способ нанесения полимерного покрытия на стальные трубопроводы

Формула изобретения

Способ нанесения полимерного защитного покрытия на изолируемые поверхности стальных трубопроводов, преимущественно в трассовых условиях, включающий предварительную очистку и нагрев изолируемой поверхности, нанесение на нее спиральной намоткой с одновременной прикаткой роликом ленты термоусаживающегося полимерного материала защитного покрытия с адгезионным термопластичным слоем из адгезионной композиции, отличающийся тем, что нагрев поверхности производят до температуры плавления адгезионной композиции и на изолируемую поверхность дополнительно наносят намоткой ленту адгезионного термопластичного материала, армированного сеткой, а для защитного покрытия используют двухслойную термоусаживающуюся ленту и наносят ее с натяжением перед прикатывающим роликом, причем после нанесения поверхность двухслойной термоусаживающейся ленты дополнительно нагревают до температуры усадки с помощью источника лучистого нагрева.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано при горячем нанесении полимерного защитного покрытия на стальные трубы, а также при ремонте трубопроводов с заводским полимерным покрытием в трассовых условиях.

Известен способ нанесения защитного покрытия на стальные трубы на основе мастичных лент, например типа «ЛИАМ», с раздельным нанесением мастичного армированного слоя и полимерного защитного покрытия с мастичным слоем при холодном нанесении на трубы с предварительным нанесением праймера на поверхность (Рябов В.М. и др. Мастично-битумные и другие покрытия для защиты трубопроводов. Свойства покрытий, технология и оборудование для их нанесения. Сб. Разработка и внедрение технологий, оборудования и материалов по ремонту изоляционных покрытий и дефектных участков труб, включая дефекты КРН, на магистральных газопроводах ОАО «Газпром». Материалы Научно-технического совета ОАО «Газпром». Г.Ухта, ООО «Севергазпром», 28-30 октября 2003 г., в 2-х томах. Том 1. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004, с.54-65).

Однако характеристики покрытия холодного нанесения и его долговечность ниже, чем покрытия горячего нанесения.

Известен способ нанесения полимерного защитного покрытия на изолируемую поверхность стальных труб в заводских условиях, включающий нагрев изолируемой поверхности и формирование на ней изоляции из полимерного термоусаживающегося материала с термопластичным адгезионным слоем. Контакт полимерного материала с изолируемой поверхностью создают намоткой одновременно с прикаткой по всей ширине изолируемого участка (а.с. СССР №1536154, F16L 58/00, опубл. 15.01.1990).

К недостатку способа относится то, что покрытие, получаемое по известному способу, не всегда обеспечивает когезионное отслаивание изоляционного материала по поверхности трубы.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ нанесения полимерного защитного покрытия на изолируемую поверхность стальных трубопроводов (Халлыев Н.Х., Селиверстов В.Г. и др. Ремонт локальных участков трубопроводов. / Обз. информ. - Серия Ремонт трубопроводов. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2001, с.24-28). Способ включает очистку поверхности трубы, нанесение аппликатора на околошовную зону, разогрев изолируемой поверхности в индукторе и намотку ленты из полимерного термоусаживающегося материала с адгезионным термопластичным слоем с одновременной прикаткой.

Однако данный способ не всегда обеспечивает надежную изоляцию поверхности трубы при наличии на ней каверн (коррозионных углублений), а также в области перехода от сварного шва к поверхности трубы, вследствие возможного образования околошовных «шатровых» зон, вызванных натяжением полимерной ленты после термической усадки. Кроме того, локальная изоляция околошовной зоны (нанесение аппликаторов) механизированным способом в трассовых условиях трудновыполнима.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в формировании монолитного беспористого покрытия с повышенными температурами эксплуатации (до 100°С) в трассовых условиях, непосредственно на трубопроводе, при использовании термоусаживающихся лент с клеевым слоем, с обеспечением высокой стойкости покрытия к сдвиговым нагрузкам по всей поверхности трубопровода, включая зоны продольных и поперечных швов, и влагостойкости.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе нанесения полимерного защитного покрытия на изолируемые поверхности стальных трубопроводов, преимущественно в трассовых условиях, включающем предварительную очистку и нагрев изолируемой поверхности, нанесение на нее спиральной намоткой с одновременной прикаткой роликом ленты термоусаживающегося полимерного материала покрытия с термопластичным слоем из адгезионной композиции, согласно изобретению, нагрев поверхности производят до температуры плавления адгезионной композиции слоя, и на изолируемую поверхность дополнительно наносят намоткой ленту адгезионного термопластичного материала, армированного сеткой, а для защитного покрытия используют двухслойную термоусаживающуюся ленту и наносят ее с натяжением перед прикатывающим роликом, причем после нанесения поверхность двухслойной термоусаживающейся ленты дополнительно нагревают до температуры усадки с помощью источника лучистого нагрева.

При изоляции трубопроводов необходимо надежно защитить изоляционным материалом поверхность трубопровода и области сварных соединений. Качество изоляционного покрытия, полученного при нанесении на подогретую трубу с использованием соответствующих материалов, выше, чем при нанесении покрытия на основе материалов холодного нанесения.

На предварительно очищенную и нагретую поверхность трубопровода последовательно, слой на слой наносят адгезионный термопластичный слой в виде армированной сеткой ленты и слой полимерного защитного покрытия в виде ленты с адгезионным термопластичным слоем. Армирование адгезионного слоя сеткой необходимо для придания ленте равнопрочности по длине и ширине и возможности ее минимального натяжения при нанесении для исключения провисания.

Оба слоя наносят последовательно с использованием двух рулонов материалов, расположенных диаметрально относительно оси трубы, спиральной намоткой лент по длине трубопровода, обеспечивая натяжение полимерного защитного покрытия перед упругим прикатывающим роликом. Первый слой (адгезионный) при контакте с нагретой трубой переходит в термопластичное состояние и под усилием прикатывающего ролика, воздействующего через защитный полимерный слой покрытия, заполняет каверны и другие неровности на поверхности трубопровода, исключая образование пустот в зоне перехода от усиления сварного шва к поверхности трубы. Кроме того, при прикатке обеспечивается исключение воздушных пузырей между слоями покрытия и склеивание нахлестов полимерной защитной ленты. После прикатки осуществляют нагрев термоусаживающегося полимерного защитного покрытия с наружной стороны, что обеспечивает его усадку и, как следствие, нормативную адгезию покрытия к металлу трубы и между его слоями. Таким образом, обеспечивается полная изоляция наружной поверхности трубопровода от вредного воздействия внешней среды, в том числе, гарантированная защита сварных соединений.

Способ осуществляют следующим образом. На трубопроводе с подготовленной поверхностью (после пескоструйной обработки) устанавливают кольцевую разъемную камеру нагрева, приводом которой служит устройство, обеспечивающее равномерность передвижения камеры. После камеры нагрева, по ходу движения изолировочного комплекса на трубопроводе размещают изолировочную машину, оснащенную двумя шпулями и двумя дополнительными прикаточными устройствами. На шпулях установлены рулон ленты с адгезионным термопластичным армированным сеткой слоем и второй рулон двухслойной термоусаживающейся ленты для нанесения полимерного защитного покрытия. Шпули и прикаточное устройство расположены с одной стороны машины. Их взаимное осевое расположение таково, что сначала наносят адгезионный термопластичный армированный слой с нахлестом не менее 10 мм, через 90° по окружности на него наносят полимерный защитный слой с нахлестом не менее 30 мм и с прикаткой упругим роликом в момент наложения термоусаживающейся ленты на трубу. А затем еще одним прикаточным роликом через 90° осуществляют дополнительную прикатку покрытия с уже размягченным адгезионным слоем. При этом после изолировочной машины на трубопроводе размещают усадочную кольцевую нагревательную камеру. При движении этого комплекса оборудования вдоль трубопровода происходит непрерывный процесс нагрева трубопровода, нанесения и термоусадки покрытия, обеспечивающие надежную защиту поверхности трубопровода и зон сварных соединений. Остановка процесса предусмотрена для смены рулонов изоляционных материалов.

Предлагаемый способ был опробован при нанесении защитного изоляционного покрытия на участке магистрального газопровода «Бухара-Урал» диаметром 1020 мм.

На участке трубопровода после его очистки смонтировали кольцевую разъемную передвижную нагревательную камеру. После камеры нагрева по ходу движения изолировочного комплекса установили изолировочную машину ИММ-1020, оснащенную двумя рулонами лент и двумя прикаточными устройствами. В качестве адгезионного термопластичного слоя использовали армированную ленту-заполнитель, выполненную из сополимера полиэтилена, шириной 430 мм с армирующей сеткой из стекловолокна, пропитанного органическим составом, обеспечивающим влагонепроницаемость стекловолокнистой сетки, а в качестве защитного полимерного покрытия использовали двухслойную термоусаживающуюся ленту "ТЕРМА-СТМП" шириной 450 мм. Материалы наносили последовательно слой на слой спиральной намоткой лент с нахлестом в наружном слое не менее 30 мм при натяжении термоусаживающейся ленты перед упругим прикатывающим роликом с усилием не менее 15 н/см, при этом прикатку проводили эластичным резиновым роликом при наложении защитного покрытия на трубу с усилием не менее 30 н/см. После прикатки защитное покрытие нагревали в камере с инфракрасным излучением для его усадки и надежной защиты трубопровода.

Производительность изоляционных работ составила 30 м/час. Испытания полученного покрытия показали, что адгезия к металлу трубы составляет 100-130 н/см. Отслаивание покрытия по всей поверхности трубы происходило по когезионному типу. Все остальные испытания покрытия были проведены в соответствии с ГОСТ Р51164-98, получены нормативные значения покрытия.

Использование предлагаемого способа позволит гарантированно защитить поверхность трубопроводов и зон сварных соединений в условиях капитального ремонта протяженных участков магистральных трубопроводов при нанесении защитного покрытия с использованием механизированного трассового оборудования.