Способ изготовления антикоррозионного покрытия наружной поверхности металлических труб

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОГ О ПОКРЫТИЯ НАРУЖНОИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси (ВУ)учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси (ВУ)(72) Авторы Селькин Владимир Петрович Плескачевский Юрий Михайлович Грищенков Леонид Захарович Лищик Анатолий Васильевич Нестер Михаил Иванович (ВУ)1. СПОСОб ИЗГОТОВЛЕНИЯ антикоррозионного ПОКРЫТИЯ наружной ПОВЕРХНОСТИ металлиЧЕСКИХ Труб, включающий нанесение на ПОВЕРХНОСТЬ СЛОЯ ГРУНТОВКИ, нагрев И нанесение ПОЛИМЕРНОЙ ЛЕНТЫ, ОТЛИЧЗЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО ПОЛИМЕРНУЮ ЛЕНТу получают ИЗ полиэтилена ВЫСОКОГО ИЛИ НИЗКОГО давления МЕТОДОМ ЭКСТРуЗИИ С ПРОДОЛЬНОЙ ВЫТЯЖКОЙ ДО КОЭффИЦИента ВЫТЯЖКИ НЕ МЕНЕЕ 1,2 И подвергают радиационному сщиванию ДО ДОСТИЖЕНИЯ СОдержания гель-фракции В ПОЛИЭТИЛЕНЕ, а нагрев ПОЛИМЕРНОЙ ЛЕНТЫ ОСУ 1 ЦЕСТВЛЯЮТ ДО температуры НЕ НИЖЕ температуры плавления кристаллической фазы полиэтилена.2. СПОСОб ПО П. 1, ОТЛИЧЗЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО радиационное сщивание ОСУ 1 ЦЕСТВЛЯЮТ ИЗЛУЧЕНИЕМ УСКОРЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ИЛИ гамма-излучением.Изобретение относится к области предохранения труб от коррозии с применением наружных покрытий, а именно к способам нанесения покрытий на металлические поверхности.Известен способ нанесения покрытия для защиты и придания антикоррозионных свойств изделиям из железа и стальным трубам, включающий нанесение на поверхность стальной трубы слоя грунтовки и последующего напыления полиуретановой композиции(Патент РФ Не 2039587, МПК В 0513 7/14, В 0513 7/22, опубл. 1997 г.). Этот способ позволяет получать покрытие металлических труб, в котором слой грунтовки обеспечивает надежную антикоррозионную защиту металлической поверхности, а наружное полимерное покрытие ее защиту от механических и химических воздействий. Однако известный способ отличается высокой себестоимостью вследствие значительной стоимости полиуретановых композиций и необходимости строгого соблюдения режимов их нанесения.Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту способ изготовления антикоррозионного покрытия наружной поверхности металлических труб позволяетполучать наружное покрытие из крупнотоннажно выпускаемых полимеров И обладает вь 1 сокой технологичностью И 30 ЛЯЦИ 0 ННЬ 1 Х работ (Заявка РФ Не 2000119669, МПК Р 16 Ь 58/00, опубл. 2002 г. - прототип). Способ включает нанесение слоя грунтовки, клеящей пластифицированной мастики И полимерной ленты при температуре ниже температуры ее деструкции. Полимерная лента наносится методом навивки. В качестве клеящей пластифицированной мастики используют битумно-полимерную или битумно-резиновую композиции.Недостатком Известного способа является возможность отслаивания в процессе эксплуатации полимерной ленты от металлической трубы вследствие зависимости адгезии полимерной ленты от влияния окружающей среды (влажности, температуры) И недостаточно высоких механических свойств битумных мастик.Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества антикоррозионного покрытия за счет устранения возможности отслаивания полимерной ленты от металлической трубы в процессе эксплуатации покрытия.Задача решается за счет того, что способ изготовления антикоррозионного покрытия наружной поверхности металлических труб включает нанесение на поверхность слоя грунтовки, нагрев И нанесение полимерной ленты, причем полимерную ленту получают из полиэтилена высокого или низкого давления методом экструзии с продольной вытяжкой до коэффициента вытяжки не менее 1,2 И подвергают радиационному сшиванию до достижения содержания гель-фракции в полиэтилене 5-30 , а нагрев полимерной ленты осуществляют до температуры не ниже температуры плавления кристаллической фазы полиэтилена. Задача также решается тем, что радиационное сшивание осуществляют излучением ускоренных электронов или гамма-излучением.В качестве иллюстрации изготовления антикоррозионного покрытия наружной поверхности металлических труб предложенным способом приводим следующие примеры.Методом плоскощелевой экструзии из полиэтилена высокого давления марки 102-10 К(ГОСТ 16336-77) получают полимерную ленту толщиной около 500 мкм И шириной 200 мм. За счет того, что скорость, задаваемая тянущими валками, больше скорости экструзии полимерной ленты, она получает первоначальную продольную вытяжку до коэффициента вытяжки от 1,2 до 5. Затем на ускорителе электронов ЭЛВ-1 излучением ускоренных электронов полимерную ленту подвергают радиационному сшиванию до достижения содержания гель-фракции в полиэтилене 5-30 . Содержание в полиэтилене гель-фракции определяют методом гель-анализа, экстракцию растворимой части осуществляют в кипящем ксилоле в течение 24 часов. После чего полимерную ленту сворачивают в рулон И подают на участок нанесения покрытия на трубы. На участке на стальную трубу диаметром 325 мм наносят слой воднодисперсионной грунтовки с модификатором ржавчины Уникор РБ (ТУ РБ 14556184002-96). Время высыхания грунтовки в зависимости от температуры от 15 мин до 1 ч. Затем на покрытую грунтовкой трубу навивают по спирали в два или три слоя полимерную ленту, нагревая ее до температуры 105-140 С (температура плавления кристаллической фазы полиэтилена высокого давления марки 102-10 К 105 С). По достижении температуры 105 С полимерная лента усаживается в продольном направлении, плотно охватывая трубу, одновременно происходит частичное расплавление полиэтилена у поверхности ленты И сваривание ее слоев между собой с образованием единой оболочки.Методом плоскощелевой экструзии из полиэтилена низкого давления марки 273-71 К(ГОСТ 16336-77) получают полимерную ленту толщиной около 400 мкм И шириной 200 мм. За счет того, что скорость, задаваемая тянущими валками, больше скорости экструзии полимерной ленты, она получает первоначальную продольную вытяжку до коэффициентавытяжки от 1,2 до 4. Затем, во избежание радиационного окисления, полимерную ленту сворачивают с натяжением не менее 1 МПа в плотный рулон и на радиационно-химической установке гамма-излучением изотопа боСо подвергают радиационному сшиванию до достижения содержания гель-фракции в полиэтилене 5-30 . Содержание в полиэтилене гель-фракции определяют методом гель-анализа, экстракцию растворимой части осуществляют в кипящем ксилоле поле в течение 24 часов. После чего полимерную ленту подают на участок нанесения покрытия на трубы. На участке на стальную трубу диаметром 325 мм наносят слой воднодисперсионной грунтовки с модификатором ржавчины Уникор РБ (ТУ РБ 14556184002-96). Время высыхания грунтовки в зависимости от температуры от 15 мин до 1 ч. Затем на покрытую грунтовкой трубу навивают по спирали в два или три слоя полимерную ленту, нагревая ее до температуры 120-150 С (температура плавления кристаллической фазы полиэтилена низкого давления марки 273-71 К - 120 С). По достижении температуры 120 С полимерная лента усаживается в продольном направлении,плотно охватывая трубу, одновременно происходит частичное расплавление полиэтилена у поверхности ленты и сваривание ее слоев между собой с образованием единой оболочки.Сущность предложенного способа основана на том, что при нагреве до температуры плавления радиационно-сшитого до определенной степени полиэтилена, несмотря на исчезновение кристаллической структуры, вязкого течения полимера не наступает. В результате полученная методом экструзии с продольной вытяжкой радиационно-сшитая полиэтиленовая лента получает способность усаживаться (за счет релаксации ориентированных в продольном направлении макромолекул) при нагреве до температуры плавления кристаллической фазы без потери формы и вязкого течения материала. В тоже время с увеличением степени сшивания адгезионные свойства полиэтилена ухудшаются, и он теряет способность к свариванию. Диапазон оптимальной степени сшивания полимерной ленты(содержание гель-фракции в полиэтилене 5-30 ) определен экспериментальным путем. Результаты представлены далее в таблице. Кроме того, с увеличением степени сшивания,вследствие фиксации образующимися поперечными химическими связями конформации и взаимного расположения ориентированных макромолекул, полиэтилен теряет способность усаживаться при нагреве. Экспериментально установлено, что для сохранения способности к термической усадке (не менее 5 от исходного размера) коэффициент первоначальной продольной вытяжки радиационно-сшитой до оптимальной степени сшивания (содержание гель-фракции - 30 ) полимерной ленты должен быть не менее 1,2.Результаты испытания покрытий, изготовленных по заявляемому способу при различной степени радиационного сшивания полиэтилена, в сравнении с прототипом (полиэтиленовая лента с битумно-полимерной и битумно-резиновой мастиками) представлены в таблице. Степень сшивания определяли по содержанию в полиэтилене нерастворимой(гель) фракции, экстракцию растворимой части осуществляли в кипящем ксилоле в течение 24 часов. Адгезионную прочность определяли методом отслаивания после 1000 ч вь 1 держки металлической трубы с антикоррозионным покрытием в воде при 60 С. Прочность адгезионной (аутогезионной) связи между слоями покрытия, кН/м, показана в таблице.нарушение СПЛОШНОСТИ ПОКРЫТИЯ В процессе СГО ИЗГОТОВЛСНИЯИспытание предложенного способа было осуществлено сотрудниками Института механики металлополимерных систем НАН Беларуси совместно с работниками ОАО Трест Не 15 СпеЦстроЙ концерна Минскстрой.1. Патент РФ Не 2039587, МПК В 0513 7/14 В 0513 7/22. - Опубл. 1997. 2. Заявка РФ Не 2000119669, МПК Р 16 Ь 58/00. - Опубл. 2002 (прототип).Национальный Центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.