EA026841B1

EA026841B1 - Способ нанесения покрытий на трубы или части труб

Info

Publication number: EA026841B1
Application number: EA201290099A
Authority: EA
Inventors: Лейф Лейден; Йоуни Пурмонен; Свен Сьёберг
Original assignee: Бореалис Аг; Упонор Инфра Ою
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2017-05-31
Also published as: US20120231160A1; EP2477758A1; EA201290099A1; NO2477758T3; EP2298455A1; US9550210B2; WO2011033175A1; EP2477758B1

Abstract

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на монтажное соединение между двумя секциями трубы. Указанный способ включает нагревание непокрытой области указанных секций трубы до первой температуры от 140 до 160°С; нанесение на непокрытую область поверхности секций трубы слоя отверждаемого первого полимера; причем указанный первый полимер представляет собой эпоксидную смолу в форме порошка, повторное нагревание стали секций трубы со слоем реакционноспособного первого полимера до второй температуры от 170 до 200°С методом индукционного нагрева; и нанесение слоя второго полимера на указанный повторно нагретый слой реакционноспособного первого полимера, благодаря чему указанные два полимера взаимодействуют и образуют защитное покрытие на секциях трубы, в то время как указанный первый полимер продолжает отверждаться; причем указанный второй полимер представляет собой полиолефин; при этом слой второго полимера наносят таким образом, чтобы он перекрывал заводское покрытие секций трубы и связывался с заводским покрытием секций трубы под действием подводимого тепла.

Description

Настоящее изобретение относится к способу нанесения покрытия на трубу или секцию трубы. В частности, настоящее изобретение относится к покрытию стальных труб и монтажных соединений стальных труб. Согласно указанному способу трубу или секцию трубы обеспечивают полимерным покрытием для защиты трубы или секции трубы и, в частности, соединений труб. В целом полимерный материал наносят на поверхность трубы или секции трубы на протяжении по меньшей мере части периметра трубы.

Описание связанной области техники

Стальные трубы, покрытые слоями полимеров, таких как полиэтилен или полипропилен, применяли для нефтяных и газовых трубопроводов в течение длительного времени. Указанные виды труб механически прочны и обладают хорошей коррозионной стойкостью в той части трубы, на которую нанесено покрытие. Как правило, их сваривают между собой с использованием методики ДСФ (дуговая сварка под флюсом) с образованием трубопровода. Для облегчения сварного соединения труб в местах сборки концевые секции трубы обычно оставляют без покрытия на фабрике. На практике трубы часто покрывают полностью, и на более поздней стадии полимеры отслаивают или счищают щеткой с концов трубы. Это называют областью зачистки, длина которой определяется в проектной спецификации, обычно она составляет 150 мм на обоих концах трубы.

Монтажные сварные соединения труб, например кольцевые сварные швы, образованные в местах сборки, чувствительны к коррозии. По этой причине необходимо нанести слой покрытия на кольцевой сварной шов и на соседние не имеющие покрытия секции труб, так чтобы полностью закрыть сварное соединение и защитить его от влаги и воды в окружающей среде. Следовательно, наносимый полимерный слой перекрывает заводское покрытие на соединенных трубах.

Покрытия монтажных соединений чаще всего получают при помощи методик литья под давлением или расплавляемой на поверхности ленты. Также применяли ряд других методик, таких как эпоксидное покрытие, полиуретановое покрытие и покрытие вулканизированными лентами или усадочными рукавами. В АО 2008/132279 описан другой способ и устройство для нанесения покрытия на сварные монтажные соединения при помощи нанесения полимерного материала в виде расплавленной пленки или листа на поверхность трубы или секции трубы из подвижной фильеры или головки. В АО 01/32316 описано другое устройство для нанесения покрытия на кольцевые сварные швы трубопроводов, снабженное средствами для нанесения покрытия распылением.

Для получения долговечного покрытия трубы важно, чтобы нанесенный полимерный слой был прочным, внутренне высококачественным и эффективно связанным с трубой. Долговечными с точки зрения достаточной защиты считают большое количество различных растворов для нанесения защитного покрытия (согласно стандарту покрытий монтажных соединений 18О 21809-3). Порошкообразную эпоксидную смолу в настоящее время широко применяют самостоятельно или вместе с полиолефиновым покрытием. В таком случае стальную трубу нагревают до желаемой температуры нанесения обычно при помощи индукционного нагревания и наносят на поверхность трубы желаемые полимеры. В одном из общепринятых способов стальную трубу нагревают до 180-250°С, наносят порошкообразную эпоксидную смолу, расплавляют и полностью отверждают на трубе.

Методика, включающая комбинированное применение эпоксидного порошка и полиолефина, имеет потенциал для получения очень долговечных и плотных покрытий. Однако прежние практические реализации указанной методики страдают от некоторых недостатков. Поскольку обычно применяли температуру стали выше примерно 180°С, это приводило к отверждению эпоксидной смолы за короткое время. Следовательно, существует потребность в стадии нанесения промежуточного адгезивного слоя, например полиолефинового порошка, до нанесения конечного верхнего покрытия для получения достаточной адгезии слоев. Такой подход представлен в ЕР 1316598, в котором описан способ, где композицию адгезивной смеси и полиолефиновый внешний слой совместно экструдируют на полностью отвержденный эпоксидный слой, образуя таким образом трехслойную конечную структуру. Однако во всех указанных ситуациях способ нанесения излишне затруднен.

Следовательно, существует потребность в усовершенствованных способах нанесения покрытий на трубы.

Краткое описание изобретения

Задачей настоящего изобретения является получение способа нанесения покрытия, благодаря которому можно удобно получить защитные покрытия труб. В частности, задачей настоящего изобретения является получение способа, более простого и не такого ограниченного по времени, чем известные способы.

Вторичной задачей настоящего изобретения является получение повышенной защиты от коррозии и механических повреждений.

В основе настоящего изобретения лежит наблюдение, что покрытие с хорошей адгезией к субстрату можно достичь простым способом путем применения отверждаемого слоя грунтовки и защитного основного слоя покрытия, наносимого на указанный слой грунтовки, пока слой грунтовки находится все еще в реакционноспособном состоянии. В частности, нагревание можно проводить в две стадии, для того что- 1 026841 бы первый полимер оставался реакционноспособным до момента нанесения второго полимера.

Например, когда на нагретую трубу наносят эпоксидный порошок, эпоксидный порошок плавится, и при условии что эпоксидной смоле дают только частично отвердеть на поверхности трубы, она образует твердый, но все еще реакционноспособный слой на поверхности трубы. Затем применяют дополнительный нагрев и поверх реакционноспособного эпоксидного слоя наносят другой слой реакционноспособного полимера, например, по методике расплавленной пленки, благодаря чему будет достигнуто плотное связывание покрытия с трубой и отличное химическое связывание между двумя полимерами, и полное отверждение эпоксидной смолы. Кроме эпоксидных смол, подобное поведение можно наблюдать для других отверждаемых полимерных грунтовок.

Следовательно, способ согласно настоящему изобретению включает нагревание непокрытой области секций трубы до первой температуры от 140 до 160°С;

нанесение на непокрытую область поверхности секций трубы слоя отверждаемого первого полимера, причем указанный первый полимер представляет собой эпоксидную смолу в форме порошка;

повторное нагревание стали секций трубы со слоем реакционноспособного первого полимера до второй температуры от 170 до 200°С методом индукционного нагрева;

нанесение слоя второго полимера на указанный повторно нагретый слой реакционноспособного первого полимера, благодаря чему указанные два полимера взаимодействуют и образуют защитное покрытие на секциях трубы, в то время как указанный первый полимер продолжает отверждаться, причем указанный второй полимер представляет собой полиолефин;

при этом слой второго полимера наносят таким образом, чтобы он перекрывал заводское покрытие секций трубы и связывался с заводским покрытием секций трубы под действием подводимого тепла.

При остывании трубы получают хорошее покрытие трубы или секции трубы. Следует отметить, что второй полимер наносят непосредственно на реакционноспособный эпоксидный слой, без каких-либо промежуточных слоев или адгезивов. Второй полимер предпочтительно образует верхнее покрытие трубы, при этом общее число полимерных слоев составляет два.

Конкретнее способ согласно настоящему изобретению определен в п.1 формулы изобретения.

Настоящее изобретение обладает значительными преимуществами. В дополнение к созданию механически и химически стабильного покрытия трубы, оно делает процесс нанесения более простым по сравнению с ранее применявшимися методиками. Поскольку первый слой, по меньшей мере, частично не отвержден и потому реакционноспособен во время нанесения второго полимера, не требуется отдельной стадии нанесения адгезивов между слоями покрытия. Связывание слоев происходит посредством прямого полимер-полимерного взаимодействия слоев. Кроме того, поскольку конечное нагревание, необходимое для полного отверждения, происходит только во время нанесения второго слоя полимера, можно уменьшить повреждения заводского покрытия, обычно присутствующего на промышленных стальных трубах, или избежать указанного повреждения.

Одним из основных преимуществ настоящего изобретения является то, что процесс нанесения покрытия остается очень гибким из-за широкого временного интервала обработки. Время между нанесением эпоксидной смолы и нанесением адгезива (ВМП, время между покрытиями) измеряют в секундах с использованием традиционных способов нанесения покрытия. Настоящее изобретение допускает предварительное нагревание непокрытой области трубы и нанесение эпоксидной смолы, а затем, после значительно более долгого промежутка, повторное нагревание стали трубы и частично отвержденной эпоксидной смолы, и нанесение поверх нее реакционноспособного полиолефина. Следовательно, настоящий способ свободен от затруднительных критичных ко времени стадий процесса.

По указанным выше причинам способ нанесения покрытия согласно настоящему изобретению очень подходит для применения в полевых условиях, когда ряд стадий покрытия и различных материалов следует осуществлять настолько медленно, насколько это возможно, и при этом требования к долговечности покрытия очень высоки. Кроме того, кольцевые сварные швы, получаемые между отдельными элементами трубы в полевых условиях, нуждаются в хорошей защите от коррозии, которую можно достичь при помощи настоящего способа. Следовательно, настоящее изобретение подходит для применения при изготовлении наземных или подводных трубопроводов для перемещения на большие расстояния текучих сред, в частности газов и жидкостей.

Согласно предпочтительному варианту реализации первый полимер представляет собой эпоксидную смолу в виде порошка, причем указанный порошок имеет достаточно длительное время гелеобразования, чтобы происходило только частичное отверждение под действием нагревания непокрытой области трубы во время промежутка между нанесением отдельных слоев. В таких порошках отвердитель относится к медленно сшивающему типу.

Согласно одному из вариантов реализации перед нанесением первого отверждаемого полимера на поверхность трубы, непокрытую область трубы или секции трубы нагревают до температуры выше температуры плавления первого отверждаемого полимера. Согласно указанному варианту реализации отверждаемый полимер, представляющий собой эпоксидную смолу, предпочтительно наносят в виде порошка на нагретую непокрытую область трубы или секции трубы, где он плавится. После этого полимер частично отверждают для создания твердого, но все еще реакционноспособного слоя.

- 2 026841

Согласно предпочтительному варианту реализации для нанесения первого полимера непокрытую область трубы или секции трубы нагревают до первой температуры, а для нанесения второго полимера сталь трубы или секции трубы нагревают до второй температуры, более высокой, чем первая температура. Указанный подход имеет определенные преимущества. В частности, при нанесении покрытия на монтажные соединения с использованием методики расплавленной пленки полиолефина (для основного защитного слоя), нагревание необходимо как для отверждения нижележащего эпоксидного слоя, так и для сварки покрытия с заводским покрытием трубы. Нагревание стали будет применяться в процессе согласно указанному варианту реализации в две стадии, и поэтому более осторожно, чем в предыдущих процессах с одностадийным нагреванием, с целью более медленного нагревания поверхности заводского покрытия вблизи его соответствующей температуры плавления. Следовательно, избегают вздутия заводского покрытия. Нагревание стали через заводское покрытие требует времени, и сильное одностадийное нагревание отвердило бы эпоксидную смолу слишком быстро, т.е. до нанесения полиолефина. Кроме того, нагревание не должно достигать поверхности заводского покрытия для хорошего сварного соединения по скошенному краю заводского покрытия и в зоне перекрывания покрытий. Двухстадийное нагревание на первой стадии, например, до 110-170°С, предпочтительно до 140-160°С, дает необходимое время, чтобы тепло прошло сквозь заводское покрытие, в то время как вторая стадия нагревания, например, до 170-200°С имеет место обычно позднее на время от 30 с до 30 мин, обычно от 30 с до 5 мин. Операция нанесения полиолефина на второй стадии и дополнительное нагревание полностью отверждают эпоксидную смолу и образуют хорошее сварное соединение с заводским покрытием. Кроме того, путем применения процесса двухстадийного нагревания, при котором грунтовке и верхнему покрытию дают возможность взаимодействовать между собой для создания прочной связи, также можно избежать нанесения полиолефинового адгезивного порошка. Этого невозможно избежать при одностадийном нагревании, поскольку полное отверждение эпоксидной смолы произошло бы слишком быстро, и невозможно было бы образование какой-либо химической связи между эпоксидной смолой и верхним покрытием.

Как отмечено выше, согласно одному из вариантов реализации первый полимер наносят на нагретую непокрытую область трубы в виде порошка. При контакте порошка с нагретой непокрытой областью трубы порошок плавится и образует слой на поверхности непокрытой области трубы. Порошок можно наносить, например, путем распыления. После образования слоя эпоксидная смола частично отверждается. Следует, однако, быть уверенным, что полимер остается реакционноспособным. Это означает, что полимер способен взаимодействовать со вторым полимером при нагревании на второй стадии нагревания в процессе. При условии, что температура непокрытой области трубы во время нанесения эпоксидного порошка достаточно низкая, то есть обычно менее 160°С, наблюдается только частичное отверждение, и реакционная способность эпоксидной смолы сохраняется по меньшей мере на 30 с, обычно вплоть до 30 мин. Этот временной промежуток достаточно долгий для нанесения второго полимерного слоя.

Согласно альтернативному варианту реализации первый полимер наносят в жидкой форме. В этом случае первый полимер может представлять собой однокомпонентную или двухкомпонентную эпоксидную смолу. В этом случае полимер можно наносить на ненагретую или слабо нагретую непокрытую область трубы, и его период реакционной способности может быть продлен до нескольких часов и даже до нескольких дней. Когда сталь трубы нагревают для нанесения второго полимерного слоя, температура первого полимерного слоя тоже повышается, и первый полимерный слой образует реакционноспособную подложку для второго полимерного слоя и отверждается.

Согласно предпочтительному варианту реализации второй полимер представляет собой полиолефин, такой как привитый малеиновой кислотой полиэтилен или полипропилен. Второй полимерный слой предпочтительно представляет собой однородный слой, состоящий из одного полимера или из гомогенной смеси полимеров.

Согласно одному из вариантов реализации второй полимер наносят на нагретую трубу в расплавленном виде, например, при помощи способа нанесения расплавленной пленки, описанного в \УО 2008/132279. Альтернативно, второй полимер можно наносить в твердой форме, при этом тепло стали трубы расплавляет полимер, по меньшей мере, на поверхности соприкосновения двух полимерных слоев, что обеспечивает взаимодействие двух полимеров.

В частности, было обнаружено, что отверждаемые эпоксидные смолы, оставаясь в реакционноспособном состоянии, образуют превосходную связь с полиолефинами, также находящимися в реакционноспособном состоянии. Взаимодействие между слоями можно инициировать при помощи дополнительной стадии нагревания во время и/или перед нанесением второго слоя.

Термины реакционноспособный (первый полимерный) слой и частичное отверждение (первого полимерного слоя) связаны в том смысле, что частично отвержденный слой не полностью сшит, и все еще реакционноспособен в понимании настоящего изобретения. Определение степени сшивки основано на данных анализа дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), при котором можно определить температуру стеклования материала Т₈. Если Т_д отклоняется по меньшей мере на 3°С от литературного значения для указанного полимера (т.е. ДТ₆ > 3°С), слой все еще реакционноспособен. Литературные значения можно получить, например, из ВгаиДгир, 1.; ПптсгдЩ. Е.Н.; Оги1ке, Е.А. (1999). Ро1утег

- 3 026841

НапбЬоок (4 еб.). Абеу-1п1ег8с1епсе.

Как температура отверждения, так и время отверждения влияют на степень сшивки. Указанное выше условие в общем случае хорошо соблюдается в течение времени гелеобразования (180 8130-6) эпоксидной смолы, применяемой при температуре измерения времени гелеобразования, и даже после более длительных промежутков времени при применении более низкой температуры. Значимое время отверждения в данном случае представляет собой время от нанесения полимера на предварительно нагретую трубу до нанесения второго полимерного слоя. Степень сшивки пропорциональна интегралу температуры по указанному промежутку времени. Следовательно, поскольку источником энергии для отверждения в первую очередь является нагревание трубы, необходимо учитывать снижение температуры в указанном периоде, если температуру активно не поддерживают на заданном значении в указанный период, как обычно и происходит. Также, если температуру трубы повышают вновь значительно раньше нанесения второго слоя, необходимо учитывать повышенную температуру.

Настоящее изобретение обеспечивает значительные преимущества. В частности, можно получить отличную защиту поверхности трубы от коррозии и механических повреждений.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематически показан процесс согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.

На фиг. 2 схематически показан процесс согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.

На фиг. 3 схематически показаны компоненты типичного устройства для нанесения расплавленной полиолефиновой пленки согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.

На фиг. 4А показан вид в перспективе двух элементов трубы, сваренных между собой, и покрытия, нанесенного на область сварки.

На фиг. 4В подробно показано снабженное покрытием монтажное соединение согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации

Как описано выше, в способе согласно настоящему изобретению покрытие предпочтительно наносят на трубу при помощи процесса с двухстадийным нагреванием. На первой стадии нагревания стальную трубу нагревают так, чтобы эпоксидная смола расплавилась, но не отвердилась полностью, сохраняя свою реакционную способность. На второй стадии эпоксидную смолу нагревают до более высокой температуры, что означает, что только частично отвержденная эпоксидная смола вновь плавится, а затем отверждается до конца вместе с реакционноспособным верхним покрытием.

На фиг. 1 показана технологическая схема процесса нанесения покрытия согласно одному из вариантов реализации. На необязательной подготовительной стадии 10 трубу очищают в той области, на которую будут наносить покрытие. Целью очистки является увеличение адгезии эпоксидного слоя к трубе. В частности, при нанесении покрытия на сварные монтажные соединения, очистка является предпочтительной стадией, поскольку кольцевой шов может содержать загрязнения. На стадии 11 область трубы, на которую будут наносить покрытие, нагревают до первой температуры, которую выбирают так, чтобы передать эпоксидному слою энергию, достаточную только для частичного отверждения эпоксидного слоя за запланированное время между стадиями нанесения первого и второго слоев (стадии 12 и 15). На стадии 12 эпоксидный порошок наносят на нагретую поверхность, при этом эпоксидный порошок образует однородный слой и частично отверждается на стадии 13. На стадии 14 трубу, которая, по меньшей мере, до некоторой степени остыла, вновь нагревают до температуры, превышающей первую температуру, обычно превышающей на 10-60°С. При повторном нагревании продолжается процесс отверждения эпоксидной смолы, но до завершения процесса отверждения наносят полиолефиновый слой на стадии 15. Все еще реакционноспособный эпоксидный слой и полиолефиновый слой плотно связываются между собой на стадии 16. Наконец, трубу с нанесенным покрытием охлаждают до температуры окружающей среды.

Как отмечено выше, после частичного отверждения значительная часть отдельных поперечных связей в полимере все еще не образовалась, таким образом, слой остается реакционноспособным по отношению к следующему полимерному слою. Согласно одному из вариантов реализации доля не образовавшихся поперечных связей составляет по меньшей мере 10%, в частности по меньшей мере 25%. Другими словами, реакционное отношение в процессе отверждения менее 90%, в частности менее 75%.

Первый полимерный слой предпочтительно представляет собой эпоксидный слой, образованный порошкообразной эпоксидной смолой. Эпоксидный порошок можно распылить на предварительно нагретую стальную трубу. Обычно для инициирования процесса плавления и отверждения необходимо нагревание по меньшей мере до 110°С. Однако было обнаружено, что нагревание выше 170°С обычно вызывает слишком быстрое отверждение эпоксидной смолы. Время гелеобразования эпоксидного порошка предпочтительно составляет по меньшей мере 30 с, в частности 45-150 с, при измерении согласно 180 8130-6. Общее время отверждения обычно в несколько раз превышает время гелеобразования при данной температуре. Следовательно, эпоксидная смола является достаточно медленной для частичного процесса отверждения. Такие медленные эпоксидные смолы доступны в группе фенольных эпоксидных

- 4 026841 смол. Подходящие эпоксидные смолы можно найти, например, в группе продуктов ЮТКАЬГГ, выпускаемых ΤΕΚΝΟδ, Финляндия.

При применении порошкообразной эпоксидной смолы температуру можно дополнительно повышать и можно наносить второй полимерный слой после образования пленки эпоксидной смолы, например, через 0,5-60 мин, в частности через 0,5-5 мин. Из-за пониженной температуры нанесения эпоксидной смолы вторую стадию нанесения проводят до того, как происходит полное отверждение эпоксидной смолы под действием тепла от трубы, что практически означает до истечения пятикратного, предпочтительно двукратного времени гелеобразования от момента начала нанесения эпоксидной смолы. В указанных временных рамках получают хорошую химическую связь между двумя полимерами.

Толщина образованного эпоксидного слоя обычно варьируется от 50 до 400 мкм.

Для нанесения порошкообразной эпоксидной смолы можно применять принцип электростатического нанесения покрытий, известный в данной области техники. Он подразумевает, что частицы порошка и труба могут быть электрически заряжены, что способствует прилипанию частиц к области трубы, на которую наносят покрытие. Таким образом снижается напрасный расход порошка.

Порошкообразная эпоксидная смола имеет преимущество возможности распыления практически при любых температурах окружающей среды, даже при температурах ниже нуля, что важно для применения в полевых условиях.

Альтернативно, первый полимерный слой может быть образован жидкой двухкомпонентной эпоксидной смолой, например, путем распыления. В этом случае нанесение эпоксидной смолы можно осуществлять на ненагретую или только слабо нагретую трубу (например, 20-110°С). Следовательно, промежуток времени для нанесения второго полимера в данном случае также длиннее. Второй полимер можно наносить, например, через 0,5 мин-30 суток, в частности через 0,5 мин-24 ч.

На фиг. 2 показана технологическая схема процесса с применением жидкой эпоксидной смолы, включающая необязательную стадию очистки трубы 20, стадию нанесения эпоксидной смолы 22, необязательную стадию отверждения 23, стадию нагревания 24, стадию нанесения полиолефина 25 и конечную стадию отверждения и взаимодействия 26. Следует отметить, что жидкую эпоксидную смолу можно наносить даже на ненагретые поверхности, поскольку она способна непосредственно образовывать пленку, необходимую для нанесения полиолефина. Согласно альтернативному варианту реализации трубу также нагревают перед нанесением жидкой эпоксидной смолы, но степень нагревания может быть, хотя и не должна быть, значительно ниже, чем при применении порошкообразной эпоксидной смолы. Также жидкую эпоксидную смолу можно наносить путем распыления.

Второй полимер может представлять собой полиолефин, обычно ПЭ (полиэтилен) или ИЛ (полипропилен), или смесь указанных полимеров, в реакционноспособной форме. Для указанных полимеров, в описанной схеме с двухстадийным нагреванием, применяют грунтовку из частично отвержденной эпоксидной смолы с длительным временем гелеобразования, что имеет особые преимущества, поскольку временной промежуток для нанесения иначе был бы слишком коротким, что делало бы применение адгезивов практически неизбежным. Реакционноспособный полиолефин может представлять собой модифицированный полиолефин, содержащий одну или несколько функциональных групп. Функциональные группы могут быть выбраны из групп О, Ν, δί, δ и Р, или полярных групп, таких как акрилаты (например, метилакрилаты, метилметакрилаты, пропилакрилаты, бутилакрилаты), карбоновые кислоты (например, малеиновая кислота) и амины. Подходящие примеры композиций модифицированных полиолефинов и способы получения указанных полиолефинов также подробно приведены в более ранней международной опубликованной заявке на патент тех же авторов №О 2008/132279, и приведенных в ней ссылках, в частности ЕР 1859926, релевантное содержание которых включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Как отмечено выше, второй полимер предпочтительно наносят в расплавленной форме в виде предварительно сформированной пленки. Это можно сделать посредством щелевой фильеры иди какого-то другого вида экструдера, присоединенного к источнику полиолефиновой массы. Температуру трубы необходимо повысить, в целом, не менее чем до 170°С для обеспечения соответствующего взаимодействия эпоксидной смолы и полиолефина, и окончательного отверждения эпоксидной смолы. Также указанная температура необходима для связывания полиолефина с заводским покрытием трубы. Однако для обеспечения достаточного времени реакции предпочтительно поддерживать температуру ниже 200°С. Процессу связывания может дополнительно способствовать применение давления на покрытие после нанесения второго полимерного слоя при помощи подходящих выравнивающих средств.

Трубу можно нагревать любым подходящими средствами, известными в данной области техники, включая, в частности, индукционное нагревание.

Для нанесения обоих или одного полимерных слоев и предпочтительно для нагревания трубы можно применять автоматическое устройство. Что касается более подробной основной структуры указанного устройства и действия указанного устройства, сошлемся на \УО 2008/132279. Устройство разработано для нанесения полиолефинового слоя в расплавленной форме. Основные компоненты указанного устройства показаны также на фиг. 3. Устройство включает подвижную тележку (не показана на фиг. 3), выполненную с возможностью перемещения вдоль пе- 5 026841 риметра трубы или секции трубы 30;

средство для нанесения полиолефина 32, такое как фильера, соединенное с источником расплавленного полимера (не показан) для создания полимерной пленки;

выравнивающее средство 34, выполненное с возможностью выравнивания и разглаживания полимерной пленки по внешней поверхности трубы или секции трубы 30.

Для соответствия задачам настоящего изобретения также можно включить нагревательное средство 33 с одной стороны фильеры 32 и средство для нанесения эпоксидной смолы 37 дополнительно с другой стороны нагревательного устройства 33. Все указанные выше средства 32, 33, 34 и 37 предпочтительно установлены на подвижной тележке. Таким образом, при вращении тележки в одном направлении нагревательное средство движется перед средства для нанесения эпоксидной смолы 37 для нанесения слоя эпоксидной смолы 35, а затем при вращении тележки в другом направлении нагревательное средство 33 движется перед средством для нанесения полиолефина 32 для нанесения слоя полиолефина 36.

На практике процесс нанесения покрытия вместе с необязательными подготовительными и завершающими стадиями для монтажных соединений элементов стальных труб можно проводить следующим образом.

1. Предварительное нагревание стали, например, с использованием газовой горелки, в области, на которую планируют наносить покрытие. Температуру стали следует предпочтительно поднимать достаточно высоко, чтобы она оставалась выше температуры точки росы по меньшей мере на 3°С после следующей операции пескоструйной очистки (см. стадию 2).

2. Пескоструйная очистка стали до уровня чистоты минимум §а 2,5.

3. Удаление пыли, например, при помощи сжатого воздуха и смоченной изопропанолом ткани, с очищенной пескоструйной обработкой стали, скошенного края заводского покрытия и перекрывающейся области.

4. Монтаж пластиковой пленки, предотвращающей загрязнение эпоксидной смолой заводского покрытия и скошенного края покрытия.

5. Закрепление автомата для нанесения покрытия на трубе. Автомат предпочтительно оборудован индукционным нагревательным элементом со средствами для нанесения эпоксидного и/или полиолефинового слоев.

6. Вращение автомата вокруг трубы против часовой стрелки с одновременным нагреванием стали примерно до 140-160°С. Нагревание немедленно сопровождается нанесением порошкообразной эпоксидной смолы при помощи распыления, вручную или автоматически.

7. Вращение автомата вокруг трубы по часовой стрелке и нагревание стали примерно до 170-190°С. Нагревание немедленно сопровождается нанесением полиолефина при помощи щелевидной фильеры. Предпочтительно применяют оказывающий давление валик, чтобы гарантировать, что пластик плотно придавлен к трубе.

8. Остановка вращения после достаточного перекрывания с областью начала слоя или при достижении желаемой толщины слоя.

9. Демонтаж автомата с трубы (например, для повторного заполнения и перемещения к следующему соединению).

10. Контроль качества соединения с нанесенным покрытием.

Испытания на сопротивление отслаиванию при 20 и 80°С показали, что покрытие, полученное на стальной трубе при помощи описанного выше способа, удовлетворяет требованиям прочности к заводским покрытиям, а тем более к покрытиям монтажных соединений.

В результате описанного выше процесса обеспечивают стальную трубу или секцию трубы с покрытием, включающим тонкую (например, 50-300 мкм) грунтовку из отвержденной эпоксидной смолы и полиолефиновое верхнее покрытие, плотно связанное с эпоксидной смолой. Между слоями существует промежуточная зона, в которой полимеры вступали в химическое взаимодействие между собой. В частности, обеспечивают сварные монтажное соединение труб с покрытием, отличающееся тем, что нанесенное в полевых условиях покрытие плотно сцеплено как с корпусом трубы, так и с заводским покрытием соединенных труб.

На фиг. 4А и 4В показана труба, на которой предусмотрен сварной шов 42 между двумя элементами трубы 40А, 40В. Элементы трубы снабжены заводскими покрытиями со скошенной кромкой 44, которые простираются в окрестности сварного шва 42, оставляя непокрытой часть корпуса трубы вблизи сварного шва 42. В непокрытой части нанесены грунтовочный слой 45 и верхний слой 46, при этом по меньшей мере часть верхнего слоя 46 перекрывает область скошенной кромки заводских покрытий 44.

Описанные выше варианты реализации, примеры и присоединенные чертежи не являются ограничительными и приведены только в иллюстративных целях. Объем изобретения следует понимать как полный объем следующей формулы изобретения, с учетом эквивалентов.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ нанесения покрытия на монтажное соединение между двумя секциями трубы, где каждая секция трубы содержит заводское полимерное покрытие и непокрытую область, включающий нагревание непокрытой области указанных секций трубы до первой температуры от 140 до 160°С; нанесение на непокрытую область поверхности секций трубы слоя отверждаемого первого полимера, причем указанный первый полимер представляет собой эпоксидную смолу в форме порошка;

повторное нагревание стали секций трубы со слоем реакционноспособного первого полимера до второй температуры от 170 до 200°С методом индукционного нагрева;

нанесение слоя второго полимера на указанный повторно нагретый слой реакционноспособного первого полимера, благодаря чему указанные два полимера взаимодействуют и образуют защитное покрытие на секциях трубы, в то время как указанный первый полимер продолжает отверждаться, причем указанный второй полимер представляет собой полиолефин;

при этом слой второго полимера наносят таким образом, чтобы он перекрывал заводское покрытие секций трубы и связывался с заводским покрытием секций трубы под действием подводимого тепла.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что эпоксидную смолу наносят в форме порошка, причем время гелеобразования для эпоксидного порошка предпочтительно составляет по меньшей мере 30 с, в частности от 45 до 200 с (180 8130-6).
3. Способ по п.1 или 2, характеризующийся нагреванием секций трубы до первой температуры, превышающей температуру плавления эпоксидного порошка;

нанесением эпоксидного порошка на секции трубы, где указанный порошок плавится и образует слой на секциях трубы;

частичным отверждением первого полимера с образованием слоя реакционноспособного первого полимера.
4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что полиолефин представляет собой полиолефин на основе ПЭ (полиэтилена) или НП (полипропилена).
5. Способ по любому из пп.1-4, характеризующийся тем, что второй полимер наносят методом нанесения расплавленной пленки.
6. Способ по любому из пп.1-5, характеризующийся тем, что вторая температура выше, чем первая температура, но по меньшей мере на 3°С ниже температуры стеклования Т_д первого полимера.
7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что указанное повторное нагревание проводят на 0,5-30 мин позже, в частности на 0,5-5 мин позже, чем первое нагревание.
8. Способ по любому из пп.1-7, характеризующийся тем, что второй полимер образует однородный слой, состоящий из одного полимера или из гомогенной смеси полимеров, и предпочтительно образует верхний слой покрытия.
9. Способ по любому из пп.1-8, характеризующийся подготовкой области секций трубы, на которую требуется нанести покрытие из первого полимера, например, при помощи пескоструйной обработки и последующего удаления пыли предпочтительно с поддержанием температуры трубы во время пескоструйной обработки по меньшей мере на 3°С выше температуры точки росы;

нагреванием области, на которую требуется нанести покрытие, до 140-160°С;

распылением порошкообразной эпоксидной смолы на нагретую область с образованием слоя реакционноспособного первого полимера;

повторным нагреванием стали в области, на которую требуется нанести покрытие, методом индукционного нагрева до 170-190°С;

нанесением на нагретую область второго полимера в расплавленном виде и прижатием полимера к секциям трубы при помощи выравнивающего средства.
10. Способ по любому из пп.1-9, характеризующийся тем, что стадии нагревания и нанесения одного или обоих указанных полимеров осуществляют при помощи автоматической тележки, установленной на секциях трубы и вращающейся вдоль периметра секций трубы, причем указанная тележка предпочтительно вращается в одном направлении во время нанесения первого полимера и в другом направлении во время нанесения второго полимера.