RO113541B1

RO113541B1 - Tub destinat in special pentru transportul hidrocarburilor

Info

Publication number: RO113541B1
Application number: RO94-00852A
Authority: RO
Inventors: Jan Ageheim; Thomas Andersson
Original assignee: Limit Ab; Kungsoers Plast Ab
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1992-11-23
Publication date: 1998-08-28
Also published as: NO941908L; HUT73590A; BG98782A; CA2124089C; BG62643B1; WO1993009948A1; DE69231277T2; FI942347A0; SE9103472D0; SE9103472L; ATE194798T1; DK0613419T3; EP0613419A1; EP0613419B1; NO941908D0; ES2150921T3; HU9401534D0; HU215753B; JPH07508471A; FI942347A

Description

Invenția se referă la un tub din material stratificat, prevăzut cu un strat principal exterior și un strat barieră interior, pentru a fi folosit la transportul și depozitarea benzinei și hidrocarburilor de tip similar benzinei, destinate pentru a fi folosite în instalațiile de benzină sau în alte instalații similare unde benzina sau alte hidrocarburi, ca de exemplu, petrol lampant, motorină, păcură, gaz natural, gaz lichefiat sau altele asemenea, sunt depozitate în rezervoare și de acolo debitate prin pompe în stația de alimentare. Dintre domeniile de utilizare a acestor tuburi se pot menționa și cele în care acestea se folosesc cu rol de conducte de ventilare și recirculare a gazelor și alte domenii de distribuție.

în instalații de tipul celor la care sau făcut referiri mai sus se folosesc de regulă tuburi galvnizate cu lungimea de 6 m, ceea ce înseamnă că acestea trebuie să fie asamblate între ele, iar punctul de asamblare reprezintă întotdeauna un pericol de scurgere. Acest pericol este sporit de faptul că schimbările climatice în decursul anotimpurilor anului produc efecte sub formă de deplasări în sol, care nu pot fi evitate în totalitate. Desigur trebuie reliefat faptul că, chiar atunci când tuburile sunt dispuse sub forma unui furtun continuu din material plastic, adecvat pentru aplicație, forțele care provin din mișcările solului rămân, dar datorită proprietăților inerente ale materialului, consecințele acestor forțe existente pot fi eliminate în măsură. Totuși, se menține riscul de scurgere a hidrocarburilor prin difuzie.

Scurgerea din tuburi care se folosesc, în general, în acest scop, poate fi estimată la 0,4 g/m și lună, adică 2,51 l/m și an. Această estimare se referă la tuburi de tipuri uzuale. în afară de tuburi de polietilenă se folosesc, de asemenea, tuburi din material plastic ranforsate cu fibre de sticlă.

Pentru transportul hidrocarburilor, din publicația EP-A-294181 este cunoscut un tub de material stratificat care conține un strat exterior din cauciuc și un strat barieră interior. Stratul barieră interior este alcătuit din polietilenă sau polipropilenă într-o cantitate de 10...40 părți în greutate și o poliamidă. Tubul poate fi fabricat prin coextrudarea straturilor. De menționat, în legătură cu tubul descris în această publicație, este faptul că el este alcătuit de fapt din mai multe straturi, dintre care cel exterior este din cauciuc. Acest strat este urmat de un strat de armare și un tub interior alcătuit , la rândul lui, din cel puțin doi pereți de cauciuc (cauciuc acrilonitrilbutadienic, polietilenic clor sulfat etc.).

Este cunoscut faptul că majoritatea poliolefinelor pot fi folosite la transportul benzinei, având în vedere faptul că cele mai multe dintre poliolefine sunt rezistente la benzină într-o măsură mai mare sau mai mică. între acestea se află polietilena și polipropilenă, materiale care sunt inerte din punct de vedere chimic și prezintă proprietăți favorabile când se folosesc împreună cu hicrocarburi. în acest context, utilizarea cea mai comună este aceea de rezervoare pentru combustibil ce se montează pe autovehicule, aceste rezervoare fabricânduse de peste zece ani din polietilenă.

Totuși, matricea polietilenei (adică rețeaua moleculară a materialului) nu aparține categoriei de materiale plastice care prezintă cea mai mare rezistență la difuzie, deoarece anumite cantități de solvent, de exemplu de benzină, difuzează și se absorb în acest material. Grosimea produselor fabricate prezintă o mare importanță ca și condițiile climatice din mediul ambiant, în special temperatura, dacă tubul se instalează deasupra solului, iar dacă tubul se montează în sol, aceiași factori sunt esențiali. Faptul că diferite tipuri de materiale plastice prezintă factori de permeabilitate, diferiți, este bine cunoscut în stadiul anterior al tehnicii și acest lucru este folosit în diferite aplicații.

în alte domenii de utilizare se cunoaște modalitatea de acoperire a tuburilor pe partea exterioră pentru a împiedica difuziunea din afară în tub a unor elemente sau compuși gazoși, cum ar fi, de exemplu, acoperirea părții exteRO 113541 Bl rioare a țevilor de apă, în scopul de a împiedica pătrunderea oxigenului în apa fierbinte care circulă în circuitele radiatoarelor.

Este de asemenea cunoscută modalitatea de etanșare pe partea interioară a rezervoarelor de combustii ale autovehiculelor pentru a se opri difuzarea vaporilor de benzină. Din motive firești acest tip de tratament nu poate fi aplicat la tuburi continue.

Un produs rezistent la difuzia gazelor este prezentat în descrierea publicației EP-A2-0030091, acest produs cuprinzând trei straturi, din care unul este strat intermediar ales astfel încât să fie adeziv pentru ambele straturi și, de asemenea, să compenseze coeficienții relativi de dilatare lineară dintre stratul intermediar și straturile adiacente lui. Aceste tuburi pot fi formate prin coextruziune. Acest tub este destinat pentru instalații de încălzire centrală și ele pot astfel să reziste la o gamă largă de temperaturi mult mai largi decât domeniul de temperatură pentru tuburile conform invenției.

Există și alte documente în care se prezintă exemple din stadiul cunoscut și relevant al tehnicii în domeniul dat, cum sunt brevetele japoneze JP-A2035290, JP-A-3197034, JP-A3224735

Atfel, produsul descris în publicația JP-A-3224735 este un produs multistratificat, destinat a fi folosit pentru rezervoare de combustibil și piese de automobile. El comportă trei straturi: un strat de polietilenă sau de polipropilenă; un strat de rășină poliamidică cuprinzând 49-20% dintr-un elastomer olefinic, modificat, care conține acid carboxilic sau anhidridă și care este strat de legătură; un strat de poliolefină modificată obținută din polipropilenă. Se constată că la acest produs este necesar și un strat de legătură pentru a face ca cele două straturi să adere unul la altul. Se constată în general că, în cazul tuburilor din stadiul tehnicii ele conțin cel puțin trei straturi care să le confere rezistență la acțiunea mediilor care sunt vehiculate sau trans4 portate în interiorul lor.

Problema tehnică ce trebuie rezolvată prin invenție constă în realizarea unui tub pentru transportul și/sau depozitarea benzinei sau unor hidrocarburi cu propietăți similare, acest tub fiind confecționat dintr-un material care, din punct de vedere chimic, să fie compatibil cu hidrocarburile menționate și să aibă o absorbție redusă față de hidrocarburile transportate sau depozitate și să fie rezistent la difuzie într-o asemenea măsură încât să poată fi instalat în sol cu un grad de siguranță superior tuburilor existente până în prezent.

Problema tehnică menționată se rezolvă printr-un tub din material stratificat prevăzut cu un strat principal exterior și un strat barieră interior, care înlătură dezavantajele tuburilor din stadiul tehnicii, prin aceea că stratul principal menționat cuprinde, în principal, polietilenă sau polipropilenă, de exemplu polietilenă de densitate medie, iar stratul barieră menționat cuprinde polietilenă sau polipropilenă, de exemplu polietilenă de densitate înaltă, în combinație cu oricare dintre componentele butil-cauciuc, poliamidă și poliester.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- realizează un tub pentru transportul și depozitarea hidrocarburilor, produselor petroliere, gazelor naturale sau lichefiate, care comportă numai două straturi și poate fi folosit și în sol, satisfăcând restricțiile foarte severe impuse materialelor care se utilizează în aceste cazuri;

- folosește procedeul cunoscut de coextrudare pentru a obține tuburile.

Ca strat barieră se poate folosi un amestec de polietilenă sau polipropilenă și o a doua substanță care se alege dintre poliamidă, poliester și cauciuc butilic care sunt substanțe adecvate pentru acest scop. Etilenglicolul și alcoolul vinilic (EVOH și EVAL] sunt de asemenea adecvate în acest scop. Această a doua substanță se află fie amestecată în polietilenă de tipul MD-PD (polietilenă de densitate medie), fie este grefată în poli

RO 113541 Bl etilenă.

într-o variantă preferată a invenției, stratul barieră ales poate fi de exemplu cauciuc butilic cu conținut de polietilenă de înaltă densitate, având o compoziție în care componenta de cauciuc butilic variază între 5 și 50%, în greutate, cantitatea preferabilă fiind de cca 30% în greutate, iar restul fiind, în pricipal, polietilenă HD care poate fi reticulată. S-a constatat că atunci când se folosesc procente mai mari de 50% apar probleme de prelucrabilitate, iar la adaosuri mici, influențele cauciucului butilic sunt slăbite. Adaosurile sub 5% nu asigură o acțiune satisfăcătoare. S-a constatat că aceleași proporții sunt variabile și cu alte substanțe menționate mai sus, cum ar fi cea de-a doua substanță.

Un aspect important al acestei invenții constă în aceea că nu este necesar să se prevadă nici un fal de strat suplimentar și nici un fel de substanță de lipire între cele două straturi, adică între stratul principal și stratul barieră. Cele două straturi pot fi coextrudate, deoarece sunt compatibile unul cu altul.

Materialul barieră este un material scump, ceea ce însemnă că folosirea materialului trebuie să fie limitată la cantitatea necesară pentru atingerea scopurilor urmărite. Folosind un strat barieră cu o grosime de 10...15% din grosimea totală a materialului, se reduce difuzia la o zecime din valoarea ce se întâlnește de regulă la materialele ce se folosesc în prezent. S-a constatat că, din motive de oridin practic, este dificil de realizat un strat de barieră mai subțire de 0,3 mm, grosimea preferată fiind 1 până la 2 mm. Realizarea unui strat mai gros decât acesta nu adaugă nimic la propietățile stratului de barieră și procedând astfel se ocupă din spațiul disponibil în tub. Stratul din interior, comparativ subțire, nu va modifica substanțial prețul, iar experiențele favorabile executate pentru folosirea polietilenei, într-o perspectivă mai largă, nu se schimbă, deoarece nu se schimbă materialul din tubul de polietilenă, ci se adaugă o cantitate mai mică de material la interiorul acestuia. în schimb, dacă s-ar încerca să se pună un strat la exteriorul tubului, atunci ar trebui să fie supuse la încercări și reevaluate pe o perioadă lungă de timp, toate propietățile mecanice, cum ar fi rezistența la întindere a îmbinărilor tubului. Procedând ca mai sus, fără alte încercări, se folosesc îmbinările tuburilor și există certitidinea că se vor păstra toate valorile standard ale unui tub de presiune din polietilenă.

Transportul de fluide și lichide prin tuburi dă naștere la electricitate statică care, întotdeauna, trebuie să fie îndepărtată. în stadiul cunoscut al tehnicii este bine cunoscut faptul că, pentru a face ca un material plastic să fie bun conducător (de electricitate) se adaugă în el negru de fum. Cantitatea ce se adaugă depinde de calitatea negrului de fum și de destinația în exploatare, adică gradul de conductivitate cerut pentru a se obține rezultatele dorite. Această componentă poate fi introdusă în stratul principal.

în scopul de a îmbunătăți suplimentar siguranța acestui tip de tub în instalații, pe lungimea sa se poate dispune un detector de scurgere sub forma unei benzi înguste, sub formă de strat conductor care permite să se măsoare valoarea rezistenței benzii, într-un mod în sine cunoscut de către specialiștii în domeniul respectiv. Mecanismul pe care se bazează aceasta constă în aceea că dacă materialul plastic absoarbe solvenți el se va umfla, iar distanțele dintre particulele de negru de fum vor crește și ca urmare va crește și rezistența benzii, indicând în mod clar că are loc o scurgere de solvenți din tub.

Coextrudarea acestei benzi când se formează tubul este extrem de practică, deoarece atunci instalația va consta numai din tub, în loc să mai existe un tub suplimentar lângă primul tub cum se face în prezent.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a prezentei invenții.

Se efectuează încercări comparative pe trei tipuri de tuburi din polietilenă cu diametrul de 66 mm. Aceste

RO 113541 Bl tuburi reprezintă un tub standard (1), tip SA-1-1-2305-5, un tub (2) prevăzut cu un strat barieră din polietilenă HD grefat cu butii și un tub (3) prevăzut cu strat barieră conținând polietilenă amestecată cu un poliester termoplastic.

Tuburile au fost umplute cu benzină sintetică în conformitate cu Instrucțiunile Tehnice AB Svenska Anlăggningsprovnings Technical Instruction TA 1401. Benzina constă din /zo-octan 50%, toluen 30% și ortoxilen 20%, în volum.

Tuburile se cântăresc și se îngroapă într-o cutie umplută cu pietriș, ₅ cu excepția tubului standard. Cutia are dimensiunile 30 x 30 x 120 mm. Restul de trei tuburi se țin în aer. Toate obiectele testate se păstrează la temperatura camerei. După 30 de zile se înregistrea₁₀ ză următoarele rezultate:

Proba Pierderea de greutate în 30 de zile, g/m
	Tub în pietriș	Tub în aer
1	-	0,00
2	0,00	0,05
3	0,00	0,00

Tuburile prevăzute cu strat barieră din polietilenă HD-PD grefate cu butii se testează de asemenea în ceea ce privește rezistența la presiune și rezis tența la produse chimice. Tuburile testa- 25 te au avut diametrul de 66 mm și o grosime a peretelui de 5 mm pentru stra tul exterior și 1,2 mm pentru stratul barieră.

La încercarea de presiune (80°C, 170 ore de asemenea conform SS 3362,7 și 8] pe tuburi cu lungimea de 400 mm s-au înregistrat următoarele rezultate.

Proba	Diametrul maxim exterior mm	Grosimea totală minimă mm	Grosimea totală maximă mm	P	Timp de rupere, ore
MPa	Mpa
1	66,4	6,50	7,00	4,6	0,749	>170
2	66,4	6,40	7,10	4,6	0,749	>170
3	66,4	6,40	7,10	4,6	0,749	>170
4	66,4	6,30	7,10	4,6	0,749	>170
5	66,4	6,50	7,00	4,6	0,749	>170

Presiunea de încercare (P) se calculează pentru o grosime a peretelui de 5,00 mm, care se referă la o parte din grosimea peretelui care nu este strat barieră.

Deformarea axială se măsoară pe trei probe și s-au obținut următoarele rezultate.

45	Deformarea axială
Proba	Modificarea lungimii %
	1	-1,0
50	2	-1,0
	3	- 1,2

RO 113541 Bl

Valoarea medie: -1,1

Cerut: ±3

S-a efectuat de asemenea un test de întindere, pe trei probe.

Test la întindere,+23°C5

Viteza de tracțiune: 25 mm/min

ProbakN

19,9

29,7

O probă de încercare s-a efectuat io pe bucăți de material de tub care au fost ținute la o temperatură de +80° C. Bucățile au fost măcinate cu o granulație de 1 mm, având partea interioară a peretelui tubului nedeteriorată. Epruvetele de 15 încercare au fost tăiate sub formă de bare de încercare conform DIN 53455. Patru epruvete au fost ținute timp de 14 zile la temperatura de +23°C într-un lichid constituit din o parte benzină sintetică (a se vedea mai jos] și o parte metanol.

Benzina sintetică a constat din:

părți /zo-octan părți benzen părți toluen părți o-xilen

Probele au fost cântărite imediat înainte și după procedura de mai sus.

Epruvetă Netratată	Modificarea greutății %	Punct de curgere MPa	Alungirea la punctul de curgere %
1	-	14,7	2,0
2	-	15,1	1,4
3	-	15,3	1,6
4	-	15,2	1,4
5	-	14,7	1,6
Val.principală	-	15,0	1,6

Epruvetă T ratată	Modificarea greutății %	Punct de curger MPa	Alungirea la punctul de curgere %
6	15,1	13,5	4,0
7	15,0	13,3	3,8
8	15,0	13,4	3,8
9	15,2	13,3	3,8
10	15,0	13,0	4.0
Val.principală	15,1	13,3	+3,9
Modificare %	+ 15,1	-11	144

fecționat prin coextruziunea celor două straturi. Desigur că nu este cu totul imposibil ca stratul barieră să fie aplicat pe partea interioară a tubului după ce tubul a fost extrudat. însă având în vedere că tuburile trebuie să fie confecționate sub formă de tub continuu, se pare că

Testul la presiune

Un tub se dotează cu armături și este introdus într-o baie cu apă la 20°C, după care se aplică o presiune de 25 bari. După 1 oră se întrerupe încercarea 5 și se constată că tubul nu a explodat.

Tubul descris mai sus a fost conRO 113541 Bl obținerea prin coextrudere este cea mai indicată modalitate de fabricare.

La fabricarea de recipeinte pentru depozitare sau a unor piese de dimensiuni mai mari decâț ale tuburilor descri- 5 se, stratul barieră poate fi aplicat desigur pe produsele finite.

Tubul conform invenției a fost descris făcânduse referire la probele de testare. io

Claims

Revendicări

1. Tub din material stratificat, prevăzut cu un strat pricipal exterior și 15 un strat barieră interior, pentru a fi folosit la transportul și depozitarea hidrocarburilor, ca benzină, petrol lampant, motorină, păcură, gaze naturale, gaze lichefiate și alte hidrocarburi similare, care 20 au proprietăți fizice și chimice asemănătoare, cum ar fi proprietatea de difuzie prin materiale plastice, caracterizat prin aceea că stratul principal menționat cuprinde, în principal, polietilenă sau 25 polipropilenă, de exemplu polietilenă de densitate medie (MD), iar stratul barieră menționat cuprinde polietilenă sau polipropilenă, de exemplu polietilenă de densitate înaltă (HD), în combinație cu orica- 30 re dintre componentele butil-cauciuc, poliamidă și poliester.
2. Tub conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că stratul barieră constă dintr-un amestec de polieti- 35 lenă sau polipropilenă și una dintre componentele menționate.
3. Tub conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că stratul barieră cuprinde polietilenă sau polipropilenă pe 40 care se grefează una dintre componentele menționate.
4. Tub conform oricăreia dintre revendicările 1 la 3, caracterizat prin aceea că se fabrică prin coextrudarea stratului principal și a stratului barieră.
5. Tub conform oricăreia dintre revendicările 1 la 4, caracterizat prin aceea că stratul barieră cuprinde un amestec de polietilenă sau polipropilenă, de exemplu polietilenă HD și una dintre componentele menționate, în care cantitatea adăugată a uneia dintre conponentele menționate variază de la 5 până la 50% în greutate, în raport cu greutatea polietilenei sau polipropilenei, preferabil 30%, în greutate.
6. Tub conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că stratul barieră cuprinde un amestec de polietilenă sau polipropilenă, de exemplu polietilenă HD și butil-cauciuc, în care cantitatea adăugată de butil-cauciuc variază de la 5 la 50%, în greutate, față de greutatea polietilenei sau polipropilenei, preferabil cca 30%, în greutate.
7. Tub conform oricăreia dintre revendicările 1 la 6, caracterizat prin aceea că, în stratul principal se adaugă o cantitate dintr-o substanță adecvată care este bună conducătoare de electricitate, preferabil negru de fum.
8. Tub conform oricăreia dintre revendicările 1 la 7, caracterizat prin aceea că stratul barieră are o grosime de 10 până la 15% din grosimea totală a tubului, preferabil între 1 până la 2 mm.
9. Tub conform oricăreia dintre revendicările 1 la 8, caracterizat prin aceea că de-a lungul lungimii totale a tubului se dispune o bandă îngustă, bună conductoare de electricitate, dintr-un material plastic, care este formată, preferabil, în legătură cu coextruderea tubului în ansamblu.