Способ защиты внутренней поверхности сварных швов трубопроводов

 

Изобретение относится к строительству и используется в трубопроводах с внутренним антикоррозионным покрытием. На внутреннюю поверхность соединенных встык труб наносят защитное покрытие и стык сваривают. Защитное покрытие на внутреннюю поверхность труб наносят перед сваркой в виде валика, а в качестве защитного покрытия используют смесь металла протектора с адгезивом - смесью атактического полипропилена (АПП) в гептане. Смесь металла протектора с адгезивом имеет следующий состав, мас.%: металл протектор 40-75, АПП 5-10, гептан 10-50. В качестве металла протектора используют легкоплавкий металл - алюминий или цинк. Повышает надежность зашиты сварных швов. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к защите от коррозии металлов и может быть использовано в трубопроводах с внутренним антикоррозионным покрытием, предназначенных для транспортирования нефти, нефтепродуктов, газа, различных агрессивных сред, воды и т.д.

В нефтесборных коллекторах, по которым транспортируют, например, водонефтяную смесь ламинарным потоком, происходит разделение продуктов на нефть и воду. В результате разделения минерализованная вода перемещается по нижним образующим и скорость коррозии увеличивается именно в зоне расположения воды, в основном в зоне сварных швов.

Известен способ защиты внутренней поверхности сварных швов трубопроводов, включающий нанесение покрытия из эластичных рукавов с клеящим подслоем (авт. свид. СССР №1564461, F 16 L 58/02, 1990).

Недостатком данного способа является небольшой срок службы таких покрытий вследствие отрыва краев покрытий потоком жидкости, а также необходимость выдерживать требуемую температуру трубы в зимних условиях при строительстве трубопроводов. Кроме того, при соединении плетей появляются дополнительные проблемы, связанные с протаскиванием троса через трубопроводы.

Известен способ изготовления трубопровода с внутренним покрытием, включающий покрытие концевых участков труб неокисляемым металлическим сплавом, нанесение защитного покрытия на внутреннюю поверхность труб, соединение их встык и процесс сварки (авт. свид. СССР №1778427 A1, F 16 L 58/02, 1992). В качестве неокисляемого сплава используют самофлюсующийся сплав, который наносят на поверхность каждой из соединяемых труб на длине, равной зоне остаточной пластической деформации от температурных напряжений при сварке.

Недостаток способа заключается в том, что сварные швы от коррозии защищены неудовлетворительно: при небольшом слое самофлюсирующего сплава не происходит его растекания и покрытие сварного шва получается некачественным, вследствие чего скорость коррозии уменьшается незначительно.

Поставлена задача: создать эффективный способ противокоррозионной защиты зоны сварных соединений труб.

Технический результат заключается в повышении защитных свойств зоны сварных соединений труб путем покрытия сварного шва смесью металла протектора с адгезивом.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается описываемым способом изготовления (или при ремонте) трубопровода с внутренним покрытием.

Новым является то, что покрытие наносят перед сваркой в виде валика, на внутреннюю поверхность сварных швов трубопровода и участков, примыкающих к сварным швам, при этом в качестве покрытия используют смесь компонентов: металла протектора с адгезивом следующего состава, мас.%: металл протектор 40-75, атактический полипропилен (АЛЛ) 5-40, гептан 10-50. При этом в качестве адгезива используют смесь атактического полипропилена в гептане при соотношениии атактический полипропилен:гептан как 1:0,3-9.

Увеличение или уменьшение приведенных количеств (пределов) компонентов смеси и адгезива ухудшает эффективность защиты сварного шва. Так, уменьшение содержания АПП меньше 5 мас.% приведет к уменьшению адгезии смеси к поверхности трубы и металлу протектора, а увеличение содержания гептана более 50% приводит к уменьшению вязкости смеси и невозможности получения валика требуемой высоты. Уменьшение содержания металла протектора меньше 40 мас.% приводит к уменьшению его срока службы и к увеличению габаритов валика.

Увеличение содержания металла протектора более 75 мас.% приводит к снижению сил адгезии валика к поверхности трубы и рассыпанию его при нанесении.

В качестве металла протектора используют один из легкоплавких металлов, например цинк или алюминии.

В качестве связующего адгезива выбирают компонент, обеспечивающий адгезию расплавленного металла протектора с поверхностью трубы и надежный электрический контакт, например атактический полипропилен, растворенный в гептане. В качестве АПП используют, например, АПП ТУ-2211-056-05796653-98, обеспечивающий хорошую адгезию с металлом протектора и трубой. В качестве гептана используют, например, гептан ТУ-38.101677-91. Нанесение защитного покрытия осуществляют в виде валика перед сваркой заявленной смесью, расплавляющейся и растекающейся при сварке вдоль сварного шва и участков, примыкающих к нему. Часть шва при этом оказывается защищенной пленкой металла протектора, а оставшаяся обнаженная часть (не покрытая протектором) шва образует электрохимическую пару с металлом протектора, обеспечивая катодную защиту. Заявленные соотношения компонентов обеспечивают необходимую вязкость, которая позволяет формировать необходимую его форму. Валик наносят таким образом, чтобы он не смог оказывать отрицательного влияние на шов, когда коренной шов находится в расплавленном состоянии.

Металл протектор применяют в виде порошка. Выбирают высокодисперсный порошок легкоплавкого металла (0,5:10 мкм) с минимальным количеством примесей (до 1,5:2,5%) для получения качественного покрытия поверхности шва и трубы в приторцевой зоне.

В качестве металл протектора для кислых сред берут, например, алюминий; а для щелочных сред - цинк.

При сварке труб происходит расплавление металла протектора (температура плавление алюминия - 660°С, цинка - 420°С) и растекание его вдоль сварного шва и участков, примыкающих к нему. Шов образует электрохимическую пару с металлом протектора, обеспечивая катодную защиту.

Пример 1 конкретного выполнения.

Используют порошок цинка (ТУ 12601-76) - 50; АПП (ТУ-2211-056-05796653-98)-15; гептан (ТУ 38.101677-91) - 35.

Смесь приготавливают в следующем соотношении компонентов, мас.%: цинк - 50; атактический полипропилен - 15; гептан - 15.

Полученную смесь наносят на предварительно очищенную внутреннюю поверхность сварных швов торцов труб и участков, примыкающих к сварным швам, например, при помощи шприца.

Размеры валика определяют с учетом внутреннего диаметра трубы и результатов опытной проверки. Выбранные размеры обеспечивают расплавление от тепла сварного шва и исключают попадание компонентов смеси в расплавленный материал сварочной проволоки, т.е. исключают загрязнение корневого шва в момент сварки. При внутреннем диаметре трубы 100 мм эквивалентная высота валика равна 4 мм, ширина - 18 мм, расстояние между торцом трубы и валиком - около 20 мм.

Проводят электродную сварку, используя электроды типа УОНИ13/55, проволока которых имеет идентичный состав с нефтепромысловыми трубами. Температура шва около 1500°С.

В процессе сварки температура торцов труб повышается (на расстоянии 20 мм от торца температура трубы повышается до 800-850°С), нанесенная смесь расплавляется и растекается вдоль сварного шва и участков, примыкающих к нему.

Часть шва при этом оказывается защищенной пленкой металла протектора (цинк), а оставшаяся обнаженная часть сварного шва образует электрохимическую пару с цинком, обеспечивая его катодную защиту. Атактический полипропилен, растворенный в гептане, обеспечивает надежный электрический контакт и адгезию между трубой и протектором (цинком).

Пример 2 конкретного выполнения.

Смесь приготавливают в следующем соотношении компонентов, мас.%: высокодисперсный алюминиевый порошок ТУ-5494-95 - 55; АПП (ТУ-2111-056-05796653-98) - 18; гептан (ТУ 38.101677 91) - 37. Все операции нанесения смеси и последовательность сварки аналогичны примеру 1. В процессе сварки температура торцов труб повышается (на расстоянии 15 мм от торца температура трубы повышается до 900°С), нанесенная смесь расплавляется и растекается вдоль сварного шва и участков, примыкающих к нему. Часть шва при этом оказывается защищенной пленкой металла протектора (алюминия), а оставшаяся обнаженная часть сварного шва образует электрохимическую пару с алюминием, обеспечивая его катодную защиту.

Количество порывов сварных швов после заявляемой обработки уменьшилось в 2 раза.

Способ целесообразно использовать при ремонте промысловых нефтепроводов и водоводов, когда другими методами невозможно уменьшить коррозионное разрушение сварного шва.

Таким образом, нанесение на внутреннюю поверхность труб перед сваркой покрытия в виде валика, состоящего из смеси металла - протектора и адгезива, повышает эффективность защиты сварных швов от коррозионного разрушения.

Формула изобретения

1. Способ защиты внутренней поверхности сварных швов трубопроводов, включающий нанесение защитного покрытия на внутреннюю поверхность труб, соединенных встык, и сварку, отличающийся тем, что защитное покрытие на внутреннюю поверхность труб наносят перед сваркой в виде валика, причем в качестве защитного покрытия используют смесь металла-протектора с адгезивом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве адгезива используют смесь атактического полипропилена в гептане.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что готовят смесь металла-протектора с адгезивом следующего состава, мас.%:

Металл-протектор 40-75

Атактический полипропилен 5-10

Гептан 10-50

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металла-протектора используют легкоплавкий металл.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого металла используют алюминий или цинк.