Спосіб локального і вибіркового ремонту ізоляційного покриття сталевих трубопроводів в заводських і трасових умовах

Реферат: Винахід належить до галузі машинобудування, а саме - способу локального і вибіркового ремонту ізоляційного покриття сталевих трубопроводів в заводських і трасових умовах, переважно багатошарового поліетиленового термоусадкового покриття, шляхом нанесення комплекту полімерних матеріалів на місця ушкодження покриття. Спосіб локального і вибіркового ремонту ізоляційного покриття сталевих трубопроводів в заводських і трасових умовах шляхом очищення ремонтної ділянки, нанесення на поверхню трубопроводу ґрунтовки, сушінні її до стану ″на відлип" і пошаровому нанесенні розплавів адгезиву і композиції термосвітлостабілізованого поліетилену, при цьому як ґрунтовку використовують термореактивну клейову ґрунтовку, яку наносять на очищену поверхню ремонтної ділянки без її підігріву, сушать її до стану ″на відлип" і по ній пошарово наносять розплави клею-розплаву UA 106003 C2 (12) UA 106003 C2 адгезійного і, як захисний шар, потім наносять композицію термосвітлостабілізованого поліетилену високого тиску марки 153-10К або використовують ремонтну латку у вигляді двошарової термоусаджувальної поліетиленової стрічки з адгезивом на базі КРА-09. Винахід забезпечує скорочення тривалості, трудомісткості і енергоємності процесу нанесення покриття за рахунок виключення операції попереднього розігрівання поверхні сталевої труби ремонтопридатної ділянки трубопроводу. UA 106003 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до технології локального і вибіркового ремонту ізоляційного покриття сталевих трубопроводів, переважно багатошарового поліетиленового термоусадкового покриття, шляхом нанесення комплекту полімерних матеріалів на місця ушкодження покриття. Способи ремонту локальних ушкоджень поліетиленового покриття, розроблені на основі винаходу, можуть бути використані в заводських і трасових умовах. Ремонту в заводських умовах підлягають тільки некрізнi пошкодження поліетиленового покриття у тих випадках, коли по показниках мінімальної товщини і (або) діелектричної суцільності покриття на дефектних ділянках не відповідає поставленим вимогам. Ремонту в трасових умовах підлягають всі наскрізні і некрізні пошкодження покриття, що утворилися при транспортуванні труб від заводу виробника до споживача, при проведенні вантажно-розвантажувальних і будівельно-монтажних робіт, а також при вибірковому ремонті діючих трубопроводів в тому числі без зупинки транспорту продукту. Найбільш близьким аналогом розробленого технічного рішення можна визнати спосіб [1] локального ремонту некрізних і наскрізних пошкоджень покриття в заводських и трасових умовах, які реалізуються з використанням обладнання для очищення поверхні ремонтної ділянки, ручних пістолетів-екструдерів (або фенів), порошкових або гранульованих ремонтних матеріалів (аналогічних матеріалам основного покриття), термоплавких полімерних 2 заповнювачів (плавких олівців). Незначні за площею некрізні дефекти покриття (менше 20 см ) можуть ремонтуватися за допомогою попереднього нагрівання дефектної ділянки гарячим повітрям (феном) або м'яким полум'ям пропанового пальника з подальшим розгладженням розм'якшеного покриття фторопластовим роликом або шпателем. Ремонт наскрізних пошкоджень покриття в трасових умовах [1] передбачає використання комплекту матеріалів, що включає: - ремонтну двокомпонентну композицію на основі рідкого епоксидного праймера (ґрунтовки) типу "VALSPAR 46 F 640" фірми „Jotun Powder Coatings" або ж епоксидні двокомпонентні композиції типа „SCOTCHKOTE 312" і „SCOTCHKOTE 326" фірми, ,ЗМ", США (застосовується тільки для наскрізних пошкоджень покриття); - поліетиленову композицію типа „BLACK POLYETHYLENE WEID-ING EXTRUDATE" фірми „Pipelines Industrial Plastics" або інші аналогічні композиції, що відповідають технічним вимогам. Технологія ремонту цими матеріалами включає проведення наступних дій. Очистка металевої поверхні очисною машинкою. Підготовка (змішання в певній пропорції) компонентів двокомпонентного рідкого епоксидного праймера і його нанесення на очищену і нагріту до 80100 °C металеву поверхню (температура прилеглого поліетиленового покриття не повинна перевищувати 80 °C). Для прискорення часу сушіння допускається підігрівати заґрунтовану ділянку феном або м'яким полум'ям пропанового пальника. Після висихання епоксидного праймера на ділянку, що ремонтується, за допомогою ручного пістолета-екструдера наноситься розплав полімерної композиції. Розплав наноситься шарами до отримання загальної товщини ремонтного місця більше, ніж товщина основного покриття. Відремонтована ділянка оплавляється і загладжується в рівень з основним покриттям за допомогою шпателя, а після охолодження скребком або рашпілем. Значним недоліком цього способу є процедура приготування праймера точність дозування, час схоплення і сушіння, енергоємність при нагріві металевої поверхні, що скрутно в холодну пору року. Крім того, адгезійні властивості відремонтованої ділянки повинні бути не гіршими від основного покриття, в той час як адгезійна міцність поліетилену до заґрунтованої сталі не відповідає значенням існуючих нормативів [2, 3]. Відомий також, вибраний як найближчий аналог, спосіб заводської ізоляції труб та ремонту наскрізних пошкоджень ізоляційного покриття [4] шляхом нанесення на очищену і розігріту до 150-180 °C трубу рідкого однокомпонентного епоксидного праймера „Copon Pipe Primer L.4098" (розробка фірми „E.WOOD", Великобританія), який використовується в екструзійній технології отримання тришарового поліетиленового покриття дуже посиленого типу. Технологія ремонту передбачає очищення поверхні очисним інструментом, розігрівом ділянки до 150-180 °C, по швидко затверділому праймеру нанесення ручним пістолетом-екструдером розплавів композиції адгезива типа „Trisolen", „Fusabond Е MB 158 D" або „Eltex AD В 52" і термосвітлостабілізованої композиції поліетилену високого тиску марки „ДИТАЛЕН - 01 Т" (ТУ 2243-002-56803716-03) виробництва ТОВ „Дита-Пласт". Використання однокомпонентного епоксидного праймера „Copon Pipe Primer L. 4098" забезпечує виконання жорстких технічних вимог, в тому числі по таких показниках, як „стійкість покриття до катодного відшарування" і „стійкість покриття до дії води після 1000 годинних випробувань" при температурі 20 °C. Використання однокомпонентного епоксидного праймера значно спрощує технологічний процес ізоляції ремонтної ділянки при зберіганні високого рівня антикорозійного захисту. Недоліком відомого способу слід признати: 1 UA 106003 C2 5 10 15 20 25 30 1. Для того щоб забезпечити полімеризацію (розплавлений) адгезійного шару необхідно трубу нагрівати до 150-180° С, що часто призводить до порушення покриття базової ізоляції за рахунок утворення між заводським покриттям і трубою повітряного зазору. 2. Вимушений перегрів труби призводить до термоокислювальної деструкції раніше нанесеного епоксидного праймера і агезійного шару; 3. В холодну пору року, коли, наприклад, розігріта до 100-130 °C поверхня ремонтної ділянки труби 219 мм „втрачає" температуру із швидкістю 6-8 °C за хвилину і за час ремонту 0 температура поверхні труби знижується до 20-40 С . зростає ризик відсутності належного адгезійного зв'язку. 4. Висока ймовірність деструкції полімерів при перегріві змушує працювати при усадці покриття в області знижених температур, при яких практично неможливо проконтролювати гарантоване розплавленим адгезійного шару в кожній точці. 5. На нагрів труби до 150-180° С витрачається багато часу і енергії, а це - швидкість виконання робіт і економія коштів на оплату праці і матеріалів. В основу винаходу поставлена задача: у способі вибіркового і локального ремонту ізоляційного покриття в заводських і трасових умовах, який включає очищення ремонтної ділянки з наступним послідовним нанесенням ґрунтовки, термопластичного адгезиву і термосвітлостабілізованого поліетилену, при цьому скорочено тривалість, трудомісткість і енергоємність процесу нанесення покриття за рахунок виключення операції попереднього розігріву поверхні труби ремонтної ділянки трубопроводу. Поставлена задача вирішується тим, що застосовують спосіб локального і вибіркового ремонту ізоляційного покриття сталевих трубопроводів в заводських і трасових умовах шляхом очищення ремонтної ділянки, нанесення на розігріту поверхню ґрунтовки, сушінні її до стану „на відлип" і пошаровому нанесенні розплавів адгезиву і композиції термосвітлостабілізованого поліетилену, при цьому використовують термореактивну клейову ґрунтовку, яку наносять на очищену поверхню ремонтної ділянки без її підігрівання, сушать її до стану „на відлип" і по ній пошарово наносять розплави адгезійного клею і, як захисний шар - композицію термосвітлостабілізованого поліетилену високого тиску марки 153-10К або використовують ремонтну латку у вигляді двошарової термоусаджувальної поліетиленової стрічки з адгезивом на базі композиції адгезійного клею. Як ґрунтовку термореактивну клейову (ГТК) використовують композицію за наступним складом, мас. %: хлоропреновий каучук 10,0-15,0 термореактивна фенолформальдегідпа смола 101К або алкілфенольна „Алрезен РА 321" 10,0-20,0 оксид магнію 0,9-1,1 оксид цинку 0,3-0,6 полівінілбутираль 0,8-1,5 вуглець технічний П-234 0,5-1,1 толуол 5,0-10,0 суміш розчинників (етилацетат+нафроз С2 80/120 в співвідношенні 2:1) решта, як термопластичний адгезив використовують композицію клею-розплаву адгезійного (КРА) наступного складу, мас. %: співполімер етилену з 22,0вінілацетатом (26-30 % ВА- 27,015,4груп)бутилкаучук 1675 1 17,6 алкілфеноламінна смола „Октофор N" або вуглеводнева смола „Escorez" 3,0-7,5 полівінілбутираль 1,1-2,4 асфальтени-смолистий пом'якшувачАСПГ-1 2,2-2,8 оксид цинку 0,8-1,1 вуглець технічний П-803 5,5-6,6 2 UA 106003 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стеарин 0,1-0,2 співполімер етилену з вінілацетатом (10-14 % ВА-груп) решта. Новизною даного винаходу є те, що в способі локального і вибіркового ремонту ізоляційного покриття сталевих трубопроводів в заводських і трасових умовах, що включає очищення поверхні ремонтної ділянки сталевої труби, на відміну від найближчого аналога очищену ділянку труби не розігрівають, наносять епоксидну ґрунтовку, розплави термопластичного адгезиву і композиції термосвітлостабілізованого поліетилену, причому згідно з винаходом, в заводських умовах наносять термореактивну клейову ґрунтовку [5] при температурі оточуючого середовища, на діючому трубопроводі - при температурі продукту, що транспортується (не нижче +10 °C), і по висушеній до стану „на відлип" ґрунтовці пошарово наносять розплави термопластичного адгезиву КРА - клею [6] і композицію термосвітлостабілізованого поліетилену [7] з отриманням високої адгезії при значному покращенні антикорозійних характеристик покриття. При ремонті в трасових умовах наскрізних пошкоджень покриття поряд із застосуванням ручних пістолетів-екструдерів, рідких і гранульованих ремонтних матеріалів рекомендується використовувати комплектні матеріали, що включають рідку клейову термореактивну ґрунтовку, термопластичний клей-розплав (заповнювач у вигляді стержнів, плавких олівців) і ремонтні латки з термоусадкових полімерних стрічок на основі клею-розплаву, що пропонується. Ефективність виключення операції розігрівання поверхні ремонтної ділянки перед нанесенням ґрунтовки і розплавів полімерів пояснюється фізико-хімічними процесами, що відбуваються при такому способі створення ремонтного покриття, властивості якого знаходяться на рівні базового покриття. Адгезійна взаємодія між ґрунтовкою та клеємрозплавом визначається процесами дифузії компонентів з реакційноздатними функціональними групами (в співполімері етилену з вінілацетатом, смолах, хлоропрені, полівінілбутиралю) з шару ґрунтовки в клей-розплав і навпаки, наступною їх взаємодією при температурі розплаву адгезиву при нанесенні на трубу і утворенню зшитої структури на границі розділу ґрунтовкаклей-розплав. На когезійну міцність шару ґрунтовки і адгезиву впливають головним чином процеси кристалізації і структурування поліхлоропрену, а також утворення хелатних сполук при взаємодії алкілфенолформальдегідної смоли з оксидом магнію. Окрім взаємодифузії полімерів, при наявності в системі вулканізуючих агентів (оксиду магнію і цинку, термореактивних смол) і високої температури, відбувається часткова вулканізація в граничному шарі, а з часом, і повна. На користь такого пояснення механізму адгезійної взаємодії свідчить дослідження якості відриву покриття від поверхні металу. При дослідженні адгезійної міцності покриття видно, що відшарування покриття від металу відбувається по клею-розплаву, а не по границі розділу між шарами покриття. Поява такої когезійної взаємодії пояснюється утворенням поперечних хімічних зв'язків в системі метал - ґрунтовка-клей-розплав. Технічний результат, що отримується в результаті реалізації способу, є зниження енергоспоживання, скорочення часу ремонту, запобігання перегріванню з порушенням покриття базової ізоляції, що призводить до термоокиснювальної деструкції епоксидної ґрунтовки і розшаруванню покриття. В базовому варіанті заявлений спосіб здійснюється таким чином. Відповідно до рекомендацій наведених у патенті UA 63442 (приклад 2) готують термореактивну ґрунтовку ГТК. Для отримання клею-розплаву КРА додержуються технологічної схеми, викладеної у патенті UA 98216 (приклад 2), згідно з якою отримують матеріал адгезиву. В залежності від конфігурації філь'єри головки екструдера клей-розплав отримують у вигляді гранул, стрижнів або смужок-заповнювачів. Ремонт заводського ізоляційного покриття слід проводити на трубозварювальній базі після зварювання труб в секції, а також на трасі після зварювання труб абосекцій в батіг до опускання трубопроводу в траншею. Відшароване від металу покриття в зоні дефекту має бути видалене, а краї залишеного покриття зачищені шліфувальною машинкою з круглою металевою щіткою або зачисним кругом. Перехід від металу до покриття повинен мати кут скосу не більше 30°. Ділянку навколо дефекту необхідно ретельно очистити від забруднень, криги, вологи на відстані не менше 20 см від краю залишеного покриття. Поверхню металу на ділянці дефекту необхідно очистити від іржі, пилу і вологи за допомогою очисної машинки або сталевих дротяних щіток. Ремонту підлягають всі наскрізні пошкодження покриття, виявлені дефектоскопом, а також пошкодження з шаром поліетилену товщиною менше 1,5 мм. Ремонт локальних або вузьких протяжних дефектів здійснюють з використанням клейової термореактивної ґрунтовки ГТК [5], стренги або смужки з клею-розплаву КРА [6] та композиції 3 UA 106003 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 термосвітлостабілізованого поліетилену у вигляді гранул [7], стрижнів, термоусаджувальної стрічки. При великих дефектах як латку використовують поліетиленову термоусаджувальну стрічку з адгезійним шаром на базі КРА. Приклад 1. Ремонт незначних за розміром наскрізних дефектів екструдованого поліетиленового покриття. Зачищену очисною машинкою зону дефекту ґрунтують ГТК з розрахунку 100 г ґрунтовки на 1 2 м (при такій витраті товщина шару ґрунтовки складає 0,1±0,01 мм) і висушують до стану „на відлип" (при 20 С час сушіння ~30 сек.). Розігрівають до в'язкотекучого стану промисловим феном стренгу (стрижень) КРА і заповнюють ґрунтовану зону дефекту врівень з заводським покриттям. Розплавлену композицію поліетилену марки 153-10К наносять шарами до отримання загальної товщині ремонтного місця більше, ніж товщина основного покриття. Відремонтована ділянка оплавляється і загладжується врівень з основним покриттям за допомогою валика або кельми. По показниках товщини і діелектричній суцільності відремонтоване покриття повинно відповідати вимогам ДСТУ 4219-2003 і технічним умовам на труби з покриттям. Приклад 2. Ремонт наскрізних дефектів тришарового екструдованого поліетиленового покриття. При дефектах великого розміру, що мають протяжність у вузькій частині більше 30 см, допускається наносити клей-розплав на очищену і заґрунтовану (приклад 1) поверхню у вигляді вирізаної по розміру дефекту латки. Внутрішня сторона латки прогрівається феном чи полум'ям пропанового пальника до початку розм'якшення, після чого латка встановлюється на дефектну ділянку, приминається і розрівнюється рукою. Після її установки здійснюється її прогрівання феном до в'язкотекучого стану, з наступним розрівнянням і ущільненням розплаву-заповнювача металевим або фторопластовим шпателем. Розплав КРА повинен рівномірно і повністю заповнити всю зону ремонту покриття, при цьому товщина заповнювача на дефектній ділянці повинна бути рівною товщині прилеглого заводського покриття. Після цього здійснюється додатковий захист за допомогою латки із термоусаджувальної поліетиленової стрічки з адгезійним шаром з КРА. З цією метою з термоусаджувальної стрічки вирізається латка таким чином, щоб її напуск на непошкоджене заводське покриття складав не менше 50 мм, а при більших і протяжних (до 300 мм) дефектах - не менше 70 мм. Кути латки по периметру зрізаються гострим ножем або ножицями. Латка з двошарової термоусаджувальної стрічки прогрівається феном або пальником зі сторони адгезійного шару до початку його розм'якшення, після чого накладається на ремонтну ділянку з напуском на заводське покриття. Латка розгладжується вручну і прикочується до труби роликом. Після встановлення латки проводять її рівномірне нагрівання феном або пальником до появи з-під латки розплаву адгезиву. За допомогою фторопластового ролика здійснюють повторне розгладження і прикочування латки до поверхні труби до повного видалення з-під неї повітряних пузирів і зморщок. Покриття на відремонтованій ділянці по показниках товщини не повинно бути менше товщини основного заводського покриття. Якщо на окремих ділянках є велика кількість дрібних наскрізних пошкоджень покриття (15 % і більше від загальної площі кільцевої ділянки), рекомендується після заповнення зон дефектів КРА, нанесеного на заґрунтовану поверхню, наносити термоусаджувальну стрічку не у вигляді латок, а у вигляді кільцевої манжети. Напуск на пошкоджене покриття в будь-якому випадку повинний бути не менше 75 мм. Наведені приклади підтверджують досягнення технічного результату при здійсненні заявленого способу. Перелік посилань 1. РД-1390-001-2001 Инструкция по технологии ремонта мест повреждений заводского полиэтиленового покрытия труб. Ссылка Интернета: www.gosthelp.ru/text/RD13900012001Instrukciyap.html. 2. ДСТУ 4219-2003. Трубопроводи сталеві магістральні. Загальні вимоги до захисту від корозії. 3. ГОСТ Р51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. 4. Низьев С.Г. Озаводской изоляции труб на отечественных предприятиях.Территория НЕФТЕГA3, выпуск № 11. 2004 год., с. 10-14. 5. Патент Украині 63442 А, Композиція полімерної клейової груптовки/Л.М. Шкарапута, І.П. Морозова, Л.Л. Митрохіна, В.П. Кухар – Бюл. №1, 15.01.2004. 6. Патент України № 98216. Ізоляційне екструдовані поліетиленове покриття для антикорозійного захисту сталевих трубопроводів, що наноситься за енергозберігаючою 4 UA 106003 C2 технологією. /Л.М. Шкарапута, В.П. Кухар, Л.Л. Митрохіна, І.П. Морозова і інш. - Бюл. № 8, 25.04.2012. 7. ГОСТ 16336-77 Композиции полиэтилена для кабельной промышленности. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 Спосіб локального і вибіркового ремонту ізоляційного покриття сталевих трубопроводів в заводських і трасових умовах шляхом очищення ремонтної ділянки, нанесення ґрунтовки, сушінні її до стану "на відлип" і пошаровому нанесенні розплавів адгезиву і композиції термосвітлостабілізованого поліетилену, який відрізняється тим, що як ґрунтовку використовують термореактивну клейову ґрунтовку наступного складу мас. %: хлоропреновий каучук 10,0-15,0 термореактивна фенолформальдегідна смола 10,0-20,0 101К оксид магнію 0,9-1,1 оксид цинку 0,3-0,6 полівінілбутираль 0,8-1,5 вуглець технічний П-234 0,5-1,1 толуол 5,0-10,0 суміш розчинників (етилацетат+нафроз С2 80/120 в решта, співвідношенні 2:1) яку наносять на очищену поверхню ремонтної ділянки без її підігрівання, сушать до стану "на відлип" і по ній наносять розплавлену композицію клею адгезивного наступного складу, мас. %: співполімер етилену з вінілацетатом (26-30% ВА-груп) 22,0-27,0 бутилкаучук 1675 Н 15,4-17,6 алкілфеноламінна смола "Октофор N" або вуглеводнева 3,6-8,6 смола ″Escorez" полівінілбутираль 1,1-2,4 асфальтено-смолистий 2,2-2,8 пом’якшувач АСПГ-1 оксид цинку 0,8-1,1 вуглець технічний П-803 5,5-6,6 стеарин 0,1-0,2 співполімер етилену з решта, вінілацетатом (10-14 % ВА-груп) і як захисний шар наносять розплав термосвітлостабілізованого поліетилену високого тиску марки 153-10К або використовують ремонтну латку з двошарової термоусадкової поліетиленової стрічки з адгезивом на базі клею-розплаву адгезивного. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5