NO306732B1

NO306732B1 - Fremgangsmåte for utbedring av plastbelegg på metallrör

Info

Publication number: NO306732B1
Application number: NO910443A
Authority: NO
Inventors: Roberto Marzola; Gian Luigi Rigosi
Original assignee: Montell North America Inc
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1991-02-05
Publication date: 1999-12-13
Also published as: NO910443D0; EP0444446B1; ATE109190T1; EP0444446A2; CA2035504A1; AR247940A1; CN1054392A; IT1238006B; IT9019271A1; RU2036944C1; ES2057617T3; DE69103041D1; IT9019271A0; US5256226A; DE69103041T2; DK0444446T3; KR910015675A; CA2035504C; AU7006391A; NO910443L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for utbedring av fjernede eller skadede områder av plastbelegg på metallrør.

Metallrør, vanligvis laget av stål, belagt med plast-materialer, anvendes i stor utstrekning ved produksjonen av rør som anvendes til transport av fluider som olje, naturgass eller vann, over store avstander.

Rørene må være i stand til å motstå de mest varierte miljøforhold og, i noen tilfeller, de høye temperaturer som opprettholdes f.eks. i den umiddelbare nærhet av pumpe-stasjoner, eller som kan være typiske for visse væsker som ekstraheres fra jorden.

For ikke å skape svake punkter langs rørledningen er det derfor nødvendig at de skadede eller fjernede deler av plastbelegget, slik som ved sveisestedene for rørene, utbedres på en slik måte at det erholdes mekaniske egenskaper som er

så homogene med det opprinnelige belegg som mulig.

Forskjellige materialer og fremgangsmåter for utbedring av polyethylenbelegg er kjent i teknikken. Typisk anvendt er bånd og fyllmaterialer basert på polyethylen og mastiks'basert på polyolefiner og elastomere polymerer.

Med de ovennevnte materialer og med de kjente anvend-elsesmetoder kan det erholdes gode mekaniske egenskaper i de utbedrede deler. Egenskapene er imidlertid vesentlig dårligere enn for det opprinnelige belegg, spesielt med henblikk på nivåene for avskallingsresistens, katodisk oppløsning og støt.

Materialene og fremgangsmåtene ifølge kjent teknikk viser seg også å være utilstrekkelige for utbedring av poly-propylenbelegg som i kraft av sine overlegne fysisk-mekaniske, karakteristiske egenskaper finner større og større anvendelse på området belagte stålrør.

Med foreliggende oppfinnelse er det nå funnet en fremgangsmåte for utbedring av fjernede eller skadede deler av plastbelegg ved anvendelse av materialer med gode fysisk-mekaniske, karakteristiske egenskaper som er sammenlignbare med de tilsvarende egenskaper for det opprinnelige belegg, og som viser seg å være spesielt egnet for utbedring av belegg av polypropylenmaterialer.

Det er spesielt funnet én fremgangsmåte for utbedring av fjernede eller skadede områder av plastbelegget på metall-rør ved hjelp av et belegg, lapper eller bånd, kjennetegnet ved at det som beleggmateriale eller adhesjonsmiddel for lapper eller bånd anvendes en adhesiv polymerblanding omfattende: A) fra 59 til 94 vekt% polypropylen, propylen/ethylen vilkårlig copolymer, propylen/ethylen/1-buten vilkårlig copolymer, eller blandinger derav med én eller flere plastomerpolymerer utvalgt fra gruppen bestående av ethylen/vinylacetat-copolymer, LDPE, HDPE, polyamider og polyurethan;B) fra 5 til 40 vekt% av en polymer eller en blanding av elastomerpolymerer utvalgt fra gruppen bestående avEPR, EPDM, SEBS-blokk-copolymer, SBS-blokk-copolymer og ethylen/ethylacrylat-copolymer;

C) fra 1 til 10 vekt% polypropylen modifisert med fra

1 til 10 vekt% maleinsyreanhydrid, isoforon-bismaleaminsyre eller acrylsyre; og

D) fra 0 til 3 vekt% sot.

Eksempler på foretrukne polymermaterialer for bestanddel A) er:

isotaktisk polypropylen med en isotaktisk indeks

opp til 99;

propylen/ethylen vilkårlig copolymer med et ethyleninnhold fra 1 til 6 vekt%, fortrinnsvis fra 2 til

4 vekt%; - propylen/ethylen/1-buten vilkårlig copolymer med et ethyleninnhold fra 2 til 3 vekt% og et innhold av 1-buten fra 4,5 til 5,6 vekt%.

Spesifikke eksempler på plastomerpolymerer som kan anvendes i en blanding med polypropylenet og de vilkårlige copolymerer anvendt for bestanddel A), er ethylen/vinylacetat-copolymerer med et vinylacetatinnhold fra 10 til 55 vekt%, "Ternil B27" polyamid produsert av Enimont og "Pellethane E 2355-65D" polyurethan produsert av Dow Chemical.

Eksempler på blokk-copolymerer egnet for bestanddel B), er "Kraton G 1652" og "Kraton FG 1901X" SEBS-copolymerer og "Kraton D 1101" og "Kraton D 1102" SBS-copolymerer kommersielt tilgjengelige fra Shell Chemical Co.

Det modifiserte polypropylen som utgjør bestanddel C), er en polymer med variable grader av krystallinitet og kan fremstilles ifølge forskjellige kjente metoder, ved blanding, enten i fast tilstand eller i oppløsning, av polypropylenet og maleinsyreanhydrid, isoforon-bismaleaminsyre, eller acrylsyre, fortrinnsvis under tilstedeværelse av en fri radikal-initiator, som et organisk peroxyd.

Eksempler på de ovennevnte fremstillingsmetoder er beskrevet i US patenter nr. 4.350.797 og 4.578.428.

I overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan et antall utbedringsteknikker anvendes, hovedsakelig basert på størrelsen av arealet av det fjernede eller skadede belegg.

Når størrelsen av den ovennevnte overflate er for-holdsvis liten (antydningsvis mindre enn tilnærmet 70 cm 2), er det foretrukket å påføre den adhesive blanding som sådan i smeltet tilstand, eller å anvende som beleggmaterialer én eller flere olefinpolymer-lapper som er festet til den ut-satte røroverflate ved hjelp av ett eller flere lag av den ovennevnte adhesive polymerblanding.

Eksempler på polyolefiner som kan anvendes som lapper, er:

isotaktisk polypropylen med en isotaktisk indeks

opp til 99, eventuelt i en blanding med 5 til

40 vekt% av en EPR- eller EPDM-gummi; heterofaseblandinger erholdt ved sekvensiell stereo spesifikk polymerisering av propylen med ethylen eller andre alfa-olefiner, inneholdende opp til 40 vekt% ethylen;

andre egnede materialer er de termoplastiske gummier erholdt ved den dynamiske vulkanisering av blandinger av en plastomer olefinpolymer og en umettet olefin-copolymergummi. Eksempler på de ovennevnte materialer og deres fremstillingsmetoder er beskrevet i de publiserte europeiske patentsøknader nr. 46.285 og 213.285.

Som en stabilisator mot UV-stråling kan lappene

også inneholde inntil 3 vekt%, f.eks. fra 2 til 3 vekt%, sot.

Det kan også anvendes lapper som omfatter et adhesivt lag erholdt f.eks. ved coekstrudering av beleggmaterialet og den adhesive polymerblanding.

Ifølge alle de ovenfor beskrevne teknikker er det foretrukket å oppvarme området som skal utbedres, før det adhesive materiale og beleggmaterialét påføres. Til dette formål kan det anvendes enhver varmekilde som ikke forårsaker termisk nedbrytning av polymeren som omgir området som skal utbedres. Det kan f.eks. anvendes panelovner, elektriske motstander, induksjonsovner eller infrarøde lamper.

Under den ovennevnte oppvarmingsfase oppvarmes vanligvis det ubeskyttede metall til tilnærmet 150-250°C, fortrinnsvis 180-230°C.

Når utbedringen utføres kun ved anvendelse av den adhesive polymerblanding i smeltet tilstand, kan polymer-blandingen helles ut fra en ekstruder og bearbeides, f.eks. med en spatel, for å oppnå en jevn tykkelse og for å fjerne eventuelle underliggende luftbobler.

Dersom utbedringen utføres ved anvendelse av lapper, kan disse oppvarmes til smeltepunktet og presses mot overflaten av røret for å oppnå en jevn tykkelse og for å fjerne eventuelle underliggende luftbobler. For dette formål kan varmekildene som er beskrevet ovenfor, anvendes. Det er for-målstjenlig at underlaget av adhesjonsmiddel underkastes oppvarming og pressbehandling dersom det på forhånd er påført på overflaten som skal belegges på nytt. Adhesjonsmidlet kan påføres ved ekstrudering i form av en film eller et pulver.

Forut for påføring av de ovenfor beskrevne materialer kan den udekkede røroverflate underkastes forbehand-linger som rengjøring ved hjelp av kost eller sandpapir, og en påføring av én eller flere primere, slik som epoxy-harpikser, silaner og kromater.

Når størrelsen av den skadede del er betydelig, slik som når belegget er fjernet for å sveise rørene, er det vedutbedringene foretrukket å anvende bånd laget av olefinpolymerer som festes til den udekkede røroverflate ved hjelp av ett eller flere lag adhesjonsmiddel. Båndene kan også legges utenpå hverandre eller legges utenpå de ovenfor beskrevne lapper som et ytterligere belegg. Polyolefinene som fortrinnsvis anvendes til bånd, er de samme som tidligere er beskrevet for lapper. Også i dette tilfelle kan det anvendes bånd som omfatter et adhesivt lag, f.eks. erholdt ved coekstrudering av beleggmaterialet og den adhesive polymerblanding.

De foretrukne teknikker for påføring av bånd omfatter vanligvis følgende arbeidsgang: 1) børsting og/eller sliping med sandpapir og tørking av den udekkede røroverflate; 2) eventuelt skråskjæring av kanten av plastbelegget som omgir den udekkede overflate; 3) eventuell påføring av primere kun på den udekkéde metalloverflate; 4) belegging av den udekkede overflate med et bånd omfattende et lag av adhesjonsmiddel, eller med to adskilte bånd, et dekkbånd og et adhesivt bånd (som et alternativ kan det anvendes pulveradhesjons-middel) som er bredt nok til å overlappe rørbelegget med noen få millimeter; båndene er f.eks. festet ved hjelp av varmeforsegling; dekkbåndet er langt nok

til å tilveiebringe ett eller flere lag for å er-holde den ønskede beleggtykkelse;

5) oppvarming av båndet (eller båndene).

Oppvarming av båndet kan utføres under redusert trykk for å fjerne eventuelle underliggende bobler. Det er også mulig å anvende et kontrollert trykk på båndene for å eliminere mulige luftbobler, ved f.eks. å anvende et luft-rør, et varmekrympbart bånd eller en passende bred rem ut-styrt med strammende bånd.

Oppvarmingen kan f.eks. utføres med en induksjonsovn. Vanligvis oppvarmes båndene inntil adhesjonsmidlet smelter og beleggbåndet mykner.

Beleggbåndet kan bl.a. karakteriseres ved en 3 til 50% varmekrympbarhet. Adhesjonsmidlet kan også ha varmekrymp-

barhetsegenskaper.

Ved varmekrymping av materialene er det tilsiktet at overflatearealene reduseres på grunn av varmeeffekten. Varmekrympbarhet bestemmes ved at en bit av materialet med kjente dimensjoner plasseres i en ovn i 10 minutter ved 120-130°C, og ved på nytt å måle dimensjonene etter varme-behandlingen. Det opprinnelige overflateareal er I, og over-flatearealet etter varmebehandling er I', varmekrympbarhets-prosenten beregnes fra den følgende formel:

De følgende eksempler er oppstilt for å illustrere foreliggende oppfinnelse.

Eksempel 1

Fremgangsmåten innbefatter belegging av et udekket skjøteområde på et stålrør med diameter 30,48 cm og en tykkelse på 8 mm, belagt med et polypropylenbasert belegg med tykkelse 2,5 mm.

De følgende materialer anvendes:

epoxyprimer bestående av en flytende tokomponents- harpiks uten oppløsningsmiddel, omfattende en epoxy-base og en polyaminkatalysator som blandes i et vekt-forhold på 100/45;

et adhesivt bånd med tykkelse 0,1 mm med en propylen/ethylen vilkårlig copolymerbase (inneholdende 4 vekt% ethylen), omfattende 10 vekt% "Dutral C0054"

EPR-copolymer inneholdende 44 vekt% propylen, og

3 vekt% polypropylen modifisert med 4% maleinsyreanhydrid, og med de følgende egenskaper: smelteflythastighet (ASTM D 1238/tilstand L) =

10 g/10 minutter

smeltepunkt (ASTM D 2117) = 140°C

spesifikk vekt (ASTM D 1515) =0,9 g/cm3

1 mm tykt beleggbånd basert på en heterofaseblanding erholdt ved stereospesifikk, sekvensiell copolymer- isering av propylen og ethylen, og inneholdende 8 vekt% ethylen, med de følgende egenskaper: smelteflythastighet = 0,8 g/10 minutter smeltepunkt = 160°C

spesifikk vekt =0,9 g/cm<3>

varmekrympbarhet = 20%

Det følgende utstyr anvendes:

slipemaskin

induktor

metallkniv og gassflamme.

Fremgangsmåte

Det udekkede metall slipes med et Sa 2 1/2 pusse-grad (ifølge SIS 055900). RØroverflaten oppvarmes til 80°C med induktoren. Epoxyprimeren påføres kun på metalloverflaten med en børste etter grundig blanding av de to bestanddeler. To lag av adhesive bånd og fire lag av beleggbånd påføres og klebes sammen ved anvendelse av en kniv som er oppvarmet med gassflammen. Rørmetallet oppvarmes til 230°C med induktoren og avkjøles deretter langsomt.

Resultatene av testene for adhesjon, slagfasthet og katodisk oppløsning utført på belegget på det utbedrede område, er vist i tabell 1.

Eksempel 2

Fremgangsmåten innbefatter belegging av et skadet område på tilnærmet 50 cm 2i polypropylenbelegget på overflaten av et stålrør med diameter 30,48 cm og tykkelse 8 mm.

De følgende materialer anvendes:

epoxyprimeren anvendt i eksempel 1;

adhesive lapper med tykkelse og sammensetning som

det adhesive bånd anvendt i eksempel 1;

belegglapper (A) med samme tykkelse og sammensetning

som beleggbåndet anvendt i eksempel 1; beleggbånd (B) med samme tykkelse og sammensetning som lapper (A).

Varmekrympbarheten av det ovennevnte beleggmateriale (B) er 20%.

Det følgende utstyr anvendes:

slipeniaskin

pussemaskin

induktor

- metallkniv og gassflamme

eventuelt varmluftsvifte

Fremgangsmåte

Det udekkede metall slipes med Sa 2 1/2 slipegrad

(ifølge SIS 055900).

Hele kanten på belegget som omgir området som skal utbedres, skråslipes med pussemaskinen. Røroverflaten oppvarmes til 80°C med induktoren. Epoxyprimeren påføres kun på metalloverflaten med en børste etter at de to bestanddeler er blandet grundig.

Fire lapper av adhesjonsmiddelblanding med samme størrelse som området som skal utbedres og tre belegglapper

(A), påføres ved å feste dem med en kniv oppvarmet med gassflammen, eller ved punktsveising ved anvendelse av en varm-luftsblåser og en tynn tråd dannet av det samme materiale

som (A) (belegglappene (A) anbringes slik at de såvidt over-lapper området som skal utbedres).

Den således dannede utbedring innhylles deretter fast med ett lag av beleggbåndet (B) som festes,med en kniv oppvarmet med gassflammen. Rørmetallet oppvarmes til 230°C med induktoren og avkjøles deretter langsomt.

Eksempel 3

De følgende materialer anvendes:

epoxyprimeren anvendt i eksempel 1; pelletisert, adhesivt materiale med følgende sammen setning (vekt%): 72,35% propylen/ethylen/l-buten vilkårlig copolymer inneholdende 2% ethylen og 5% 1-buten, og med en smelteflythastighet på 6 g/10 minutter, smeltepunkt 135°C og spesifikk vekt 0,9 g/cm<3>;

20% master DF 54 C (inneholdende 50% LDPE og 50% "Dutral C0054" copolymer);

5% "Escorene 450 P" ethylen/vinylacetat-copolymer inneholdende 45% vinylacetat fremstilt av Esso;

2,5% "Hercoprime G" polypropylen modifisert med 5% maleinsyreanhydrid;

0,15% "Irganox 1076" stabilisator (sammensatt av octadecyl-3-(3<1>,5'-di-tert-butyl-4'-hydroxyfenyl)-propionat).

Det følgende utstyr anvendes:

slipemaskin

pussemaskin

induktor

transportabel ekstruder

- spatel.

Fremgangsmåte

Det udekkede metall slipes med Sa 2 1/2 slipegrad (ifølge SIS 055900). Hele kanten av belegget som omgir området som skal utbedres, skråpusses med pussemaskinen. Rør-overflaten oppvarmes til 80°C med induktoren. Epoxyprimeren påføres kun på metalloverflaten med en børste etter at de to bestanddeler er blandet grundig. Rørmetallet oppvarmes til 230°C med induktoren.

Det adhesive materiale beskrevet ovenfor, smeltes og helles fra ekstruderen, og det passes på at alle underliggende bobler fjernes.

Tykkelsen av det adhesive materiale utjevnes med spatelen og avkjøles deretter langsomt.

Resultatene av testene for adhesjon, slagfasthet og katodisk oppløsning utført på belegget i det utbedrede område, er vist i tabell 1.

Eksempel 4

Fremgangsmåten innbefatter den samme utbedring som beskrevet i eksempel 3 ved anvendelse av samme bestanddeler, utstyr og fremgangsmåte som i eksempel 3, med unntak av at det adhesive materiale er et pelletisert materiale med følg-ende sammensetning (vektprosent): 69,23% propylen/ethylen/4-buten vilkårlig copolymer;

27,69% "Dutral CTX 053" EPR-copolymer inneholdende 45% propylen;

2,98% "Hercoprime G" polymer;

0,07% "Irganox 1010" stabilisator (sammensatt av pentaerythritol-tetrakis-[3-(3',5<1->di-tert-butyl-4'-hydroxyfenyl)propionat]);

0,03% syntetisk hydrotalkitt.

Eksempel 5

Fremgangsmåten innbefatter den samme utbedring som beskrevet i eksempel 1, ved anvendelse av de samme bestanddeler, utstyr og fremgangsmåte som i eksempel 1, med unntak av at etter påføring av beleggbåndet omhylles skjøten med et luftrør som deretter pumpes opp for å holde hele området under trykk og eliminere mulige luftbobler.

Rørmetallet oppvarmes deretter med induktoren til 230°C og avkjøles deretter langsomt.

Claims

1. Fremgangsmåte for utbedring av fjernede eller skadede områder av plastbelegg på metallrør ved tilveiebringelse av et belegg på områdene eller ved adherering av lapper eller bånd på områdene, karakterisert vedat det benyttes et beleggmateriale eller adhesjonsmiddel for lapper eller bånd som er en adhesiv polymerblanding omfattende: A) fra 59 til 94 vekt% polypropylen, propylen/ethylen vilkårlig copolymer eller propylen/ethylen/1-buten vilkårlig copolymer, eller blandinger derav med én eller flere plastomerpolymerer utvalgt fra gruppen bestående av ethylen/vinylacetat-copolymerer, LDPE, HDPE, polyamider og polyurethan; B) fra 5 til 40 vekt% av en polymer eller en blanding av elastomerpolymerer utvalgt fra gruppen bestående av EPR, EPDM, SEBS-blokk-copolymerer, SBS-blokk-copolymerer og ethylen/ethylacrylat-copolymerer; C) fra 1 til 10 vekt% polypropylen modifisert med 1 til 10 vekt% maleinsyreanhydrid, isoforon-bismaleaminsyre eller acrylsyre; ogD) fra 0 til 3 vekt% sot.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat bestanddel A) omfatter isotaktisk polypropylen med en isotaktisk indeks opp til 99, eller en propylen/ethylen vilkårlig copolymer med et ethyleninnhold fra 1 til 6 vekt%, eller en propylen/ethylen/1-buten vilkårlig copolymer med et ethyleninnhold fra 2 til 3 vekt%, og et 1-buteninnhold fra 4,5 til 5,6 vekt%, eller blandinger derav med en ethylen/vinylacetat-copolymer med et vinylacetatinnhold fra 10 til 55 vekt%.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den adhesive polymerblanding anvendes som beleggmateriale og påføres i smeltet tilstand på den udekkede overflate av metallrøret som eventuelt er behandlet og oppvarmet på forhånd.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat en lapp eller et bånd omfattende et bunnlag av den adhesive polymerblanding og et topplag av polyolefinmaterialet påføres på den udekkede overflate av metallrøret som eventuelt er behandlet og oppvarmet på forhånd.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat et lag av den adhesive polymerblanding og minst én lapp og ett bånd av polyolefin-materiale påføres på den udekkede overflate av metallrøret.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat en lapp eller et bånd omfattende et bunnlag av den adhesive polymerblanding og et topplag av polyolefinmaterialet påføres på en udekket overflate av metallrøret som eventuelt er behandlet og oppvarmet på forhånd.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, 5 eller 6,karakterisert vedat lappene av polyolefin-materiale omfatter én eller flere polymerer utvalgt fra gruppen bestående av polypropylen med en isotaktisk indeks opp til 99%, eventuelt blandet med 5 til 40 vekt% EPR-gummi eller EPDM-gummi, og heterofaseblandinger erholdt ved stereospesifikk, sekvensiell polymerisering av propylenet med ethylen eller andre olefiner inneholdende opptil 40 vekt% ethylen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 4, 5 eller 6,karakterisert vedat båndene av polyolefin-materiale har en varmekrympbarhet på 3 til 50%.