способ нанесения полимерного защитного покрытия на изолируемые поверхности сварных стыков стальных трубопроводов с заводским полимерным покрытием в полевых условиях

Формула изобретения

1. Способ нанесения полимерного защитного покрытия на изолируемые поверхности сварных стыков стальных трубопроводов с заводским полимерным покрытием в полевых условиях, включающий предварительный разогрев изолируемой поверхности, нанесение и формирование на ней термопластичного адгезионного слоя с последующим нанесением и формированием по крайней мере одного слоя полимерного защитного покрытия, отличающийся тем, что одновременно с предварительным разогревом изолируемой поверхности осуществляют разогрев прилегающего к ней заводского полимерного покрытия, при этом предварительный разогрев изолируемой поверхности осуществляют газовыми инфракрасными горелками, равномерно распределенными по всей поверхности, а прилегающего к указанной поверхности заводского полимерного покрытия - отходящими газами указанных горелок, причем перед нанесением полимерного защитного покрытия на термопластичный адгезионный слой наносят и формируют промежуточный слой из материала, обладающего высокими адгезионными свойствами к материалу термопластичного адгезионного слоя и к материалу полимерного защитного покрытия, а формирование каждого из указанных слоев осуществляют путем выдержки его материала при стабильной температуре формирования в течение всего времени до полной его структуризации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед предварительным разогревом изолируемую поверхность подвергают пескоструйной или дробеструйной очистке с последующим обеспыливанием и обезжириванием.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нанесение на изолируемую поверхность термопластичного адгезионного слоя осуществляют путем газопламенного напыления порошкообразного клеящего материала.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного клеящего материала используют сэвилен.

5. Способ по одному из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что наносят несколько слоев полимерного защитного покрытия до достижения им толщины заводского полимерного покрытия.

6. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что нанесение слоя полимерного защитного покрытия осуществляют путем газопламенного напыления порошкообразного полимерного материала.

7. Способ по одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала используют термо- и светостабилизированный полимер.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что в качестве термо- и светостабилизированного полимера используют полиэтилен.

9. Способ по одному из пп.1 - 8, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя используют композицию из полиэтилена и сэвилена, взятых в соотношении 2 : 3 мас.ч.

10. Способ по одному из пп.1 - 9, отличающийся тем, что нанесение материала промежуточного слоя осуществляют путем газопламенного напыления.

11. Способ по одному из пп.1 - 10, отличающийся тем, что предварительный разогрев изолируемой поверхности производят до 180 - 210^oC.

12. Способ по одному из пп.1 - 11, отличающийся тем, что формирование термопластичного адгезионного слоя из сэвилена осуществляют при 190 - 120^oC в течение 5 - 7 мин.

13. Способ по одному из пп.1 - 12, отличающийся тем, что формирование промежуточного слоя из композиции полиэтилена и сэвилена осуществляют при 215 - 225^oC в течение не менее 10 мин.

14. Способ по одному из пп.1 - 13, отличающийся тем, что формирование промежуточных слоев полимерного защитного покрытия из полиэтилена осуществляют при 215 - 228^oC в течение не менее 10 мин, а формирование последнего слоя - при указанной температуре в течение 30 - 40 мин.

15. Способ по одному из пп.1 - 14, отличающийся тем, что после нанесения материала соответствующего слоя покрытия его уплотняют прикаткой.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что прикатку материала соответствующего слоя производят вибровалками.

17. Способ по одному из пп.1 - 16, отличающийся тем, что поддержание стабильной температуры формирования материала соответствующего слоя покрытия в течение всего времени до полной его структуризации осуществляют горячим воздухом с температурой, соответствующей температуре формирования, путем подачи его в формирующую камеру, перекрывающую всю изолируемую в данный момент поверхность.

18. Способ по одному из пп.1 - 17, отличающийся тем, что на всех этапах нанесения и формирования полимерного защитного покрытия осуществляют контроль температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области трубопроводного строительства, в частности, к нанесению полимерного защитного покрытия на изолируемые поверхности стальных трубопроводных изделий: стальных труб, их сварных соединений и различных фитингов.

Известен способ нанесения покрытия на поверхность трубопровода, включающий нанесение на наружную поверхность изоляционного слоя битумной мастики и обматывание покрытой изоляционным слоем поверхности трубопровода слоем рулонного материала (см., В.А.Мейнерг и др., Очистка, изоляция и укладка магистральных трубопроводов, М., Недра, 1973, с. 115 - 116).

Недостатком известного способа является то, что получаемое покрытие обладает низкими антикоррозионными и механическими свойствами.

Известен способ нанесения покрытия на поверхность трубопровода, включающий газопламенное напыление на изолируемые поверхности стеклопорошка с последующим охлаждением и получением на поверхности трубопровода стеклянного покрытия (см., авторское свидетельство СССР N 1078184, кл. F 16 L 58/14, опублик. 1984).

Недостатком известного способа является то, что получаемое покрытие обладает повышенной хрупкостью и не выдерживает частых знакопеременных нагрузок, которые возникают при различных пульсациях перекачиваемой по трубопроводу жидкости, и, кроме того, не выдерживает резких температурных перепадов, имеющих место в различных климатических условиях, что приводит к его растрескиванию.

Известен способ нанесения полимерного защитного покрытия на изолируемые поверхности сварных стыков стальных трубопроводов с заводским полимерным покрытием в полевых условиях, включающий предварительный разогрев изолируемой поверхности, нанесение и формирование на ней термопластичного адгезионного слоя с последующим нанесением и формированием, по крайней мере, одного слоя полимерного защитного покрытия (см., авторское свидетельство СССР N 1536154, кл. F 16 L 58/00, 1990 ).

Недостатком известного способа является то, что в полевых условиях данный способ не позволяет получать покрытия с высокими показателями, в частности, стойкость к растрескиванию и адгезия этого покрытия в 2-3 раза меньше, чем у покрытий, полученных в заводских или базовых условиях, где экструзионным методом трубы покрывают полиэтиленом с высокой стойкостью к растрескиванию и соответственно низкой текучестью расплава.

Задачей патентуемого изобретения является получение в полевых условиях полимерного защитного покрытия, не уступающего по свойствам покрытию, получаемому в стационарных заводских условиях, за счет обеспечения в полевых условиях оптимальных режимов для нанесения, формирования и применения на всех этапах приборных методов контроля.

Указанная задача достигается тем, что в способе нанесения полимерного защитного покрытия на изолируемые поверхности сварных стыков стальных трубопроводов с заводским полимерным покрытием в полевых условиях, включающем предварительный разогрев изолируемой поверхности, нанесение и формирование на ней термопластичного адгезионного слоя с последующим нанесением и формированием, по крайней мере, одного слоя полимерного защитного покрытия, в отличие от способа по прототипу, одновременно с предварительным разогревом изолируемой поверхности осуществляют разогрев прилегающего к ней заводского полимерного покрытия, при этом предварительный разогрев изолируемой поверхности осуществляют газовыми инфракрасными горелками, равномерно распределенными по всей поверхности, а прилегающего к указанной поверхности заводского полимерного покрытия отходящими газами указанных горелок, причем перед нанесением полимерного защитного покрытия на термопластичный адгезионный слой наносят и формируют промежуточный слой из материала, обладающего высокими адгезионными свойствами к материалу термопластичного адгезионного слоя и к материалу полимерного защитного покрытия, а формирование каждого из указанных слоев осуществляют путем выдержки его материала при стабильной температуре формирования в течение всего времени до полной его структуризации.

Указанная задача осуществляется также тем, что перед предварительным разогревом изолируемую поверхность подвергают пескоструйной или дробеструйной очистке с последующим обеспыливанием и обезжириванием.

А также тем, что нанесение на изолируемую поверхность термопластичного адгезионного слоя осуществляют путем газопламенного напыления порошкообразного клеящего материала.

А также тем, что в качестве порошкообразного клеящего материала используют сэвилен.

А также тем, что наносят несколько слоев полимерного защитного покрытия до достижения им толщины заводского полимерного покрытия.

А также тем, что нанесение слоя полимерного защитного покрытия осуществляют путем газопламенного напыления порошкообразного полимерного материала.

А также тем, что в качестве полимерного материала используют термо- и свето-стабилизированный полимер.

А также тем, что в качестве термо- и свето-стабилизированного полимера используют полиэтилен.

А также тем, что в качестве материала промежуточного слоя используют композицию из полиэтилена и сэвилена, взятых в соотношении 2:3 мас. ч.

А также тем, что нанесение материала промежуточного слоя осуществляют путем газопламенного напыления.

А также тем, что предварительный разогрев изолируемой поверхности производят до температуры 180-210^oC.

А также тем, что формирование термопластичного адгезионного слоя из сэвилена осуществляют при температуре 190-210^oC в течение 5 - 7 мин.

А также тем, что формирование промежуточного слоя из композиции полиэтилена и сэвилена осуществляют при температуре 215-225^oC в течение не менее 10 мин.

А также тем, что формирование промежуточных слоев полимерного защитного покрытия из полиэтилена осуществляют при температуре 215-228^oC в течение не менее 10 мин, а формирование последнего слоя - при указанной температуре в течение 30-40 мин.

А также тем, что после нанесения материала соответствующего слоя покрытия его уплотняют прикаткой.

А также тем, что прикатку материала соответствующего слоя покрытия производят вибровалками.

А также тем, что поддержание стабильной температуры формирования материала соответствующего слоя покрытия в течение всего времени до полной его структуризации осуществляют горячим воздухом с температурой, соответствующей температуре формирования, путем подачи его в формирующую камеру, перекрывающую всю изолируемую в данный момент поверхность.

А также тем, что на всех этапах нанесения и формирования полимерного защитного покрытия осуществляют контроль температуры.

На фиг. 1 изображена установка для нанесения полимерного защитного покрытия на изолируемые поверхности сварных стыков стальных трубопроводов с заводским полимерным покрытием и ремонта указанного покрытия после монтажных работ в полевых условиях;

на фиг. 2 - печь предварительного разогрева поверхности над сварным стыком (разрез по линии А-А фиг. 1);

на фиг. 3 - формирующая камера над сварным стыком (разрез по линии Б-Б фиг. 1);

на фиг. 4 - газовая инфракрасная горелка печи предварительного разогрева поверхности (разрез по линии В-В фиг. 2);

на фиг. 5 - виброкаток;

на фиг. 6 - газовая горелка формирующей камеры (разрез по линии Г-Г фиг. 3).

Патентуемый способ нанесения полимерного защитного покрытия осуществляется следующим образом.

Изолируемую в данный момент незащищенную покрытием поверхность, например, сварного стыка 1 стального трубопровода 2, подвергают пескоструйной или дробовой очистке с последующим ее обеспыливанием, например, обдувом, и обезжириванием любым из известных методов. После этого приступают к предварительному равномерному разогреву изолируемой поверхности до необходимой температуры. Для этого, печь предварительного разогрева 3 по направляющим опорного устройства 4 надвигают на сварной стык 1, подают к ней газ и осуществляют предварительный разогрев изолируемой поверхности газовыми инфракрасными горелка 5, равномерно распределенными по всей разогреваемой поверхности, максимально повторяя профиль этой поверхности. Одновременно с предварительным разогревом изолируемой поверхности сварного стыка 1 осуществляют разогрев прилегающего к ней заводского полимерного покрытия 6 отходящими газами указанных горелок. Для этого кожух 7 печи предварительного разогрева 3 имеет обечайку 8, накрывающую сверху указанное заводское покрытие 6 и направляющую отходящие газы вдоль этого покрытия. Когда температура основного металла трубы сварного стыка 1 и прилегающего к нему заводского полимерного покрытия 6 достигнет необходимой величины, печь предварительного разогрева 3 отключают, т.е. подачу газа прекращают, и ее удаляют из зоны сварного стыка 1, перемещая обратно по направляющим опорного устройства 4.

За температурой следят по электронному термометру 9, температурный датчик 10 которого установлен на разогреваемой поверхности сварного стыка 1 или около нее. На предварительно разогретую поверхность сварного стыка 1 наносят термопластичный адгезионный слой. Нанесение указанного слоя осуществляют путем газопламенного напыления с помощью установки 11 порошкообразного клеящего материала. Газопламенное напыление выполняет только функции нанесения и предварительного закрепления указанного порошкового материала на изолируемую поверхность. После этого осуществляют формирование нанесенного покрытия. Для этого на него в зону сварного стыка 1 по направляющим опорного устройства 4 надвигают формирующую камеру 12, которая своим кольцевым теплоизолированным корпусом 13 с обечайками 14 и газовыми горелками 15, равномерно распределенными по всему его периметру, перекрывает всю изолируемую поверхность с нанесенным на нее термопластичным адгезионным слоем. Затем к газовым горелкам 15 подают газ, а под них в пространство 16 подают воздух, который нагревается здесь продуктами горения газов от газовых горелок 15 до определенной температуры, соответствующей температуре формирования данного слоя, и направляется перфорированным козырьком 17, расположенным ниже газовых горелок 15, по касательным к поверхности этого слоя. Такой нагрев поверхности обеспечивает поддержание стабильной температуры заданной величины. Материал слоя выдерживают при стабильной температуре формирования в течение всего времени до полной его структуризации. Температуру контролируют электронным термометром 18. После этого формирующую камеру 12 отводят обратно в исходное положение по направляющим опорного устройства 4 и осуществляют охлаждение материала слоя на воздухе или под водяным душем (не показан). Затем приступают к нанесению и формированию на термопластичном адгезионном слое 19 промежуточного слоя 20 из материала, обладающего высокими адгезионными свойствами к материалу термопластичного адгезионного слоя и к материалу полимерного защитного покрытия. После нанесения и формирования указанного промежуточного слоя на него наносят, по крайней мере, один слой полимерного защитного покрытия 21, аналогичного заводскому покрытию 6. Нанесение и формирование последующих слоев покрытий осуществляют также, как нанесение и формирование термопластичного адгезионного слоя, описанные выше. Для получения полимерного защитного покрытия толщиной равной или близкой к толщине заводского полимерного покрытия наносят несколько слоев полимерного защитного покрытия.

При конкретной реализации патентуемого способа могут быть использованы следующие материалы: в качестве материала термопластичного адгезионного слоя - клеящий материал, например, сэвилен; в качестве материала полимерного защитного покрытия - термо- и свето-стабилизированный полимер, например, полиэтилен; в качестве материала промежуточного слоя - композиция из полиэтилена и сэвилена, взятых в соотношении 2:3 мас.ч. При использовании указанных конкретных материалов предварительный разогрев изолируемой поверхности производят до температуры 180-210^oC, формирование термопластичного адгезионного слоя из сэвилена - при температуре 190-210^oC в течение 5-7 мин, формирование промежуточного слоя из указанной композиции из полиэтилена и сэвилена - при температуре 215-225^oC в течение не менее 10 мин, формирование промежуточных слоев полимерного защитного покрытия из полиэтилена осуществляют при температуре 215-228^oC в течение не менее 10 мин, а формирование последнего (внешнего) слоя этого покрытия - при температуре 215-228^oC в течение 30 - 40 мин.

При использовании для получения покрытий материалов с низкой текучестью (предел текучести порядка 0,3 г за 10 мин) после его нанесения на изолируемую поверхность его уплотняют прикаткой, которую предпочтительно осуществляют вибровалком 22 с вибратором 23 (см. фиг. 3). Это позволяет получить плотное без пор покрытие из такого материала.

В результате осуществления патентуемого способа получают в полевых условиях полимерное защитное покрытие на изолируемой поверхности сварных стыков стальных трубопроводов, не уступающее по своим показателям заводским полимерным покрытиям.