PL208218B1 - Sposób nakładania na rurociąg warstwy ochronnej przed korozją i uszkodzeniami mechanicznymi - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób nakładania na rurociąg warstwy ochronnej przed korozją i uszkodzeniami mechanicznymi.

Metalowe rury i rurociągi mogą być wykorzystywane do transportowania różnych materiałów, jak ropa naftowa, gaz, woda i szlam węglowy. Takie rurociągi są narażone na działanie wielu czynników środowiskowych, na przykład w związku z tym, że są umieszczane pod ziemią albo poddawane oddziaływaniu zróżnicowanych temperatur. Z powodu ostrych warunków środowiskowych, rury i rurociągi często ulegają korozji, która może prowadzić do powstawania wycieków zawartości rur do otoczenia, a po pewnym czasie do całkowitego uszkodzenia mechanicznego rur lub rurociągów.

Antykorozyjna i mechaniczna ochrona metalowych rurociągów jest znana ze stanu techniki. Przez lata stosowano wiele sposobów i kompozycji, aby uzyskać poprawę w tym zakresie. Na przykład z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 3 877 490 znany jest sposób zabezpieczania antykorozyjnego rur stalowych polegający na nakładaniu kolejno kleju, warstwy antykorozyjnej i warstwy ochronnej, przy czym warstwy te są rozdzielone dodatkową warstwą środka zapobiegającego ich stapianiu. Zastosowanie środka zapobiegającego stapianiu się warstwy antykorozyjnej i warstwy ochronnej ma bardzo istotne znaczenie, gdyż pozwala uniknąć przesuwania się tych warstw względem siebie podczas przemieszczania, gięcia i łączenia rur, a także w wyniku wzrostu temperatury zewnętrznej lub pod wpływem ciepła płynu przepływającego przez rurę. Wymaga to doboru środka zapobiegającego stapianiu o odpowiedniej temperaturze mięknięcia. Zawiera on mieszaninę dwóch lub więcej poliolefinowych żywic syntetycznych o niskim ciężarze cząsteczkowym oraz ciężkiego oleju parafinowego. Obok działania zapobiegającego stapianiu się warstw, środek ten wykazuje także wysoką odporność antykorozyjną.

Zasadniczą niedogodnością tego rozwiązania są wysokie koszty jego wykonania, związane z zastosowaniem kosztownych poliolefin oraz konieczności przynajmniej trzykrotnego pokrywania rury warstwami ochronnymi. Ponadto istotną wadę stanowi brak ochrony przed uszkodzeniami mechanicznymi, powodujący w przypadku uszkodzenia, konieczność zrywania potrójnej warstwy ochronnej na określonym odcinku rury i ponownego, skomplikowanego jej nakładania.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu nakładania na rury warstwy ochronnej przed korozją i uszkodzeniami mechanicznymi, który umożliwi szybkie i łatwe nałożenie pojedynczej warstwy antykorozyjnej i pokrycie jej osłoną wykonaną z taśmy z podkładem polimerowym. Cel ten realizuje sposób nakładania na rurociąg warstwy ochronnej przed korozją i uszkodzeniami mechanicznymi, który charakteryzuje się tym, że klej topliwy o lepkości równej około 40000 mPa.s w temperaturze 218°C, ogrzany do temperatury od 150 do 230°C, rozpyla się za pomocą dysz na przygotowaną powierzchnię podłoża, a następnie nakłada się na powierzchnię kleju taśmę zawierającą podkład polimerowy.

Do rozpylania kleju w sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się dyszę natryskującą z otworami o ś rednicy od okoł o 0,1 do 10 mm lub dł ugoś ci i szerokości od okoł o 0,1 do 10 mm.

Do wstępnego przygotowania podłoża korzystnie stosuje się piaskowanie, przy czym jako podłoże wykorzystuje się korzystnie rurę stalową.

W korzystnym rozwiązaniu wynalazku jako wstę pne przygotowanie podłoża stosuje się dodatkowo pokrycie warstwą polietylenu, polipropylenu, poliuretanu lub epoksydu.

Używana taśma jest korzystnie taśmą poliolefinową i zawiera podkład polietylenowy, zwłaszcza w postaci polietylenu o niskiej gęstości i wysokiej gęstości, przy czym gęstość polietylenu o wysokiej gęstości jest równa lub wyższa od 0,94 g/cm³, a gęstość polietylenu o niskiej gęstości jest równa lub niższa od 0,92 g/cm³. Grubość taśmy wynosi od 0,1 do 1,5 mm, korzystnie od 0,4 do 1,0 mm.

W korzystnym rozwią zaniu wynalazku taś ma zawiera klej przylepcowy, pokrywają cy jej powierzchnię stykającą się z warstwą kleju topliwego, nałożoną na podłoże.

Stosowany w rozwiązaniach według wynalazku klej przylepcowy ma lepkość Mooneya od 5 do 20, korzystnie od 8 do 15, oraz temperaturę mięknięcia od 50 do 250°C, a ponadto korzystnie zawiera kauczuk butylowy.

Z kolei klej topliwy nakł adany na powierzchnię podł o ż a, zawiera polimer wę glowodoru podstawionego alkilem w połączeniu z polimerem dienowym, przy czym polimer węglowodoru podstawionego alkilem zawiera korzystnie poliizobutylen, a polimer dienowy zawiera poliizopren.

W kleju topliwym według wynalazku ilość polimeru węglowodoru podstawionego alkilem jest równa lub wyższa od 90%, a ilość polimeru dienowego jest równa lub niższa od 10%.

PL 208 218 PL

W niniejszym opisie okreś lenie „klej topliwy” oznacza każ dy zwią zek chemiczny, który mię knie lub płynie pod działaniem ciepła, i zachowuje ogólny kształt powierzchni danego podłoża. Dalej, termin „klej przylepcowy” oznacza związek chemiczny, który po przyłożeniu ciśnienia, zaczyna przywierać do powierzchni wybranego podłoża. Należy zatem zauważyć, że pewne związki chemiczne, zależnie od właściwości, mogą działać zarówno jako klej topliwy, jak i klej przylepcowy.

Klej topliwy może korzystnie być kopolimerem polimeru węglowodoru podstawionego alkilem z polimerem dienowym. Bardziej dokładnie, polimer węglowodoru podstawionego alkilem korzystnie jest polimerem węglowodoru wytwarzanym z monomeru izobutylenowego w celu otrzymania poliizobutylenu, który może być kopolimeryzowany z monomerem izoprenowym.

Istotną zaletą powyższych kopolimerów jest to, że służą one jako pokrycie, które może stanowić także warstwę nieprzepuszczalną dla gazu i wody, a równocześnie elastyczną i odporną na warunki klimatyczne. Kopolimery mogą być odporne na działanie ozonu i innych potencjalnych źródeł oddziaływania wolnych rodników, zapewniając korzystnie niskie stężenia szczątkowego nienasycenia składnika dienowego w składzie kopolimeru. Ponadto, jak podano powyżej, okazało się, że takie kopolimery mogą zapewnić użyteczny zakres lepkości w stosunku do temperatury, oraz taki zakres roboczy zależności lepkość - temperatura, który umożliwia ich ogrzewanie, doprowadzanie do stanu płynięcia i nakładanie natryskowe na powierzchnię wybranego podłoża.

Stosowany klej może być doprowadzany do stanu płynności przez podgrzanie. Bardziej korzystnie, wyżej opisany klej, może mieć w temperaturze 121°C stosunkowo niską lepkość wynoszącą około 15000 do 30000 mPa.s, oraz w temperaturze 191°C lepkość około 200 do 4000 mPa.s. Bardziej korzystnie, klej może mieć taki profil lepkość - temperatura, w którym jego lepkość wynosi około 20000 mPa.s w temperaturze 121°C i około 500 mPa.s w temperaturze 181°C. Ponadto, korzystnie klej zapewnia odporność na katodową utratę przyczepności i wykazuje wytrzymałość na odrywanie około 3,5-7 kg/cm w temperaturze pokojowej. Korzystnie, klej można zakupić od Elementis Specialties, Belleville, N.J. pod nazwą handlową Kalene®.

W innym rozwiązaniu wynalazku, można wykorzystać inne kopolimerowe kleje topliwe. Korzystnie, kopolimerowe kleje topliwe mogą zawierać także kopolimery: etylen-octan winylu (EVA), etylen-akrylan etylenu (EEA), etylen-akrylan metylu (EMA), etylen-akrylan akrylu (EAA), oraz ich kombinacje.

W jednym z rozwiązań, klej może być ogrzewany do temperatury pomiędzy 150 i 230°C. Korzystnie, klej można ogrzewać w bębnowym urządzeniu wyładowczym. Bardziej korzystnie, takie bębnowe urządzenie wyładowcze można nabyć od Covert Machinery, Baltimore, MD. Jednakże należy przyjąć, że klej można ogrzewać w innych znanych urządzeniach, jak na przykład pod ciśnieniem w zbiorniku, albo stosować inne znane sposoby obniżania lepkości kleju. Na przykład, klej można przechowywać w pojemniku i używając ogrzewanej hydraulicznej płyty dociskowej, ogrzewać go i/lub poddawać działaniu ciśnienia w toku przygotowania do użytku.

W innym rozwiązaniu wynalazku, jak wspomniano powyżej, klej topliwy można nakładać na podłoże przez natryskiwanie za pomocą dyszy lub zespołu dysz. Korzystnie, klej można ogrzewać oraz natryskiwać przez dyszę na podłoże, wykorzystując gorące powietrze. Bardziej korzystnie, klej może być natryskiwany na podłoże przy pomocy matrycy z jednym lub wieloma otworami na długości 2,54 cm. Korzystnie, matryca ma dziesięć do 25 otworów na długości 2,54 cm. Również korzystnie, każdy otwór lub wycięcie może mieć długość i szerokość w zakresie 0,1 do 10 mm. Odpowiednio, otwory mogą mieć kształt kwadratowy lub prostokątny. Ponadto, należy zauważyć, że można stosować także otwory okrągłe, przy czym ich średnice wynoszą od 0,1 do 10 mm. Bardziej korzystnie, matryce mają 17 otworów na 2,54 cm, przy czym każdy otwór ma wymiary 3 na 6 mm. Korzystnie matryce można otrzymać od Covert Machinery, Baltimore, MD, numer modelu S-22.

Należy zauważyć, że obracająca się rura może być przesuwana przed dyszami, zarówno w kierunku osiowym jak i promieniowym. Jednakże, zależnie od zastosowanego sposobu nakładania, tj. jeżeli używa się więcej niż jednego pistoletu natryskowego lub klej jest wytłaczany nad rurą, może być konieczne przesuwanie rury tylko w kierunku osiowym.

Ponadto, klej może być osadzany na rurze jako warstwa o grubości od 0,02 do 1,3 mm. Przy wykorzystaniu żywicowego kleju topliwego, opcjonalnie w postaci natryskiwanej, można wygodnie nałożyć na podłoże pojedynczą lub wielokrotną warstwę żywicy. Te warstwy mogą mieć grubości od 0,08 do 0,13 mm, 0,02 do 0,25 mm, 0,5 do 1 mm, 0,5 do 1,3 mm, 0,6 do 0,8 mm, itd. Wyższe grubości można uzyskać dzięki zastosowaniu wielokrotnych dysz lub pistoletów.

W jednym z rozwiązań wynalazku, pokrycie żywicowe natryskuje się na podłoże z pewną pożądaną zakładką. Na przykład, przy zastosowaniu szablonu natryskowego na 10,2 cm, korzystna wiel4

PL 208 218 B1 kość zakładki wynosi 2,5 cm. Ponadto, taki proces w połączeniu z natryskiwaniem kleju pod spodem zakładki może zmaksymalizować przyczepność w obszarze zakładki.

W jednym z rozwią zań , taśma moż e być taś m ą poliolefinową . Korzystnie, poliolefina moż e być polietylenem, jak również polipropylenem. Bardziej korzystnie, podkład taśmy może być mieszanką polietylenu o niskiej i wysokiej gęstości. Ilość polietylenu o wysokiej gęstości może wynosić około 10-90% wagowo, a polietylenu o niskiej gęstości - od 90-10% wagowo. Gęstość polietylenu o wysokiej gęstości może być równa lub większa od około 0,94 g/cm³, a gęstość polietylenu o niskiej gęstości może być niższa lub równa około 0,92 g/cm³.

Korzystnie podkład poliolefinowy może mieć grubość od 0,4 do 1,0 mm. Jednakże należy przyjąć, że może on mieć grubość pomiędzy 0,1 a 1,5 mm.

W innym rozwiązaniu, na taśmie może znajdować się klej przylepcowy. Korzystnie, klej przylepcowy może mieć lepkość wyższą od lepkości kleju topliwego. W jednym z rozwiązań, klej przylepcowy może mieć lepkość Mooneya wynoszącą od 5 do 20. W innym rozwiązaniu, klej przylepcowy może mieć lepkość Mooneya pomiędzy 8-15.

W kolejnym rozwiązaniu, klej przylepcowy może mieć temperaturę topnienia pomiędzy 50-250°C, mierzoną według ASTM Standard E-28, przy użyciu aparatu do oznaczania temperatury mięknięcia z pierścieniem i kulą. W innym rozwiązaniu klej przylepcowy zawarty w, lub pokrywający taśmę może być klejem na bazie kauczuku butylowego. Bardziej korzystnie, klej przylepcowy może zawierać dodatki takie, jak oleje, lepiszcza, wypełniacze i antyutleniacze. Należy rozumieć, że można stosować inne kleje przylepcowe, razem z ujawnionymi pokryciami.

W jednym z rozwiązań wynalazku, rura metalowa może być rurą stalową. Jednakże mogą być stosowane również inne podłoża, nawet podłoża pokrywane, w tym poliolefinowe, jak polietylenowe i polipropylenowe, poliuretanowe i epoksydowe podłoża oraz pokrycia.

Powyższy opis jest przeznaczony do zobrazowania i wyjaśnienia wynalazku. Nie należy go jednakże uważać za ograniczenie zakresu wynalazku, określonego w załączonych zastrzeżeniach patentowych.

Claims (15)

1. Sposób nakładania na rurociąg warstwy ochronnej przed korozją i uszkodzeniami mechanicznymi, polegający na przygotowaniu powierzchni podłoża, stanowiącej zewnętrzną powierzchnię rurociągu, a następnie pokryciu jej klejem topliwym tworzącym po zastygnięciu warstwę ochronną, znamienny tym, że klej topliwy o lepkości równej około 40000 mPa.s w temperaturze 218°C, ogrzany do temperatury od 150 do 230°C, rozpyla się za pomocą dysz na przygotowaną powierzchnię podłoża, a następnie nakłada się na powierzchnię kleju taśmę zawierającą podkład polimerowy.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się dyszę natryskującą z otworami o średnicy od około 0,1 do 10 mm lub długości i szerokości od około 0,1 do 10 mm.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wstępne przygotowanie podłoża stosuje się piaskowanie.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako podłoże stosuje się rurę stalową.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wstępne przygotowanie podłoża stosuje się dodatkowo pokrycie warstwą polietylenu, polipropylenu, poliuretanu lub epoksydu.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że taśma jest korzystnie taśmą poliolefinową i zawiera podkład polietylenowy, zwłaszcza w postaci polietylenu o niskiej gęstości i wysokiej gęstości.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że gęstość polietylenu o wysokiej gęstości jest równa lub wyższa od 0,94 g/cm³, a gęstość polietylenu o niskiej gęstości jest równa lub niższa od 0,92 g/cm³.

8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że grubość taśmy wynosi od 0,1 do 1,5 mm, korzystnie od 0,4 do 1,0 mm.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że taśma zawiera klej przylepcowy, pokrywający jej powierzchnię stykającą się z warstwą kleju topliwego, nałożoną na podłoże.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że klej przylepcowy ma lepkość Mooneya od 5 do 20, korzystnie od 8 do 15, oraz temperaturę mięknięcia od 50 do 250°C.

11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że klej przylepcowy zawiera kauczuk butylowy.

PL 208 218 PL

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że klej topliwy nakładany na powierzchnię podłoża, zawiera polimer węglowodoru podstawionego alkilem w połączeniu z polimerem dienowym.

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że polimer węglowodoru podstawionego alkilem zawiera poliizobutylen.

14. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że polimer dienowy zawiera poliizopren.

15. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że ilość polimeru węglowodoru podstawionego alkilem jest równa lub wyższa od 90%, a ilość polimeru dienowego jest równa lub niższa od 10%.