанными отвержденным полиэфирным связующим, загущенным аэросилом, при этом армирующие слои, пропитанные полиэфирным связующим дополнительно содержат амиды полиоксикислот, при следующем соотношении компонентов в мас. ч.

- полиэфирная смола 100

- аэросил 3-5 - амид полиоксикислот 0,3-1,5 - инициатор отверждения 4,0,

а способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, включающий две коаксиально расположенные трубчатые пленочные оболочки на основе термопластичного полимерного материала, одна из которых - внешняя из полиэтилена, прилегает к внутренней поверхности трубопровода, а другая - отделена от нее коаксиальным основным и дополнительным армирующими слоями, пропитанными отвержденным полиэфирным связующим, загущенным, а в качестве загустителя используется замещенная мочевина, при следующем соотношении компонентов в мас. ч.:

- полиэфирная смола 100

- замещенная мочевина 0,1-1 - инициатор отверждения 4,0,

причем количество вводимой замещенной мочевины определяется внешними условиями, при ремонте трубопроводов при температуре окружающей среды -15°С количество замещенной мочевины составляет 0,1 мас. ч. на 100 мас. ч. полиэфирной смолы, при температуре -5°С количество замещенной мочевины составляет 0,3 мас. ч. на 100 мас. ч. полиэфирной смолы, при температуре 0°С количество замещенной мочевины составляет 0,5 мас. ч. на 100 мас. ч полиэфирной смолы, при температуре 10°С количество замещенной мочевины составляет 0,7 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы, при температуре 25°С количество замещенной мочевины составляет 1,0 мас. ч. на 100 мас. ч полиэфирной смолы, а при температуре окружающей среды - 15°С - 0°С применяется замещенная мочевина, представляющая собой продукт взаимодействия пропиламина с 2,4-толуилендиизоцианатом, а при температуре окружающей среды 10°С - 25°С замещенная мочевина представляет собой продукт взаимодействия этиламина с дифенилметан - 4,4'диизоцианатом.

Решение технической проблемы достигается за счет усиления загущающих свойств полиэфирного связующего, введением дополнительно амидов полиоксикислот, образующих плотную сетку за счет реакции силанольных групп аэросила с ОН группами амидов полиоксикислот.

Применение же замещенной мочевины формирует в полиэфирном связующем трехмерную пространственную структуру за счет ее мелких игольчатых микрокристаллов, обеспечивая повышение загущающих свойств связующего при отверждении.

При этом полиэфирное связующее может содержать полиэфирные смолы на основе бисфенола А (ПН-15), изофталевого ангидрида (НПС 9501 Т, НПС 9501), канифоли (ПН-10), а также инициаторы отверждения: перекись бензоила, перекись трет-бутилпербензоата, перекись лаурила, перекись циклогексанона, перекись метилэтилкетона.

Основные и дополнительные армирующие слои могут выполняться из тканых и нетканых материалов на основе органических и неорганических волокон, а в качестве внутренней пленочной оболочки использоваться полиэтилен, сополимер полиэтилена с полипропиленом, полиуретан.

Пример №1.

Вне трубы коаксиально размещается внешняя пленочная оболочка из полиэтилена и внутренняя трубчатая пленочная оболочка из смеси полиэтилена и полипропилена в соотношении 30:70, соединенная методом каландрования с армирующим слоем из нетканого материала на основе полиэфирных волокон. Между внутренней трубчатой пленочной оболочкой коаксиально размещается дополнительный армирующий слой из нетканого материала на основе полиэфирных волокон, и пропитывается полиэфирным связующим, состоящим из полиэфирной смолы марки НПС 9501, загущенной аэросилом /А/ и содержащей дополнительно амид полиоксикислоты (Б) при соотношении А:Б=3:0,3 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы, инициатора отверждения перекиси бензоила. Полученная таким образом слоистая структура вводится внутрь ремонтируемого участка трубопровода. Отверждается подачей теплоносителя пара, при избыточном давлении 0,5±0,05 атм. и температуре 103±2°С, образуя прочное монолитное покрытие.

Пример №2.

Осуществляется аналогично примеру №1, но полиэфирное связующее содержит аэросил и амид полиоксикислоты в соотношении 4:1 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы марки ПН-15, а в качестве инициатора отверждения перекись лаурила. Дополнительный армирующий слой из иглопробивного стеклянного холста ХПС.

Пример №3.

Осуществляется аналогично примеру №1, но полиэфирное связующее содержит аэросил и амид полиоксикислоты в соотношении 5:1,5 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы марки ПН-10, а качестве инициатора отверждения циклогексанон. Для дополнительного армирующего слоя используется ровинговая стеклоткань ткань ТР-07.

Пример №4.

Осуществляется аналогично примеру №1, но полиэфирное связующее содержит инициатор отверждения, представляющий смесь третбутилпербензоата и перекиси бензоила в соотношении 3:1. При этом внутренняя трубчатая пленочная оболочка выполняется из полиуретана, а в качестве дополнительного армирующего слоя используется стеклоткань УТС.

Пример №5

Вне трубы коаксиально размещается внешняя пленочная оболочка из полиэтилена и внутренняя трубчатая пленочная оболочка из смеси полиэтилена и полипропилена в соотношении 30:70, соединенная методом каландрования с армирующим слоем из нетканого материала на основе полиэфирных волокон. Между внутренней трубчатой пленочной оболочкой коаксиально размещается дополнительный армирующий слой из нетканого материала на основе полиэфирных волокон, и пропитывается полиэфирным связующим, состоящим из полиэфирной смолы марки НПС 9501, загущенной замещенной мочевиной, инициатора отверждения перекиси бензоила. При ремонте трубопроводов при температуре окружающей среды -15°С количество замещенной мочевины составляет 0,1 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. При этом замещенная мочевина представляет собой продукт реакции пропиламина с 2,4-толуилендиизоцианатом. Полученная таким образом слоистая структура вводится внутрь ремонтируемого участка трубопровода. Отверждается подачей теплоносителя пара, при избыточном давлении 0,5±0,05 атм. и температуре 103±2°С, образуя прочное монолитное покрытие.

Пример №6.

Осуществляется аналогично примеру №5, но при температуре окружающей среды -5°С содержание замещенной мочевины в связующем составляет 0,3 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы марки ПН-15.

Пример №7

Осуществляется аналогично примеру №5, но при температуре окружающей среды 0°С содержание замещенной мочевины в связующем составляет 0,5 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы марки ПН-10.

Пример №8.

Осуществляется аналогично примеру №5, но при температуре окружающей среды 10°С содержание замещенной мочевины в связующем составляет 0,7 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. При этом замещенная мочевина представляет собой продукт реакции этиламина с дифенилметан -4,4' диизоцианатом.

Пример №9.

Осуществляется аналогично примеру №8, но при температуре окружающей среды 25°С содержание замещенной мочевины в связующем составляет 1,0 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы.

Изобретение предназначается для ремонта трубопроводов частично разрушенных в процессе эксплуатации или для защиты их от воздействия агрессивных сред, механических повреждений, коррозии. Способ включает две коаксиально расположенные трубчатые пленочные оболочки на основе термопластичного полимерного материала. Одна из них - внешняя из полиэтилена - прилегает к внутренней поверхности трубопровода, а другая - отделена от нее коаксиальным основным и дополнительным армирующими слоями, пропитанными отвержденным полиэфирным связующим, загущенным аэросилом. Армирующие слои, пропитанные полиэфирным связующим дополнительно содержат амиды полиоксикислот, при следующем соотношении компонентов в мас. ч.: полиэфирная смола 100; аэросил 3-5; амид полиоксикислот 0,3-1,5; инициатор отверждения 4,0. В другом варианте способа в качестве загустителя используется замещенная мочевина, при следующем соотношении компонентов в мас. ч.: полиэфирная смола 100; замещенная мочевина 0,1-1; инициатор отверждения 4,0. Техническим результатом является повышение качества покрытия и увеличение срока его эксплуатации. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

1. Способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, включающий две коаксиально расположенные трубчатые пленочные оболочки на основе термопластичного полимерного материала, одна из которых - внешняя из полиэтилена, прилегает к внутренней поверхности трубопровода, а другая - отделена от нее коаксиальным основным и дополнительным армирующими слоями, пропитанными отвержденным полиэфирным связующим, загущенным аэросилом, отличающийся тем, что армирующие слои, пропитанные полиэфирным связующим дополнительно содержат амиды полиоксикислот, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

- полиэфирная смола 100

- аэросил 3-5 - амид полиоксикислот 0,3-1,5 - инициатор отверждения 4,0

2. Способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, включающий две коаксиально расположенные трубчатые пленочные оболочки на основе термопластичного полимерного материала, одна из которых - внешняя из полиэтилена, прилегает к внутренней поверхности трубопровода, а другая - отделена от нее коаксиальным основным и дополнительным армирующими слоями, пропитанными отвержденным полиэфирным связующим, загущенным, отличающийся тем, что в качестве загустителя используется замещенная мочевина, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

- полиэфирная смола 100

- замещенная мочевина 0,1-1 - инициатор отверждения 4,0

3. Способ нанесения покрытия по п. 2, отличающийся тем, что количество вводимой замещенной мочевины определяется внешними условиями, при ремонте трубопроводов при температуре окружающей среды -15°С количество замещенной мочевины составляет 0,1 мас. ч. на 100 мас. ч. полиэфирной смолы, при температуре -5°С количество замещенной мочевины составляет 0,3 мас. ч. на 100 мас. ч. полиэфирной смолы, при температуре 0°С количество замещенной мочевины составляет 0,5 мас. ч. на 100 мас. ч полиэфирной смолы, при температуре 10°С количество замещенной мочевины составляет 0,7 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы, при температуре 25°С количество замещенной мочевины составляет 1,0 мас. ч. на 100 мас. ч. полиэфирной смолы.

4. Способ нанесения покрытия по п. 2, отличающийся тем, что при температуре окружающей среды -15-0°С применяется замещенная мочевина, представляющая собой продукт взаимодействия пропиламина с 2,4-толуилендиизоцианатом.

5. Способ нанесения покрытия по п. 2, отличающийся тем, что при температуре окружающей среды 10-25°С замещенная мочевина представляет собой продукт взаимодействия этиламина с дифенилметан-4,4'диизоцианатом.