Способ нанесения антикоррозийного покрытия на металлическую поверхность и композиция для антикоррозийного покрытия металлической поверхности

Изобретение относится к области предохранения труб или фитингов от коррозии или от образования нежелательных отложений, а также к области многослойных покрытий металлического материала. Проводят последовательное нанесение на металлическую поверхность слоев с различными коэффициентами термического расширения из суспензии полимерной композиции, содержащей полиуретановый компаунд с добавкой, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения и выдержку каждого слоя до полимеризации композиции. В качестве добавки, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения полимерной композиции, используют каталитическую добавку и наносят каждый последующий слой из суспензии полимерной композиции, содержащей большее количество каталитической добавки, чем предыдущий слой. Суспензия содержит каталитическую добавку в количестве 0,01-3 мас.% на 1 кг суспензии. Обеспечивают создание прочного и долговечного антикоррозийного покрытия, не подверженного разрушению в условиях термоциклирования, ударных и истирающих воздействий. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области предохранения труб или фитингов от коррозии или от образования нежелательных отложений, а также к области многослойных покрытий металлического материала.

Известен способ нанесения антикоррозийного покрытия на металлическую поверхность, включающий последовательное нанесение на металлическую поверхность слоев полимерных композиций (US №5792518, кл. F16L 58/10, 1998 г.).

Также известна композиция для антикоррозийного покрытия металлической поверхности, содержащая полиуретановый компаунд с целевыми добавками (RU №2192441, кл. C09D 175/08, 2002 г.).

Известные способ и композиция недостаточно приспособлены для нанесения на поверхность действующих или монтируемых трубопроводов непосредственно на месте, поскольку требуют тщательной подготовки поверхности для покрытия с применением специальных средств и предварительного нагрева как металлической поверхности, так и материала покрытия. Получаемое таким образом покрытие не обладает достаточными свойствами для сохранения требуемой прочности и долговечности при термоциклировании из-за использования материалов с различными структурой и составом.

Ближайшим техническим решением к данному изобретению - способу - является способ нанесения антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность, включающий последовательное нанесение на металлическую поверхность слоев с различными коэффициентами термического расширения из суспензии полимерной композиции, содержащей полиуретановый компанд с добавкой, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения и выдержку каждого слоя до полимерной композиции, а в части суспензии - является суспензия полимерной композиции для нанесения слоев антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность, содержащая полиуретановый компаунд с добавкой, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения (RU №2252978, кл. С23С 28/00, 2004 г.).

В указанном патенте основным принципом снижения напряжений в многослойном покрытии является изменение содержания в слоях термически активного наполнителя, причем для каждого слоя компоненты смешиваются в различных пропорциях, то есть фактически готовятся композиции с различным химическим составом.

Но это приводит к созданию лишнего объема работ и вызывает увеличение времени на этот технологический процесс, особенно при подготовке компонентов в полевых условиях (на месте применения). Кроме того, недостатком композиций патента №2252978 является наличие в них в качестве одного из ингредиентов сольвента (являющегося растворителем), что в отдельных случаях затрудняет проведение работ в замкнутых помещениях и требует применения средств для обеспечения принудительной вентиляции, а также присутствие сольвента в композициях (увеличивает их пожаро- и взрывоопасность в целом).

Технический результат, на который направлено изобретение, заключается в обеспечении получения прочного и долговечного антикоррозийного покрытия, не подверженного разрушению в условиях термоциклирования, ударных и истирающих воздействий при его создании из суспензии полимерной композиции одного и тоже химического состава.

Для достижения указанного технического результата в способе нанесения антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность, включающем последовательное нанесение на металлическую поверхность слоев с различными коэффициентами термического расширения из суспензии полимерной композиции, содержащей полиуретановый компанд с добавкой, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения и выдержку каждого слоя до полимерной композиции, в качестве добавки, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения полимерной композиции, используют каталитическую добавку и наносят каждый последующий слой из суспензии полимерной композиции, содержащей большее количество каталической добавки, чем предыдущий слой.

А также тем, что суспензию полимерной композиции составляют перед нанесением на металлическую поверхность посредством введения в эмульсию гидрофильного предполимера с полиизоцианатным компонентом высоконаполненной композиции с последующим диспергированием и добавлением в последнюю каталитической добавки.

Для достижения указанного технического результата в суспензии полимерной композиции для нанесения слоев антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность, содержащей полиуретановый компаунд с добавкой, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения, в качестве добавки, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения, она содержит каталитическую добавку в количестве 0,01-3 мас.% на 1 кг суспензии.

А также тем, что в качестве каталитической добавки она содержит диэтаноламин, или диметилэтаноламин, или дибутилдилауринат олова, или их смесь, или смесь любых двух из них.

А также тем, что выбор содержания каталитической добавки в интервале от 0,01 до 3 мас.% на 1 кг суспензии зависит от вида каталитической добавки и очередности слоя при нанесении покрытия.

Сущность заявляемых технических решений поясняется следующим примером реализации способа.

Предполагается выполнение покрытия трехслойным.

Каждый из слоев представляет собой суспензию полимерной композиции, которую подготавливают перед нанесением на металлическую поверхность посредством введения в эмульсию гидрофильного предполимера с полиизоцианатным компонентом высоконаполненной композиции с последующим диспергированием до получения суспензии и добавлением в последнюю каталитической добавки.

Для первого слоя создают следующую суспензию полимерной композиции:

1. Ингредиенты высоконаполненной композиции:

- смола эпоксидная ЭД-20	- 5-10 мас.%
- лапрол 502	- 15
- масло касторовое	- 7
- регулятор вязкости РВ	- 5-10
- сурик железный	- 15
- сульфат бария	- 10
- аэросил	- 0,5

2. Ингредиенты эмульсии:

- гидрофильный предполимер с полиизоцианатным компонентом с трихлорэтилфосфатом - остальное.

3. Добавка каталитическая - 0,1-1,0.

Массовое соотношение высоконаполненной композиции к эмульсии составляет - 3:2 соответственно.

1. Для второго слоя создают суспензию полимерной композиции в следующем составе:

- смола эпоксидная ЭД-20	- 5-10 мас.%
- лапрол 502	- 15
- масло касторовое	- 7
- регулятор вязкости РВ	- 5-10
- сурик железный	- 15
- сульфат бария	- 10
- аэросил	- 0,5

2. Ингредиенты эмульсии:

гидрофильный предполимер с полиизоцианатным компонентом с трихлорэтилфосфатом - остальное.

3. Добавка каталитическая - 1,1-2,0.

Массовое соотношение высоконаполненной композиции к эмульсии составляет - 3:2 соответственно.

1. Для третьего слоя создают суспензию полимерной композиции в следующем составе:

- смола эпоксидная ЭД-20	- 5-10 мас.%
- лапрол 502	- 15
- масло касторовое	- 7
- регулятор вязкости РВ	- 5-10
- сурик железный	- 15
- сульфат бария	- 10
- аэросил	- 0,5

2. Ингредиенты эмульсии:

гидрофильный предполимер с полиизоцианатным компонентом с трихлорэтилфосфатом - остальное.

3. Добавка каталитическая - 2,1-3,0.

Массовое соотношение высоконаполненной композиции к эмульсии составляет 3:2 соответственно.

Эффективным количеством содержания каталитической добавки, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения покрытия, является диапазон не менее 0,01 и не более 3,0 мас.% на 1 кг полученной суспензии. При содержании каталитической добавки менее 0,01 мас.% на 1 кг полученной суспензии ее наличие не оказывает влияния на коэффициент термического расширения, а содержание более 3 мас.% на 1 кг полученной суспензии приводит к невозможности применения суспензии полимерной композиции для покрытия из-за ее ускоренной полимеризации.

Технология нанесения антикоррозийного покрытия на металлическую поверхность предусматривает последовательное для каждого слоя чередование подготовки соответствующей суспензии полимерной композиции с каталитической добавкой, нанесение ее на металлическую поверхность и выдержку каждого слоя до достижения полимеризации композиции.

Указанная последовательность нанесения на металлическую поверхность соответствующих слоев из суспензии полимерной композиции позволяет обеспечить последовательное изменение физико-химических свойств покрытия в направлении от защищаемой поверхности к покровным слоям включительно, а именно коэффициента термического расширения, а состав ингредиентов суспензии полимерной композиции обеспечивает создание покрытия даже на месте выполнения работ. Упомянутый состав способствует релаксации напряжений в материале покрытия при термической деформации защищаемой металлической поверхности и/или собственно покрытия, что в итоге способствует сохранению целостности соединения покрытия с металлической поверхностью.

Примеры изменения свойств многослойного покрытия при использовании различных количеств каталитических добавок при его послойном формировании. (На примере покрытия, состоящего из трех слоев)
№ примера	Содержание каталитической добавки в слоях, мас.%	Свойства многослойного покрытия после стендовых испытаний	Примечания
1-й слой	2-й слой	3-й слой	Стойкость к удару, см по ГОСТ 4765-73	Адгезия, балл по ГОСТ 15140-78	Износостойкость покрытия, (циклы при нагрузке 0,023 МПа по методике АКХ им.Памфилова)
1.	0,01	1,1	2,1	40	1	430	Сочетание защитных свойств, удовлетворяющее требованиям, предъявляемым к покрытиям трубопроводов тепловых сетей.
2.	0,5	1,5	2,5	40	2	450	Сочетание защитных свойств, удовлетворяющее требованиям, предъявляемым к покрытиям трубопроводов тепловых сетей.
3.	1,0	2,0	3,0	35	3	460	Сочетание защитных свойств, удовлетворяющее требованиям, предъявляемым к покрытиям трубопроводов тепловых сетей.
4.	0,005	0,5	1,0	40	2	260	Недостаточная износостойкость покрытия, не удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к покрытиям трубопроводов тепловых сетей
5.	1,5	2,5	3,5	25	4	500	Недостаточные адгезия и стойкость к удару не удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к покрытиям трубопроводов тепловых сетей

1. Способ нанесения антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность, включающий последовательное нанесение на металлическую поверхность слоев с различными коэффициентами термического расширения из суспензии полимерной композиции, содержащей полиуретановый компаунд с добавкой, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения и выдержку каждого слоя до полимеризации композиции, отличающийся тем, что в качестве добавки, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения полимерной композиции, используют каталитическую добавку и наносят каждый последующий слой из суспензии полимерной композиции, содержащей большее количество каталитической добавки, чем предыдущий слой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию полимерной композиции составляют перед нанесением на металлическую поверхность посредством введения в эмульсию гидрофильного предполимера с полиизоцианатным компонентом высоконаполненной композиции с последующим диспергированием и добавлением каталитической добавки.

3. Суспензия полимерной композиции для нанесения слоев антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность, содержащая полиуретановый компаунд с добавкой, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения, отличающаяся тем, что в качестве добавки, оказывающей влияние на коэффициент термического расширения, она содержит каталитическую добавку в количестве 0,01-3 мас.% на 1 кг суспензии.

4. Суспензия по п.3, отличающаяся тем, что в качестве каталитической добавки она содержит диэтаноламин или диметилэтаноламин, или дибутилдилауринат олова, или их смесь, или смесь любых двух из них.

5. Суспензия по п.4, отличающаяся тем, что выбор содержания каталитической добавки в интервале 0,01-3 мас.% на 1 кг суспензии зависит от вида каталитической добавки и очередности слоя при нанесении покрытия.