BRPI0706215A2 - método de revestimento para tubo com cordão de solda - Google Patents

Abstract

MéTODO DE REVESTIMENTO PARA TUBO COM CORDãO DE SOLDA. Método para revestir um tubo que tem um cordão de solda elevado. Aplica-se polímero de resina curável ao tubo e deixa-se que se conforme a uma camada de polímero curável ou parcialmente curável no tubo. A composição de adesivo em pó é aplicada à camada de polímero enquanto esta estiver quente, em fusão com uma película que adere ao polímero. A poliolefina em forma de pó é aplicada ao adesivo enquanto está quente em fusão com a película que se conforma ao adesivo para formar um revestimento à base de pó. Após a formação do revestimento à base de pó, o tubo é esfriado a partir da parte interna. Uma outra camada mais externa de poliolefina é aderida ao revestimento à base de pó e o tubo é esfriado à temperatura ambiente. Este método evita que se formem bolhas, cavidades ou furos de pinos no revestimento adjacente ao cordão de solda.

Description

Relatório Descritivo

Pedido de Patente de invenção para: "MÉTODO DE REVESTIMENTO PARA TUBO COM CORDÃO DE SOLDA"

A presente invenção diz respeito a um método pararevestir tubos de metal e, mais especificamente, a um tuborevestido com cordão de solda em sua circunferênciaexterna.

Revestimentos de proteção são amplamente utilizadospara proteger tubos de metal, por exemplo tubos de aço,contra corrosão e danos mecânicos. Um revestimentodisponível no comércio e grandemente empregado é o descritona Patente norte-americana 5,026,451 (Trzecieski et al)cedida ao requerente deste, em que a resina de epóxi éaplicada no tubo e uma camada externa de poliolefina écolada à camada de epóxi por meio de uma camada decopolímero adesiva e intermediária. Em uma modalidadepreferida, a patente de Trzecieski et al é descrita como aque aplica a camada de poliolefina externa por meio de umprocesso de extrusão com cruzeta.

No processo de extrusão com cruzeta, a poliolefina éextrudada através de uma matriz anular, sendo que o tubo éalimentado axialmente pelo centro da mesma. Como existemlimitações práticas nos diâmetros das matrizes de extrusãocom cruzeta, prefere-se no caso do tubo de dimensõeslargas, realizar o revestimento externo por meio de umprocesso de envolvimento lateral em que uma folha contínuade poliolefina é envolvida helicoidalmente sobre acircunferência externa no tubo.

Tubos de aço são fabricados em duas configuraçõesbásicas. 0 tubo sem costura é realizado continuamente deaço fundido formando um tubo. Sendo assim, não há costuraou solda. Esses tubos podem ser revestidos sem qualquerpreocupação com o revestimento da solda em relevo. Noentanto, tubos sem costura são caros e não podem serfabricados com diâmetros muito extensos. Assim, suautilização é limitada a aplicações que envolvem pressõeselevadas, tais como condutores catenários, linhas de fluxosubmarinas, ou aplicações expostas a pressões mecânicascontinuas e extensas, tais como tubos de perfuração einvólucros. A maioria dos tubos utilizados para otransporte de petróleo, gás e água são tubos soldados.

Estes são produzidos com chapas de aço dobradas e formadasem cilindro e em seguida soldados ao longo das bordas demodo a formar um tubo. Com tubos de diâmetros reduzidos écomum utilizar-se solda de resistência elétrica (ERW), queresulta em uma costura soldada embutida no corpo do tubo.

No entanto, esse método é restrito a tubos de diâmetrosrelativamente pequenos, normalmente com diâmetro de 24" oumenos. Tubos mais largos do que estes são formados de talmodo que as costuras de soldas se destacam acima dasuperfície do restante do tubo.Existem dois procedimentos básicos para a fabricaçãode tubos de grandes diâmetros. 0 primeiro e mais comum,consiste em dar às chapas de aço o formato de wU" e emseguida o formato de "O". As bordas são então soldadasjuntas de modo a criar o denominado tubo "de costuralonga". 0 segundo método, cuja aceitação está aumentando,consiste em formar continuamente e soldar uma chapa de açoem espiral para criar a denominada "solda espiralada" outubo "espiral". Em ambos os casos, a soldagem projeta tantopara cima como para dentro do diâmetro do tubo.

No caso da presente invenção, a solda na superfícieexterna do tubo é a mais importante. A terminologiaempregada para descrever a forma da solda pode serexplicada com referência ã Fig. 1 e será utilizada aseguir. 11 indica a concordância da junta, 12 a coroa e 13o rebaixamento. 14 indica a altura da solda. A forma ealtura da solda variam entre os dois métodos (espiral ecostura longa) assim como de fabricante para fabricante. Aforma ideal é aquela que realiza uma transição suave docorpo do tubo e que não seja demasiadamente alta, conformeilustrado na Figura 2. No entanto, esta configuração éraramente obtida, a menos que a costura da solda sejaesmerilhada. É mais comum que as soldas assumam as formasmostradas nas Figuras 2 a 5 que ilustram a solda com bordasquadradas (Fig. 3), bordas quadradas com leve rebaixamento(Figura 4), bordas quadradas com rebaixamento pronunciado(Fig. 5) e uma solda com rebaixamentos pronunciados emambos os lados e um recesso no topo (Fig. 6).

Quando o processo de revestimento para envolvimentolateral é usado com um tubo que apresenta cordões de soldaelevados ou cordões de solda quadrados de seçãosubstancialmente quadrada em sua circunferência externa,constata-se freqüentemente que o contato entre a folhacontínua e partes do cordão de solda, por exemplo aconcordância de junta côncava e partes de rebaixamento 11 e13, pode ser pouco ou inexistente, resultando em bolhas naconcordância da junta. Isto fica acentuado especificamentese o perfil da solda for substancialmente quadrado ourebaixado nas proximidades da concordância da junta. Com umtubo soldado em espiral normalmente é ainda mais difícilobter-se uma cobertura uniforme na solda do que com o tubo"de costura longa" que apresenta uma solda única que seestende axialmente. Há um problema específico com o tubosoldado em espiral "de articulações duplas", no qual doiscomprimentos de tubos são soldados juntos de modo a formarum tubo mais longo, já que tais tubos sempre contêm pelomenos um ponto no qual duas soldas se encontram em umângulo de 90 graus um em relação ao outro.

Normalmente a folha envolvida de lado é obtida de umextrusor ao longo da linha de revestimento do tubo. Tambémse pode utilizar uma folha contínua aquecida adjacente àlinha de revestimento do tubo para uma temperatura quepermitirá a adesão entre o tubo e a folha. Em métodosconhecidos, aplica-se água rapidamente esfriada àsuperfície externa do polímero normalmente dentro de ummetro da matriz de extrusão ou estação de envolvimentolateral para solidificar a poliolefina o suficiente paraevitar danos durante futuros manejos, por exemplo contatocom pneus de transporte. À medida que a superfície externaesfria, a camada de poliolefina cria esforços de arco aoredor do tubo. Na solda em relevo, este esforço de arcotenta empurrar o polímero fundido para dentro de umaconfiguração tangencial, o que faz com que a espessuradiminua no topo da solda. Bolhas, separação de camadas oudescontinuidades podem ocorrer no revestimento adjacente àparte de pescoço em recesso côncavo, ou furos de pinos oucavidades podem ocorrer dentro da espessura do material derevestimento. Daí resulta que as propriedades de proteçãodo revestimento podem ser consideradas defeituosas ouinadequadas.

Nesta invenção apresenta-se um método aperfeiçoadopara revestir um tubo que contém um cordão de solda em suacircunferência externa, sendo que o cordão de solda seprojeta a partir da circunferência externa do tubo. Nestemétodo, uma resina de polímero curável é aplicada ao tubo,possibilitando à resina curável aderir ao tubo para formaruma camada de polímero curada ou parcialmente curada notubo. De preferência, imediatamente após e enquanto o tuboainda está quente, uma composição adesiva em forma de pó éaplicada ao tubo que apresenta a camada de polímero curadaou parcialmente curada no mesmo, em condições que permitama adesão da composição adesiva à camada de polímerocurável. De preferência, imediatamente após e enquanto otubo ainda está quente, uma poliolefina em forma de pó éaplicada ao tubo, em condições que permitam a adesão dadita poliolefina à composição adesiva. Faz-se assim com queo pó de poliolefina possa aderir ã camada de composição efundir-se para formar uma camada de poliolefina no tubo.

Neste ponto o revestimento se denominará "revestimento depoliolefina à base de pó".

Em uma etapa seguinte à da formação do revestimento depoliolefina à base de pó, uma outra camada de poliolefina éaplicada no tubo por extrusão lateral. 0 revestimento depoliolefina mais externo pode aderir ao revestimento depoliolefina à base de pó e aplicar-se em uma fase em que otubo esteja suficientemente quente para permitir a adesãodo revestimento de poliolefina. 0 tubo que apresenta orevestimento de poliolefina mais externo é então esfriado àtemperatura ambiente. Alternativamente, a camada depoliolefina extrudada de lado pode ser aplicada diretamenteem linha com a aplicação do revestimento de poliolefina àbase de pó. Neste caso não é necessário acrescentar calorao tubo entre a aplicação do revestimento de poliolefina àbase de pó e a aplicação da camada mais externa dapoliolefina extrudada lateralmente.

Em qualquer que seja o caso, o esfriamento do tubo érealizado quer totalmente a partir da parte interna dotubo, quer por uma combinação na qual o esfriamento inicialé obtido a partir da parte interna do tubo, e o esfriamentoexterno ocorre somente depois que o revestimentoimediatamente adjacente ao tubo tenha esfriadosubstancialmente.

O esfriamento interno é utilizado para garantir que umrevestimento imediatamente adjacente ao tubo tenha esfriadosubstancialmente ou solidificado, por exemplo a composiçãoadesiva e pelo menos parte do revestimento de poliolefina àbase de pó tenha solidificado, antes que a parte externa dotubo revestido seja exposta ao esfriamento rápido. Quandouma poliolefina passa do estado fundido para o estadosólido, normalmente é submetida a um processo deencolhimento de 10 a 20%. Caso o revestimento esfrie dasuperfície externa para dentro, a camada externasolidificada exercerá grande pressão tangencial sobre asolda em relevo, o que se traduz por uma força normal paraquaisquer superfícies côncavas, tais como a concordância dejunta. Isto se acentua pelo encolhimento volumétrico domaterial fundido adjacente à solda à medida que solidifica.Ao primeiramente solidificar o material na superfície dotubo adjacente ã solda, cria-se pressão suficiente paracapacitá-lo a resistir às forças normais da superfície quetentam puxá-lo para fora e criam bolhas e/ou rupturas.

Ao menos as modalidades menos preferidas da presenteinvenção superam as desvantagens citadas acima nosprocessos conhecidos. A aplicação de uma camada derevestimento de poliolefina à base de pó adjacente àextremidade inferior da solda resulta em transição maissuave entre o cordão de solda e a circunferência adjacentedo tubo. Esta transição suave, juntamente com os efeitos doesfriamento da superfície interna do tubo serve paraconsolidar os materiais de revestimento na superfície dotubo, produzindo uma espessura de revestimento maisuniforme ao redor do tubo e sobre a solda. Em formaspreferidas, a diferença entre a espessura do material derevestimento entre o topo da solda e o corpo do tubo émínima. 0 revestimento adapta-se intimamente ao perfil dasolda e não há "acúmulo de solda". Este resultado pode serconseguido tanto com a costura longa como com tubossoldados em espiral.

0 esfriamento da face interna pode, por exemplo, serrealizado conforme descrito em Wong et al, patente norte-americana 6.270,847, sendo que suas características estãoaqui incorporadas por referência.

Várias técnicas podem ser empregadas para realizar acamada de polímero curada ou parcialmente curada, assimcomo para aplicar a composição adesiva em condições taisque se una ao polímero curado ou parcialmente curado.

Em uma modalidade preferida, o polímero de resinacurável compreende resina de epóxi. Outras resinas curáveisadaptadas para aplicação ao tubo em um revestimento deproteção, assim como seus métodos de aplicação e cura, sãobem conhecidas pelos versados na técnica e não requeremaqui descrição detalhada. Embora, para fins desimplificação, o que segue se refira a resina epóxi, deve-se observar que a técnica descrita aplica-se a outrospolímeros de resina curáveis.

Por exemplo, a resina de epóxi pode ser aplicada deforma líquida curável, adotando-se os procedimentosdescritos na patente norte-americana 5,026,451 descritaacima, sendo que suas características estão aquiincorporadas como referência. Em uma modalidade, orevestimento líquido é parcialmente curado, por exemplo,para um estágio de gel incompletamente curado,preferivelmente por aquecimento do tubo em condições deaquecimento amplamente conhecidas pelos versados natécnica.

Em outro exemplo, a resina de epóxi pode ser aplicadasob a forma de um epóxi ligado com fusão incompletamentecurado (FBE), conforme descrito na patente norte-americana4,345,004 (Miyata et al) , 4,510,007 (Stucke) e na patentenorte-americana 5,178,902 (Wong et al) , cedidas a estepedido, sendo que suas características todas estão aquiincorporadas como referência.

Para se obter a união entre a composição adesiva e acamada de resina de epóxi, a composição adesiva deve contergrupos químicos capazes de unirem-se com, oupreferivelmente de reagirem com a composição de epóxi, etambém devem poder unir-se à camada de poliolefina dorevestimento compósito à base de pó. Mais comumente acomposição adesiva compreenderá uma poliolefina modificada,em que a poliolefina contém grupos funcionais que reagemcom estes grupos funcionais presentes no epóxi. Exemplos detais poliolefinas modificadas são amplamente conhecidospelos versados na técnica. Grupos químicos comunsincorporados a poliolefinas para fazer com que possam seunir a epóxis incluem aqueles que são derivados de co-polímeros ou enxertos de copolímero de acetato de vinila,acrilato de etila, acrilato de metila e ácido maléico. Acomposição adesiva de poliolefina pode consistir emmisturas de poliolefinas funcionalizadas e nãofuncionalizadas. Diversos exemplos de poliolefinasmodificadas que podem aderir ao epóxi e que podem serutilizadas no presente método são descritas de maneira maisdetalhada nas supracitadas patentes Wong et al '902 Miyataet al. '004, e Stucke et al '007, assim como em Sakayori etal Ref. U.S. 30,006, sendo que suas características estãoaqui incorporadas como referência.O adesivo de copolímero é aplicado ao tubo sob a formade pó enquanto o tubo está quente. Em uma modalidadeespecialmente preferida da presente invenção, o adesivo decopolímero é aplicado conforme os procedimentos descritosna patente Wong et al '902, em que FBE e o adesivo decopolímero são ambos aspergidos no tubo, deixando-se quefundam, formando uma camada intermediária que consiste nosdomínios flanqueados e entrelaçados denominados acima,sendo que tais domínios consistem respectivamente em epóxie copolímero adesivo. Neste caso, o epóxi reforça o adesivoe lhe confere força de fusão mais elevada, reduzindo assimqualquer tendência de separação ou descontinuidades quepossam ocorrer na camada de revestimento.

Resultados adequados podem, no entanto, ser realizadospor aplicação do adesivo de copolímero como uma camadadiscreta na camada de epóxi, contanto que o adesivo decopolímero tenha uma força de fusão adequada, sendo que aforça de fusão indica a habilidade do polímero em resistirao fluxo ou ao movimento nas temperaturas às quais ascamadas de revestimento estão sujeitas a pressão durante afase de esfriamento. Polímeros que apresentam força defusão elevada são indicados por um índice de fluxo de fusãopouco elevado, o que indica um peso molecular mais altopara o polímero. Normalmente quanto maior for o pesomolecular, mais lento será o índice de fusão na camadacontínua.Assim, neste caso é indicado que a força de fusão doadesivo de copolímero não seja excessivamente alta, já queisto pode suscitar problemas de aplicação visto que, àtemperatura de aplicação, o adesivo de copolímero de altaforça de fusão poderá não fluir adequadamente à temperaturade aplicação para conseguir-se que o revestimento requeridose conforme íntima e continuamente ao tubo revestido comepóxi.

Na prática da presente invenção, o versado na técnicapoderá prontamente determinar por erro e acerto aspropriedades de força de fusão do adesivo de copolímeronecessária para realizar a liberação de revestimentonecessária para obter-se um revestimento sem separação decamadas, descontinuidades, furos de pinos, cavidades ousemelhantes e obter-se a conformidade adequada da camada deadesivo de copolímero ao tubo durante a aplicação.

Conforme observado acima, em modalidades preferidas dapresente invenção, a camada de poliolefina garante umatransição suave entre o cordão de solda e a circunferênciaadjacente do tubo. Essa transição suave resultapreferivelmente do pó de poliolefina que preenche pelomenos parcialmente as partes de pescoço que estão presentesnas paredes laterais dos cordões de solda. De preferência,o pó é carregado eletrostaticamente, o que pode fazer comque o pó se deposite pref erivelmente em regiões de raioagudo das partes côncavas do pescoço. Embora a interfaceentre a camada resultante de poliolefina e a outra camadamais externa de poliolefina no tubo fabricado de acordo coma presente invenção possa, em seção cruzada, mostrar algumgrau de concavidade, é desejável que tal concavidade sejaexpressivamente menor do que a concavidade mostrada nainterface entre a camada de epóxi e o metal do tubo. Adiferença entre as duas concavidades pode ser quantificadaem termos dos raios de curva respectivos. É conveniente queo raio da curvatura da interface entre a camada depoliolefina e os demais revestimentos de poliolefinas sejapelo menos 10 vezes, mais preferivelmente 2 0 vezes, e aindamais preferivelmente pelo menos 50 vezes o raio decurvatura da concavidade que existe nas partes de pescoçodas paredes laterais do cordão de solda.

Em modalidades preferidas da invenção, a transiçãosuave é obtida aplicando-se a poliolefina em pó comespessura expressivamente maior do que a espessuracombinada da fusão de epóxi aderida e o copolímero deadesivo aplicado, aqui indicado como a "camada subjacente".

Enquanto que a espessura das camadas individuais que sedeseja aplicar tendem a variar conforme as dimensões dotubo, pode-se fazer uma comparação entre a espessurarelativa do revestimento de poliolefina à base de pó e acamada subjacente em um tubo revestido dado. As espessurascitadas são aquelas das camadas aplicadas nas partessuavemente curvadas da circunferência do tubo. Emmodalidades preferidas da presente invenção, a espessura dorevestimento de poliolefina à base de pó é aproximadamente0,5 vezes a cerca de 5 vezes a da camada subjacente.

Na prática, nota-se que a aplicação da poliolefina àbase de pó em espessura menor do que cerca de 0,5 vezes ada camada subjacente pode tender a resultar em umaincidência crescente de preenchimento insuficiente daspartes côncavas adjacentes ao pescoço da solda. O resultadoé que os problemas citados acima de separação das camadas,formação de descontinuidades, furos de pinos ou cavidadespodem ocorrer. Constatou-se que o aumento da espessura dorevestimento de poliolefina à base de pó sendo cerca de 5,0vezes a espessura da camada subjacente resulta em poucamelhoria da qualidade das camadas de revestimento doproduto, ao mesmo tempo em que aumenta os custos daoperação de revestimento.

Mais preferivelmente, o revestimento de poliolefina àbase de pó é de cerca de 1,0 a 4,0 vezes mais espesso doque a camada subjacente e ainda mais preferivelmente cercade 1,2 a cerca de 2,0 vezes mais espesso.

Em uma modalidade preferida da presente invenção, asetapas de aplicação da resina de epóxi, adesivo decopolimero quando utilizado, poliolefina em pó e demaisrevestimentos de poliolefinas externas são realizadosenquanto o tubo está à temperatura de cerca de 18 0 a 240°C.Em algumas circunstâncias, pode-se considerardesejável aplicar o revestimento de poliolefina externo atemperatura substancialmente baixa. Em outra modalidadepreferida da presente invenção isto pode ser obtido pormeio de um procedimento em que, após a aplicação dapoliolefina em pó, o tubo é esfriado aplicando-se um meiode esfriamento a uma superfície interna do tubo até que acamada de poliolefina se tenha solidificado, por exemplo,conforme descrito na patente Wong et al '847. Nessemomento, o esfriamento externo, por exemplo, esfriar asuperfície do tubo revestido com água, pode ser utilizadopara auxiliar no processo de esfriamento a seguir.

O tubo revestido é então carregado para uma linha derevestimento, e o aço ou outro metal do tubo é aquecido porindução, por exemplo a cerca de 90°C. 0 tubo pré-aquecidopassa então por um forno de aquecimento infravermelho emque o revestimento de poliolefina é aquecido a umatemperatura entre IlO0C a 160°C, de preferência 130°C maisou menos 10°C. Em algumas circunstâncias, pode-se reduzirou eliminar o aquecimento por indução, e depender somentedo aquecimento por infravermelho.

O revestimento de poliolefina mais externo pode entãoser aplicado por envolvimento lateral de uma folhaextrudada de poliolefina ao revestimento pré-aquecido naespessura desejada. Normalmente, a espessura dorevestimento de envolvimento lateral varia de 1 mm a 5 mm.O esfriamento com água é aplicado à superfície de polímeroexterna, normalmente dentro de 2 m da matriz extrudada,para solidificar a poliolefina o suficiente para permitir ocontato com o aparato de manejo tais como pneus detransporte.

Enquanto que em uma modalidade preferida orevestimento externo de poliolefina é aplicado com ummétodo de envolvimento lateral, também é possível aplicar-se o revestimento de poliolefina externo por método deextrusão em cruzeta. Esta extrusão em cruzeta, juntamentecom a aplicação do adesivo de copolímero, é descrita naPatente norte-americana 5,026,451 (Trzecieski et al) ,cedida ao requerente desta, sendo que suas característicasestão aqui incorporadas como referência.

o envolvimento lateral pode ser realizado utilizando-se técnicas bem conhecidas pelos versados na técnica e,conforme geralmente descrito na Patente norte-americana4,510,007 (Stucke), está aqui incorporada como referência.

A presente invenção será mais bem descrita, a títulode exemplo somente, com referência aos desenhos que aacompanham, nos quais:

A Fig. 1 mostra esquematicamente em seção cruzada ocordão de solda na circunferência do tubo.

As Figs. 2 a 6 são vistas semelhantes à Fig. 1 quemostra diversas outras formas de cordões de solda.A Fig. 7 mostra esquematicamente, e na qualidade defolha de fluxo, os procedimentos utilizados em um processode revestimento de tubos conhecido.

A Fig. 8 mostra esquematicamente uma vista final,parcialmente em seção cruzada, tomada na linha VII-VII naFig. 7, que ilustra mais detalhadamente a operação naestação envolvimento lateral no processo da Fig. 7.

As Figs. 9 a 11 são vistas semelhantes à Fig. 1, quemostram estágios subseqüentes no procedimento deenvolvimento lateral.

As Figs. 12 e 13 mostram algo esquematicamente, e naqualidade de folha de fluxo, uma modalidade preferida dométodo de revestimento de acordo com a presente invenção.

A Fig. 14 é uma vista semelhante às Figs. 12 e 13,mostrando uma modalidade preferida de um método derevestimento da presente invenção.

As Figs 15 e 16 mostram imagens de seções cruzadasmicrográficas feitas na região das partes de pescoço docordão de solda, ilustrando defeitos que podem ocorrer norevestimento obtido em métodos conhecidos.

A Figura 17 é uma imagem de seção cruzada micrográficafeita na região na parte de pescoço do cordão de solda,mostrando a integridade do revestimento produzido emconformidade com o método de acordo com a invenção.

Com referência aos desenhos que a acompanham, a Figura7 mostra um método de revestimento de tubo convencional. Umtubo 21 é enrolado em torno de seu eixo geométrico à medidaque é alimentado para a frente através da linha derevestimento, no sentido de rotação indicado pela seta 22,de modo convencional.

A. Opcionalmente, o tubo é preparado para aceitar orevestimento subseqüente, que compreende normalmentelavagem, remoção de contaminantes soltos tais como lama,gelo, etc., pré-aquecer à temperatura mínima de 3°C acimado pónto de orvalho, e mais geralmente a uma temperaturaentre 40 a 70°C, e jato abrasivo, para retirar a ferrugem ecarepa de laminação e estabelecer um perfil de superfície,e

B. Tratamentos de superfície adicionais e opcionais taiscomo lavagem com ácido fosfórico, cromato, etc. podem serutilizados.

C. O tubo é pré-aquecido à temperatura de aplicação de FBE(epóxi de adesão por fusão), normalmente na faixa de 200 a240°C ou, em alguns casos, 180 a 250°C. Habitualmente, essepré-aquecimento é realizado submetendo-se o tubo 21 a umabobina de aquecimento por indução ou um forno em túnel.

D. O tubo pré-aquecido é transportado através de umdispositivo de aplicação FBE 23, em que o pó de epóxiaderido eletrostaticamente por fusão é aplicado ao tuboaquecido. O pó se funde e adere ao tubo aquecido porcontato. Normalmente a espessura da camada de epóxi aderidapor fusão que se forma no tubo varia de cerca de ΙΟΟμπι a300μτη.

Exemplos de pós de epóxi aderidos por fusão que podemser empregados incluem os seguintes:

Scotchkote 6233 (marca registrada) comercializada por3M, Morden, Manitoba, Canadá;

Scotchkote 626, comercializada por 3M, Austin, Texas,U. S . A. ;

Napguard 7-2514 FG, Napguard 7-2501 e Napguard 7-2500,todas comercializadas por DuPont Powder Coatings, Houston,Texas, U. S . A. ;

EP-2004 e EPF 1011, comercializadas por Jotun,Emirados Árabes Unidos, e

Resicoat R5-726, comercializada por AKZO NOBEL,Alemanha.

E. Imediatamente após a aplicação de FBE, o tubo étransportado através de um aplicador de pó adesivo queaplica o pó adesivo de copolímero sobre o tubo quente,sendo que o pó adesivo de copolímero funde-se imediatamenteao epóxi para formar uma camada adesiva de copolímero noepóxi aderido por fusão. A espessura da camada que éformada normalmente varia de ΙΟΟμπι a 250μπι.

0 adesivo de copolímero utilizado depende dorevestimento externo que é aplicado subseqüentemente noadesivo de copolímero. Caso a camada externa sejapolietileno, os seguintes adesivos à base de polietilenopodem por exemplo ser utilizados.

Fusabond EMB500DG (pó), comercializado pela Dupont,Sarnia, Ontario, Canadá;

Lotader 2100 comercializado por Arkema, França; e

Lucalen G3510H, comercializado por Basell, Alemanha.Caso o revestimento externo seja polipropileno, umadesivo à base de polipropileno pode por exemplo serempregado, tais como os seguintes:

Fusabond PMD4310D comercializada pela DuPont, Sarnia,Ontario, Canadá;

Hifax EP2015, comercializada por Basell, Itália;Orevac 18732P, comercializada por Arkema, França; eBorcoat 127E, comercializada por Borealis, Finlândia.F. Imediatamente após a aplicação do adesivo, poliolefina(por exemplo polietileno ou polipropileno) é aplicada porenvolvimento lateral de uma folha extrudada de polímerofundido em diversas camadas de folhas extrudadas,esquematicamente indicadas em 26 na Figura 7, para obter-sea espessura desejada do revestimento externo. Normalmente aespessura varia de cerca de Imm a 6mm para revestimentosanticorrosivos autônomos, mas podem ser substancialmentemais espessos quando o revestimento é um componente de umsistema de revestimento com isolamento térmico.

O material extrudado 31 pode, por exemplo,compreender, caso o material 31 seja polietileno:Sclair 35ΒΡ e Sclair ΗΕΥ449Α, ambos comercializadospor Nova Chemicals, Moore, Ontario, Canadá;

Lupolen 4552D, comercializada por Basell, Alemanha;Innovene, comercializada por BPi Houston, Texas,Estados Unidos da América.

Caso o material extrudado 31 compreenda polipropileno,os exemplos seguintes de composições de polipropileno podemser empregados:

BB108E, comercializado por Borealis, Finlândia;

Moplen Coat EP Bianco e Profax 7823, amboscomercializados pela Basell, Itália; e

Hostalen PP H2483, comercializado pela Hoechst,Alemanha.

G. Rolos de silicone, aplicados ao lado externo da folhaextrudada, e colocada em posição oblíqua na direção dotubo, são utilizados para pressionar a folha extrudadafundida para aumentar o contato entre a camada depoliolefina e o adesivo, entre as sobreposições de folhasde poliolefina e para aumentar a adaptação do polímerofundido às irregularidades da superfície tais como soldaselevadas.

H. Em seguida ao envolvimento lateral, a superfície externado polímero é esfriada com água proveniente dosdispositivos de aspersão 27, normalmente dentro de um metrodo molde de extrusão, para solidificar a poliolefina osuficiente para permitir o contato com o aparato detransporte, tal como os pneus de transporte.

I. O tubo revestido 2 8 sai da linha de revestimento.

A Figura 8 mostra a ação de um rolo de silicone 29 aoaplicar pressão na folha extrudada 31 adjacente ao cordãode solda 32 no tubo 21.

Como se pode notar, o cordão de solda 32 que avançaprovoca impacto na superfície inferior da folha fundida 31,empurrando-a.

Conforme mostrado na Fig. 9, o rolo 29, em posiçãoinclinada na direção do tubo 21 empurra o materialextrudado 31 na direção do e para dentro do cordão de soldaque avança 32.

Conforme mostrado na Fig. 10, no estágio subseqüente,o rolo 2 9 salta para o cordão de solda 32 e, como resultadoda reação do dispositivo de inclinação do rolo, para atransição abrupta do lado do cordão de solda para o topo docordão de solda 32, tende a criar impacto no topo do cordãode solda 32, tendendo a provocar o afinamento da folhaextrudada 31 na região indicada em 31a na Fig. 10.

À medida em que o rolo 29 passa sobre o cordão desolda e sobre a parte de pescoço 32a do cordão de solda 32no lado direito do cordão de solda 32 conforme visto naFig. 11, o movimento de fricção do rolo 29 com a folhaextrudada 31, tende a arrastar o material extrudado 31 paralonge do cordão de solda retrocedente 32 e o rolo 2 9 éineficaz para formar a folha de polímero para dentro daparte de pescoço 32a da solda.

Ademais, durante a fase de esfriamento, defeitostendem a surgir dentro das camadas de revestimento sendoestas descritas mais detalhadamente a seguir, comreferência às Figs. 16 e 17.

As Figs. 12 e 13 mostram um exemplo de um método derevestimento de acordo com a presente invenção, realizadoem dois estágios.

No método ilustrado, as etapas iniciais são as mesmasque nas etapas AaC descritas acima com referência à Fig. 7.

J. A aplicação com aspersão eletrostática de FBE érealizada com um aplicador de aspersão 33, para realizar orevestimento de FBE, cuja espessura encontra-se normalmentena faixa de 15 0 μπ\ a 3 00 μτα. 0 FBE pode, por exemplo, serqualquer daqueles citados na etapa D acima.

K. Imediatamente após a aplicação FBE, uma camadaintermediária adesiva que contém domínios flanqueados eentrelaçados de epóxi e copolímero é aplicada por aspersãoeletrostática misturada de FBE com o aplicador 34 e póadesivo de copolímero eletrostaticamente carregado 3 6 e 37,de modo que as proporções variem ao longo da linha, sendomais elevadas em teor de epóxi na camada FBE e mais elevadaem teor de adesivo na porção mais externa da camada. Aespessura normal total aplicada dos aplicadores 34 a 3 7 éde aproximadamente 110 a cerca de 150 μτη descrita na etapaE acima.

L. Imediatamente após a aplicação do adesivo, o pó depoliolefina eletrostaticamente carregado é aplicado poraspersão, por exemplo com aspersões 38 a 41, o deixandocair o pó eletrostaticamente carregado de recipientesvibratórios para controlar o total de pó depositado. O póde poliolefina pode, por exemplo, ser conforme descrito naetapa F acima.

O pó de poliolefina carregado enche as partes dopescoço de solda côncavo, e a composição se funde paraformar uma camada de poliolefina contínua, normalmente comespessura de aproximadamente 350 μτη a 1100 μτη.

A espessura total das camadas aplicadas ao tubo atéesta etapa varia normalmente de cerca de 750 μτη a 1500 μτη.Μ. Uma vez que a camada de poliolefina tenha se fundidocompletamente, o tubo é esfriado internamente, utilizando-se por exemplo, a técnica descrita na Patente Wong et al847. O meio de esfriamento, normalmente água, é fornecidoatravés de uma lança 42, inserida no tubo 21, e obtendo-seuma aspersão na superfície interna do tubo na regiãoindicada em ID na Fig. 12. O esfriamento interno solidificaa camada de poliolefina antes que alcance o suporte demanejo tal como pneus de transporte.Ν. Após a solidificação da camada de poliolefina, realiza-se o esfriamento externo com aspersão 43 para auxiliar noprocesso de esfriamento.

Obtém-se um revestimento isento de defeitos comexcelente cobertura adjacente ao cordão de solda elevado.As áreas soldadas de pescoço são cheias com a camada depoliolefina para formar uma transição suave entre o corpodo tubo e o cordão de solda elevado.

O. 0 tubo revestido 44, conforme visto na Fig. 13, écarregado sobre a linha de revestimento, e a temperatura doaço do tubo é aquecida por indução a cerca de 90°C. Em umamodalidade, o tubo pré-aquecido passa por um forno deinfravermelho 46 em que o revestimento de poliolefina éaquecido até uma temperatura entre 110° C a 160° C, depreferência 13 0 mais ou menos 10° C. Em outra modalidade,pode-se reduzir ou eliminar o aquecimento por induçãoutilizando-se um dispositivo de aquecimento infravermelhoaltamente eficaz.

P. Uma cobertura de poliolefina mais externa é aplicada porenvolvimento lateral de uma folha de poliolefina 4 8 sobreum revestimento pré-aquecido, utilizando-se um extrusor 47.A espessura do revestimento lateral envolvido varianormalmente de cerca de 1 mm a 5 mm. A poliolefina podeser, por exemplo, a que foi citada na etapa F acima.

Q. Rolos de silicone, por exemplo conforme mostrado nasFigs. 8 a 11 são normalmente utilizados para exercerpressão na folha extrudada 48 para aumentar o contato entrea camada de poliolefina e o revestimento de poliolefinamais externo e entre os envoltórios de poliolefina maisexternos, e para que se conforme os envoltórios depoliolefina mais externos às irregularidades da superfícietais como cordões de solda elevados.

R. O esfriamento com água é aplicado no revestimento depoliolefina com aspersão 49, normalmente dentro de um metroda matriz de extrusão, para solidificar o revestimento depoliolefina mais externo suficientemente para permitircontato com os pneus de transporte ou suportes de manejosemelhantes, após deixar que o tubo esfrie a temperaturaambiente. Neste caso, o revestimento pode ser esfriadosomente com esfriamento externo, embora possa também servantajoso empregar o processo de esfriamento combinadointerno e externo descrito no parágrafo "M" acima se atemperatura do tubo estiver muito elevada.

O revestimento resultante apresenta espessurasubstancialmente uniforme ao redor do tubo. A diferença naespessura de revestimento entre o topo da solda e a partedo corpo é mínima. O revestimento conforma-se ao perfil dasolda e não há "acúmulo de solda". Constata-se que isto seaplica aos tubos tanto de costura longa quanto de solda emespiral.A Fig. 4 mostra um exemplo de outra modalidade demétodo de revestimento de acordo com a presente invenção,realizada em um estágio único.

No método ilustrado na Fig. 14, as etapas iniciais sãoas mesmas que as etapas AaC descritas acima comreferência à Fig. 7, e as etapas JeL descritas acima comreferência à Fig. 12.

S. Quando o pó de poliolefina, por exemplo, conformeaplicado pelas aspersões 38, 39 e 41 começa a fundir, umacamada de poliolefina 48 é aplicada sobre o revestimentopor envolvimento lateral da folha extrudada do extrusor 4 7de polímero fundido, até alcançar a espessura desejada. Aespessura normal do revestimento externo de poliolefinavaria de 1 mm a cerca de 5 mm. A poliolefina pode, porexemplo, ser a citada na etapa F acima.

T. Confoirme anteriormente, os rolos de silicone podem seraplicados para exercer pressão sobre a folha extrudada paraaumentar o contato entre o revestimento de poliolefina e orevestimento de poliolefina à base de pó, entre as camadasdo revestimento mais externo de poliolefina e paraconformar o revestimento de poliolefina externo àsirregularidades tais como soldas elevadas.

U. 0 tubo é esfriado internamente na região indicada ID naFigura 14 utilizando meios de esfriamento fornecidos de umalança 42, conforme descrito acima. 0 esfriamento interno éaplicado de tal modo que o revestimento de poliolefina maisexterno tenha-se solidificado antes de alcançar os pneus detransporte ou dispositivos de suporte semelhantes. Nessemomento, o esfriamento externo com aspersão de água 4 9 podeser utilizado para auxiliar no processo de esfriamento.

Com os métodos descritos em relação às Figs. 12 e 13,assim como em relação à Fig. 14, a combinação de epóxi quereforça o adesivo de copolímero, exercendo força de fusãomuito mais elevada, o preenchimento das partes côncavas dopescoço com pó de poliolefina e a obtenção de uma transiçãosuave ao redor das partes de solda do pescoço, assim comoos efeitos de esfriamento da superfície interna, que servempara consolidar os materiais ao redor da superfície dotubo, contribuem para sejam obtidas qualidades superioresdo revestimento e uma espessura de revestimento uniforme aoredor de todo o tubo, inclusive a parte de cordão de solda.A diferença de espessura entre o topo do cordão de solda eo corpo do tubo é mínima. 0 revestimento conforma-se aoperfil de cordão de solda e não há "acúmulo de solda". Istose aplica aos tubos tanto de costura longa como os soldadosem espiral.

Exemplo comparativo 1

O método para revestir tubos foi realizado conformedescrito com referências às Figs. 7 a 11.

As condições estão indicadas na Tabela 1 abaixo.Tabela 1

<table>table see original document page 30</column></row><table>

As Figs. 15 e 16 mostram seções cruzadasfotomicrográficas através do revestimento obtido com oprocesso descrito no Exemplo comparativo 1.

Na Fig. 15, se constatará que há uma grandediscrepância entre a espessura θι sobre o cordão de soldacomparado à espessura Q2 no corpo do tubo e ocorredescolamento na região 51 entre a camada FBE 52 e o aço 53.

Na região 54, ocorre a separação das camadas na ouperto da interface entre o adesivo 52a e o revestimentomais externo de poliolefina 56.

Na Fig. 16, na região 57, há um grande espaço ouabertura entre as camadas, aparentemente entre a camada deadesivo de copolimero 52a e o polietileno 56.

Exemplo 1

O método de revestimento foi realizado de acordo com oprocedimento descrito detalhadamente acima com referênciaàs Figs. 12 e 13.

As condições indicadas na Tabela 2 abaixo foramempregadas.Tabela 2

<table>table see original document page 31</column></row><table>

A Fig. 17 é uma seção cruzada fotomicrográfica obtidaatravés do revestimento.

Existe uma diferença mínima entre as espessuras G3 eG4 do revestimento sobre o topo do cordão de solda e sobre;o corpo do tubo, respectivamente. Não há descolamento doFBE 52 do aço 53 e hão há separação de qualquer camada deuma camada adjacente ou qualquer descontinuidade norevestimento.

Se notará que a interface 58 entre a camada depoliolefina 59 e o revestimento mais externo de poliolefina61 permite uma transição substancialmente suave entre ocorpo do tubo e o topo do cordão de solda. O raio decurvatura desta interface é muito amplo e superasignificativamente o do raio de curvatura na parte depescoço côncavo agudamente arqueado 62 entre o cordão desolda e a superfície do corpo do tubo.

Exemplo 3

O método de revestimento foi realizado em conformidadecom o procedimento descrito mais detalhadamente acima comreferência à Fig. 14 dos desenhos.O exame fotomicrográfico na seção cruzada adjacentedas partes do pescoço ou do cordão de solda mostrouexcelente qualidade de revestimento de tubo, semelhante àque é mostrada na Fig. 17.

Claims (20)

1. Método para revestir tubos que apresenta um cordão desolda elevado em uma circunferência externa do mesmo, sendoque o cordão de solda se projeta da circunferência maisexterna do tubo, caracterizado pelo fato de compreender asetapas de:aplicar um polímero de resina curável ao tubo epermitir que o polímero de resina curável se conforme aotubo para formar uma camada de polímero curado ouparcialmente curado no tubo;enquanto o tubo estiver quente, aplicar a composiçãoadesiva em pó ao tubo que tem a camada de polímero curadaou parcialmente curada no mesmo em condições que permitam afusão da composição adesiva em uma película contínua que seconforme à camada de polímero curado ou parcialmente curadoenquanto o tubo estiver quente, aplicar poliolefina empó ao tubo que tem a camada de composição adesiva no mesmoem condições que permitam a fusão do pó de poliolefina emuma película contínua que possa aderir à camada decomposição adesiva de modo a formar um revestimento depoliolefina à base de pó ao tubo;em uma etapa subseqüente â formação do revestimento depoliolefina à base de pó, esfriar o tubo a partir da parteinterna;aplicar no tubo que tem o revestimento de poliolefinaà base de pó no mesmo um revestimento mais externo depoliolefina que possa aderir ao revestimento de poliolefinaà base de pó e que permita a adesão do revestimento depoliolefina ao revestimento de poliolefina à base de pó;deixar que o tubo esfrie a temperatura ambiente.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que subseqüentemente ao esfriamento do tubo apartir da parte de dentro, aplica-se esfriamento externodepois que o revestimento imediatamente adjacente do tubotenha sido substancialmente esfriado.

3. Método de acordo com acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que inclui o aquecimento do tuboapós a etapa de esfriamento e antes de aplicar orevestimento de poliolefina mais externo.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que inclui esfriamento por aplicação de ummeio de esfriamento em uma superfície mais externa apósaplicar o revestimento de poliolefina mais externo.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a composição adesiva é uma mistura dopolímero de resina curável e o adesivo de copolímero depoliolefina.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a composição adesiva compreende umcopolímero de poliolefina.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o polímero de resina curável é umacomposição de epóxi.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a poliolefina em pó é carregadaeletrostaticamente.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a proporção da espessura do revestimentode poliolefina à base de pó e a espessura combinada dacamada de epóxi e da camada de composição adesiva é de-0.5:1 para 5.1.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que a referida proporção é de 1:1 para 4:1.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que a referida proporção é de 1.2:1 para 2:1.

12. Método para revestimento de tubo caracterizado pelofato de que tem um cordão de solda elevado em umacircunferência mais externa do mesmo, sendo que este métodocompreende as etapas de:aplicar um polímero de resina curável ao tubo, fazendocom que o polímero de resina curável possa aderir ao tubopara formar uma camada de polímero curada ou parcialmentecurada no mesmo;enquanto o tubo estiver quente, aplicar a composiçãoadesiva em forma de pó no tubo sobre o qual está a camadade polímero curada ou parcialmente curada em condições quepermitam a fusão da composição de adesivo para uma películacontínua que possa aderir à camada de polímero curada ouparcialmente curadaenquanto o tubo estiver quente, aplicar poliolefina empó no tubo sobre o qual está camada de composição adesivaem condições que permitam a fusão do pó de poliolefina emuma película contínua e que possa aderir à camada decomposição adesiva para formar um revestimento depoliolefina à base de pó no tubo;aplicar no tubo que tem o revestimento de poliolefinaà base de pó um outro revestimento de poliolefina que podeaderir ao revestimento de poliolefina à base de pó epermitir a adesão do revestimento de poliolefina aorevestimento de poliolefina à base de pó.esfriar o tubo a partir da parte interna ou por umacombinação na qual o esfriamento inicial seja realizado apartir da parte interna do tubo e o esfriamento externoseja realizado somente depois que o revestimentoimediatamente adjacente ao tubo tenha sido substancialmenteesfriado.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que após o esfriamento do tubo a partir daparte interna, esfria-se externamente o mesmo depois que orevestimento imediatamente adjacente ao tubo tenha sidosubstancialmente esfriado.

14. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que a composição adesiva é uma mistura dopolímero de resina curável e o adesivo de copolímero depoliolefina.

15. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que a composição adesiva compreende umcopolímero de poliolefina.

16. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que o polímero de resina curável é umacomposição de epóxi.

17. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que a poliolefina em pó é carregadaeletrostaticamente.

18. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que a proporção entre a espessura da camada depoliolefina à base de pó para a espessura combinada dacamada de epóxi e a camada de composição adesiva é de 0.5:1para 5:1.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizadopelo fato de que a referida proporção é de 1:1 para 4:1.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que a referida proporção é de 1.2:1 para 2:1.