CS229903B2 - Isolation method of tube - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu izolace trubky, při němž se na povrch trubky nanese vrstva epoxidového antikorozního materiálu, která na něm vytvoří povlak, a pak se nanáší vrstva obsahující polyolefin k vytvoření ochranného vnějšího pláště na povlaku. Způsob je obzvláště vhodný pro ocelové trubky užívané pro stavbu plynovodů a ropovodů.

Je známý způsob, při němž antikorozívní povlaky na kovové trubky nanášejí tak, že se nejprve nanese vrstva samolepicího tmelu nebo termoplastického lepidla, případně tepelná izolace, přičemž trubka může být buď ohřátá, nebo neohřátá, a na to se vytlačuje pás termoplastického materiálu, který se ovíjí šroubovicově s přesahem v jedné nebo více vrstvách přes první povlak v jedné nebo ve více vrstvách. Tato známá opatření jsou posána v US patentech čís. 3 616 006, 3 687 765, 3 802 908 a 3 823 045. Jinou známou praxí bylo nanášení primérního povlaku na kovovou trubku, po němž následovalo šroubovicové ovinutí antikorozního, pórů prostého ochranného pásu z termoplastu spolu s adhezívem., přičemž šroubovicový ovin z termoplastické fólie poskytoval prvnímu ovinu ochranu proti mechanické abrazi nebo roztrtržení v průběhu dopravy trubky nebo jejího pokládání a zasypávání ve výkopu. Druhý šroubovicový ovin byl v tomto případě udržován na místě bud nanesením adhezíva citlivého na tlak na celou plochu prvého šroubovicového ovinu, nebo tepelným či lepivým přichycením okrajů vnějšího šroubovicového ovinu k sobě a/nebo k spodní vrstvě. Dále bylo známo nanášet ochranný povlak trubek také tak, že se ocelová trubka ohřála a přivedla do styku s termosetovou práškovou pryskřicí, například práškovou epoxidovou pryskřicí, která přilnula k povrchu trubky, načež se trubka dále ohřívala tak, aby částečky epoxidové pryskyřice přichycené na povrchu trubky slinuly nebo· se roztavily a vytvrdily. Popsané povlaky jsou náchylné k výskytu ztenčených míst nebo pórů v místech, kde došlo k neúplnému slinutí nebo roztavení. Izolování trubek extruzí je také popsáno v US patentu 2 820 249.

Pro účinnou ochranu proti korozi je podstatné, aby první povlak byl v podstatě úplně prostý 'pórů a ztenčených míst. To se potvrdilo i v případech, kdy na potrubí byl udržován po jeho položení stejnosměrný elektrický potenciál pro zajištění katodické ochrany proti korozi. Bylo totiž zjištěno, že existence póru vede obvykle ke vzniku plynného vodíku a hydroxylových iontů elektrolytickou reakcí, což může způsobit poruchy přilnavosti a postupné oddělení potahu od trubky. Nutnost zabránit vzniku ztenčených míst a pórů v povlaku neobyčejně zkomplikovala použití práškových epoxidových pryskyřic pro izolace trubek, ačkoliv tyto izolace vykazují pozoruhodně dobrou adhezi k povrchu ocelové trubky. Je-li první povlak upraven jako šroubovicový ovin z předem tvarovaného fóliového materiálu, pak nutnost vyvarovat se pórů v ochranném povlaku vede k tomu, že při výrobě fóliového materiálu pro první ovin lze použít pouze nákladné prvotřídní termoplastické suroviny a možnost použití levnějších odpadových nebo méně kvalitních surovin se snižuje v důsledku jejich sklonu k tvorbě pórů při zpracování fólií.

Úkolem vynálezu je navrhnout způsob izolace trubky, při němž se použije konvenčních antikorozívních prvních vrstev a pak se nanese vnější vrstva, která poskytuje účinnou ochranu proti mechanické abrazi a roztržení a zároveň snižuje počet pórů a ztenčených míst.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že po nanesení vrstvy epoxidového antikorozívního materiálu se vrstva obsahující polyolefin šroubovicově s přesahem vytlačuje přímo na antikorozívní povlak trubky, · takže kazy v povlaku se vyplní změkčeným polyolefinovým materiálem.

Nanášení vrstvy epoxidového antikorozního materiálu se výhodně provádí tak, že se povrch trubky uloží vrstva práškové epoxidové pryskyřice a trubka se zahřeje k roztavení. a vytvrzení této vrstvy.

Vytlačování vrstvy obsahující polyolefin pak s výhodou spočívá v současném vytlačování složené vrstvy, jejíž alespoň jedna vnitřní složka obsahuje adhezívum a alespoň jedna vnější složka obsahuje polyolefin.

Výhodné je, obsahuje-li současně vytlačovaná adhezívní složka složené vrstvy kopolymer etylénu nebo propylenu s akrylovou kyselinou.

Výhody vynálezu spočívají v tom, že epoxidová pryskyřice vykazuje silnou přilnavost k povrchu ocelové trubky, přičemž chemickou reakcí kopolymeru s neúplně vytvrzenou epoxidovou pryskyřicí vzniká silná •přilnavost mezi těmito dvěma složkami. Současné vytlačování polyetylénu s kopolymerem pak vede ke vzniku silné přilnavosti mezi dvěma složkami současně vytlačované složené vrstvy. V důsledku toho · všechny součásti hotového izolačního povlaku ulpívají velmi silně na povrchu trubky.

Kromě toho jsou ovšem veškeré póry a ztenčená místa spodního antikorozívního materiálu zakryta adhezívní po-lyolefinovou vrstvou, případně složenou vrstvou současně vytlačovanou na antikorozívní povlak. I když vrstva obsahující polyolefin může sama vykazovat příležitostné póry, je malá pravděpodobnost, že se tyto póry budou překrývat s póry ve spodní vrstvě antikorozívního materiálu. Vrstva obsahující polyolefin může být vytlačována ovšem i v trubkovém tvaru přímo na trubku opatřenou první vrstvou při jejím průchodu prstencovým extrudérem. K vytlačování této vrstvy dochází ovšem obvykle ve tvaru pásu, který je bezprostředně a přímo ukládán na trubku tak, že se na ni šroubovicově navíjí při jejím současném otáčení a postupu podél její osy okolo extrudéru.

Způsob podle vynálezu zajišťuje přilnutí vnější vytlačované nebo současně vytlačované polyolefinové složené vrstvy na spodní antikorozívní materiál na celém vnitřním povrchu polyolefinové vrstvy a také snižuje náklady izolace trubky, protože je možno tolerovat i větší počet pórů ve spodní antikorozívní vrstvě i v ochranném termoplastickém materiálu vnějšího šroubovicového obalu, aniž dojde ke ztrátě ochranných vlastností nebo ke snížení odolnosti ochranného povlaku.

Při práci způsobem podle vynálezu je třeba nejprve vytvořit přilnavý obal nebo vrstvu antikorozívního materiálu. To se provede nanesením práškové epoxidové vrstvy nebo nanesením přilnavé vrstvy aktivované teplem, případně nanesením adhezívní na tlak citlivé vrstvy na bázi butylkaučuku. V případě práškové epoxidové vrstvy je třeba trubku ohřát, uvést ji do styku s práškovou epoxidovou pryskyřicí, čímž částice pryskyřice přilnou k povrchu trubky, na to dále ohřívat částečky pryskyřice za účelem jejich roztavení a konečně je alespoň částečně vytvrdit na povrchu trubky.

Použije-li se teplem aktivovaného adhezíva, musí být trubka rovněž dostatečně ohřátá, aby se adhezívní vrstva udržela v aktiním stavu v průběhu následujícího vytlačování vrstvy obsahující polyolefin.

Při použití adhezívní na tlak citlivé vrstvy na bázi butylkaučuku, lze povlak na trubku nanášet při pokojové teplotě nebo při teplotě mírně vyšší, povlak je však třeba na této teplotě udržovat.

Vnější vrstva obsahující polyolefin se vytlačuje, případně složená vrstva současně vytlačuje, na povrch antikorozívního materiálu v ohřátém stavu. K vytlačování může docházet buď ve tvaru trubky, která se vytváří při postupu izolované trubky extrudérem, nebo ve tvaru pásu za současného otáčení trubkou okolo její osy a postupu ve směru její osy, přičemž pás šroubovicově ovíjí trubku. V případě, že dochází k současnému vytlačování složené vnější polyolefinové vrstvy, která má na jedné straně vnější vrstvu nebo vrstvy z neadhezívního termoplastického ochranného materiálu, odolného proti roztržení a proti abrazi a na druhé vnitřní straně alespoň jednu vrstvu termoplastického adhezívního materiálu, se současně vytlačovaná složená fólie navíjí šroubovicově na trubku, které byla již dříve opatřena vrstvou antikorozívního materiálu. Boční okraje složené vrstvy přitom s výhodou přesahují, přičemž vnitřní adhezívní složka je v tepelně změkčeném stavu. Současným vytlačováním se míní známý způsob současného vytlačování dvou nebo více různých termoplastů do vícesložkové kompoziční fólie, jak je to popsáno například v Tappi Monograph Report č. CA-43, kapitola 6, ročník 1983. Složená vrstva se vytváří bezprostředně před výstupem nebo bezprostředně po výstupu z extrudéru, v řádově milimetrové vzdále nosti. V důsledku těsného styku dvou roztavených současně vytlačovaných složek složené vrstvy, které se vzájemně dotýkají na celých svých plochách, je jejich vzájemné spojení velmi silné. Po nanesení složené vrstvy na spodní antikorozívní vrstvu dojde k účinné izolaci všech pórů v této antikorozívní vrstvě, protože vnitřní složka s termoplastickým adhezívem kryje kontinuálně celou plochu trubky. To pak vede k tomu, že lze tolerovat príležitosnté póry jak ve spodní antikorozívní vrstvě, tak i ve vnějším ochranném šroubovicovém obalu, protože pravděpodobnost překrytí pórů v obou vrstvách je velmi nepatrná.

Jak už bylo zmíněno, poskytuje tedy způsob podle vynálezu nejen zlepšenou ochranu antikorozívní vrstvy proti abrazi nebo roztržení, ale umožňuje i snížení nákladů na antikorozívní izolace tím, že odstraňuje nebo omezuje nedostatky dosud vznikající z přítomnost pórů ve spodní antikorozívní vrstvě. Způsob podle vynálezu umožňuje také dosažení dobře vzájemně lpícího vnějšího obalu bez ohledu na druh vnitřní antikorozívní vrstvy.

Teplota trubky při nanášení základní antikorozívní vrstvy je do značné míry odvislá na druhu použitého materiálu. Jde-li o epoxidovou pryskyřici v prášku, je třeba trubku předehřát na dostatečně vysokou teplotu asi 150 až 315 °C, aby se epoxidová pryskyřice roztavila a pokryla trubku po celém jejím povrchu tím, že se rozpustí částice prášku a potom se povlak vytvrdil. Antikorozívní vrstva má s výhodou tloušťku 0,005 až 0,025 mm a vytvrdí se za 1 až 4 minuty. Vhodné epoxidové kompozice jsou známy např. z US patentu 4 060 655. Pokud antikorozívní vrstva nevyžaduje zahřívání pro dosažení přilnavosti k trubce nebo pro své vytvrzení, může mít trubka teplotu okolí, musí však být čistá a zbavená sražené vlhkosti.

Vynález bude ještě blíže osvětlen na přiložených výkresech, kde znázorňuje:

obr. 1 schematický pohled na jedno provedení vynálezu a obr. 2 řez podél roviny 2—2 z obr. 1.

Na obr. 1 je patrná trubka 10, která byla nejprve opatřena vrstvou 11 antikorozívního materiálu a vysušena. Pro vrstvu 11 antikokorozívního materiálu lze použít i izolace horší kvality, které vykazují příležitostné póry, aniž by to ovlivnilo kvalitu ochrany izolované trubky. Vrstva 11 antikorozívního materiálu sestává z epoxidové práškové pryskyřice a nanáší se na trubku elektrostaticky poté, co trubka byla předehřátá na teplotu alespoň 14 °C vyšší než je bod tání použité práškové epoxidové pryskyřice. Předehřátí trubky vede k roztavení pryskyřice a pokrytí trubky za asi 5 až 35 sekund, načež následuje vytvrzení v celkovém čase 1 až 4 minuty. V případě, že další nanášená vrstva Obsahuje složku s kopolymerem etylenu s akrylovou kyselinou, je výhodné vytvrdit vrstvu 11 epoxidového antikorozívního materiálu pouze částečně, aby v následujícím průběhu práce došlo k chemické reakci mezi epoxidovou pryskyřicí a kopolymerem a k jejich vzájemnému spojení.

Po nanesení vrstvy 11 antikorozívního materiálu postupuje trubka axiálně podél extrudéru 18 za současného otáčení, přičemž extrudérem 10 je současně vytlačována složená vrstva 18, na jejímž spodním nebo vnitřním povrchu je alespoň jedna složka obsahující adhezívum 20 a na jejímž horním nebo vnějším povrchu je alespoň jedna složka obsahující polyolefin 22, který byl změkčen teplem a vytváří vnější ochranný obal. Současně vytlačovaná vrstva 18 se šroubovicově navíjí přímo na vnější povrch vrstvy 11 antikorozívního materiálu s malým okrajovým přesahem složené vrstvy 18. Protože vrstva adhezíva 29 je v okamžiku, kdy vystupuje z extrudéru 1S teplá a relativně kapalná a . protože plocha adhezíva 20 je shodná s plochou vnější složky obsahující polyolefin 22, dojde k jednotné a úplné adhezi v rozsahu celé plochy mezi složenou vrstvou 18 a vrstvou 11 antikorozívního materiálu na trubce 10, což současně vede k utěsnění a izolaci všech pórů ve vrstvě 11 antikorozívního materiálu, je-li tato vrstva 11 tvořena např. práškovou epoxidovou pryskyřicí. Po ochlazení trubky 10 vzniká pak izolace obsahující vrstvu 11 ant^:korozívního materiálu pevně spojeného s trubkou 10 a složenou vrstvu 18 pevně spojenou s celou vnější plochou vrstvy 11 antikorozívního materiálu. Pro dosažení dobrých výsledků je nutno vzájemně přizpůsobit dávkování vytlačovaného materiálu, rychlost postupu trubky a rychlost jejího otáčení tak, aby rozměry složené vrstvy 18 a napětí, pod nímž je nanášena na trubku 10, opatřenou vrstvou 11 . €^ntt]^ío]rozívního materiálu byly udržovány na rovnoměrných hodnotách. Napětí je výhodné udržovat co nejvyšší, aby se zajistil co nejúplnější styk složky obsahující adhezívum 20 s vnějším povrchem vrstvy 11 antikorozívního materiálu i za podmínek, kdy vrstva 11 antikorozívního materiálu vykazuje určité nepravidelnosti.

Adhezívum 2-3 může být jakákoliv látka obvykle používaná pro lepení kovových nebo plastových povrchů. Může to být jednoduchá látka nebo směs dvou nebo více různých látek. Jako vhodné materiály lze jmenovat adhezíva na bázi butylkaučuku, kopolymery propylénu nebo etylénu s akrylovou kyselinou., etylénakrylátové nebo vinylacetátové kopolymery apod. Vnější ochranná složka obsahující polyolefin může obsahovat ja kýkoliv obvyklý polyolefin dostatečné tuhosti a odolnosti proti, roztržení, který lze za tepla změkčovat a vytlačovat v tom samém rozsahu teplot jako termoplastické adhezívum.. Výhodné jsou zejména polyolefiny jako např. polyetylén, střední a vysoké měrné hmotnosti a rázově odolný polypropylen obsahující pryžové etylénpropylenové kopolymery. Tloušťku složené vrstvy 18 lze libovolně měnit v rozmezí asi 0,018 až 0,3 mm, z čehož tloušťka vnitřní složky obsahující adhezívum může činit 0,005 až 0,064 a tloušťka vnější složky obsahující polyolefin 0,02 až 0,3 mm., Tloušťka adhezívní složky by neměla činit více než polovinu celkové tloušťky složené vrstvy a obvykle by měla činit 5 až 30 % celkové tloušťky v závislosti na celkové tloušťce složené vrstvy, jejíž celková tloušťka opět závisí na průměru trubky 10 a fia míře požadované odolnosti vůči nárazům.

V případě, že vrstva 11 antikorozívního materiálu je tvořena adhezívem aktivovaným za tepla nebo adhezívem na bázi butylkaučuku citlivým na tlak, je možné vnější složku obsahující polyleofin vytlačovat také samotnou, tedy bez současného vytlačování vn-třní složky obsahující adhezívum. Složená vrstva 18 je tedy nahrazena homogenní vrstvou polyolefinů.

V případě, že vrstva 11 antikorozívního materiálu je tvořena roztaveným a vytvrzeným práškem epoxidové pryskyřice, současně vytlačovaná složená vrstva obsahuje s výhodou kopolymer etylénu nebo propylénu s akrylovou kyselinou, neboť tento kopolymer reaguje s epoxidovou pryskyřicí, a to zejména tehdy, je-li epoxidová pryskyřice v době vytlačování složené vrstvy ještě neúplně vytvrzena.

V případě, že se švy izolace stýkají na tupo, ale i tehdy, jsou-li provedeny s přesahem, je možno použít ještě dalšího výhodného polypropylen obsahující kaučuk apod. to opatření spočívá v tom, že přes šroubovicový ovin tvořený složenou vrstvou 18 se ještě nanese páska nebo proužek 24 z termoplastického materiálu lisovatelného za tepla, jako je např. orientovaný polyetylén nebo polypropylen obsahující kaučuk apod. Zdroj 28 tepla, např. infračervený ohřívač nebo plamen ohřívá proužek 24 poté, co byl nanesen a ten se smrští podél švu izolace. Izolovaná trubka se ochladí na pokojovou teplotu buď před přiložením a smrštěním proužku 24 na trubku, nebo po této operaci. Proužek 24 lze také vytlačovat v roztaveném stavu a může jít o stejný materiál, z něhož je vytvořena vnější složená vrstva 18. V tomto případě lze vynechat zdroj 28 tepla.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob izolace trubky, při němž se na povrch trubky nanese vrstva epoxidového antikorozívního materiálu, která na něm vytvoří povlak, a pak se nanáší vrstva obsahující polyolefin k vytvoření ochranného vnějšího pláště na povlaku, vyznačený tím, že po nanesení vrstvy epoxidového antikorozívního materiálu se vrstva obsahující polyolefin šroubovicově s přesahem vytlačuje přímo na antikorozívní povlak trubky, takže kazy v povlaku se vyplní změkčeným polyolefinovým materiálem.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že při nanášení vrstvy epoxidového antikoro

   VYNALEZO zívního materiálu se na povrch trubky uloží vrstva práškové epoxidové pryskyřice a trubka se zahřeje k roztavení a vy tvrzení této vrstvy.
3. 3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačený tím, že vytlačování vrstvy obsahující polyolefin spočívá v současném vytlačování složené vrstvy, jejíž alespoň jedna vnitřní složka obsahuje adhezívum a alespoň jedna vnější složka obsahuje polyolefin.
4. 4. Způsob podle bodu 3, vyznačený tím, že současně vytlačovaná adhezívní složka složené vrstvy obsahuje kopolymer etylenu nebo propylenu s akrylovou kyselinou.