RU2789355C1

RU2789355C1 - Method for obtaining anti-corrosion metal-polymer coating

Info

Publication number: RU2789355C1
Application number: RU2021137710A
Authority: RU
Inventors: Лев Христофорович Балдаев; Сергей Львович Балдаев; Никита Сергеевич Козлов; Сергей Александрович Маньковский; Андрей Юрьевич Павлов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Технологические Системы Защитных Покрытий" (Ооо "Тсзп")
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2023-02-01

Abstract

FIELD: anti-corrosion metal-polymer coating production.

SUBSTANCE: invention relates to methods for producing an anti-corrosion metal-polymer coating and can be used in the oil and gas industry, in particular on metal working surfaces of column and tank equipment, apparatus, etc. used in the production, transportation and processing of natural gas and other hydrocarbons. The method for obtaining an anticorrosion metal-polymer coating includes sequential application of a metal layer on a metal surface prepared by abrasive blasting by the method for electric arc metallization and subsequent application of a surface polymer coating, while first a metal layer of a corrosion-resistant metal or alloy with a thickness of 100-1000 microns is applied, then a metallization jet turn off and apply a surface polymer layer of the coating with a thickness of 50-200 microns, while the polymer is applied in the form of a liquid, and the time interval between the application of the metal and polymer layers is 3-30 minutes.

EFFECT: invention is aimed at improving the operational properties of coatings by increasing their anti-corrosion resistance and carrying out the process of applying a metal-polymer coating in one technological cycle.

1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к способам получения антикоррозионного металлополимерного покрытия и может применяться в нефтегазовой отрасли, в частности на металлических рабочих поверхностях колонного и емкостного оборудования, аппаратов и т.п., применяемых при добыче, транспортировке и переработке природного газа и других углеводородов.The invention relates to methods for producing an anti-corrosion metal-polymer coating and can be used in the oil and gas industry, in particular on metal working surfaces of column and vessel equipment, apparatus, etc. used in the production, transportation and processing of natural gas and other hydrocarbons.

На металлических рабочих поверхностях промышленного оборудования в нефтегазовой отрасли наблюдаются значительные коррозионные повреждения. Это связано с различным агрессивным воздействием среды эксплуатации при работе оборудования. Для принятия мер по снижению коррозионного воздействия, а соответственно, и снижения сроков межремонтных периодов оборудования необходимо применение антикоррозионного металлополимерного покрытия.Significant corrosion damage is observed on metal working surfaces of industrial equipment in the oil and gas industry. This is due to various aggressive effects of the operating environment during the operation of the equipment. In order to take measures to reduce the corrosion impact, and, accordingly, to reduce the time between repairs of equipment, it is necessary to use an anti-corrosion metal-polymer coating.

В качестве ближайшего аналога предлагается патент RU 2715827 C1, С23С 4/12, опубликовано 03.03.2020, Бюл. №7. Способ получения антикоррозионного металлполимерного покрытия, описанный в ближайшем аналоге, включает в себя последовательное нанесение на подготовленную способом абразивно-струйной обработки металлическую поверхность, способом электродуговой металлизации металлического слоя и поверхностного полимерного покрытия.As the closest analogue, patent RU 2715827 C1, C23C 4/12 is proposed, published on 03/03/2020, Bull. No. 7. The method for obtaining an anticorrosive metal-polymer coating, described in the closest analogue, includes the sequential application of a metal surface prepared by the method of abrasive blasting, the method of electric arc metallization of the metal layer and the surface polymer coating.

Заявляемый способ получения антикоррозионного металлополимерного покрытия включает нанесение на металлическую поверхность способом электродугового напыления антикоррозионного металлического слоя покрытия с последующим нанесением поверхностного покрытия из жидкого полимерного материала в виде суспензии или дисперсии.The claimed method for producing an anticorrosive metal-polymer coating includes applying an anti-corrosion metal coating layer to a metal surface by the method of electric arc spraying, followed by applying a surface coating of a liquid polymer material in the form of a suspension or dispersion.

Задачей заявляемого технического решения является разработка способа получения покрытия с высокой антикоррозионной способностью на металлической поверхности, относительно невысокую стоимость и широкие функциональные возможности.The objective of the proposed technical solution is to develop a method for obtaining a coating with high anti-corrosion ability on a metal surface, relatively low cost and broad functionality.

Технический эффект поставленной задачи состоит в:The technical effect of the task is to:

- создании повышенной антикоррозионной защиты за счет совместного сочетания антикоррозионных свойств металлического покрытия и поверхностного полимерного покрытия,- creation of increased anti-corrosion protection due to the combined combination of anti-corrosion properties of the metal coating and the surface polymer coating,

- реализации создания антикоррозионного металлополимерного покрытия с последовательным беспрерывным нанесением металлического и полимерного слоев покрытия в рамках одного технологического процесса,- implementation of the creation of an anti-corrosion metal-polymer coating with sequential continuous deposition of metal and polymer layers of the coating within the framework of one technological process,

- отсутствии ограничений по площади нанесения,- no restrictions on the area of application,

- понижении энергозатрат на реализацию способа (не требуется дополнительная термообработка),- lower energy consumption for the implementation of the method (no additional heat treatment is required),

- повышении эксплуатационных характеристик создаваемых покрытий (минимальный промежуток времени между последовательным беспрерывным нанесением металлического и полимерного слоев покрытия способствует лучшему проникновению и соединению полимерного слоя с металлическим из-за отсутствия окислов и загрязнений металлического слоя, а также увеличенной активации за счет нагретой поверхности металлического слоя).- improving the performance of the coatings created (the minimum time interval between successive continuous application of the metal and polymer layers of the coating contributes to better penetration and connection of the polymer layer with the metal due to the absence of oxides and contamination of the metal layer, as well as increased activation due to the heated surface of the metal layer).

Технический результат достигается тем, что сначала наносят металлический слой из коррозионностойкого металла или сплава толщиной 100-1000 мкм, затем металлизационную струю отключают и наносят поверхностный полимерный слой покрытия толщиной 50-200 мкм, при этом полимер наносят в виде жидкости, а временной промежуток между нанесением металлического и полимерного слоев составляет 0-30 минут.The technical result is achieved by first applying a metal layer of a corrosion-resistant metal or alloy with a thickness of 100-1000 microns, then turning off the metallization jet and applying a surface polymer layer of the coating with a thickness of 50-200 microns, while the polymer is applied in the form of a liquid, and the time interval between application metal and polymer layers is 0-30 minutes.

Минимальный временной промежуток между нанесением металлического и полимерного слоев выбран 3 минуты с учетом того, что необходимо выполнить переключение аппаратуры с металлизационного напыления на напыление полимерного материала, при этом металлическая поверхность сохраняет температуру, необходимую для плавного высыхания полимерного слоя покрытия, нанесение полимерного покрытия сразу непосредственно после нанесения металлического слоя покрытия может привести к перегреву жидкого полимерного материала, испарению и растрескиванию.The minimum time interval between the deposition of the metal and polymer layers was chosen to be 3 minutes, taking into account the fact that it is necessary to switch the equipment from metallization deposition to deposition of polymer material, while the metal surface maintains the temperature necessary for smooth drying of the polymer coating layer, deposition of the polymer coating immediately immediately after application of a metal coating layer can lead to overheating of the liquid polymer material, evaporation and cracking.

Максимальный временной промежуток между нанесением металлического и полимерного слоев выбран 30 минут с учетом того, что при большем временном промежутке температура металлического покрытия снизится и ожидаемого эффекта - плавного высыхания полимерного слоя не получится.The maximum time interval between the deposition of the metal and polymer layers was chosen as 30 minutes, taking into account the fact that with a longer time interval the temperature of the metal coating will decrease and the expected effect - smooth drying of the polymer layer will not work.

При нанесении полимерного покрытия в обозначенном временном промежутке (0-30 мин) после нанесения металлического слоя покрытия не требуется дополнительное время для ввода металлополимерного покрытия в эксплуатацию, то есть металлополимерное покрытие после его нанесения на металлическую поверхность практически сразу готово к использованию.When applying a polymer coating in the designated time interval (0-30 min) after applying the metal coating layer, no additional time is required to put the metal-polymer coating into operation, that is, the metal-polymer coating is almost immediately ready for use after it is applied to the metal surface.

Последующая термообработка для высыхания полимерного покрытия не требуется, так как достаточно теплоты нанесенного металлического покрытия.Subsequent heat treatment for drying the polymer coating is not required, since the heat of the applied metal coating is sufficient.

Металлический слой из коррозионностойкого металла или сплава наносят для обеспечения механических, антикоррозионных свойств и адгезии к металлической поверхности порядка 5-20 МПа.A metal layer of a corrosion-resistant metal or alloy is applied to provide mechanical, anti-corrosion properties and adhesion to a metal surface of the order of 5-20 MPa.

Нанесение полимерного покрытия проводят на только что нанесенный, еще в нагретом состоянии металлический слой без перерыва или с минимальным промежутком времени, что способствует лучшему проникновению и соединению полимерного слоя с металлическим из-за отсутствия окислов и загрязнений металлического слоя, а также увеличенной активации за счет теплоты поверхности металлического слоя.The application of a polymer coating is carried out on a newly applied, still heated metal layer without interruption or with a minimum period of time, which contributes to better penetration and connection of the polymer layer with the metal due to the absence of oxides and contamination of the metal layer, as well as increased activation due to heat surface of the metal layer.

Отличительным признаком заявляемого технического решения является:A distinctive feature of the proposed technical solution is:

- последовательное беспрерывное или с минимальным промежутком времени нанесение полимерного слоя покрытия на нагретое в процессе нанесения металлическое покрытие, что способствует лучшему проникновению и соединению полимерного слоя с металлическим из-за отсутствия окислов и загрязнений металлического слоя, а также увеличенной активации за счет нагретой поверхности металлического слоя;- sequential continuous or with a minimum period of application of the polymer layer of the coating on the metal coating heated during the application process, which contributes to better penetration and connection of the polymer layer with the metal due to the absence of oxides and contamination of the metal layer, as well as increased activation due to the heated surface of the metal layer ;

- теплота от нанесенного металлического покрытия обеспечивает быстрое и плавное высыхание полимерного покрытия, что позволяет использовать антикоррозионное металлополимерное покрытие сразу после его нанесения;- heat from the applied metal coating ensures quick and smooth drying of the polymer coating, which allows the use of an anti-corrosion metal-polymer coating immediately after its application;

- реализация создания антикоррозионного металлополимерного покрытия, путем последовательного беспрерывного нанесения металлического и полимерного слоев покрытия в рамках одного технологического процесса с использованием одного оборудования.- implementation of the creation of an anti-corrosion metal-polymer coating by successive continuous application of metal and polymer coating layers within the same technological process using one equipment.

Способ получения антикоррозионного металлополимерного покрытия включает: нанесение на подготовленную металлическую поверхность способом электродугового напыления металлического слоя из коррозионностойкого металла или сплава для обеспечения механических, антикоррозионных свойств и адгезии к металлической поверхности;A method for producing an anticorrosive metal-polymer coating includes: applying a metal layer of a corrosion-resistant metal or alloy to a prepared metal surface by electric arc spraying to provide mechanical, anti-corrosion properties and adhesion to the metal surface;

- нанесение поверхностного полимерного слоя покрытия беспрерывно или с минимальным промежутком времени между нанесением металлического и полимерного слоев. Последующая термообработка не требуется, так как для высыхания полимерного покрытия достаточно теплоты нанесенного металлического покрытия.- application of the surface polymer layer of the coating continuously or with a minimum time interval between the application of the metal and polymer layers. Subsequent heat treatment is not required, since the heat of the applied metal coating is sufficient to dry the polymer coating.

Для нанесения антикоррозионного металлополимерного покрытия на металлическую поверхность применяется технология электродуговой металлизации. Нанесение слоев выполняется последовательно без перерыва или с минимальным промежутком времени между нанесением металлического и полимерного слоев при использовании установки электродуговой металлизации, укомплектованной дополнительным комплектом для распыления полимерного материала.To apply an anticorrosive metal-polymer coating on a metal surface, the technology of electric arc metallization is used. Application of layers is carried out sequentially without interruption or with a minimum time interval between the deposition of metal and polymer layers using an electric arc plating unit equipped with an additional kit for spraying polymer material.

Согласно заявляемому способу на металлическую поверхность, подготовленную абразивно-струйной обработкой, наносится способом электродугового напыления металлический слой из коррозионностойкого металла или сплава для обеспечения механических, антикоррозионных свойств и адгезии к металлической поверхности. Далее нанесение металлического слоя прекращается и без перерыва или с минимальным промежутком времени из распылительных головок, установленных на пистолете металлизатора, запускается распыление жидкого полимерного материала в виде суспензии или дисперсии на нагретое нанесенное металлическое покрытие и выполняется нанесение поверхностного полимерного покрытия. При этом поры металлического слоя заполняются полимерным материалом, который на поверхности образует сплошной защитный слой.According to the claimed method, on a metal surface prepared by abrasive blasting, a metal layer of a corrosion-resistant metal or alloy is applied by electric arc spraying to provide mechanical, anti-corrosion properties and adhesion to the metal surface. Further, the deposition of the metal layer is stopped and, without interruption or with a minimum period of time, spraying of a liquid polymer material in the form of a suspension or dispersion onto the heated deposited metal coating is started from the spray heads mounted on the metallizer gun, and the surface polymer coating is applied. In this case, the pores of the metal layer are filled with a polymeric material, which forms a continuous protective layer on the surface.

Пример 1Example 1

Металлическое покрытие напыляют с использованием электродугового металлизатора Thermach на образцы из стали 3. Поверхность под нанесение покрытия готовят абразивно-струйной обработкой. В качестве материалов для металлического слоя используют проволоку Монель НМЖМц 28-2,5-1,5 диаметром 2,5 мм, для полимерного покрытия - Анакрол 2501. Давление воздуха на входе в металлизатор 0,45-0,55 МПа, дистанция напыления 150-200 мм, ток дуги 200-250 А, напряжение 20-25 В.The metal coating is deposited using a Thermach electric arc metallizer on samples of steel 3. The surface for coating is prepared by abrasive blasting. Monel NMZhMts 28-2.5-1.5 wire with a diameter of 2.5 mm is used as materials for the metal layer, Anacrol 2501 is used for the polymer coating. Air pressure at the inlet to the metallizer is 0.45-0.55 MPa, spraying distance is 150 -200 mm, arc current 200-250 A, voltage 20-25 V.

Полимерное покрытие наносится при следующих параметрах: давление воздуха 0,3-0,4 МПа, дистанция напыления 150-300 мм.The polymer coating is applied with the following parameters: air pressure 0.3-0.4 MPa, spraying distance 150-300 mm.

Предлагаемое покрытие и технология его создания отличаются технологичностью, невысокой стоимостью, доступностью технологического оборудования, возможностью нанесения на различные поверхности, в том числе на поверхности объектов, находящихся в эксплуатации без их демонтажа. Полученные покрытия отличаются долговечностью и повышенной коррозионной стойкостью поверхностного слоя.The proposed coating and the technology of its creation are distinguished by manufacturability, low cost, availability of technological equipment, the possibility of applying to various surfaces, including the surfaces of objects in operation without dismantling them. The resulting coatings are distinguished by durability and increased corrosion resistance of the surface layer.

Claims

A method for producing an anticorrosion metal-polymer coating, which includes sequential application of a metal layer on a metal surface prepared by abrasive blasting by the method of electric arc metallization and subsequent application of a surface polymer coating, characterized in that a metal layer of a corrosion-resistant metal or alloy 100-1000 μm thick is first applied, then the metallization jet is turned off and a surface polymer layer of coating 50-200 μm thick is applied, while the polymer is applied in the form of a liquid, and the time interval between the deposition of the metal and polymer layers is 3-30 minutes.