RU27850U1 - Труба с многофункциональным слоистым покрытием - Google Patents

Abstract

1. Труба с нанесенным на нее покрытием из полимерного материала, отличающаяся тем, что покрытие выполнено многослойным и слои расположены в следующей последовательности со стороны трубы:- пленка активатора металлической поверхности, представляющая собой суспензию пигмента МеО(МеО)РОв полимерном растворе;- уплотнительный подслой, выполненный из композиции, состоящей из следующих компонентов, объемной части:Эпоксидно-сланцево-полиэфирный компаунд - 100Модификатор - 40-80Отвердитель - 15-20Мелкодисперсный плотный наполнитель - 100-130- коррозионнозащитный слой, выполненный из композиции, состоящей из следующих компонентов, объемной части:Эпоксидно-сланцево-полиэфирный компаунд - 100Модификатор - 40-80Отвердитель - 15-20- виброзащитный, он же теплозащитный слой, выполненный из композиции, состоящей из следующих компонентов, объемной части:Эпоксидно-сланцево-полиэфирный компаунд - 100Модификатор - 40-80Отвердитель - 15-20Мелкодисперсный легкий наполнитель - 200-4002. Труба по п.1, отличающаяся тем, что пленка активатора имеет толщину не более 100 мкм, уплотнительный подслой - не менее 0,2 мм, коррозионнозащитный слой - не менее 0,8 мм, виброзащитный слой - не менее 15 мм.3. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что модификатор представляет собой 20-40%-ный раствор каменноугольной смолы в пластифицированном эпоксидном олигомере с числом эпоксидных групп 12-16.4. Труба по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что мелкодисперсный плотный наполнитель имеет плотность 1,4-1,6 г/см, а мелкодисперсный легкий наполнитель имеет плотность 0,6-0,8 г/см.5. Труба по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она снабжена цилиндрической оболочкой, плотно охватывающей виброзащитный с�

Description

-.VO.-.ivtr

Труба с многофункциональным слбйстым покрытием

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации стальных магистральных газопроводов из труб больших диаметров (от 700 до 1020 мм) в части защиты их от повышенных вибрационных и тепловых нагрузок, а также для комплексной защиты трубопроводов всех используемых в газовой отрасли диаметров от почвенной и атмосферной электрохимической коррозии путем нанесения непосредственно на трассе сборно-монолитных слоистых полимерных покрытий.

Надежность эксплуатации трубопроводов в газовой промышленности определяется безаварийной работой компрессорных и газораспределительных станций, а также участков на трубопроводах переходов «земля-воздух.

Эксплуатация трубопроводов происходит в тяжелых условиях: они подвержены значительным статическим и динамическим нагрузкам от внутреннего давления газа, перепада температур, весовым нагрузкам и влиянию окружающей среды, что приводит к их разрушениям и авариям.

Важное место при эксплуатации трубопроводов занимает противокоррозионная защита, которая основана на использовании гидроизоляционных покрытий и электрохимической защиты, предусматривающей подключение трубопровода к катодному потенциалу. При этом в случае недостаточной мембранной защиты покрытия от проникновения электронов электролита окружающей трубопровод среды или низкого адгезионной прочности сцепления покрытия с трубой может происходить катодное отслаивание защитного антикоррозионного покрытия.

эффективной, защитой трубопроводов от всех выщеперечисленных явлений является создание монолитных и сборно-монолитных покрытий на трубах.

Т 1 о 503

«Покрытие трубопровода и способ его изготовления, следует, что в качестве состава для нанесения покрытия может быть использована резина. В данном патенте также раскрыта труба, покрытая слоем резины, приклеенным к антикоррозионному слою трубы, и способ изготовления этой трубы. Для изготовления трубы с нанесенным на нее покрытием на свежеприготовленную неотвержденную антикоррозионную изоляцию трубопровода накладывают резиновую ленту и дополнительно на стыках обрезков лент ее крепят с помощью тонкой узкой стальной ленты с высокой механической прочностью.

Недостатком даннго изобретения следует считать необходимость использования готового резинового материала, производимого методом вулканизации с ограниченными свойствами по упругости, толщине и прочности. При этом надо учитывать сложность монтажа лент из резины, необходимость часто применять крепежные элементы, чтобы обеспечить надежное и равномерное по всей поверхности примыкание слоя изоляции к трубе. При больших толщинах слоя изоляции вероятно применение двухслойной изоляции. Плохо решаются стыки между лентами, особенно поперечные, что нарушает условие монолитности виброизолирующего слоя на трубах большого диаметра.

Наиболее близким составом многофункционального покрытия к предложенному является состав в соответствии с авторским свидетельством СССР № 215368, содержаший поливинилацетатную эмульсию - 100 В.Ч., эпоксидную алифатическую смолу (ДЭГ-1) - 43-52 в.ч., слюдяную муку - 20-25 в.ч., полиэтиленполиамин - 4,3-5,2 в.ч.

В данном авторском свидетельстве раскрыта также труба с нанесенным на нее покрытием и способ изготовления трубы с этим покрытием. Состав покрытия наносят на трубу и затем его отверждают.

Полученное вибропоглощающее покрытие имеет адгезию со сталью при испытании на отрыв 1,28 МПа и коэффициент механических потерь 0,665.

Недостатком известного изобретения следует считать то, что образуемое на поверхности трубы покрытие не может рассматриваться как многофункциональное, так как не обеспечивает надежную антикоррозионную защиту трубы в условиях катодной защиты трубопровода от электрохимической коррозии согласно требований ГОСТ Р51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии.

Кроме того, уровень виброзащиты трубопровода незначителен. При этом используемая композиция имеет недостаточную начальную вязкость. Поэтому при ее нанесении на криволинейную поверхность трубы ввиду длительного срока отверждения композиции (не менее 18 часов) произойдет самопроизвольное стекание композиции, что обусловит разнотолщинность покрытия в верхней и нижней части трубы.

Задачей полезной модели является создание состава композиции «ЭПОК для защитного покрытия путем нанесения на поверхность трубы дифференцированных слоев, последовательность расположения этих слоев в покрытии и способа изготовления слоистого покрытия на поверхности трубы, обеспечивающих получение многофункционального монолитного слоистого покрытия с улучшенными вибропоглощающими, теплозащитными, адгезионными и коррозионнозащитными свойствами, а также улучшенными эксплуатационными характеристиками трубы.

Задача полезной модели решается трубой с нанесенным на нее покрытием из полимерного материала, где покрытие выполнено многослойным сборно-монолитным и слои расположены в следующей последовательности со стороны трубы:

-пленка активатора металлической поверхности, представляющая собой суспензию пигмента МеО(Ме2Оз) Р2О5 в полимерном растворе;

-уплотнительный подслой, выполненный из композиции, содержащей следующие компоненты, об. части:

модификатор40-80

отвердитель15-20

мелкодисперсный плотный наполнитель с 100-130 плотностью у 1,4-1,6 г/см

-коррозионнозащитный слой, выполненный из композиции, содержащей следующие компоненты, об. части:

эпоксидно-сланцево-полиэфирный компаунд100

модификатор40-80

отвердитель15-20

-виброзащитный, он же теплозащитный слой, выполненный из композиции, содержащей следующие компоненты, об. части:

эпоксидно-сланцево-полиэфирный компаунд100

модификатор40-80

отвердитель15-20

мелкодисперснчй легкий наполнительс 200-400

ПЛОТНОСТЬЮ 7 0,6-0,8 г/см

Пленка активатора предпочтительно имеет толщину не более 100 мкм, уплотнительный подслой - не менее 0,2 мм, коррозионнозащитный слой - не менее 0,8 мм, виброзащитный слой - не менее 15 мм.

Модификатор представляет собой 20-40%-ный раствор каменноугольной смолы в пластифицированном эпоксидном олигомере с числом эпоксидных групп 12-16.

Труба также может быть снабжена цилиндрической оболочкой, плотно охватывающей виброзащитный слой.

Сущность полезной модели состоит в следующем.

Предлагаемый состав композиции включает эпоксидно-сланцевополиэфирный компаунд, например, «ЭСПОЛ (ТУ 4-3-1279-94), с дополнительно введенным модификатором, представляющим собой 2040%-ный раствор каменноугольной смолы в пластифицированном эпоксидном олигомере с числом эпоксидных групп 12-16, что

обеспечивает повышение адгезионной прочности покрытия с поверхностью металла при отрыве до 7,0 МПа, повышает плотность и, следовательно, непроницаемость полимерной мембраны покрытия и препятствует катодному отслоению при действии электрохимической заш,иты металлической трубы от коррозии.

В качестве отвердителя могут быть использованы амины, амиды, ангидриды двухосновных органических кислот. В рассматриваемом сырье в качестве отвердителя применялся полиэтиленполиамин - ПЭПА.

Слои покрытия располагаются на трубе в следующей последовательности со стороны трубы:

-Пленка активатора металлической поверхности, повышаюш;ая адгезию покрытия к поверхности металлической трубы. Толщина пленки 80-100 мкм. Активатор представляет собой суспензию пигмента МеО(Ме2Оз) Р2О5 в полимерном растворе поливинилбутироля и идитольной смолы в смеси летучих органических растворителей. Суспензия пигмента также может быть растворена в воде.

-Уплотнительный подслой покрытия для предотвращения образования воздушных включений, а также свободного проникновения в них ионов электролита при электрохимической коррозии металла в условиях катодной защиты трубы. Выполняется из композиции разработанного состава и содержит, в об. частях: компаунд - 100, модификатор - 40-80, отвердитель - 15-20, наполнитель с плотностью у 1,4-1,6 г/см - 100130. Наносится методом торкретирования толщиной 0,2-0,3 мм.

-Коррозионнозащитный слой из композиции разработанного состава, об. части: компаунд - 100, модификатор - 40-80, отвердитель 15-20. Лучшие свойства при использовании композиции без наполнителя. Толщина слоя 0,8-2,0.

-Виброзащитный сборно-монолитный слой (он же и теплозащитный), состоящий из предварительно отформованной цилиндрической оболочки (оцинкованная сталь и 2-3 слоя стеклоткани на полимерной

связке разработанного состава) и толстого слоя (16-20 мм) высоконаполненной композиции разработанного состава, при следующем соотношении компонентов, об. части: компаунд 100, модификатор 40-80 , отвердитель 15-20, наполнитель с плотностью у 0,6-0,8 г/см 200-400.

Состав композиции для многофункционального слоистого покрытия готовят следующим образом.

Отдозированное полимерное связующее (компаунд «ЭСПОЛ и модификатор) подогревается до температуры 45-50°С, тщательно перемешивается, после чего в состав вводится отвердитель и снова производят перемешивание. Затем в зависимости от назначения слоя вводят мелкодисперный наполнитель. В качестве наполнителя используется мелкодисперсный минералорганический порошок: смесь древесной муки с цементом (легкий наполнитель) или совместный помол кварцевого песка с вермикулитом в присутствии эмульгатора (плотный наполнитель).

Полезная модель поясняется чертежом (фиг.1), где изображены труба (1) с нанесенной на нее пленкой активатора (2), уплотнительным подслоем (3), коррозионнозащитным слоем (4), виброзащитным слоем (5), состоящим из жесткой цилиндрической оболочки (6) и слоя композиции (7).

Пример.

Па стальную трубу наносились вручную кистью или краскопультом, а уплотнительный подслой методом торкретирования следующие слои: пленка активатора - суспензия пигмента, например, АЬОз или ZnO в полимерном растворе поливинилбутироля толщиной 100 мкм, уплотнительный подслой, содержащий, в об. частях: эпоксидно-сланцевополиэфирный компаунд - 100, модификатор - 60, отвердитель (полиэтиленполиамид) - 17, наполнитель с плотностью у 1,4-1,6 г/см 110, толщиной 0,2-0,3 мм и коррозионнозащитный слой из композиции

разработанного состава, об. части: эпоксидно-сланцево-полиэфирный компаунд - 100, модификатор - 50, отвердитель - 20, толщина слоя 0,8-2,0 мм. Затем на предварительно отформованную полуцилиндрическую оболочку - скорлупу (оцинкованная сталь и 2-3 слоя стеклоткани на полимерной связке) наносили в горизонтальном положении с внутренней стороны оболочки слой (20 мм) высоконаполненной композиции разработанного состава, об. части: эпоксидно-сланцево-полиэфирный компаунд - 100, модификатор - 80 , отвердитель - 20, наполнитель с

плотностью у 0,6-0,8 г/см - 300.

Затем осуществляют выдержку композиции в течение 6 часов, после чего оболочку с нанесенным слоем приформовывали без зазоров липким слоем к трубе отдельными полосами, обжимали струбцинами, усилием не менее 0,15 МПа, сначала снизу, потом сверху и выдерживали 24 часа.

В таблице на примере сопоставления применяемого виброзащитного покрытия АДЕМ-ППГ и ближайшего аналога изобретения приведена оценка степени снижения вибрации трубопровода.

Полезная модель позволяет получать многофункциональное покрытие со следующими свойствами.

Физико-химические свойства виброзащитного слоя

многофункционального покрытия

Плотность покрытия, г/см 1,4-1,8

Прочность, Мпа,

при растяжении20-40

при сжатии70-100

Удельная ударная вязкость, кг см/см 15-30

Модуль упругости, МПа7500-9000

Виброгашение, раз3,5-10,0

Физико-химические свойства коррозионнозащитного слоя

Ударная прочность покрытия в интервале температур от -40 до , Дж/мм8,0-14,0

Адгезия покрытия к стали методом отрыва после 1000часовой выдержки в воде при +60°С, МПа4,5-5,3 Стойкость покрытия к катодному отслаиванию после

выдержки в течение 30 суток при +60 С, см4-5

Переходное электросопротивление покрытия после 100 суток выдержки в 3%-ном растворе NaCl при температуре +80°С,

Водопоглощение свободной пленки покрытия после 1000 часов выдержки в воде при температуре , %5-6

Устойчивость к термоциклированию от -40 до , циклов, не более15

Использование настоящей полезной модели позволяет получить покрытие на трубах, обладающее улучшенными вибропоглощающими, адгезионными и коррозийнозащитными свойствами.

Кроме того, использование сборно-монтажной слоистой системы из цилиндрической оболочки монолитного слоя позволит рационально осуществить монтаж многофункционального покрытия с одновременной запрессовкой их на поверхности трубы.

Предложенное решение позволяет устраивать покрытие в полевых условиях и не требует сложного технологического заводского оборудования, что особенно важно при реконструкции и ремонте существующих магистральных трубопроводов.

Ло

Оценка эффективности мероприятий по снижению вибрации рециркуляционных линий

Claims (4)

1. Труба с нанесенным на нее покрытием из полимерного материала, отличающаяся тем, что покрытие выполнено многослойным и слои расположены в следующей последовательности со стороны трубы:
- пленка активатора металлической поверхности, представляющая собой суспензию пигмента МеО(Ме₂О₃)Р₂О₅ в полимерном растворе;
- уплотнительный подслой, выполненный из композиции, состоящей из следующих компонентов, объемной части:
Эпоксидно-сланцево-полиэфирный компаунд - 100
Модификатор - 40-80
Отвердитель - 15-20
Мелкодисперсный плотный наполнитель - 100-130
- коррозионнозащитный слой, выполненный из композиции, состоящей из следующих компонентов, объемной части:
Эпоксидно-сланцево-полиэфирный компаунд - 100
Модификатор - 40-80
Отвердитель - 15-20
- виброзащитный, он же теплозащитный слой, выполненный из композиции, состоящей из следующих компонентов, объемной части:
Эпоксидно-сланцево-полиэфирный компаунд - 100
Модификатор - 40-80
Отвердитель - 15-20
Мелкодисперсный легкий наполнитель - 200-400
2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что пленка активатора имеет толщину не более 100 мкм, уплотнительный подслой - не менее 0,2 мм, коррозионнозащитный слой - не менее 0,8 мм, виброзащитный слой - не менее 15 мм.

3. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что модификатор представляет собой 20-40%-ный раствор каменноугольной смолы в пластифицированном эпоксидном олигомере с числом эпоксидных групп 12-16.

4. Труба по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что мелкодисперсный плотный наполнитель имеет плотность 1,4-1,6 г/см², а мелкодисперсный легкий наполнитель имеет плотность 0,6-0,8 г/см².

5. Труба по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она снабжена цилиндрической оболочкой, плотно охватывающей виброзащитный слой.