RU2734689C1

RU2734689C1 - Polyurethane composition for protective coating of internal surface of oil and gas equipment

Info

Publication number: RU2734689C1
Application number: RU2020109563A
Authority: RU
Inventors: Олег Борисович Калинин; Вадим Анатольевич Костылев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НТС-Лидер"
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-10-22

Abstract

FIELD: paint and varnish materials.

SUBSTANCE: invention relates to paint materials and can be used for protection of inner surface of tanks, oil and gas pipelines, as well as other oil and gas equipment, in particular, internal surface of oil-field pipes from corrosion caused by action of water and aggressive chemical media, asphalt-resin-paraffin and salt deposits. Described is a polyurethane composition for protective coating of inner surface of oil and gas equipment, comprising a diisocyanate component, a hydroxyl-containing component and a solvent, where as a hydroxyl-containing component it contains pentaerythritol in ratio of diisocyanate component : pentaerythritol in terms of number of -NCO and -OH groups from 25:1 to 35:1, respectively, the solvent used is o-xylene and further includes a polyurethanation catalyst, a plasticiser and a wetting agent, with the following ratio of components, wt%: diisocyanate component 72.00–76.00, pentaerythritol 0.94–0.98, plasticiser 7.20–7.60, wetting agent 0.02–0.04, polyurethanation catalyst 0.05–0.06, o-xylene – balance.

EFFECT: high chemical resistance and strength properties of coatings.

1 cl, 2 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано для защиты внутренней поверхности резервуаров, нефте- и газопроводов, а также прочего нефтегазового оборудования, в особенности внутренней поверхности нефтепромысловых труб от коррозии, вызванной воздействием воды и агрессивных химических сред, асфальтосмолопарафиновых и солевых отложений.The invention relates to paints and varnishes and can be used to protect the inner surface of tanks, oil and gas pipelines, as well as other oil and gas equipment, in particular the inner surface of oil field pipes from corrosion caused by exposure to water and aggressive chemical media, asphalt-resin-paraffin and salt deposits.

К защитным покрытиям внутренней поверхности нефтегазового оборудования предъявляются высокие требования по твердости, стойкости к истиранию, стойкости к воздействию агрессивных сред. Наиболее высокие требования предъявляются к защитным покрытиям внутренней поверхности нефтепромысловых труб, в частности насосно-компрессорных. Их поверхность контактирует с такими агрессивными средами, как водонефтегазовые эмульсии, пластовая и оборотная вода, при этом продукция скважин часто содержит химически агрессивный сероводород. Для предотвращения отложений на внутренних стенках нефтепромысловых труб защитное покрытие должно иметь гладкость поверхности и не только высокую адгезию к защищаемой поверхности, но и низкую адгезию к асфальтосмолопарафинам и солям, отложения которых на внутренней поверхности труб приводят к гидравлическим потерям при перемещении продукции скважин и коррозионному изнашиванию металла.The protective coatings of the inner surface of oil and gas equipment are subject to high requirements in terms of hardness, abrasion resistance, and resistance to aggressive media. The highest requirements are imposed on the protective coatings of the inner surface of oil-field pipes, in particular, tubing. Their surface is in contact with such aggressive media as water-oil-and-gas emulsions, formation and circulating water, while well production often contains chemically aggressive hydrogen sulfide. To prevent deposits on the inner walls of oil-field pipes, the protective coating must have a smooth surface and not only high adhesion to the protected surface, but also low adhesion to asphalt-resin paraffins and salts, the deposits of which on the inner surface of the pipes lead to hydraulic losses during the movement of well products and corrosive wear of metal ...

Известна полиуретановая композиция для защитного покрытия, включающая форполимер, полученный из простого полиэфира, стирола, акрилонитрила и гексаметилендиизоцианата, и диизоцианат или полимер диизцианата (RU 2574624 С2). Композиция может дополнительно содержать целевые добавки (в частности пигменты, реологические добавки). При этом диизоцианат или полимер диизцианата, а также целевые добавки должны вводиться в композицию непосредственно перед ее применением, что усложняет технологию ее использования.Known polyurethane composition for a protective coating, including a prepolymer obtained from polyether, styrene, acrylonitrile and hexamethylene diisocyanate, and diisocyanate or polymer of diiscyanate (RU 2574624 C2). The composition may additionally contain target additives (in particular pigments, rheological additives). In this case, the diisocyanate or polymer of the diiscyanate, as well as the target additives, must be introduced into the composition immediately before its use, which complicates the technology of its use.

Наиболее технологичными являются одноупаковочные составы для защитных покрытий на основе полиуретанового связующего.The most technologically advanced are one-pack compositions for protective coatings based on a polyurethane binder.

Так, известны полиуретановые композиции для защитного покрытия, включающие полиол, полиизоцианат, оловосодержащий катализатор и различные тиол-функциональные соединения (US 4788083 А, ЕР 1915434 В1).Thus, polyurethane compositions for a protective coating are known, including a polyol, a polyisocyanate, a tin catalyst and various thiol-functional compounds (US Pat. No. 4,788,083 A, EP 1915434 B1).

Недостатком указанных известных композиций является использование в их составе тиол-функциональных соединений, которые не позволяют обеспечить стабильность свойств композиций в процессе их хранения.The disadvantage of these known compositions is the use in their composition of thiol-functional compounds, which do not allow to ensure the stability of the properties of the compositions during storage.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является известная полиуретановая композиция для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования, включающая диизоцианатный компонент - полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, гидроксилсодержащий компонент - полиоксипропилентриол молекулярной массы 4500-5000 и растворитель - этилацетат, а также дополнительно инденкумароновую смолу и тальк (RU 2212424 С1 - прототип).The closest in technical essence to the proposed invention is a known polyurethane composition for a protective coating of the inner surface of oil and gas equipment, including a diisocyanate component - polyisocyanate based on 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, a hydroxyl-containing component - polyoxypropylene triol with a molecular weight of 4500-5000 and a solvent - ethyl acetate, and additionally indenecumarone resin and talc (RU 2212424 C1 - prototype).

Недостатком композиции-прототипа являются невысокие химическая стойкость и прочностные показатели полученных из нее покрытий.The disadvantage of the prototype composition is the low chemical resistance and strength characteristics of the coatings obtained from it.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается изобретением, состоит в создании полиуретановой композиции для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования, лишенной указанных недостатков.The technical problem, the solution of which is provided by the invention, is to create a polyurethane composition for a protective coating of the inner surface of oil and gas equipment, devoid of these disadvantages.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении химической стойкости и прочностных показателей покрытий.The technical result provided by the invention consists in increasing the chemical resistance and strength characteristics of the coatings.

Указанный технический результат достигается тем, что полиуретановая композиция для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования, включающая диизоцианатный компонент, гидроксилсодержащий компонент и растворитель, в качестве гидроксилсодержащего компонента содержит пентаэритрит при соотношении диизоцианатный компонент : пентаэритрит в пересчете на количество групп -NCO и -ОН, соответственно, от 25:1 до 35:1, в качестве растворителя - о-ксилол и дополнительно включает катализатор полиуретанирования, пластификатор и смачивающий агент при следующем соотношении компонентов, мас. %:This technical result is achieved by the fact that a polyurethane composition for a protective coating of the inner surface of oil and gas equipment, including a diisocyanate component, a hydroxyl-containing component and a solvent, contains pentaerythritol as a hydroxyl-containing component at a ratio of diisocyanate component: pentaerythritol in terms of the number of -NCO and -OH groups, respectively , from 25: 1 to 35: 1, as a solvent - o-xylene and additionally includes a polyurethanation catalyst, a plasticizer and a wetting agent in the following ratio of components, wt. %:

диизоцианатный компонентdiisocyanate component 72,00-76,0072.00-76.00 пентаэритритpentaerythritol 0,94-0,980.94-0.98 пластификаторplasticizer 7,20-7,607.20-7.60 смачивающий агентwetting agent 0,02-0,040.02-0.04 катализатор полиуретанированияpolyurethanation catalyst 0,05-0,060.05-0.06 о-ксилолo-xylene остальное.rest.

В качестве диизоцианатного компонента могут быть использованы любые алифатические, циклоалифатические, ароматические диизоцианаты, например такие, как 4,4'-дифенилметандиизоцианат (МДИ), его смесь с 2,4- и 2,2-изомерами, а также промышленный продукт, называемый полимерным МДИ и представляющий собой смесь МДИ с его изомерами и гомолагами (http://www.isocyanates.ru/mdi.html); 2,4-толуилендиизоцианат (2,4-ТДИ), а также его промышленная смесь с 2,6-изомером; 1,6-гексаметилендиизоцианат и другие.Any aliphatic, cycloaliphatic, aromatic diisocyanates can be used as the diisocyanate component, for example, such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), its mixture with 2,4- and 2,2-isomers, as well as an industrial product called polymeric MDI and which is a mixture of MDI with its isomers and homolags (http://www.isocyanates.ru/mdi.html); 2,4-toluene diisocyanate (2,4-TDI), as well as its industrial mixture with the 2,6-isomer; 1,6-hexamethylene diisocyanate and others.

Могут быть использованы любые известные катализаторы полиуретанирования, например такие, как оловоорганические соединения, 1,4-диазобицикло(2,2,2)октан и другие.Any known polyurethanation catalysts such as organotin compounds, 1,4-diazobicyclo (2,2,2) octane and others can be used.

В качестве пластификаторов могут быть использованы любые пластификаторы, пригодные для лакокрасочных композиций, например дибутилфталат, грикрезилфосфат, диоктилсебацинат, диизобутилфталат, трис(2-этилгексил)фосфат, трис(2-хлорэтил)фосфат и другие.As plasticizers, any plasticizers suitable for paint and varnish compositions can be used, for example, dibutyl phthalate, griresyl phosphate, dioctyl sebacate, diisobutyl phthalate, tris (2-ethylhexyl) phosphate, tris (2-chloroethyl) phosphate, and others.

В качестве смачивающего агента могут быть использованы любые смачивающие добавки, предназначенные для лакокрасочных материалов, например карнаубский воск, полидиметилсилоксан и полидиметилсилоксан, модифицированный простым полиэфиром (WACKER SG 3381 https://siloxane.com.ua/p259928967-wacker-3381-silicone.html), политетрафторэтилен и другие полимерные фторуглеводороды (EFKA FL 3600 https://coatings.specialchem.com/product/a-basf-efka-3600), полиэфирамид, полученный взаимодействием сложного полиэфира с концевыми кислотными группами с полиамином, содержащим две или более аминогруппы в молекуле (например, марки Solsperse 38500 http://snab.ru/lkm/02/05.html) и любые другие вещества, снижающие поверхностное натяжение органических систем композиций для покрытий.As a wetting agent, any wetting additives intended for paints and varnishes can be used, for example, carnauba wax, polydimethylsiloxane and polydimethylsiloxane modified with polyether (WACKER SG 3381 https://siloxane.com.ua/p259928967-wacker-3381-silicone.html ), polytetrafluoroethylene and other polymeric fluorocarbons (EFKA FL 3600 https://coatings.specialchem.com/product/a-basf-efka-3600), polyester amide obtained by reacting an acid-terminated polyester with a polyamine containing two or more amino groups in a molecule (for example, brand Solsperse 38500 http://snab.ru/lkm/02/05.html) and any other substances that reduce the surface tension of organic systems of compositions for coatings.

Для упрощения визуального контроля качества нанесения покрытия композиция дополнительно может включать пигмент, например фталоцианиновый голубой, в количестве 0,6-0,7 мас. ч. на 100,0 мас. ч. композиции.To simplify visual control of the quality of the coating, the composition may additionally include a pigment, for example phthalocyanine blue, in an amount of 0.6-0.7 wt. hours per 100.0 wt. h. composition.

Использование в сочетании с диизоцианатом пентаэритрита - четырехатомного спирта при указанном соотношении групп -NCO и -ОН обеспечивает синтез полиуретана трехмерной структуры. При этом отверждение предлагаемой композиции осуществляется ее реакцией с влагой из окружающего и находящегося в парах защищаемой поверхности воздуха, а применение именно в таком составе в качестве растворителя о-ксилола в указанном количестве, а также введение в композицию пластификатора и смачивающего агента обеспечивают необходимые реологические свойства композиции, ее розлив. В результате чего за счет капиллярного эффекта достигается особенно прочное скрепление материала защитного покрытия с подложкой и отсутствие внутренних напряжений в слое покрытия, покрытие не набухает и не деформируется при резком изменении внешних условий (стойкость к взрывной декомпрессии).The use of pentaerythritol, a tetrahydric alcohol in combination with diisocyanate, at the indicated ratio of the -NCO and -OH groups, provides the synthesis of polyurethane of three-dimensional structure. In this case, the curing of the proposed composition is carried out by its reaction with moisture from the surrounding air and the air being in the vapors of the protected surface, and the use in such a composition as a solvent of o-xylene in the specified amount, as well as the introduction of a plasticizer and a wetting agent into the composition provide the necessary rheological properties of the composition , its bottling. As a result, due to the capillary effect, a particularly strong bonding of the protective coating material to the substrate and the absence of internal stresses in the coating layer are achieved; the coating does not swell and deform when external conditions change abruptly (resistance to explosive decompression).

Нанесение полиуретановой композиции по предлагаемому изобретению можно осуществить кистью, окунанием, струйным обливом, пневматическим распылением, распылением в электрическом поле высокого напряжения и любым другим способом, применяемым для нанесения лакокрасочных материалов.The application of the polyurethane composition according to the present invention can be carried out by brushing, dipping, blasting, pneumatic spraying, spraying in a high voltage electric field and any other method used for applying paints and varnishes.

Предлагаемую полиуретановую композицию для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования получают смешением компонентов под слоем сухого инертного газа. Полученный продукт подлежит хранению в герметичной таре при температуре от 0 до 35°С.The proposed polyurethane composition for a protective coating of the inner surface of oil and gas equipment is obtained by mixing the components under a layer of dry inert gas. The resulting product must be stored in a sealed container at a temperature of 0 to 35 ° C.

Примеры 1-4.Examples 1-4.

Состав полиуретановых композиций для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования по примерам 1-4 приведен в таблице 1. В таблице 2 приведены результаты испытания покрытий из композиций по примерам 1-4 и покрытия из композиции-прототипа.The composition of polyurethane compositions for the protective coating of the inner surface of oil and gas equipment according to examples 1-4 is shown in table 1. Table 2 shows the results of testing coatings from the compositions according to examples 1-4 and the coating from the prototype composition.

Claims

A polyurethane composition for a protective coating of the inner surface of oil and gas equipment, which includes a diisocyanate component, a hydroxyl-containing component and a solvent, characterized in that it contains pentaerythritol as a hydroxyl-containing component at a ratio of diisocyanate component: pentaerythritol in terms of the number of -NCO and -OH groups, respectively, from 25: 1 to 35: 1, as a solvent - o-xylene and additionally includes a polyurethanation catalyst, a plasticizer and a wetting agent in the following ratio of components, wt. %:

diisocyanate component 72.00-76.00 pentaerythritol 0.94-0.98 plasticizer 7.20-7.60 wetting agent 0.02-0.04 polyurethanation catalyst 0.05-0.06 o-xylene rest