Битумно-полимерная композиция
Владельцы патента RU 2307139:
Государственный Научно-Исследовательский Проектный Институт "Гипроморнефтегаз" (AZ)
Изобретение относится к области изоляционных покрытий и может быть использовано при разработке покрытий, применяемых для защиты от коррозии, коррозионной усталости и "стресс" коррозионных растрескиваний стальных конструкций и трубопроводов, а именно битумно-полимерной композиции на основе нефтяного битума, в частности БНБ-70/30, дополнительно содержащей полиэтилен высокого давления 10803-020, атактический полипропилен, асидол и вспученную перлитовую муку при следующем содержании компонентов (мас.%):
полиэтилен высокого давления 10803-020 2,0-2,2; атактический полипропилен 3,5-4,5; асидол 1,0-1,2; вспученная перлитовая мука 7,0-7,5; нефтяной битум БНБ-70/30 остальное.
2 табл.
Изобретение относится к области получения композиций на основе битума, которые могут найти применение при защите подземных и подводных трубопроводов от коррозии, коррозионного растрескивания и "стресс" коррозионных разрушений.
Известна битумно-резиновая композиция БРМ-90, широко применяемая для защиты от коррозии подземных и подводных трубопроводов, на основе нефтяного битума и резиновой крошки [1].
Состав композиции имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
| Нефтяной битум, строительный | |
| БН-70/30 (БНБ-IV) | 93,0 |
| Резиновая крошка | 7,0 |
Недостатком этой композиции является ее низкая температура размягчения и вспышки.
Известна также битумно-полимерная композиция, рекомендуемая для защиты подземных трубопроводов, содержащая нефтяной битум [2].
Состав композиции имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
| Битум | 40,0-45,0 |
| Бутадиен-стирольный | |
| каучук СКС-30 АРКМ - 15 | 5,0-8,0 |
| Эпоксидная смола | 0,7-1,0 |
| Нефтеполимерная смола | 0,8-1,0 |
| Кремнегель алюминий-фторсодержащий | 3,0-4,0 |
| Растворитель | остальное |
Недостатком данной композиции является то, что она содержит большое количество органического растворителя, ее низкая температура вспышки и воспламенения, а также загрязнение окружающей среды вследствие испарения растворителя.
По технической сущности ближе к предлагаемому изобретению является широко применяемая в настоящее время композиция на основе нефтяного битума, наполненного неволокнистым инертным наполнителем [3].
Состав композиции прототипа имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
| Неволокнистый инертный | |
| наполнитель | 25-30 |
| Нефтяной битум | остальное |
Недостатком данной композиции является то, что она обладает низкой ударопрочностью, а изоляционная система на ее основе обладает низким переходным электрическим сопротивлением.
Задачей изобретения является разработка композиции, покрытие из которой обладало бы высокой ударопрочностью, высоким сопротивлением и высокой теплоизоляционной способностью.
Поставленная задача достигается благодаря введению в композицию дополнительных компонентов, придающих ей новые заданные качества.
Сущность изобретения заключается в том, что битумно-полимерная композиция, включающая нефтяной битум, в частности - марки БНБ-70/30, дополнительно содержит полиэтилен высокого давления 10803-020, атактический полипропилен, асидол и вспученную перлитовую муку, при следующем соотношении компонентов (мас.%):
| Полиэтилен высокого | |
| давления 10803-020 | 2,0-2,2 |
| Атактический полипропилен | 3,5-4,5 |
| Асидол | 1,0-1,2 |
| Вспученная перлитовая мука | 7,0-7,5 |
| Нефтяной битум БНБ-70/30 | остальное |
Благодаря изобретению и введенным новым компонентам покрытие из предложенной композиции обладает высокой прочностью при ударе, длительным сохранением высокого переходного электрического сопротивления и высокой теплоизоляционной способностью.
Для изготовления образца битумно-полимерной композиции необходимо взвесить требуемое количество всех компонентов и поочередно загружать их в реактор. Вначале загружается образец битума БНБ-70/30 и при постоянном перемешивании нагревается до температуры 150-180°С. Этот процесс продолжается 1,5-2,0 часа, затем добавляется требуемое количество полиэтилена, полипропилена и вспученной перлитовой муки и температура в реакторе поднимается до 200-210°С, и при этой температуре смесь перемешивается в течение 1-1,5 часов. После этого в реактор добавляют асидол и продолжают перемешивание еще 0,5-1 час, при этом получается гомогенная масса битумно-полимерной композиции.
Таким образом было изготовлено несколько вариантов образца битумно-полимерной композиции и изготовлены армированные стекловолокном покрытия на ее основе.
Соотношения компонентного состава этих вариантов приведены в табл.1.
| Таблица 1 | |||
| Компоненты | Варианты | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Полиэтилен высокого давления 10803-020 | 1,8 | 2,0 | 2,5 |
| Атактический полипропилен | 2,5 | 3,5 | 4,5 |
| Асидол | 0,8 | 1,0 | 1,2 |
| Вспученная перлитовая мука | 6,0 | 7,0 | 8,0 |
| Нефтяной битум БНБ-70/30 | Остальное | остальное | остальное |
Некоторые основные показатели предложенной битумно-полимерной композиции и прототипа, а также армированного покрытия на их основе приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Основные показатели | Предложенные варианты | Известный прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Температура размягчения, °С | 142 | 145 | 150,0 | 100-120 |
| Плотность, г/см3 | 1,3 | 1,3 | 1,2 | 1,2-1,4 |
| Пенетрация, при 25°С 10-1 мм | 17 | 14-15 | 16,5 | 10-20 |
| Температура воспламенения, °С | 290 | Более 320 | Более 320 | 250 |
| Прочность при ударе, кг С×см | 50 | 50 | 50 | 30 |
| Переходное сопротивление покрытия толщиной 6 мм, Ом×м2 | 5.8×1011 | 6,62×1011 | 6,6×1011 | 1,27×106 |
| Переходное сопротивление покрытия после 90 суток испытания в морской воде | 8,3×109 | 7,74×1010 | 8,0×109 | 1,0×103 |
| Отлипание покрытия при катодной поляризации от подложки в течение 30 суток | Отлипание не обнаружено | Не обнаружено | Не обнаружено | Не обнаружено |
Из таблицы видно, что предложенная композиция, а также изоляционное покрытие на ее основе практически по всем основным показателям превосходят показатели известного прототипа.
Следует подчеркнуть, что у покрытия, изготовленного на основе известной битумной композиции (прототипа), после 90 суток выдержки в морской воде наблюдается заметное понижение переходного сопротивления, тогда как у покрытий, изготовленных на основе предложенной битумно-полимерной композиции, снижение переходного сопротивления незначительно и, сохраняясь на достаточно высоком уровне, полностью удовлетворяет требованиям НОСТ Р 51164-98.
Следует также отметить, что в глубоких акваториях на дне Каспийского моря температура морской воды колеблется в пределах плюс 4 - плюс 5°С и вследствие большого перепада температуры окружающей среды в транспортируемых нефтегазовых продуктах имеет место гидратообразование и парафиноотложение, что приводит к большим осложнениям при транспортировке добываемой продукции. Так как вводимая в состав предлагаемой композиции вспученная перлитовая мука обладает теплоизоляционными свойствами в интервале температур минус 200 - плюс 875°С, то эта композиция также обладает повышенной теплоизоляционной способностью, и применение изоляционных покрытий на основе этой композиции уменьшит влияние температурного перепада и соответственно ограничит осложнения при транспортировке нефтепродуктов по трубопроводам.
Введение полиэтилена высокого давления и атактического полипропилена обеспечивает увеличение температуры размягчения, температуры вспышки и воспламенения, повышение ударопрочности и других прочностных характеристик композиции.
Введение асидола придает составу ингибирующее и бактерицидное свойства, что необходимо для систем, эксплуатируемых в морском донном иле, богатом различными группами микроорганизмов.
Изготовлена 1 т опытной партии предложенной битумно-полимерной композиции, и ею изолированы стальные трубы 530×14 мм, и сверх изоляции была нанесена бетонная оболочка. Проверены технологические показатели композиции, а также основные показатели армированного стекловолокном покрытия на ее основе. Также установлена возможность применения этого покрытия при укладке глубоководных морских подводных трубопроводов, осуществляемых даже с помощью трубоукладочной баржи.
Источники информации
1. ГОСТ 15836-79. Мастика битумно-резиновая, изоляционная. Издательство стандартов, 1987.
2. Заявка на изобретение С 09 D 5/08; 195/00. Бюллетень №3, 2003.10.01.
3. Bitumen based not - appild coattinq matirals for protektinq iron and still, includinq suitable praners where requirid.
BS 4147: 1900.
Битумно-полимерная композиция, включающая нефтяной битум, в частности марки БНБ-70/30, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиэтилен высокого давления 10803-020, атактический полипропилен, асидол и вспученную перлитовую муку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Полиэтилен высокого давления | |
| 10803-020 | 2,0-2,2 |
| Атактический полипропилен | 3,5-4,5 |
| Асидол | 1,0-1,2 |
| Вспученная перлитовая мука | 7,0-7,5 |
| Нефтяной битум БНБ-70/30 | Остальное |
