WO2018217120A1 - Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе и стальная труба с электронно-лучевым модифицированным полимерным покрытием - Google Patents

Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе и стальная труба с электронно-лучевым модифицированным полимерным покрытием Download PDF

Info

Publication number
WO2018217120A1
WO2018217120A1 PCT/RU2017/000361 RU2017000361W WO2018217120A1 WO 2018217120 A1 WO2018217120 A1 WO 2018217120A1 RU 2017000361 W RU2017000361 W RU 2017000361W WO 2018217120 A1 WO2018217120 A1 WO 2018217120A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polymer coating
coating
polymer
steel pipe
electron
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/000361
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Дмитрий Вячеславович АЛЯВДИН
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Уральский завод полимерных технологий "Маяк"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Уральский завод полимерных технологий "Маяк" filed Critical Закрытое акционерное общество "Уральский завод полимерных технологий "Маяк"
Priority to RU2017124621A priority Critical patent/RU2673921C1/ru
Priority to PCT/RU2017/000361 priority patent/WO2018217120A1/ru
Publication of WO2018217120A1 publication Critical patent/WO2018217120A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/085—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyolefins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/28—Treatment by wave energy or particle radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
    • F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
    • F16L58/04—Coatings characterised by the materials used
    • F16L58/10—Coatings characterised by the materials used by rubber or plastics
    • F16L58/1054—Coatings characterised by the materials used by rubber or plastics the coating being placed outside the pipe

Definitions

  • the invention relates to the construction of pipeline transport and is used to protect an isolated surface of pipelines when laying them in rocky, permafrost soils, as well as in soils with inclusions causing damage to the pipeline insulation, for example, with inclusions of pebbles, individual stone blocks.
  • shockproof protective devices for the polymer surface of pipelines are known in the art (rock sheet, concrete pipe wrap, wooden battens, etc.). Shockproof protective devices are currently installed on a steel pipe with polymer insulation in the conditions of pipeline construction.
  • shockproof protective device of various surfaces mainly the pipeline
  • a hollow open cylinder is made of a multilayer cloth made of synthetic material with each layer impregnated from a certain surface to a predetermined thickness, followed by gluing all the layers in the cloth.
  • a disadvantage of the known device is a rather complicated manufacturing technology and increased consumption of materials.
  • a protective device comprising a hollow open cylinder with an external solid after special surface treatment (rock sheet).
  • the hollow cylinder is made of a flexible cloth based on synthetic material (see US 4413656 A, 1982, F16L 57/00).
  • a disadvantage of the known solution is the difficulty in manufacturing the panel from the polymer composition, the need for heat treatment to obtain a device with the necessary hardness of the external surface, and the complexity of mounting the device on the pipeline in the field.
  • metal (steel) pipes is known from the level of construction technology and the operation of oil and gas pipelines. To ensure reliable operation of steel pipelines for a long time, they are protected from corrosion by a multilayer polymer coating.
  • trenches for pipes to be laid are usually covered with finely ground material, preferably sand or other material for backfill.
  • Modified steel pipe “TSIM” with multilayer insulation contains 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 made of a modified composite based on polyolefins moreover, the outer layer is made with the possibility of applying to the middle layer by extrusion of a composite based on polyolefins and subsequent radiation crosslinking under the action of an electric accelerator tron to ensure the mechanical strength of the multilayer insulation.
  • the disadvantages of the obtained modified polymer coating of the steel pipe include the unsatisfactory mechanical strength of the polymer coating due to its insufficient thickness, which does not allow the use of coated pipes in rocky and frozen soils without additional protection measures. it complicates the work and entails the use of additional costs in the construction of pipelines due to the use of expensive special protective devices to protect the polymer coating of the pipeline.
  • the objective of the claimed group of inventions is to develop a method for producing an electron beam modified protective polymer coating on a steel pipe in order to obtain a steel pipe with high mechanical characteristics and the possibility of using it in construction without special protective devices (rock sheet, concrete pipe wrap, wooden battens, etc. .) and the possibility of manufacturing a steel pipe with polymer insulation in the factory without the use of additional protective equipment s in the field during the construction of the pipeline.
  • the technical result of the claimed group of inventions is to increase the impact resistance of the coating.
  • the method of producing an electron beam modified polymer coating on a steel pipe includes applying to the surface of the steel pipe, a first coating containing at least one primer layer, applying to the first coating a second polymer coating containing at least one polymer adhesive layer, followed by applying to the second polymer coating an external polymer coating containing at least one polymer layer based on polyolefins, and electron-beam modification of the outer polymer coating using at least one electron accelerator with an irradiation dose of 5-100 Mrad with a ratio of movement speed to tube rotation speed of 0.1-5.0, with a modified outer thickness polymer coating, providing impact resistance of at least 12 J.
  • a method for producing an electron beam modified polymer coating on a steel pipe includes applying a first coating to the surface of the steel pipe containing at least one primer layer, followed by applying an external polymer coating containing at least one polymer monolayer containing polyolefins and adhesive composition based on polyolefins, and electron-beam modification of the outer polymer coating using at least one electron accelerator with an irradiation dose of 5-100 M al, at a ratio of moving speed of the rotational speed of the pipe equal to 0.1-5.0, at a thickness of the modified polymeric outer coating with a thickness of the modified polymeric outer coating provides impact resistance of at least 12 J.
  • FIG. 1 is a cross section of a steel pipe with a three-layer coating.
  • FIG. 2 cross section of a steel pipe with a monolayer coating.
  • FIG. 3 Graph of the tensile strength (Pa) on the radiation dose for beams of 5 and 10 MeV.
  • FIG. 4 - The process of radiation modification of the coated pipe
  • the steel pipe (1) comprises a first coating comprising at least one primer layer (2) applied to the outer surface of the steel pipe (1), a second polymer coating comprising at least one polymer adhesive layer (3) applied to the primer layer (2), an outer polymer coating comprising at least one polyolefin-based polymer layer (4) applied to the adhesive layer (3).
  • a steel pipe with a coating containing the above-disclosed layers is subjected to radiation modification by an electron beam using at least one electron accelerator, while the thickness of the modified outer polymer coating (according to the first embodiment) has a impact resistance of at least 12 J.
  • the thickness of the outer polymer coating is 5-50 mm.
  • the steel pipe (1) comprises at least one primer layer (2) deposited on the outer surface of the steel pipe (1), at least one polymer monolayer (5 ) containing polyolefins and an adhesive composition based on polyolefins, applied to the primer layer (2).
  • a steel pipe with a polymer coating containing the above-disclosed layers is subjected to radiation modification by an electron beam using at least one electron accelerator, and the thickness of the modified external polymer coating (according to the second option) has a impact resistance of at least 12 J.
  • the thickness of the outer polymer coating is 5-50 mm.
  • the polymer layer based on polyolefins (4) is made in the form of a polymer selected from the group: polyethylene, sevilen, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, natural rubber, synthetic rubbers, polysiloxanes, polyamides, polyethylene oxide.
  • the polymer adhesive layer (3) contains an adhesive composition based on polyolefins selected from the group: based on polyethylene "Metalen APE-1", based on sevilen ATI-06; based on the TRISOLEN 190 Savilen, based on the TRISOLEN 200 / U Savilen.
  • the primer layer (2) contains a material selected from the group: epoxy primer “Primer MB”, rubber-resin primer “Primer PL-L”, rubber-resin primer “Primer NK-50”, primer “TRANSKOR-GAZ”.
  • the polymer monolayer (5) contains two components, the first component containing a polymer based on polyolefins selected from the group: polyethylene, sevilen, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, natural rubber, synthetic rubbers, polysiloxanes, polyamides, polyethylene oxide, and the second component is an adhesive composition based on polyolefins, selected from the group: based on polyethylene "Methylene APE-1", based on sevilen ATI-06; based on the TRISOLEN 190 Savilen, based on the TRISOLEN 200 / U Savilen.
  • polyolefins selected from the group: polyethylene, sevilen, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, natural rubber, synthetic rubbers, polysiloxanes, polyamides, polyethylene oxide
  • the second component is an adhesive composition based on polyolefins, selected from the group: based on polyethylene "Methylene APE-1",
  • a radiation-modified coating on a steel pipe is prepared as follows.
  • the outer surface of the steel pipe (1) is subjected to preliminary cleaning.
  • the cleaned surface of the steel pipe (1) is subjected to induction heating to a temperature of at least 200 ° C, followed by applying an primer layer (2) on the outer surface of the pipe in the form of a primer powder based on an epoxy composition, for example, an epoxy primer “Primer MB”, thick 90-100 microns by electrostatic spraying.
  • a primer powder based on an epoxy composition for example, an epoxy primer “Primer MB”, thick 90-100 microns by electrostatic spraying.
  • Particles of dry powder deposited on the surface of the steel pipe (1) are held on it mainly due to electrostatic attraction forces. Wetting occurs when powder particles melt at temperatures above 200 ° C. In this case, the epoxy powder on the pipe surface melts and polymerizes, forming a soft continuous film. If necessary, apply several layers of the primer layer, for which purpose another primer layer is applied to the dried previous layer.
  • a polymer adhesive layer (3) is applied to the primer layer (2), containing an adhesive composition based on polyolefins, for example, based on Etalen APE-1 polyethylene.
  • the polymer adhesive layer (3) is applied by conventional methods used for coating pipelines, for example, by the method of lateral "flat-gap" extrusion of the melt of the adhesive composition.
  • the adhesive composition heated to the melt state is extruded into the flat-slit head of the extruder to form a tape with a thickness of 100 to 500 ⁇ m, which is wound on the primer layer (2). If necessary, an additional one or more layers of the polymer adhesive layer (3) are applied, due to several wound coils.
  • the total thickness of the outer polymer coating can reach 50 mm.
  • the resulting multilayer coating is rolled under pressure to the outer surface of the steel pipe (1) with a roller, and then the steel pipe (1) is cooled to a temperature of no higher than 60 ° C and the polymer coating of the steel pipe (1) is radiation modified using electronic accelerator technology (see Fig. 4).
  • a steel pipe (1) with a multilayer coating is exposed to electron beams with an energy of 0.5-10 MeV and an irradiation dose of 5-100 Mrad using at least one electron accelerator (6) of the ELV type and ILU and similar.
  • a steel pipe (1) under an electron beam (7) passes with certain speeds of movement and rotation of the pipe, with the ratio of the speed of movement to the speed of rotation of the pipe equal to 0.1 - 5.0.
  • the speed of movement is determined by the required dose, which is absorbed by the polymer coating, and rotation ensures uniformity of the absorbed dose over the entire surface of the polymer coating of the pipe.
  • the absorbed dose accumulated by the polymer coating of the pipe is selected sufficient to transfer the polymer coating material from the free molecular state to a partially crosslinked state, characterized by the formation of three-dimensional molecular structures with a higher molecular weight. Due to this, there is an increase in the impact resistance, the penetration resistance of the polymer coating, the adhesive strength and the adhesion stability of the polymer coating of steel pipes.
  • a primer layer (2) is applied to the cleaned outer surface (cleaning operations are similar to those described above) of the steel pipe (1), as described above, followed by application polymer monolayer (5), similar to the deposition of the polymer layer (4) described above.
  • the pipe with a two-layer coating is cooled to a temperature of no higher than 60 ° C and radiation modification of the polymer coating of the steel pipe (1) is carried out using the technology of electronic accelerators, as described above.
  • the claimed invention when applying the technology of radiation modification of polymer coatings with an electron beam, can improve the strength characteristics of the obtained polymer protective coating, the experimental results of a steel pipe with an outer polymer coating thickness of 50 mm are presented in table. one.
  • J Factors such as the power of the electron beam, the energy of the electron beam, the sweep length of the electron beam, the given absorbed dose, and the diameter of the pipe influence the speed and rotation of the tube.
  • J Factors such as the power of the electron beam, the energy of the electron beam, the sweep length of the electron beam, the given absorbed dose, and the diameter of the pipe influence the speed and rotation of the tube.
  • P is the power of the electron beam of the accelerator
  • D is the set value of the absorbed dose
  • H is the width of the irradiation zone
  • Vx is the speed of movement of the pipe
  • D is the pipe diameter
  • H is the beam width of the electron accelerator
  • N- pipe rotation speed is the ratio of the speed of movement of the pipe and the speed of its rotation.
  • the ratio of the speed of movement to the speed of rotation of the pipe falls into the range of 0.1-5.0.
  • a correctly selected ratio of the speed of movement to the speed of rotation allows you to achieve a uniform level of absorbed dose of the coating on the entire surface of the processed pipe.
  • the present invention allows to increase impact resistance with stable adhesion of the polymer coating during the long-term operation of pipes without the additional use of various shockproof protective devices on the polymer surface of steel pipelines (rock sheet, concrete pipe wrap, wooden battens, etc.).

Abstract

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется для защиты изолированной поверхности трубопроводов при их прокладке в скальных, вечномерзлых грунтах, а также в грунтах с включениями, вызывающими повреждение изоляции трубопровода, например с включениями гальки, отдельных каменных глыб. Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение ударной прочности, сопротивлению пенетрации покрытия, адгезионной прочности полимерного покрытия в процессе строительства и длительной эксплуатации труб. Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе включает нанесение на поверхность стальной трубы, первого покрытия, содержащего, по крайней мере, один грунтовочный слой, нанесение на первое покрытие второго полимерного покрытия, содержащего, по крайней мере, один полимерный адгезионный слой, с последующим нанесением на второе полимерное покрытие наружного полимерного покрытия, содержащего, по крайней мере, один полимерный слой на основе полиолефинов, и электронно-лучевой модификацией наружного полимерного покрытия при помощи, по крайней мере, одного ускорителя электронов с дозой облучения 5-100 Мрад при отношении скорости перемещения к скорости вращения трубы равной 0,1-5,0, при толщине модифицированного наружного полимерного покрытия, обеспечивающей ударную прочность не менее 12 Дж.

Description

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНОЙ ТРУБЕ И СТАЛЬНАЯ ТРУБА С ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫМ МОДИФИЦИРОВАННЫМ ПОЛИМЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется для защиты изолированной поверхности трубопроводов при их прокладке в скальных, вечномерзлых грунтах, а также в грунтах с включениями, вызывающими повреждение изоляции трубопровода, например с включениями гальки, отдельных каменных глыб.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно, что при прокладке газопроводов в скальных, гравийно-галечниковых и щебенистых грунтах и засыпке этими грунтами предусматривается устройство подсыпки из мягких грунтов толщиной не менее 10 см. Изоляционные покрытия в этих условиях должны быть защищены от повреждения путем присыпки газопровода мягким грунтом на толщину 20 см или применением при засыпке специальных защитных устройств (см. п.9.1.6. «МАГИСТРАЛЬНЫЕ ГАЗОПРОВОДЫ» СТО Газпром 2-2.1-249-2008).
Из уровня техники известны различные противоударные защитные устройства полимерной поверхности трубопроводов (скальный лист, бетонная обертка трубопровода, деревянные реечные решетки и др.). Противоударные защитные устройства в настоящее время устанавливаются на стальную трубу с полимерной изоляцией в условиях строительства трубопровода.
Так известно "противоударное защитное устройство различных поверхностей, преимущественно, трубопровода" (см. RU 2162187 С1 , 20.01.2001 ) (скальный лист). В известном устройстве полый незамкнутый цилиндр выполнен из многослойного полотнища, изготовленного из синтетического материала с пропиткой каждого слоя с определенной поверхности на заданную толщину с последующим склеиванием всех слоев в полотнище. Недостатком известного устройства является достаточно сложная технология изготовления и повышенный расход материалов.
Также известно защитное устройство, содержащее полый незамкнутый цилиндр с внешней твердой после специальной обработки поверхностью (скальный лист). Полый цилиндр выполнен из гибкого полотнища на основе синтетического материала (см. US 4413656 А, 1982, F16L 57/00). Недостатком известного решения является сложность изготовления полотнища из полимерной композиции, необходимость термообработки для получения устройства с необходимой твердостью внешней поверхности и сложность монтажа устройства на трубопроводе в полевых условиях. Также 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.
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.
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.
Также из уровня техники известно, что электронно-лучевая обработка полимерного покрытия труб увеличивает ее механическую прочность, значительно повышает его термохимическую стойкость, повышает ударную прочность и ударную вязкостью, повышает устойчивость к механическим повреждениям. В технологическом процессе электронно-лучевую обработку трубы с полимерным покрытием применяют ускорители электронов типа ЭЛВ и ИЛУ. Обработка покрытия производится вращением трубы для обеспечения равномерной модификации полимерного наружного слоя под воздействием направленного пучка электронов. Для придания полимерному покрытию улучшенных свойств радиационной технологией обрабатывают с поглощенной дозой примерно 10-20 Мрад в зависимости от используемого полимерного композита из полиолефинов.
Кроме того, из уровня техники известен способ нанесения многослойного покрытия и стальная труба модифицированная с многослойной изоляцией «ТСИМ», раскрытая в RU 164448 U1 , опубл. 27.08.2016 (прототип). Стальная труба модифицированная с многослойной изоляцией «ТСИМ» содержит 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 радиационного сшивания под действием ускорителя электронов для обеспечения механической прочности многослойной изоляции.
К недостаткам полученного модифицированного полимерного покрытия стальной трубы можно отнести неудовлетворительную механическую прочность полимерного покрытия в виду ее недостаточной толщины, не позволяющей применять трубы с покрытием в скалистых и мерзлых грунтах без дополнительных мер по защите. Это усложняет производство работ и влечет за собой применение дополнительных затраты при строительстве трубопроводов за счет использования для защиты полимерного покрытия трубопровода дорогостоящих специальных защитных устройств.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей заявленной группы изобретений является разработка способа получения электронно-лучевого модифицированного защитного полимерного покрытия на стальной трубе с целью получения стальной трубы с высокими механическими характеристиками и возможностью использования ее при строительстве без специальных защитных устройств (скальный лист, бетонная обертка трубопровода, деревянные реечные решетки и др.) и возможность производства стальной трубы с полимерной изоляцией в заводских условиях без применения дополнительных средств защиты в полевых условиях при строительстве трубопровода.
Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение сопротивлению удара покрытия.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе включает нанесение на поверхность стальной трубы, первого покрытия, содержащего, по крайней мере, один грунтовочный слой, нанесение на первое покрытие второго полимерного покрытия, содержащего, по крайней мере, один полимерный адгезионный слой, с последующим нанесением на второе полимерное покрытие наружного полимерного покрытия, содержащего, по крайней мере, один полимерный слой на основе полиолефинов, и электронно-лучевой модификацией наружного полимерного покрытия при помощи, по крайней мере, одного ускорителя электронов с дозой облучения 5-100 Мрад при отношении скорости перемещения к скорости вращения трубы равной 0,1-5,0, при толщине модифицированного наружного полимерного покрытия, обеспечивающей сопротивление удару не менее 12 Дж.
Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе включает нанесение первого покрытия на поверхность стальной трубы, содержащего, по крайней мере, один грунтовочный слой, с последующим нанесением наружного полимерного покрытия, содержащего, по крайней мере, один полимерный монослой, содержащий полиолефины и клеевой состав на основе полиолефинов, и электронно-лучевой модификацией наружного полимерного покрытия при помощи, по крайней мере, одного ускорителя электронов с дозой облучения 5-100 Мрад, при отношении скорости перемещения к скорости вращения трубы равной 0,1-5,0, при толщине модифицированного наружного полимерного покрытия, при толщине модифицированного наружного полимерного покрытия, обеспечивающей сопротивление удару не менее 12 Дж. Стальная труба с радиационно-модифицированным полимерным покрытием, содержащая покрытие на основе слоев, полученных выше раскрытыми способами, при этом покрытие радиационно-модифицировано при помощи, по крайней мере, одного ускорителя электронов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 - поперечный разрез стальной трубы с трехслойным покрытием.
Фиг. 2 - поперечный разрез стальной трубы с монослойным покрытием.
Фиг. 3 - График зависимости предела прочности при растяжении ( Па) от дозы облучения для пучков 5 и 10 МэВ.
Фиг. 4 - Процесс радиационной модификации трубы с покрытием
1 - стальная труба; 2 - грунтовочный слой; 3 - адгезионный слой; 4 - полимерный слой на основе полиолефинов; 5 - полимерный монослой; 6 - ускоритель электронов; 7 - пучок электронов.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым вариантом изобретения (см. фиг. 1) стальная труба (1 ) содержит первое покрытие, содержащее, по крайней мере, один грунтовочный слой (2), нанесенный на наружную поверхность стальной трубы (1), второе полимерное покрытие, содержащее, по крайней мере, один полимерный адгезионный слой (3), нанесенный на грунтовочный слой (2), наружное полимерное покрытие, содержащее, по крайней мере, один полимерный слой (4) на основе полиолефинов, нанесенный на адгезионный слой (3). При этом стальную трубу с покрытием, содержащим выше раскрытые слои, подвергают радиационной модификации пучком электронов при помощи по крайней мере, одного ускорителя электронов, при этом толщина модифицированного наружного полимерного покрытия (по первому варианту) имеет значение сопротивление удару не менее 12 Дж. Толщина наружного полимерного покрытия составляет 5-50 мм.
В соответствии со вторым вариантом изобретения (см. фиг. 2) стальная труба (1) содержит, по крайней мере, один грунтовочный слой (2), нанесенный на наружную поверхность стальной трубы (1 ), по крайней мере, один полимерный монослой (5), содержащий полиолефины и клеевой состав на основе полиолефинов, нанесенный на грунтовочный слой (2). При этом стальную трубу с полимерным покрытием, содержащим выше раскрытые слои, подвергают радиационной модификацией пучком электронов при помощи, по крайней мере, одного ускорителя электронов, при этом толщина модифицированного наружного полимерного покрытия (по второму варианту) имеет значение сопротивление удару не менее 12 Дж. Толщина наружного полимерного покрытия составляет 5-50 мм. Полимерный слой на основе полиолефинов (4) выполнен в виде полимера выбранного из группы: полиэтилен, сэвилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, натуральный каучук, синтетические каучуки, полисилоксаны, полиамиды, полиэтиленоксид.
Полимерный адгезионный слой (3) содержит клеевую композицию на основе полиолефинов, выбранную из группы: на основе полиэтилена «Метален АПЭ-1 », на основе сэвилена АТИ-06; на основе сэвилена TRISOLEN 190, на основе сэвилена TRISOLEN 200/U.
Грунтовочный слой (2) содержит материал, выбранный из группы: грунтовка эпоксидная «Праймер МБ», каучуко-смоляной «Праймер ПЛ-Л», каучуко-смоляной «Праймер НК-50», грунтовка "ТРАНСКОР-ГАЗ».
Полимерный монослой (5) содержит два компонента, при этом первый компонент содержит полимер на основе полиолефинов выбранных из группы: полиэтилен, сэвилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, натуральный каучук, синтетические каучуки, полисилоксаны, полиамиды, полиэтиленоксид, а второй компонент - клеевой состав на основе полиолефинов, выбранный из группы: на основе полиэтилена «Метален АПЭ-1 », на основе сэвилена АТИ-06; на основе сэвилена TRISOLEN 190, на основе сэвилена TRISOLEN 200/U.
Радиационно-модифицированное покрытие на стальной трубе получают следующим образом.
В соответствии с первым вариантом изобретения наружную поверхность стальной трубы (1) подвергают предварительной очистке. Для этого сначала производят ее обезжиривание щелочным раствором путем подачи его на наружную поверхность трубы под давлением, после чего стальную трубу подвергают сушке и струйной очистке до получения шероховатости наружной поверхности трубы, которая не превышает Rz=100 мкм.
После чего очищенную поверхность стальной трубы (1 ) подвергают индукционному нагреву до температуры не менее 200°С с последующим нанесением на наружную поверхность трубы грунтовочного слоя (2) в виде порошка грунтовки на основе эпоксидной композиции, например, грунтовка эпоксидная «Праймер МБ», толщиной 90- 100 мкм при помощи электростатического напыления. Частицы сухого порошка, нанесенные на поверхность стальной трубы (1 ), удерживаются на ней преимущественно за счет сил электростатического притяжения. Смачивание происходит, когда частицы порошка расплавляются при температуре выше 200°С. При этом эпоксидный порошок на поверхности трубы плавится и полимеризуется, образуя мягкую непрерывную пленку. При необходимости наносят несколько слоев грунтовочного слоя, для чего на высохший предыдущий слой наносят еще один грунтовочный слой. Затем на грунтовочный слой (2) наносят полимерный адгезионный слой (3), содержащий клеевую композицию на основе полиолефинов, например, на основе полиэтилена « етален АПЭ-1 ». Полимерный адгезионный слой (3) наносят обычными способами, используемыми для покрытия трубопроводов, например, методом боковой «плоскощелевой» экструзии расплава клеевой композиции. Для нанесения полимерного адгезионного слоя (3), нагретую до состояния расплава адгезионную композицию, выдавливают в плоскощелевую головку экструдера с образованием ленты толщиной от 100 до 500 мкм, которую наматывают на грунтовочный слой (2). При необходимости, дополнительно осуществляют нанесение еще одного или несколько слоев полимерного адгезионного слоя (3), за счет нескольких намотанных повивов.
Затем поверх адгезионного слоя (3) наносят при помощи экструзии наносят полимерный слой (4) на основе полиолефинов, минимальная толщина которого составляет 5 мм. При необходимости, дополнительно осуществляют нанесение еще одного или несколько слоев полимерного слоя (4). Суммарная толщина наружного полимерного покрытия может достигать 50 мм.
После чего полученное многослойное покрытие прикатывают под давлением к наружной поверхности стальной трубы (1) роликом, а затем производят охлаждение стальной трубы (1) до температуры не выше 60°С и осуществляют радиационную модификацию полимерного покрытия стальной трубы (1) с применением технологии электронных ускорителей (см. фиг. 4).
При радиационной модификации, стальную трубу (1), с нанесенным многослойным покрытием, подвергают воздействию пучков электронов с энергией 0,5-10 МэВ и дозой облучения 5-100 Мрад при помощи, по крайней мере, одного ускорителя электронов (6) типа ЭЛВ и ИЛУ и аналогичных. При радиационной модификации стальная труба (1) под пучком электронов (7) проходит с определенными скоростями перемещения и вращения трубы, при отношении скорости перемещения к скорости вращения трубы равной 0,1 - 5,0. Скорость перемещения определяется требуемой дозой, которая поглощается полимерным покрытием, а вращение обеспечивает однородность поглощенной дозы по всему поверхности полимерного покрытия трубы.
Поглощенную дозу, набираемую полимерным покрытием трубы, подбирают достаточной для перехода полимерного материала покрытия из свободномолекулярного состояния в частично сшитое состояние, характеризуемое формирование трехмерных молекулярных структур с более высокой молекулярной массой. За счет этого происходит повышение сопротивление удару, сопротивлению пенетрации полимерного покрытия, адгезионной прочности и стабильность адгезии полимерного покрытия стальных труб.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения на очищенную наружную поверхность (операции очистки аналогичны раскрытым выше) стальной трубы (1 ) наносят грунтовочный слой (2), как описано выше, с последующим нанесением полимерного монослоя (5), аналогично нанесению полимерного слоя (4), описанному выше. Далее производят охлаждение трубы с двухслойным покрытием до температуры не выше 60°С и осуществляют радиационную модификацию полимерного покрытия стальной трубы (1) с применением технологии электронных ускорителей, как описано выше.
Исследования по изучению структурных изменений и свойств облученных полимеров на примере полиэтилена позволили выделить отчетливо выраженные стадии, через которые проходит полимер по мере увеличения дозы. На начальной стадии радиационной модификации, при поглощенной дозе до 2,0 Мрад, происходит образование поперечных ковалентных связей между отдельными атомами углерода линейных молекул и создание трехмерных пространственных полимеров с более высокой молекулярной массой. Приобретаемые на этой стадии свойства полимера обуславливаются не столько вновь возникающими жесткими связями, формирующими разветвленные молекулярные системы, сколько межмолекулярными взаимодействиями между этими системами, допускающими возможность их взаимных смещений и деформаций при внешних механических воздействий. В таких условиях полиэтилен по своим свойствам становится близким к каучукоподобным материалам. При дальнейшем увеличении поглощенной дозы плотность поперечных связей возрастает и структура полиэтилена превращается в единую пространственную сетку. Благодаря этому материал приобретает новые полезные свойства: увеличивается модуль упругости, возрастает предел прочности на разрыв, возникает стойкость к химическим и температурным воздействиям. Изменения зависимости предела прочности при растяжении ( Па) от дозы облучения для полиэтилена отмечены на графике (Фиг. 3).
Заявленное изобретение, при применении технологии радиационной модификации полимерных покрытий электронным пучком позволяет улучшить прочностные характеристики полученного полимерного защитного покрытия, результаты экспериментов стальной трубы с толщиной наружного полимерного покрытия 50 мм представлены в табл. 1.
Таблица 1
Поглощенная доза, МРад
Наименование Труба без
показателя облучения тсим Труба с двухслойным покрытием, содержащим полимерный монослой
5 10 20 50 80 100
Сопротивление
8, 1 1 1 12 16,4 23,1 52,4 56,1 57,5 удару, Дж
Поглощенная доза, МРад
Наименование Труба без
р) /ба с трехслойным по ем показателя облучения тсим крыти
1 10 20 50 80 100
Сопротивление
8, 1 1 1 12 16,2 22,9 51 ,9 56,0 57,4 удару, Дж На скорости вращения и перемещения трубы влияют такие факторы, как мощность пучка электронов, энергия электронного пучка, длина развертки электронного пучка, заданная поглощенная доза и диаметр трубы. Зависимость этих параметров в общем виде можно описать формулой:
216 ' P / D = 25 « 103 ' R ' H - Vx,
где Р - мощность электронного пучка ускорителя; D - заданное значение поглощенной дозы; Н - ширина зоны облучения; Vx - скорость перемещения трубы; R - глубина проникновения электронов (для полиэтилена R=2,4 г/см2).
Отношение скорости перемещения трубы и скорости её вращения в общем виде описывается формулой: где Vx - скорость перемещения трубы; D - диаметр трубы; Н- ширина пучка электронного ускорителя; N- скорость вращения трубы.
Практически отношение скорости перемещения к скорости вращения трубы попадает в диапазон 0,1-5,0. Правильно подобранное отношение скорости перемещения к скорости вращения позволяет добиться равномерного уровня поглощенной дозы покрытия на всей поверхности обрабатываемой трубы.
Наличие более одного ускорителя электронов позволяет ускорить процесс радиационной модификации покрытия трубы, что немаловажно при промышленном производстве труб с радиационно-модифицированной изоляцией.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить сопротивление удару при стабильной адгезии полимерного покрытия в процессе длительной эксплуатации труб без дополнительного применения различных противоударных защитных устройств полимерной поверхности стальных трубопроводов (скальный лист, бетонная обертка трубопровода, деревянные реечные решетки и др.).
Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе, включающий нанесение на поверхность стальной трубы, первого покрытия, содержащего, по крайней мере, один грунтовочный слой, нанесение на первое покрытие второго полимерного покрытия, содержащего, по крайней мере, один полимерный адгезионный слой, с последующим нанесением на второе полимерное покрытие наружного полимерного покрытия, содержащего, по крайней мере, один полимерный слой на основе полиолефинов, и электронно-лучевой модификацией наружного полимерного покрытия при помощи, по крайней мере, одного ускорителя электронов с дозой облучения 5-100 Мрад при отношении скорости перемещения к скорости вращения трубы равной 0,1-5,0, при толщине модифицированного наружного полимерного покрытия, обеспечивающей сопротивление удару не менее 12 Дж.
2. Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе, включающий нанесение первого покрытия на поверхность стальной трубы, содержащего, по крайней мере, один грунтовочный слой, с последующим нанесением наружного полимерного покрытия, содержащего, по крайней мере, один полимерный монослой, содержащий полиолефины и клеевой состав на основе полиолефинов, и электронно-лучевой модификацией наружного полимерного покрытия при помощи, по крайней мере, одного ускорителя электронов с дозой облучения 5-100 Мрад, при отношении скорости перемещения к скорости вращения трубы равной 0,1-5,0, при толщине модифицированного наружного полимерного покрытия, при толщине модифицированного наружного полимерного покрытия, обеспечивающей сопротивление удару не менее 12 Дж.
3. Стальная труба с радиационно-модифицированным полимерным покрытием, содержащая покрытие на основе слоев, полученных по любому из п. п.1-2, при этом покрытие радиационно-модифицировано при помощи, по крайней мере, одного ускорителя электронов.
PCT/RU2017/000361 2017-05-26 2017-05-26 Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе и стальная труба с электронно-лучевым модифицированным полимерным покрытием WO2018217120A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124621A RU2673921C1 (ru) 2017-05-26 2017-05-26 Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе и стальная труба с электронно-лучевым модифицированным полимерным покрытием
PCT/RU2017/000361 WO2018217120A1 (ru) 2017-05-26 2017-05-26 Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе и стальная труба с электронно-лучевым модифицированным полимерным покрытием

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2017/000361 WO2018217120A1 (ru) 2017-05-26 2017-05-26 Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе и стальная труба с электронно-лучевым модифицированным полимерным покрытием

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018217120A1 true WO2018217120A1 (ru) 2018-11-29

Family

ID=64395823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000361 WO2018217120A1 (ru) 2017-05-26 2017-05-26 Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе и стальная труба с электронно-лучевым модифицированным полимерным покрытием

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2673921C1 (ru)
WO (1) WO2018217120A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU205203U1 (ru) * 2021-02-17 2021-07-02 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Металлическая труба с многослойным защитным покрытием

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2289061C1 (ru) * 2005-05-11 2006-12-10 Иван Иванович Расстригин Способ нанесения изоляционного покрытия на металлическую поверхность
WO2010136374A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Borealis Ag Polymer composition for crosslinked articles
WO2013099320A1 (ja) * 2011-12-26 2013-07-04 Ｊｆｅスチール株式会社 多重被覆鋼管およびその製造方法
RU164448U1 (ru) * 2015-07-22 2016-08-27 Закрытое акционерное общество "Уральский завод полимерных технологий "Маяк" Стальная труба модифицированная с многослойной изоляцией "тсим"

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2289061C1 (ru) * 2005-05-11 2006-12-10 Иван Иванович Расстригин Способ нанесения изоляционного покрытия на металлическую поверхность
WO2010136374A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Borealis Ag Polymer composition for crosslinked articles
WO2013099320A1 (ja) * 2011-12-26 2013-07-04 Ｊｆｅスチール株式会社 多重被覆鋼管およびその製造方法
RU164448U1 (ru) * 2015-07-22 2016-08-27 Закрытое акционерное общество "Уральский завод полимерных технологий "Маяк" Стальная труба модифицированная с многослойной изоляцией "тсим"

Also Published As

Publication number Publication date
RU2673921C1 (ru) 2018-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU164448U1 (ru) Стальная труба модифицированная с многослойной изоляцией "тсим"
CS214810B2 (en) Metal pipe fitted by outer protective layer and method of making the same
WO2018094519A1 (en) Pvdf coated pipe for oil or gas applications
RU2673921C1 (ru) Способ получения электронно-лучевого модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе и стальная труба с электронно-лучевым модифицированным полимерным покрытием
US20200002553A1 (en) Method for Applyling Intumescent Mesh Coating
CN105299334B (zh) 含有高密度聚乙烯增强支架的保温管道及制作方法
KR20180114773A (ko) MgO계 세라믹 코팅제
RU2640228C1 (ru) Способ получения радиационно-модифицированного полимерного покрытия на стальной трубе и стальная труба с радиационно-модифицированным полимерным покрытием
KR102039519B1 (ko) 아민계 폴리머 피막처리 후 방향족 아라미드가 함유된 복합 강관용 코팅조성물 제조방법, 이 방법을 이용하는 코팅강관 제조방법 및 이 방법으로 제조된 코팅강관
FR3029223A1 (fr) Procede d'etancheite resistant a la sous pression
JP2011073932A (ja) コンクリートの劣化防止表面被覆工法
RU2679266C1 (ru) Способ получения радиационно-модифицированного износостойкого полимерного покрытия на стальной трубе и стальная труба с радиационно-модифицированным износостойким полимерным покрытием
RU2297572C1 (ru) Способ противокоррозионной изоляции сварных стыков и мест ремонта трубопровода
RU2528695C1 (ru) Бестраншейный способ нанесения изоляции на внутреннюю поверхность трубопровода
KR20120021687A (ko) 수중경화형 에폭시 수지도료와 굴절형 팽창보수장치를 이용한 비굴착 하수도관 부분보수공법.
JP2000191954A (ja) ポリオレフィン被覆鋼材用エポキシ粉体プライマ―組成物
US20120261020A1 (en) Method for producing a protective coating on a tube, and tube comprising a coating obtained by means of such a method
JPS6047124A (ja) 防食被覆方法
EP0776439A1 (de) Verfahren zur innenbeschichtung von hohlkörpern
JP2012031961A (ja) 耐火二層管及びその製造方法
WO2019066670A1 (ru) Стальная труба и способ получения радиационно-модифицированного покрытия
JPS5858496B2 (ja) 鋼管杭保護体
RU27850U1 (ru) Труба с многофункциональным слоистым покрытием
CN107858073A (zh) 一种管道补口导电保护防腐材料及制备方法
US2082174A (en) Reenforced pipe shield

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017124621

Country of ref document: RU

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17911315

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17911315

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1