АНТИКОРРОЗИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ, СОСТАВ ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК C09D5/08 C09D163/00 C09D7/00 

Область техники

Изобретение относится к области нефте- и газодобычи, в частности изобретение раскрывает получение защитного антикоррозионного покрытия, пригодного для применения в агрессивных скважинных условиях нефтегазодобычи, осложненных коррозионными факторами, включая отложения солей и парафинов, для защиты внутренней поверхности труб нефтяного сортамента; для защиты цистерн и резервуаров для хранения нефти, нефтесодержащих жидкостей, воды, других растворов и жидкостей; для защиты трубопроводов от коррозии при транспортировке нефти, воды, химических растворов и других жидкостей, в качестве ремонтного состава для торцов, внешней и внутренней фасок и двух первых нерабочих витков резьбовой части насосно-компрессорных труб. Изобретение обеспечивает улучшенные технологические характеристики и даёт возможность получать антикоррозионное покрытие с более высоким уровнем сохранения физико-механических и термомеханических свойств материала после воздействия коррозионно-агрессивных сред под давлением при повышенной температуре.

Уровень техники

Известен застывающий полимерный состав и его использование при защите подложек, в частности, металлических труб, раскрытый в описании патента РФ №2146272, опубликованного 10.03.2000. Состав представляет собой жидкость при 20°C и содержит:

(1) 25-60% по весу эпоксидной смолы (состоит из бисфенола A эпоксида, из эпоксида новолак или из их смеси);

(2) 5-25% по весу отвердителя, который содержит

(a) первую составляющую, представляющую собой циклоалифатический амин или ароматический амин, и

(b) вторую составляющую, представляющую собой полиамидный амин, и

(3) 20-65% по весу инертный неорганический наполнитель.

Неорганический наполнитель может состоять из одного или более сульфата бария, литопона, слюды и двуокиси титана. Перед нанесением на подложку застывающий состав смешивают любым удобным способом. Для увеличения срока хранения застывающего состава часто бывает предпочтительно, чтобы этот застывающий состав поставлялся в виде двух частей, обычно представляющих собой в одной части эпоксид и отверждающие вещества во второй части, которые смешиваются на месте перед нанесением на подложку. Любая из этих частей или обе могут содержать инертный наполнитель и другие добавки. Подложки, защищаемые с помощью состава по данному изобретению, представляют собой протяженные подложки, в частности цилиндрические подложки, такие как трубопроводы или трубы.

Указанное изобретение может быть выбрано в качестве наиболее близкого аналога (прототипа). К недостаткам данного изобретения следует отнести то, что полимерный состав варьируется в широких пределах, что снижает надежность и долговечность покрытия в экстремальных условиях.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей заявленного изобретения является создание двухкомпонентого состава для получения антикоррозионного покрытия, пригодного для применения в агрессивных условиях нефтегазодобычи, в частности для покрытия труб нефтяного сортамента или насосно-компрессорных труб.

Также задачей изобретения является создание нового антикоррозионного покрытия, устойчивого к воздействию агрессивных сред, для защиты поверхности труб.

Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости полученного покрытия.

Для решения поставленной задачи и достижения вышеуказанного технического результата заявлена основа для двухкомпонентной смеси для получения покрытия, включающая компоненты в следующем соотношении:

бисфенол A/F-(эпихлоргидриновая) эпоксидная смола - 5-25 массовых частей;

ксилол - 10-13 массовых частей;

изобутанол - 1-5 массовых частей;

этилбензол - 1-3 массовых части;

наполнитель, выбранный из группы, включающей диоксид титана, кальцинированный каолин, инертный кварцевый наполнитель и их смеси - 35-70;

реологическая добавка - 0,1-1,0 массовая часть;

диспергатор - 0,1-1,5 массовых части;

деаэратор - 0,1-2,0 массовых части.

В предпочтительном варианте осуществления заявленного изобретения:

- бисфенол A/F-(эпихлоргидриновая) эпоксидная смола имеет молекулярный вес не более 700 г/моль;

- наполнитель представляет собой смесь диоксида титана, кальцинированного каолина и мелкодисперсного кварца в массовом соотношении диоксид титана : кальцинированный каолин : мелкодисперсный кварц = 10-15 : 10-25 : 15-30;

- реологическая добавка представляет собой раствор полиамида, модифицированного мочевиной;

- диспергатор представляет собой полиолефин;

- деаэратор представляет собой добавку на основе полиакрилата.

Еще одним объектом настоящего изобретения является отвердитель для использования с вышеупомянутой основой для получения двухкомпонентной смеси, используемой в свою очередь для получения покрытия, причем упомянутый отвердитель включает компоненты в следующем соотношении:

ксилол - 20-25 массовых частей;

N-1,1-диэтил-1,3-диаминопропан - 10-20 массовых частей;

бензиловый спирт - 7-25 массовых частей;

изобутанол - 5-10 массовых частей;

этилбензол - 3-7 массовых частей;

бис(аминометил)бензол - 3-5 массовых частей;

3-(2-аминоэтиламино)пропилтриметоксисилан - 2-5 массовых частей;

2-гидроксибензойная кислота - 1-3 массовых части.

Еще одним объектом настоящего изобретения является набор для получения покрытия, включающий упомянутую основу и упомянутый отвердитель, причем основа и отвердитель хранятся отдельно в герметичных сосудах.

Еще одним объектом настоящего изобретения является способ получения антикоррозионного покрытия для защиты поверхности трубы с использованием упомянутой основы и упомянутого отвердителя. Этот способ включает следующие этапы:

(a) смешение вышеупомянутой основы (состава А) и вышеупомянутого отвердителя (состава В) в массовом соотношении основа : отвердитель от 2:1 до 12:1 с получением смеси;

(b) подготовку поверхности трубы;

(c) нанесение смеси на поверхность трубы;

(d) термическую обработку трубы с нанесенной на нее смесью с получением антикоррозионного покрытия.

В предпочтительном варианте осуществления заявленного изобретения:

- труба представляют собой трубу нефтяного сортамента или насосно-компрессорную трубу;

- смешение основы и отвердителя осуществляется вручную или с помощью специального автоматического дозатора;

- смешение основы и отвердителя осуществляется в течение 15 минут до получения однородной композиции;

- смешение основы и отвердителя производят в массовом соотношении основа : отвердитель = 5:1;

- подготовка поверхности трубы состоит из следующих этапов: (i) расконсервация трубы, (ii) термическое обезжиривание трубы, (iii) механическая очистка поверхности трубы;

- механическая очистка поверхности трубы представляет собой механическую дробеструйную очистку поверхности трубы;

- нанесение смеси осуществляют по всей длине трубы на поверхность и на торцы трубы.

- нанесение смеси на поверхность трубы осуществляют последовательным нанесением двух или более слоев двухкомпонентной смеси;

- температура двухкомпонентной смеси при нанесении на трубу составляет от 15 до 35°С;

- температура трубы при нанесении на нее двухкомпонентной смеси составляет от 15 до 35°С;

- термическая обработка трубы осуществляют посредством нагревания трубы с нанесенной на нее двухкомпонентной смесью в печи при температуре от 110 до 170°С в течение 60-120 минут;

- толщина антикоррозионного покрытия составляет от 120 до 350 мкм;

- толщина одного слоя покрытия составляет не менее 60 мкм;

- поверхность трубы представляет собой внутреннюю поверхность трубы.

Еще одним объектом настоящего изобретения является антикоррозионное покрытие для защиты поверхности трубы, получаемое согласно любому из вышеупомянутых способов. В предпочтительном варианте осуществления заявленного изобретения поверхность трубы представляет собой внутреннюю поверхность трубы.

Антикоррозионное покрытие согласно настоящему изобретению обладает рядом преимуществ в сравнении с известными из уровня техники.

Главным преимуществом защитного антикоррозионного покрытия согласно настоящему изобретению по сравнению с порошковыми покрытиями аналогичного назначения является существенно сниженная себестоимость продукта за счет использования более доступных компонентов и/или их сочетания. При этом средняя толщина защитного антикоррозионного покрытия в пять раз меньше в сравнении со средней толщиной порошкового покрытия аналогичного назначения.

Минимальная толщина антикоррозионного покрытия согласно настоящему изобретению составляет 120 мкм, а стандартная толщина (при нанесении в два слоя) составляет 180 мкм. Средняя толщина порошковых термостойких эпоксидных порошковых покрытий аналогичного назначения и приблизительного состава начинается от 300 мкм.

Осуществление изобретения

Антикоррозионное покрытие состоит из полимеризованной жидкой двухкомпонентной смеси на эпоксидно-фенольной основе новолачного типа. Праймером (грунтовкой) в данном защитном покрытии выступает первый слой покрытия, наносимый непосредственно на подготовленную поверхность трубы.

Приготовление основы, отвердителя, двухкомпонентной смеси и покрытия

1. Приготовление основы (состав А)

Приготовление основы производится поэтапным смешением компонентов в ёмкости дисольвера при скорости диспергирующей фрезы 500-1500 оборотов в минуту. Состав основы содержит эпокси-новолачную смолу, а также дополнительные добавки, выбранные из группы реакционноспособных органических растворителей, наполнителей, добавок и др.

Смешивают 10-13 массовых частей ксилола и 1-5 массовых частей изобутилового спирта (2-метилпропан-1-ола).

5-25 массовых частей бисфенол A/F-(эпихлоргидриновая) эпоксидной смолы, то есть эпоксидно-диановой смолы на основе смеси бисфенола А (дифенилолпропана) с бисфенолом F (дифенилолметана) растворяют в ранее приготовленном растворителе - смеси ксилола и изобутилового спирта (2-метилпропан-1-ола).

Затем в полученный раствор добавляют 0,5-1,5 массовых частей этилбензола, 0,05-0,7 массовых частей диспергатора; потом добавляют 35-70 массовых частей наполнителя: диоксида титана, кальцинированного каолина, инертного кварцевого наполнителя или их смесь.

Затем к полученной смеси добавляют дополнительно 0,5-1,5 массовых частей этилбензола и 0,1-1,0 массовую часть реологической добавки неорганической или органической химической природы, а также 0,05-0,8 массовых частей диспергатора и 0,1-2,0 массовые части деаэратора.

Смешение продолжают до получения композиции однородной консистенции.

Полученный состав А сливается в герметично закрывающуюся емкость и хранится до последующего применения для получения двухкомпонентной смеси.

Предпочтительно в качестве бисфенол A/F-(эпихлоргидриновая) эпоксидной смолы используется низкомолекулярная смола с MW (молекулярным весом) не более 700, например, смола D.E.R-352, (производитель «Dow Chemical»).

Предпочтительно используют кальцинированный каолин марки КО-0398.

Предпочтительно в качестве диспергатора используют полиолефин.

Предпочтительно в качестве инертного кварцевого наполнителя используют мелкодисперсную кварцевую муку марки А (ГОСТ 9077-82).

2. Приготовление отвердителя (состав В)

Приготовление отвердителя производится смешением 20-25 массовых частей ксилола, 10-20 массовых частей N-1,1-диэтил-1,3-диаминопропана, 7-25 массовых частей бензилового спирта, 5-10 массовых частей изобутилового спирта, 3-7 массовых частей этилбензола, 3-5 массовых частей бис-(аминометил)бензола, 2-5 массовых частей 3-(2-аминоэтиламино)пропилтриметоксисилана, 1-3 массовых частей 2-гидроксибензойной кислоты в ёмкости химического реактора до получения композиции однородной консистенции.

Предпочтительно смешение проводят посредством тихоходной мешалки при скорости вращения 60-240 оборотов в минуту.

Полученная масса сливается в герметично закрывающуюся емкость и хранится до последующего применения для приготовления двухкомпонентной смеси.

3. Приготовление двухкомпонентной смеси

Приготовление двухкомпонентной смеси заключается в смешении приготовленной основы (состав А) и приготовленного отвердителя (состав В) вручную или с помощью специального автоматического дозатора в соотношении по объему состав А : состав В = от 2:1 до 12:1, предпочтительно состав А : состав В = 5:1.

Для приготовления двухкомпонентной смеси допускается использование отвердителя, полученного как указано выше в разделе 2, либо использование отвердителя на основе феналкоминов как природного, так и искусственного происхождения, а также их смесей.

Смешение проводится до получения однородной композиции, предпочтительно в течение 15 минут. Приготовленную смесь основы и отвердителя необходимо использовать в течение не более двух часов после начала смешения.

4. Получение защитного антикоррозионного покрытия

Получение защитного антикоррозионного покрытия включает в себя нанесение двухкомпонентной смеси, полученного как указано выше, на подготовленную поверхность трубы и его полимеризацию.

Перед нанесением двухкомпонентной смеси поверхность трубы необходимо очистить от остатков смазок, масел, технологических жидкостей, а также окислов, окалины и т.п.

Подготовка поверхности изделия производится в три этапа:

1 этап - расконсервация;

2 этап - термическое обезжиривание;

3 этап - механическая дробеструйная очистка внутренней поверхности.

На очищенной поверхности трубы не допускаются никакие дефекты, трещины, плены, расслоения, закаты, острые выступы, заусенцы, задиры, грубые риски, отслоения металла. Интервал времени между окончанием процесса дробеструйной очистки внутренней поверхности и началом нанесения покрытия не должен превышать 1-го часа при влажности воздуха от 60 % и трех часов при влажности воздуха не более 60 %. Нанесение двухкомпонентной смеси производится по всей длине трубы на внутреннюю поверхность и на торцы трубы. Толщина защитного антикоррозионного покрытия должна попадать в диапазон значений между 120 и 350 мкм. Допустимое отклонение от заданной толщины покрытия составляет ± 20 %. В случае последовательного нанесения нескольких слоев двухкомпонентной смеси, толщина одного слоя покрытия должна быть не менее 60 мкм. Температура двухкомпонентной смеси при нанесении: 15-35°С, температура трубы при нанесении: 15-35°С.

Затем труба с нанесенным на нее покрытием поступает в полимеризационную печь, где проходит финальная полимеризация покрытия при 110-170°С, предпочтительно в течение 1-2 часов.

При нанесении нескольких слоев двухкомпонентной смеси проводят чередующуюся полимеризацию слоев.

Окрасочные цехи (отделения) состоят из участков подготовки труб к окраске, нанесения покрытия, сушки труб, обработки поверхности труб после сушки, а также приготовительного отделения (участка) с кладовой на суточный запас двухкомпонентной смеси и других материалов. Помещения окрасочных цехов должны соответствовать требованиям строительных норм и правил проектирования промышленных предприятий.

Главным преимуществом жидкого покрытия для труб нефтяного сортамента по сравнению с порошковыми покрытиями аналогичного назначения является существенно сниженная себестоимость продукта за счет использования более доступных компонентов и/или их сочетания. При этом средняя толщина защитного антикоррозионного покрытия согласно настоящему изобретению в пять раз меньше в сравнении со средней толщиной порошкового покрытия аналогичного назначения.

Для характеристики и классификации свойств защитного антикоррозионного покрытия в качестве критерия может быть использована коррозионная стойкость покрытия. Она определяется посредством определения адгезионной прочности покрытия к стали после воздействия коррозионно-агрессивных сред под давлением при повышенной температуре.

Результаты определения адгезионной прочности полученного согласно настоящему изобретению антикоррозионного покрытия к стали при определении методом нормального отрыва по ГОСТ 32299-2013 (ISO 4624:2002) после воздействия коррозионно-агрессивных сред (диоксида углерода, сероводорода, хлорида натрия) в автоклаве под давлением и при температуре 130°С по ГОСТ Р 58346-2019 (Приложение Д) показывают отсутствие дефектов покрытия. Коррозии в месте отрыва покрытия после испытаний в коррозионно-агрессивных средах при этом не наблюдается.

Далее приведены примеры осуществления данного изобретения. Не являясь единственно возможными, они наглядно демонстрируют возможность достижения заданного технического результата в различных вариантах осуществления изобретения.

Примеры осуществления изобретения

Пример 1. Приготовление основы (состав А)

150 г бисфенол A/F-(эпихлоргидриновой) эпоксидной смолы (смола DER-352) растворяют в ёмкости диссольвера в заранее приготовленном растворителе - смеси 120 г ксилола и 30 г изобутилового спирта (2-метилпропан-1-ола) при скорости диспергирующей фрезы 500 оборотов в минуту. Затем добавляют 10 г этилбензола, 3 г диспергатора, затем добавляют наполнители: 130 г диоксида титана, 170 г кальцинированного каолина (КО-0398) и 200 г мелкодисперсной кварцевой муки марки А (ГОСТ 9077-82). Затем добавляют дополнительно 10 г этилбензола и 5 г реологической добавки неорганической или органической химической природы, а также 4 г диспергатора и 10 г деаэратора. Смешение продолжают до получения композиции однородной консистенции. Полученная масса сливается в герметично закрывающуюся емкость и хранится до последующего применения для приготовления двухкомпонентной смеси. В конкретном примере 1 одна массовая часть равна 10 г.

Примеры 2-9 были осуществлены аналогично Примеру 1, а данные по компонентам и условиям приведены в таблице 1.

Таблица 1. Композиции основы (согласно Примерам 1-9) Наименование компонента основы Номер примера 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Эпоксидная смола
(D.E.R-352), г 150 50 250 50 50 150 150 250 250 Ксилол, г 120 100 130 100 100 120 120 130 130 Изобутанол, г 30 10 50 10 10 30 30 50 50 Этилбензол, г 20 10 30 10 10 20 20 30 30 Диспергатор, г 7 1 10,5 1 1 7 7 10,5 10,5 Диоксид титана, г 130 100 150 100 100 130 130 150 150 Кальцинированный каолин (КО-0398), г 170 100 250 100 100 170 170 250 250 Кварцевая мука, г 200 150 300 150 150 200 200 300 300 Реологическая добавка, г 5 1 10 1 1 5 5 10 10 Деаэратор, г 10 1 20 1 1 10 10 20 20 Скорость перемешивания (скорость диспергирующей фрезы), об. в мин 500 1500 800 750 1000 500 600 1500 1000

Пример 10. Приготовление отвердителя (состав В)

Смешали 23 г ксилола, 15 г N-1,1-диэтил-1,3-диаминопропана, 13 г бензилового спирта, 7 г 2-метилпропан-1-ола, 5 г этилбензола, 4 г 1,3-бис(аминометил)бензола, 3 г 3-(2-аминоэтиламино)пропилтриметоксисилана, 2 г 2-гидроксибензойной кислоты в ёмкости химического реактора при скорости вращения тихоходной мешалки 60 оборотов в минуту до получения композиции однородной консистенции. Полученная масса сливается в герметично закрывающуюся емкость и хранится до последующего применения для приготовления двухкомпонентной смеси.

Примеры 11-18 были осуществлены аналогично Примеру 10, данные по компонентам и условиям приведены в таблице 2.

Таблица 2. Композиции отвердителя (согласно Примерам 9-18) Наименование компонента отвердителя Номер примера 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Ксилол, г 23 20 25 23 23 20 25 20 23 N-1,1-диэтил-1,3-диаминопропан, г 15 10 20 15 15 10 20 10 15 Бензиловый спирт, г 13 7 25 13 13 7 25 7 13 Изобутанол, г 7 5 10 7 7 5 10 5 7 Этилбензол, г 5 3 7 5 5 3 7 3 5 Бисаминометилбензол, г 4 3 5 4 4 3 5 3 4 3-(2-аминоэтиламино) пропилтриметоксисилан, г 3 2 5 3 3 2 5 2 3 2-гидроксибензойная кислота, г 2 1 3 2 2 1 3 1 2 Скорость перемешивания (скорость мешалки), об. в мин 60 150 240 150 200 100 220 240 80

Пример 19. Приготовление двухкомпонентной смеси

100 мл приготовленного согласно Примеру 1 состав А смешали с 50 мл состава В, полученным согласно Примеру 10 и перемешивали вручную 15 минут до гомогенного состояния.

Пример 20. Приготовление двухкомпонентной смеси

1200 мл приготовленного согласно Примеру 2 состав А смешали с 100 мл состава В, полученным согласно Примеру 12, и перемешивали 15 минут вручную до гомогенного состояния смеси.

Пример 21. Приготовление двухкомпонентной смеси

500 мл приготовленного согласно Примеру 3 состав А смешали с 100 мл состава В, полученным согласно Примеру 13, и перемешивали 15 минут вручную до гомогенного состояния смеси.

Пример 22. Приготовление двухкомпонентной смеси

С помощью автоматического дозатора 1000 мл приготовленного согласно Примеру 5 состав А смешали с 100 мл состава В, полученным согласно Примеру 15, до гомогенного состояния смеси.

Пример 23. Приготовление двухкомпонентной смеси

120 мл приготовленного согласно Примеру 6 состав А смешали с 50 мл состава В, полученным согласно Примеру 16 и перемешивали вручную 15 минут до гомогенного состояния.

Пример 24. Приготовление двухкомпонентной смеси

1100 мл приготовленного согласно Примеру 7 состав А смешали с 100 мл состава В, полученным согласно Примеру 17, и перемешивали 15 минут вручную до гомогенного состояния смеси.

Пример 25. Приготовление двухкомпонентной смеси

700 мл приготовленного согласно Примеру 8 состав А смешали с 100 мл состава В, полученным согласно Примеру 18, и перемешивали 15 минут вручную до гомогенного состояния смеси.

Пример 26. Приготовление двухкомпонентной смеси

С помощью автоматического дозатора 1000 мл приготовленного согласно Примеру 9 состав А смешали с 100 мл состава В, полученным согласно Примеру 11, и перемешивали 15 минут до гомогенного состояния смеси.

Пример 27. Получение защитного антикоррозионного покрытия

Перед нанесением двухкомпонентной смеси поверхность трубы была очищена от остатков смазок, масел, технологических жидкостей, а также окислов, окалины и т.п. Подготовка поверхности изделия производилась в три этапа:

1 этап - расконсервация;

2 этап - термическое обезжиривание;

3 этап - механическая дробеструйная очистка внутренней поверхности.

После подготовки очищенная поверхность трубы не имела никаких дефектов, трещин, пленок, расслоений, закатов, острых выступов, заусенцев, задиров, отслоений металла.

Интервал времени между окончанием процесса дробеструйной очистки внутренней поверхности трубы и началом нанесения покрытия составил 30 минут.

Нанесение двухкомпонентной смеси производилось по всей длине трубы на внутреннюю поверхность и на торцы трубы. Толщина защитного антикоррозионного покрытия составила 250 мкм.

Температура двухкомпонентной смеси при нанесении: 25°С, температура трубы при нанесении: 15°С.

Затем трубу с нанесенной двухкомпонентной смесью поместили в полимеризационную печь, где происходила финальная полимеризация при 170°С в течение 60 минут.

Примеры 28-35 были осуществлены аналогично Примеру 27, данные по условиям осуществления приведены в таблице 3.

Таблица 3. Получение антикоррозионных покрытий (согласно Примерам 19-27) Номер примера 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Наносимая на трубу двухкомпонентная смесь, согласно Примеру 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Интервал времени между окончанием процесса дробеструйной очистки поверхности трубы и началом нанесения покрытия, мин 30 60 50 15 20 40 30 50 15 Количество нанесенных на трубу слоёв покрытия 2 2 2 3 2 4 4 2 2 Общая толщина антикоррозионного покрытия, мкм 250 200 170 240 180 300 350 150 130 Температура двухкомпонентной смеси при нанесении, °С 25 22 35 27 15 30 15 20 35 Температура трубы при нанесении, °С 15 22 30 25 15 20 35 20 15 Температура печи при финальной полимеризации, °С 170 140 120 150 110 160 150 130 125 Время финальной полимеризации, мин 60 70 100 80 70 120 110 100 90

Пример 36. Исследование адгезионной прочности антикоррозионных покрытий, полученных согласно Примерам 27-35.

В качестве критерия для оценки защитных свойств полученного согласно настоящему изобретению антикоррозионного покрытия была использована коррозионная стойкость покрытия, которая определяется посредством определения адгезионной прочности покрытия к стали до и после воздействия коррозионно-агрессивных сред под давлением при повышенной температуре.

Для определения адгезионной прочности защитного антикоррозионного покрытия к стали использовали метод нормального отрыва по ГОСТ 32299-2013 (ISO 4624:2002).

Для исследования адгезионной прочности покрытия были подготовлены как указано в Примерах 27-35 с тем отличием, что смеси наносились не на трубы, а на пластины из листовой стали, размером 70 × 150 мм и толщиной 0,5-1,0 мм.

Цилиндрические заготовки приклеивают непосредственно к поверхности лакокрасочного покрытия с помощью клея.

Склеенные образцы после затвердевания клея (высыхания или отверждения) испытывают на отрыв (растяжение), измеряя усилие, необходимое для отрыва покрытия от окрашиваемой поверхности.

Результатом испытания является усилие отрыва, необходимое для нарушения адгезии или когезии в испытуемом покрытии. Возможно также смешанное разрушение адгезия/когезия.

Силу отрыва прикладывают в направлении, перпендикулярном к плоскости окрашенной поверхности, и увеличивают с равномерной скоростью не более 1 МПа/с, чтобы разрушение испытуемого образца произошло в течение 90 с.

В таблице 4 приведены результаты определения адгезионной прочности защитного антикоррозионного покрытия к стали по ГОСТ Р 58346-2019 (Приложение Д) при определении методом нормального отрыва по ГОСТ 32299-2013 после воздействия коррозионно-агрессивных сред под давлением при повышенной температуре. В частности, были применены следующие режимы испытаний:

- температура 130°С, 5% раствор NaCl, давление сероводорода 10 атм., время воздействия 24 часа;

- температура 130°С, 5% раствор NaCl, давление диоксида углерода 50 атм., время воздействия 24 часа.

Таблица 4. Результаты исследования адгезионной прочности защитных антикоррозионных покрытий, полученных согласно Примерам 27-35 по ГОСТ 32299-2013. Пример Исходная адгезионная прочность защитного антикоррозионного покрытия к стали при стандартных условиях, МПа Адгезионная прочность защитного антикоррозионного покрытия к стали после автоклавных испытаний в среде H₂S под давлением, при T=130°С, МПа Адгезионная прочность защитного антикоррозионного покрытия к стали после автоклавных испытаний в среде CO₂ под давлением при T=130°С, МПа 27 16,4 12,0 11,3 28 18,0 13,6 14,2 29 17,2 12,7 13,1 30 15,3 11,9 10,2 31 15,0 11,0 10,4 32 17,9 13,2 12,7 33 16,3 11,9 12,9 34 17,7 12,0 13,0 35 16,0 11,0 11,8

Результаты исследования адгезионной прочности защитных антикоррозионных покрытий, приведенные в табл. 4, и для углекислотной, и для сероводородной среды попадают в 30%-ное допустимое отклонение адгезионной прочности от начальных значений (исходная адгезионная прочность покрытий находится в пределах от 15,0 до 18,0 МПа). Дефектов покрытия и коррозии в месте отрыва покрытия при этом не наблюдается.

Пример 37.

В качестве сравнения можно привести результаты аналогичного исследования адгезионной прочности антикоррозионного покрытия на основе лакокрасочного материала (ЛКМ) марки «TNZ» (производство - АО «Неоцинк Технолоджи»), имеющего сходное назначение - защита нефтепромысловых труб и нефтегазопроводов от воздействия коррозионно-активных сред.

Исходная адгезионная прочность указанного покрытия на основе ЛКМ марки «TNZ» составляет 17,5 МПа (при определении методом нормального отрыва по ГОСТ 32299-2013).

Адгезионная прочность защитного антикоррозионного покрытия на основе ЛКМ марки «TNZ» к стали при определении методом нормального отрыва по ГОСТ 32299-2013 после автоклавных испытаний, проведенных по ГОСТ Р 58346-2019 в среде сероводорода под давлением 10 атм при температуре 130°С составляет 10,0 Мпа.

Адгезионная прочность защитного антикоррозионного покрытия на основе ЛКМ марки «TNZ» к стали при определении методом нормального отрыва по ГОСТ 32299-2013 после автоклавных испытаний, проведенных по ГОСТ Р 58346-2019 в среде диоксида углерода под давлением 50 атм при температуре 130°С составляет 10,8 МПа.

Адгезионная прочность защитного антикоррозионного покрытия на основе ЛКМ марки «TNZ» к стали при определении методом нормального отрыва по ГОСТ 32299-2013 после автоклавных испытаний, проведенных по ГОСТ Р 58346-2019 в среде сероводорода под давлением 10 атм. при температуре 110°С составляет 12,2 МПа;

Адгезионная прочность защитного антикоррозионного покрытия на основе ЛКМ марки «TNZ» к стали при определении методом нормального отрыва по ГОСТ 32299-2013 после автоклавных испытаний, проведенных по ГОСТ Р 58346-2019 в среде диоксида углерода под давлением 50 атм при температуре 110°С составляет 13,0 МПа.

Пример 38. Сравнение максимальных температур термической обработки антикоррозионного покрытия

Максимальная температура термической обработки защитного антикоррозионного покрытия согласно Примеру 31 составляет 260°С.

Для сравнения: максимальная температура термической обработки аналогичного жидкого защитного покрытия марки ТС3000С компании «Hilong Russia» составляет 204°С.

Настоящими экспериментальными данными продемонстрировано, что покрытия, изготовленные согласно настоящему изобретению, обладают повышенной прочностью и стойкостью от воздействия коррозионно-агрессивных сред под давлением при повышенной температуре.

Изобретение относится к области нефте- и газодобычи. Описаны основа для двухкомпонентной смеси для получения антикоррозионного покрытия, включающая компоненты в следующем соотношении, мас. частей: бисфенол A/F-(эпихлоргидриновая) эпоксидная смола 5-25; ксилол 10-13; изобутанол 1-5; этилбензол 1-3; наполнитель, выбранный из группы, включающей диоксид титана, кальцинированный каолин, инертный кварцевый наполнитель и их смеси 35-70; реологическая добавка 0,1-1,0; диспергатор 0,1-1,5; деаэратор 0,1-2,0; отвердитель для двухкомпонентной смеси для получения антикоррозионного покрытия, включающий компоненты в следующем соотношении, мас. частей: ксилол 20-25; N-1,1-диэтил-1,3-диаминопропан 10-20; бензиловый спирт 7-25; изобутанол 5-10; этилбензол 3-7; бис(аминометил)бензол 3-5; 3-(2-аминоэтиламино)пропилтриметоксисилан 2-5; 2-гидроксибензойная кислота 1-3; и набор для получения антикоррозионного покрытия, включающий указанные основу и отвердитель, причем основа и отвердитель хранятся отдельно в герметичных сосудах. Способ получения антикоррозионного покрытия для защиты поверхности трубы с использованием таких основы и отвердителя включает следующие этапы: (a) смешение основы и отвердителя в массовом соотношении от 2:1 до 12:1 с получением двухкомпонентной смеси; (b) подготовку поверхности трубы; (c) нанесение двухкомпонентной смеси на поверхность трубы; (d) термическую обработку трубы с нанесенной на нее смесью с получением антикоррозионного покрытия. Также описано антикоррозионное покрытие для защиты поверхности трубы, полученное указанным способом. Технический результат - повышение коррозионной стойкости полученного покрытия. 5 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 табл., 38 пр.

1. Основа для двухкомпонентной смеси для получения антикоррозийного покрытия, включающая компоненты в следующем соотношении, мас. частей:

бисфенол A/F-(эпихлоргидриновая) эпоксидная смола 5-25 ксилол 10-13 изобутанол 1-5 этилбензол 1-3 наполнитель, выбранный из группы, включающей диоксид титана, кальцинированный каолин, инертный кварцевый наполнитель и их смеси 35-70 реологическая добавка 0,1-1,0 диспергатор 0,1-1,5 деаэратор 0,1-2,0

2. Основа по п.1, отличающаяся тем, что бисфенол A/F-(эпихлоргидриновая) эпоксидная смола имеет молекулярный вес не более 700 г/моль.

3. Основа по п.1, отличающаяся тем, что наполнитель представляет собой смесь диоксида титана, кальцинированного каолина и мелкодисперсного кварца в массовом соотношении диоксид титана : кальцинированный каолин : мелкодисперсный кварц = 10-15 : 10-25 : 15-30.

4. Основа по п.1, отличающаяся тем, что реологическая добавка представляет собой раствор полиамида, модифицированного мочевиной.

5. Основа по п.1, отличающаяся тем, что диспергатор представляет собой полиолефин.

6. Основа по п.1, отличающаяся тем, что деаэратор представляет собой добавку на основе полиакрилата.

7. Отвердитель для двухкомпонентной смеси для получения антикоррозийного покрытия, включающий компоненты в следующем соотношении, мас. частей:

ксилол 20-25 N-1,1-диэтил-1,3-диаминопропан 10-20 бензиловый спирт 7-25 изобутанол 5-10 этилбензол 3-7 бис(аминометил)бензол 3-5 3-(2-аминоэтиламино)пропилтриметоксисилан 2-5 2-гидроксибензойная кислота 1-3

8. Набор для получения антикоррозийного покрытия, включающий основу по любому из пп. 1-6 и отвердитель по п. 7, причем основа и отвердитель хранятся отдельно в герметичных сосудах.

9. Способ получения антикоррозионного покрытия для защиты поверхности трубы с использованием основы по любому из пп. 1-6 и отвердителя по п. 7, причем указанный способ включает следующие этапы:

(a) смешение основы и отвердителя в массовом соотношении от 2:1 до 12:1 с получением двухкомпонентной смеси;

(b) подготовку поверхности трубы;

(c) нанесение двухкомпонентной смеси на поверхность трубы;

(d) термическую обработку трубы с нанесенной на нее смесью с получением антикоррозионного покрытия.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что труба представляет собой трубу нефтяного сортамента или насосно-компрессорную трубу.

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что смешение основы и отвердителя осуществляют вручную или с помощью специального автоматического дозатора.

12. Способ по п. 9, отличающийся тем, что смешение основы и отвердителя осуществляют в течение 15 минут до получения однородной композиции двухкомпонентной смеси.

13. Способ по п. 9, отличающийся тем, что смешение основы и отвердителя производят в массовом соотношении 5:1.

14. Способ по п. 9, отличающийся тем, что подготовка поверхности трубы состоит из следующих этапов:

- расконсервация трубы;

- термическое обезжиривание трубы;

- механическая очистка поверхности трубы.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что механическая очистка поверхности трубы представляет собой механическую дробеструйную очистку.

16. Способ по п. 9, отличающийся тем, что нанесение смеси осуществляют по всей длине трубы на поверхность и на торцы трубы.

17. Способ по п. 9, отличающийся тем, что нанесение смеси на поверхность трубы осуществляется последовательным нанесением двух или более слоев двухкомпонентной смеси.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что при нанесении смеси на поверхность трубы первый слой смеси, наносимый непосредственно на подготовленную поверхность трубы, выступает в роли грунтовки.

19. Способ по п. 9, отличающийся тем, что температура двухкомпонентной смеси при нанесении на трубу составляет от 15 до 35°С.

20. Способ по п. 9, отличающийся тем, что температура трубы при нанесении на нее двухкомпонентной смеси составляет от 15 до 35°С.

21. Способ по п. 9, отличающийся тем, что термическая обработка трубы осуществляется посредством нагревания трубы с нанесенной на нее двухкомпонентной смесью в печи при температуре от 110 до 170°С в течение 60-120 минут.

22. Способ по п. 18, отличающийся тем, что толщина покрытия составляет от 120 до 350 мкм.

23. Способ по п. 18, отличающийся тем, что толщина одного слоя покрытия составляет не менее 60 мкм.

24. Способ по любому из пп. 9, 14, 15, 16, 17, 18, 22, отличающийся тем, что поверхность трубы представляет собой внутреннюю поверхность трубы.

25. Антикоррозионное покрытие для защиты поверхности трубы, полученное способом по любому из пп. 9-24.