RU164448U1

RU164448U1 - STEEL PIPE MODIFIED WITH MULTI-LAYER INSULATION "TSIM"

Info

Publication number: RU164448U1
Application number: RU2015130099/05U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Вячеславович Алявдин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Уральский завод полимерных технологий "Маяк"
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2016-08-27

Abstract

Стальная труба с многослойным покрытием, содержащая нижний, средний и наружный полимерные слои, при этом нижний слой полимерного покрытия выполнен из эпоксидного праймера, средний слой полимерного покрытия - из клейкого адгезионного полимерного подслоя, а наружный слой - из модифицированного композита на основе полиолефинов, причем наружный слой выполнен с возможностью нанесения на средний слой экструдированием композита на основе полиолефинов и последующего сшивания под действием ускорителя электронов.A steel pipe with a multilayer coating containing the lower, middle and outer polymer layers, the lower layer of the polymer coating is made of epoxy primer, the middle layer of the polymer coating is of an adhesive adhesive polymer sublayer, and the outer layer is of a modified composite based on polyolefins, the outer the layer is made with the possibility of applying to the middle layer by extrusion of a composite based on polyolefins and subsequent crosslinking under the action of an electron accelerator.

Description

Техническое решение относится к трубопроводной технике, а именно к стальным трубам с полимерным покрытием, используемым для строительства и эксплуатации нефте- и газопроводов, а также для систем теплоснабжения и водоснабжения.The technical solution relates to pipeline technology, namely to steel pipes with a polymer coating used for the construction and operation of oil and gas pipelines, as well as for heat supply and water supply systems.

Из уровня техники строительства и эксплуатации нефте- и газопроводов известно использование металлических (стальных) труб. Чтобы обеспечить надежную эксплуатацию стальных трубопроводов в течение длительного времени, их защищают от коррозии многослойным полимерным покрытием.From the level of technology for the construction and operation of oil and gas pipelines, the use of metal (steel) pipes is known. To ensure reliable operation of steel pipelines for a long time, they are protected from corrosion by a multilayer polymer coating.

В качестве наружных защитных полимерных покрытий труб от коррозии наиболее широко применяются покрытия труб на основе экструдированного полиэтилена. Качество заводских полимерных покрытий труб во многом зависит от конструкции защитных покрытий и изоляционных материалов, используемых для их нанесения.As external protective polymer coatings of pipes against corrosion, pipe coatings based on extruded polyethylene are most widely used. The quality of factory polymer pipe coatings largely depends on the design of protective coatings and insulating materials used for their application.

Существует 4 варианта конструкций заводских полимерных покрытий труб:There are 4 designs of factory polymer pipe coatings:

- Полиэтиленовое покрытие, наносимое по битумно-мастичному подслою (конструкция покрытия №6 по ГОСТ Р 51164-98).- Polyethylene coating applied over the bitumen-mastic underlayer (coating construction No. 6 according to GOST R 51164-98).

- Полиэтиленовое покрытие, наносимое по изоляционному подслою на основе липкой полимерной ленты (конструкция покрытия №7 по ГОСТ Р 51164-98).- A polyethylene coating applied over an insulating sublayer based on adhesive polymer tape (coating design No. 7 according to GOST R 51164-98).

- Двухслойное полимерное покрытие, состоящее из адгезионного подслоя на основе термоплавкой полимерной композиции и наружного полиэтиленового слоя (конструкция покрытия №2 по ГОСТ Р 51164-98, конструкция покрытия №4 по ГОСТ Р 52568-2006).- A two-layer polymer coating consisting of an adhesive sublayer based on a hot-melt polymer composition and an outer polyethylene layer (coating design No. 2 according to GOST R 51164-98, coating design No. 4 according to GOST R 52568-2006).

- Трехслойное полимерное покрытие, состоящее из слоя эпоксидного праймера, адгезионного полимерного подслоя и наружного полиэтиленового слоя (конструкция покрытия №1 по ГОСТ Р 51164-98, конструкция покрытия №№1-3 по ГОСТ Р 52568-2006).- A three-layer polymer coating consisting of an epoxy primer layer, an adhesive polymer sublayer and an outer polyethylene layer (coating structure No. 1 according to GOST R 51164-98, coating structure No. 1-3 according to GOST R 52568-2006).

Полимерные покрытия наносятся безвоздушным способом. Для двухслойного полимерного покрытия, исключается нанесение слоя - нанесение эпоксидного праймера.Polymer coatings are applied by airless method. For a two-layer polymer coating, the application of a layer is excluded - the application of an epoxy primer.

Длительная защита полимерным покрытием труб от коррозии обеспечивается лишь при условии, что покрытие не повреждено при транспортировке, укладке и эксплуатации трубопровода. Для предотвращения повреждения полимерного покрытия труб при транспортировке и укладке с ним необходимо обращаться исключительно осторожно. Несмотря на меры возможные предосторожности, потребность в ремонте остается высокой.Long-term protection by polymer coating of pipes against corrosion is provided only if the coating is not damaged during transportation, installation and operation of the pipeline. To prevent damage to the polymer coating of pipes during transportation and installation, it must be handled with extreme care. Despite possible precautions, the need for repairs remains high.

Для предотвращения возможного повреждения полимерного покрытия трубопроводов в процессе их строительства и эксплуатации траншеи под укладываемые трубы обычно засыпают тонкоизмельченным материалом, предпочтительно песком или другим материалом для засыпки. Это является недостатком, поскольку тонкоизмельченный и, следовательно, дорогостоящий материал для засыпки является обязательным для предотвращения повреждения труб и с полимерной наружной изоляцией.To prevent possible damage to the polymer coating of pipelines during their construction and operation, trenches for pipes to be laid are usually covered with finely ground material, preferably sand or other material for backfill. This is a disadvantage, since a finely ground and, therefore, expensive backfill material is necessary to prevent damage to pipes and with polymer outer insulation.

Известна труба стальная с многослойной полимерной изоляцией состоящей из четырех слоев, наиболее близкая к заявленной полезной модели. Предложенная труба с полимерной изоляцией имеет многослойное строение для защиты поверхности от повреждения, у которого первый нижний слой состоит из эпоксидного праймера, второй средний слой состоит из клейкого адгезионного полимерного подслоя, третий верхний слой состоит из полиэтилена высокой плотности серии ПЭВП, а четвертый наружный слой состоит из модифицированного силаном ПЭВП (по классификации РЕХ-b) с помощью которого достигается повышение ударной прочности и ударной вязкости образца с надрезом полимерного покрытия (RU 2413615 С2).Known steel pipe with multilayer polymer insulation consisting of four layers, closest to the claimed utility model. The proposed polymer-insulated pipe has a multilayer structure to protect the surface from damage, in which the first lower layer consists of an epoxy primer, the second middle layer consists of an adhesive adhesive polymer sublayer, the third upper layer consists of high density polyethylene HDPE series, and the fourth outer layer consists of from silane-modified HDPE (according to the PEX-b classification) with which an increase in impact strength and toughness of the specimen with a notched polymer coating is achieved (RU 2413615 C2) .

Недостатком такой трубы с многослойным покрытием является требование применения сложных дополнительных и, следовательно, дорогостоящих технологических операции по нанесению дополнительного полимерного четвертого слоя, модифицированного силаном ПЭВП (по классификации РЕХ-b). Также для модификации по технологии РЕХ-b необходимо в течение нескольких часов выстаивать сшиваемый силаном полиолефин в водяной бане при температуре около 95°С, что ограничивает производительность технологии в целом и существенно повышает затраты на производство.The disadvantage of such a pipe with a multilayer coating is the requirement to use complex additional and, therefore, expensive technological operations for applying an additional polymer fourth layer modified with HDPE silane (according to the PEX-b classification). Also, for modifications using the PEX-b technology, it is necessary to stand the silane-crosslinked polyolefin in a water bath at a temperature of about 95 ° C for several hours, which limits the performance of the technology as a whole and significantly increases production costs.

Устранение недостатка применения сложной дорогостоящей технологии изготовления трубы с полимерным четырех-слойным модифицированным покрытием позволяет использование технологии модификации РЕХ-с (модификация полимеров за счет использования направленного пучка от электронного ускорителя). Для придания полимерному покрытию улучшенных свойств радиационной технологией обрабатывают с дозой облучении примерно 10-20 Мрад в зависимости от используемого полимерного композита из полиолефинов. Радиационная обработка полимерного покрытия увеличивает механическую прочность, значительно повышает его термохимическую стойкость, повышает ударную прочность и ударную вязкостью, повышает устойчивость к механическим повреждениям. В технологическом процессе радиационной обработки трубы с полимерным покрытием целесообразно применять ускорители электронов типа ЭЛВ и ИЛУ. Обработка покрытия производится вращением трубы для обеспечения равномерной модификации полимерного наружного слоя под воздействием направленного пучка электронов.Elimination of the disadvantage of using a complex and expensive technology for manufacturing a pipe with a polymer four-layer modified coating allows the use of PEX-c modification technology (modification of polymers through the use of a directed beam from an electron accelerator). In order to impart improved properties to the polymer coating, radiation technology is treated with an irradiation dose of about 10-20 Mrad, depending on the polymer composite made of polyolefins. Radiation treatment of a polymer coating increases mechanical strength, significantly increases its thermochemical resistance, increases impact strength and impact strength, and increases resistance to mechanical damage. In the technological process of radiation treatment of pipes with a polymer coating, it is advisable to use electron accelerators such as ELV and ILU. Processing of the coating is carried out by rotating the pipe to ensure uniform modification of the polymer outer layer under the influence of a directed electron beam.

Техническим результатом, достигаемым в результате решения поставленной задачи, является повышение ударной прочности наружного полимерного слоя стальной трубы, уменьшение стоимости стальных труб, увеличение производительности стальных труб с полимерной наружной изоляцией, при сохранении эксплуатационных параметров стальных труб с полимерной изоляцией.The technical result achieved by solving the task is to increase the impact strength of the outer polymer layer of the steel pipe, reduce the cost of steel pipes, increase the performance of steel pipes with polymer outer insulation, while maintaining the operational parameters of steel pipes with polymer insulation.

Указанный технический результат достигается за счет того, что стальная труба с многослойным покрытием, содержащая нижний, средний и наружный полимерные слои, при этом нижний слой полимерного покрытия выполнен из эпоксидного праймера, средний слой полимерного покрытия - из клейкого адгезионного полимерного подслоя, а наружный слой - из модифицированного композита на основе полиолефинов, причем наружный слой выполнен с возможностью нанесения на средний слой экструдированием композита на основе полиолефинов и последующего сшивания под действием ускорителями электронов.The specified technical result is achieved due to the fact that the steel pipe with a multilayer coating containing the lower, middle and outer polymer layers, while the lower polymer coating layer is made of epoxy primer, the middle polymer coating layer is made of an adhesive adhesive polymer sublayer, and the outer layer is from a modified composite based on polyolefins, and the outer layer is made with the possibility of applying to the middle layer by extrusion of a composite based on polyolefins and subsequent crosslinking under d action of electron accelerators.

На Фиг. 1 представлен поперечный разрез стальной трубы с многослойным полимерным покрытием с улучшенными свойствами.In FIG. 1 is a cross-sectional view of a steel pipe with a multilayer polymer coating with improved properties.

Стальная труба с многослойным полимерным покрытием содержит стальную трубу (1), на которую нанесены: первый нижний слой (2) полимерного покрытия из эпоксидного праймера, второй средний слой (3) полимерного покрытия из клейкого адгезионного полимерного подслоя, третий верхний наружный слой (4) полимерного покрытия из полимерного композита на основе полиолефинов (полиэтилен, сэвилен, полипропилен и др.), модифицированного с использованием ускорителей электроновThe steel pipe with a multilayer polymer coating contains a steel pipe (1), on which are applied: the first lower layer (2) of the polymer coating of epoxy primer, the second middle layer (3) of the polymer coating of adhesive adhesive polymer sublayer, the third upper outer layer (4) a polymer coating of a polymer composite based on polyolefins (polyethylene, sevilen, polypropylene, etc.), modified using electron accelerators

Предлагаемая стальная труба предназначена для строительства и эксплуатации нефте- и газопроводов, водоснабжения и теплоснабжения, полимерное многослойное покрытие которой обладает улучшенными свойствами за счет применения многослойной структуры покрытия, а также того, что наружное покрытие за счет модификации РЕХ-с характеризуется повышенной ударной прочностью и ударной вязкостью наружного полимерного слоя, является устойчивым к механическим повреждениям даже в крайне неблагоприятных условиях. Относительное удлинение при разрыве, а также стойкость к растрескиванию под действием напряжения окружающей среды показывает, как покрытие в течение более длительного времени будет выдерживать неблагоприятные условия транспортировки и укладки или природные условия, такие как холод, ультрафиолетовое излучение.The proposed steel pipe is designed for the construction and operation of oil and gas pipelines, water supply and heat supply, the polymer multilayer coating of which has improved properties due to the use of a multilayer coating structure, as well as the fact that the outer coating due to the modification of PEX-s is characterized by increased impact strength and impact the viscosity of the outer polymer layer, is resistant to mechanical damage even in extremely adverse conditions. Relative elongation at break, as well as resistance to cracking under the influence of environmental stress, shows how the coating will withstand adverse transport and laying conditions or environmental conditions such as cold, ultraviolet radiation for a longer time.

Сборка заявляемой стальной трубы с многослойным полимерным покрытием с улучшенными свойствами осуществляется следующим образом.The assembly of the inventive steel pipe with a multilayer polymer coating with improved properties is as follows.

При изготовлении стальной трубы (1) с многослойным полимерным покрытием с улучшенными свойствами на ее поверхность наносится трехслойное полимерное покрытие в условиях стационарных производственных помещений. Защитные покрытия наносятся по технологии: щеточная или дробеструйная очистка, праймирование или грунтование поверхности стальных труб - 2, нанесение клеевого подслоя - 3, нанесение наружного экструдированного полимерного слоя из компаунда полиолефинов - 4. Для защиты от коррозии металлической поверхности трубопроводов в качестве нижнего слоя (2) применяют: грунтовка эпоксидная «Праймер МБ», каучуко-смоляной «Праймер ПЛ-Л», каучуко-смоляной «Праймер НК-50», грунтовка "ТРАНСКОР-ГАЗ». Толщина нижнего слоя (2) составляет до 0,5 мм Для нанесения среднего слоя (3) применяются специальные клеевые материалы, обладающие повышенной морозостойкостью и хорошей адгезией к полиолефинам и защитному покрытию стальной трубы, такие как: на основе полиэтилена «Метален АПЭ-1», на основе сэвилена АТИ-06; на основе сэвилена TRISOLEN 190, на основе сэвилена TRISOLEN 200/U. Толщина среднего слоя (3) составляет до 1,5 мм. Наружный слой (4) наносится на средний слой (3) экструдированием композита из полиолефинов. Толщина наружного слоя (3) составляет 1,0-3,0 мм. Для нанесения наружного слоя (4) применяют композиты на основе полиолефинов (полиэтилен, сэвилен, полипропилен и др.). В таблице 1 приведены некоторые композиты на основе полиолефинов. Собранную конструкцию стальной трубы с многослойным полимерным покрытием снимают со сборочного комплекса. Затем стальную трубу с покрытием подвергают электронно-химической модификации на ускорителе электронов с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-3 с дозой облучения 8-20 Мрад в зависимости от используемого композита из полиолефинов. В результате получают стальную трубу модифицированную с многослойной изоляцией (ТСИМ). Многослойная изоляция стальной трубы представляет собой раскрытые выше нанесенные полимерные слои на поверхность трубы, при этом после нанесения слоев осуществляют гамма-квантовую модификацию с использованием ускорителя электронов для упрочнения поверхностного слоя полимерной изоляции трубы стальной.In the manufacture of steel pipe (1) with a multilayer polymer coating with improved properties, a three-layer polymer coating is applied to its surface in stationary production facilities. Protective coatings are applied according to the technology: brush or shot peening, priming or priming the surface of steel pipes - 2, applying an adhesive layer - 3, applying an external extruded polymer layer from a compound of polyolefins - 4. To protect the metal surface of pipelines from corrosion as a lower layer (2 ) apply: epoxy primer “Primer MB”, rubber-resin primer “Primer PL-L”, rubber-resin primer “Primer NK-50”, primer “TRANSKOR-GAS.” The thickness of the lower layer (2) is up to 0.5 mm For application cf the single layer (3) special adhesive materials are used that have increased frost resistance and good adhesion to polyolefins and the protective coating of the steel pipe, such as: based on polyethylene "Metalen APE-1", based on sevilen ATI-06; based on sevilen TRISOLEN 190, based on sevilen TRISOLEN 200 / U. The thickness of the middle layer (3) is up to 1.5 mm. The outer layer (4) is applied to the middle layer (3) by extruding a composite of polyolefins. The thickness of the outer layer (3) is 1.0-3.0 mm. For applying the outer layer (4), composites based on polyolefins (polyethylene, sevilen, polypropylene, etc.) are used. Table 1 shows some composites based on polyolefins. The assembled steel pipe construction with a multilayer polymer coating is removed from the assembly complex. Then, the coated steel pipe is subjected to electron-chemical modification at an electron accelerator using an ELV-3 electron accelerator with an irradiation dose of 8–20 Mrad, depending on the polyolefin composite used. The result is a steel pipe modified with multilayer insulation (TCIM). The multilayer insulation of the steel pipe is the above-described polymer layers deposited on the pipe surface, and after the layers are applied, a gamma-ray modification is carried out using an electron accelerator to harden the surface layer of polymer insulation of the steel pipe.

Нижний слой (2) стальной трубы (1) с многослойным полимерным покрытием с улучшенными свойствами наносят с целью обеспечения антикоррозионной защиты металлической поверхности трубы, средний слой (3) наносится на слой (2) для обеспечения адгезии между антикоррозионным слоем и наружным слоями, а наружный слой (4) обеспечивает изоляционному покрытию стальной трубы высокую (выше 50 Дж) ударную прочность, повышенную адгезию к стали, устойчивостью к продавливанию, проколу, абразивному износу. За счет высокой адгезии оно устойчиво к сдвиговым нагрузкам, возникающим при осадке грунта и в процессе подвижек участков трубопроводов в период эксплуатации. Кроме того, полимерное покрытие покрытием с улучшенными свойствами обладает крайне низкой влагокислородопроницаемостью и поэтому является эффективным диффузионным барьером для проникновения к поверхности стальных труб коррозионно-активных веществ.The lower layer (2) of the steel pipe (1) with a multilayer polymer coating with improved properties is applied to ensure corrosion protection of the metal surface of the pipe, the middle layer (3) is applied to the layer (2) to ensure adhesion between the anticorrosive layer and the outer layers, and the outer layer (4) provides the insulation coating of the steel pipe with high (above 50 J) impact strength, increased adhesion to steel, resistance to bursting, puncture, and abrasion. Due to its high adhesion, it is resistant to shear loads that occur during soil settlement and during the movement of pipeline sections during operation. In addition, the polymer coating with improved properties has an extremely low moisture permeability and is therefore an effective diffusion barrier for the penetration of corrosive substances to the surface of steel pipes.

Заявленная стальная труба с многослойным полимерным покрытием обладает улучшенными свойствами: повышенной ударной прочностью и ударной вязкостью наружного полимерного слоя, является устойчивым к механическим повреждениям. Она может быть использована для строительства и эксплуатации нефте- и газопроводов, водоснабжения и теплоснабжения в различных климатических условиях. В таблице 2 приведены свойства заявленной многослойной стальной трубы, содержащей наружный слой из композитов, представленных в таблице 1.The claimed steel pipe with a multilayer polymer coating has improved properties: increased impact strength and impact strength of the outer polymer layer, is resistant to mechanical damage. It can be used for the construction and operation of oil and gas pipelines, water supply and heat supply in various climatic conditions. Table 2 shows the properties of the claimed multilayer steel pipe containing the outer layer of the composites shown in table 1.

Claims

A steel pipe with a multilayer coating containing the lower, middle and outer polymer layers, the lower layer of the polymer coating is made of epoxy primer, the middle layer of the polymer coating is of an adhesive adhesive polymer sublayer, and the outer layer is of a modified composite based on polyolefins, the outer the layer is made with the possibility of applying to the middle layer by extrusion of a composite based on polyolefins and subsequent crosslinking under the action of an electron accelerator.