Антикорозійне покриття “поліелектретізол”

Антикорозійне покриття, що містить послідовно нанесені на поверхню епоксидний праймер, полімерний адгезійний підшар та шар поліетилену, яке відрізняється тим, що воно додатково містить зовнішній шар, виконаний з електрету, наприклад, тефлону у вигляді плівки, армованої алюмінієвою фольгою. Корисна модель відноситься до покрить для запобігання кородуванню труб і може бути використана для захисту систем трубопровідного транспорту. Відоме антикорозійне покриття містить послідовно нанесені на поверхню шар епоксидного праймера, полімерний адгезійний підшар та шар поліетилену [патент №20896А, UA, МПК F16L58/16, Антикорозійне покриття сталевих труб та спосіб його нанесення. Бюл. №1, 1998]. Але таке антикорозійне покриття (з зовнішнім шаром поліетилену) забезпечує тільки пасивний захист трубопроводу, тобто ізолює його від зовнішнього середовища. До того ж поліетилен має коефіцієнт тертя, рівний 0,1-0,25 в залежності від марки, що при контакті з оточуючим ґрунтом (до складу якого входять вапняк, черепашник, мергелі та карбонати, які мають значний коефіцієнт тертя) та під впливом технологічних переміщень трубопроводу призводить до стирання поліетиленового шару і може викликати пошкодження ізоляційного покриття. Крім того, поліетилен має достатньо високу змочуваність, що призводить до розтікання ґрунтового електроліту по поверхні поліетилену та створює сприятливі умови для протікання корозійних процесів при наявності пошкоджень та втраті адгезії. Активний (електрохімічний) захист катодною поляризацією (ЕХЗ) здійснюється установка ми катодного захисту (УКЗ), розміщеними вздовж траси трубопроводу шляхом накладання зовнішнього електричного поля на систему "трубопровід анодне заземлення". Від'ємний полюс джерела постійного струму приєднується до трубопроводу, додатній - до анодного заземлення. В основу корисної моделі поставлене завдання створити антикорозійне покриття, в якому введення зовнішнього шару, виконаного з нового матеріалу - електрету - забезпечило би можливість наведення від'ємного потенціалу труби відносно землі шляхом індукування негативного електричного заряду на зовнішній поверхні трубопроводу, що дозволить здійснювати активний захист трубопроводу, підвищити його ефективність, зменшити робочі параметри У КЗ та дасть можливість підвищити його надійність і довговічність. Поставлене завдання вирішується тим, що антикорозійне покриття, яке містить послідовно нанесені на поверхню епоксидний праймер, полімерний адгезійний підшар та шар поліетилену, згідно з корисною моделлю, додатково містить зовнішній шар, виконаний з електрету, наприклад, тефлону у вигляді плівки, армованої алюмінієвою фольгою. Це забезпечує негативний електричний заряд на зовнішній поверхні шару тефлону (політетрафторетілен, фторопласт-4 та його модифікації), яка контактує з оточуючим ґрунтом, і позитивний на т Ю 00 7851 внутрішній з боку алюмінієвої фольги, що контактує з поліетиленовим шаром та індукує на металі трубопроводу заряд, рівний за величиною, але протилежний за знаком, тобто негативний. Це призводить до наведення від'ємного потенціалу на металі труби відносно землі, що вважається основним критерієм ЕХЗ згідно ГОСТ 25812-83 та ДСТУ 4219-2003 і має бути в межах -(0,85-И, 15) В (його поляризаційна складова) відносно неполяризуючогося мідносульфатного електроду Cu/CuSO4. Шар електрету - тефлонова плівка - відповідає таким основним вимогам до ізоляційних покриттів як водонепроникність, високі діелектричні властивості, механічна міцність та термостійкість, суцільність та хімічна стійкість, електрохімічна нейтральність, відсутність корозійної та хімічної дії на об'єкт, який захищає. До того ж тефлон має коефіцієнт тертя менше 0,01, який на порядок менший в порівнянні з поліетиленом, що в ґрунтах з вмістом твердих фракцій запобігає руйнуванню ізоляційного покриття під впливом технологічних переміщень трубопроводу. Тефлон також має значно меншу змочуваність в порівнянні з поліетиленом, що знижує ймовірність протікання корозійних процесів. Армування тефлонової плівки алюмінієвою фольгою призначене для підвищення механічної міцності та забезпечення її адгезії з шаром поліетилену. Всі ці властивості тефлонової плівки забезпечують ізоляційному покриттю високу надійність та довговічність. Використання зовнішнього шару електрету, наприклад тефлону, завдяки створенню від'ємного поляризаційного потенціалу одного значення на значній довжині трубопроводу дозволяє зменшити робочі параметри УКЗ та збільшити відстань між ними, а на деяких ділянках з низькою корозійною агресивністю грунтів вивести УКЗ в резерв, що підвищує економічну ефективність ЕХЗ. Антикорозійне покриття "Поліелектретізол" складається з послідовно нанесеного на поверхню труби епоксидного праймера, полімерного адгезійного підшару та шару поліетилену, на який нанесений шар електрету, наприклад, тефлонова плівка, армована алюмінієвою фольгою. Попередньо стальну трубу піддавали дробеструйній та хімічній обробці розчином хромової кислоти, після чого нагріли та нанесли шар епоксидного праймера вібровихровим напиленням, на нього послідовно нанесли полімерний адгезійний підшар, шар термостабілізованого поліетилену та шар електрету - тефлону у вигляді плівки, армованої алюмінієвою фольгою, для забезпечення адгезії до шару поліетилену. Товщина ізоляційного покриття (епоксидний праймер 60...80мкм, полімерний адгезійний підшар 170...250мкм, поліетилен 2,0...3,7мм, тефлонова плівка 50...150мкм) змінюється в залежності від діапазону діаметрів труб, який знаходиться в межах 219...1420мм. Після укладання та засипки трубопроводу зовнішня поверхня тефлону, яка заряджена негативно, контактує з оточуючим ґрунтом. При цьому притягаються позитивно заряджені іони, проте внаслідок фізикохімічних властивостей електрету (тефлону) в якому заряди знаходяться в зв'язаному стані (в "пастках"), реакцій окислення не відбувається, а негативний заряд зовнішнього шару електрету екранується. У випадку порушення цілісності ізоляційного покриття метал трубопроводу знаходиться під захистом наведеного від'ємного потенціалу, який наводить позитивна поверхня електрету - алюмінієва фольга, яка контактує з шаром поліетилену. При застосуванні активного захисту, який здійснюється УКЗ, накладене зовнішнє електричне поле направлене назустріч внутрішньому полю електрета (між зарядженими поверхнями), що збільшує час життя електрета. Для забезпечення заданого рівня наведеного потенціалу на металі трубопроводу [ГОСТ 2581283 та ДСТУ 4219-2003] необхідно визначити такі основні характеристики електрету як ефективний поверхневий заряд електрету та поверхневий потенціал електрету відносно землі (при вимірюванні з боку алюмінієвої фольги). Для розрахунку приймемо трубу (циліндричне тіло) діаметром 1020мм і довжиною 11м. Різниця потенціалів "труба-земля" и "т-з", В: и-т-з" = Ф Т - Ф З ; При ЦЬОМУ фз = OB, U»T-3" = ФТ де фТ - потенціал трубопроводу, В; Фз - потенціал землі, В. Потенціал циліндричного тіла в діелектричному середовищі: q Фт = Іпгу; 2 п єо є І де І,гт - довжина та радіус труби (циліндра); q - заряд труби; є - діелектричний коефіцієнт поліетилену Е = 2,3; є - електрична стала є о =8,85 1О~ 1 2 —. м Площа труби (циліндра) S = 2 п г т І = 2 3,14 0,51 11 = 35,23м2 = 352308см 2 ; Заряд труби: Для ф Т1 = -0,85В Ф Т 1 2 я EQ є І _ Іпг т 0,85 2 3,14 8,85 10-12 = 1 In 0,51 Для ф Т 2 = -1,15В ^ ФТ2 2 п є 0 є І 4 2 Іпг т = 1,15 2 3,14 8,85 10-^2,3 11 -^ ІпО,51 Ефективний поверхневий заряд труби = q, Оті = -Я- = 1П S 9 L-1,775 1СГ Кл; 9 -1,775 10~9 35,23 11 = -5,04 1 0 - ^ U NT q2 -2,401 10 35,23 Заряд алюмінієвої фольги буде такий самий за значенням але протилежний за знаком. 5 7851 Потенціал електрету з боку алюмінієвої фоль * °2„Е О ЕІ *"* 1 де гф - радіус труби з ІЗОЛЯЦІЙНИМ покриттям. ^ Ффі=-5— Іпгф = к 0 є 1,775 1О~9 \п0£133=0М1Ш 2 3,14 8,85 10~12 2,3 11 ~ Комп ютерна верстка Н Лисенко ТДТЇ = W ^ l ІП0.5133 = 1,1389В, 2 3,14 8,85 10~^ 2,3 11 _ Отже для стальної труби довжиною 11м, діаметром 1020мм ефективний поверхневий заряд знаходиться в межах - (5,04-6,81) 10 11 Кл/м 2 , що відповідає наведеному значенню різниці потенціаЛІВ - (0,85-1,15)В і відповідає вимогам ГОСТ 25812-83 та ДСТУ 4219-2003 Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності, вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601