Мастика битумно-полимерная для рулонного материала, применяемая для защиты труб и трубных систем от коррозии

Изобретение относится к материалам защиты труб и трубных систем от коррозии, в частности, защиты от подземной и атмосферной коррозии наружной поверхности стальных магистральных трубопроводов, транспортирующих природный газ, нефть и нефтепродукты. Битумно-полимерная мастика выполняется с содержанием битума, полимера и пластификатора с использованием битума марки БНК 40/180 (или БНК 45/190) в качестве полимера-бутадиен-стирольного термоэластопласта, в качестве пластификатора - масла ПН-6 с концентрацией в мас.%: БНК 40/180 (БНК 45/190)-77-99, полимера - 0,5-15, пластификатора - 0,5-8, и обеспечивает повышение качества антикоррозионной защиты трубопроводов. Битумно-полимерная мастика наносится в расплавленном состоянии механизированным способом на полимерную основу, в качестве которой может использоваться, например, радиационно-сшитая полиэтиленовая основа или поливинилхлоридная лента. Таким образом получается рулонный материал, который применяется в качестве обертки для переизоляции трубопроводов. Достигается повышение качества антикоррозионной защиты за счет улучшение адгезии мастики к стали и основе и повышения морозостойкости. 2 табл.

 

Область техники

Изобретение относится к материалам защиты труб и трубных систем от коррозии, в частности, защиты от подземной и атмосферной коррозии наружной поверхности стальных магистральных трубопроводов, транспортирующих природный газ, нефть и нефтепродукты.

Уровень техники

Известны мастики на основе битумов и полимеров для гидроизоляции металлических поверхностей строительных конструкций и трубопроводов (патент RU 2160293, приоритет 21.04.99), а также мастики многоцелевого назначения (патент RU 2220170, приоритет 23.04.01). Однако данные мастики не обладают достаточной адгезией к полиэтиленовой основе, особенно при эксплуатации в зимних условиях, и, кроме того, не обладают достаточно высокими показателями по таким основных свойствам, как водопоглощение, растяжимость, переходное электросопротивление, защита от катодной поляризации, поэтому не обеспечивают достаточно надежную защиту трубопроводов от коррозии.

Наиболее близким техническим решением является мастика битумно-полимерная «ТРАНСКОР» для полимерного рулонного материала (патент RU 2192579, приоритет 30.10.01), применяемая для защиты нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов от подземной и атмосферной коррозии. Битумно-полимерная мастика «ТРАНСКОР» состоит из битума (дорожного вязкого БНД 60/90), термоэластопласта (дивинил-стирольного ДСТ 30Р-1), пластификатора (индустриального масла И-40А), модификатора (каучука), наполнителя (дробленой крошки РД-05) в определенном процентном весовом соотношении, дополнительно в состав мастики может быть введен битум изоляционный БНИ-4. Использование в качестве пластификатора индустриального масла И-40А приводит к уменьшению адгезии, т.к. это масло имеет легкую фракцию (насыщенные углеводороды), мигрирующую на поверхность битумно-полимерной смеси, снижая, таким образом, адгезию к любому субстрату за счет развития слоя граничной смазки. Обладая рядом достоинств (механическая прочность, сохранение пластичности при отрицательных температурах), данная мастика не обладает достаточно хорошими показателями по основным свойствам, в частности, имеет невысокое значение адгезии и невысокую морозостойкость.

Недостатком известного изобретения является невысокое качество антикоррозионной защиты из-за невысокой морозостойкости и низкой адгезии мастики к стали и основе.

Целью предлагаемого изобретения является повышение качества антикоррозионной защиты за счет повышения морозостойкости и улучшения адгезии мастики к стали и основе.

Раскрытие изобретения

Поставленная цель достигается за счет того, что в мастике битумно-полимерной для рулонного материала, применяемой для защиты труб и трубных систем от коррозии, содержащей битум, полимер и пластификатор, в качестве битума использован битум марки БНК 40/180 или БНК 45/190, в качестве полимера использован бутадиен-стирольный термоэластопласт, в качестве пластификатора использовано масло ПН-6, при этом указанный битум, указанный бутадиен-стирольный термоэластопласт и указанный пластификатор имеют концентрацию, мас.% соответственно: 77-99; 0,5-15; 0,5-8.

Осуществление изобретения

Описание примеров, иллюстрирующих частные случаи реализации изобретения

Мастика битумно-полимерная для рулонного материала, применяемая для защиты труб и трубных систем от коррозии (далее по тексту- битумно-полимерная мастика), содержит битум марки БНК 40/180 или БНК 45/190 (ГОСТ 9548-74. М.: ИПК Издательство стандартов, 2002, стр.1-2), полимер, в качестве которого использован бутадиен-стирольный термоэластопласт ДСТ-30Р (ТУ 38.40327-90. Воронежский филиал ГП НИИСК, 1990), пластификатор, в качестве которого использовано масло ПН-6 (ГОСТ 12861-67). При этом указанный битум, указанный бутадиен-стирольный термоэластопласт и указанный пластификатор имеют концентрацию, мас.%: БНК 40/180(или БНК 45/190) 77-99, бутадиен-стирольный термоэластопласт 0,5-15, пластификатор 0,5-8.

Битумы, используемые в качестве компонента битумно-полимерной мастики, представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов нефти и их гетеропроизводных, содержащих кислород, серу, азот и металлы (ванадий, железо, никель, натрий и др.). Основные компоненты нефтяных битумов - асфальтены, смолы и нефтяные масла. Первые обусловливают твердость битумов, вторые - цементацию и эластичность, третьи служат разжижающей средой для смол и асфальтенов. (Уильям Л. Леффлер. Переработка нефти. 2-е изд., пересм. Пер. с англ. М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2003, с.143-144; БСЭ. 3-е изд. М.: Сов. Энциклопедия, 1969).

Битумы марки БНК 40/180, БН 45/190 - это неокисленные битумы, содержащие меньше асфальтенов (˜1-5%) и больше смол и ароматических масел. Неокисленные битумы марки БНК 40/180, БНК 45/190 в данном случае являются основой битумно-полимерной мастики.

Пластификатор - это вещество, используемое для увеличения вязкости битумно-полимерной мастики, а также в качестве наполнителя в составе битумно-полимерной мастики. В качестве пластификатора используется масло ПН-6. Масло ПН-6 содержит тяжелую фракцию (ароматические углеводороды), которая практически не мигрирует к поверхности раствора бутадиен-стирольного термоэластопласта в битуме и, оставаясь в нем, оказывает пластифицирующее действие и позволяет достигать требуемой морозостойкости.

В составе битумно-полимерной мастики содержится полимер, в качестве которого использован бутадиен-стирольный термоэластопласт ДСТ-ЗОР. Наличие в составе полимера улучшает такие показатели, как температура хрупкости, растяжимость (относительное удлинение при разрыве), прочность покрытия при сдвиге.

Применение состава, иллюстрирующего частные случаи реализации изобретения

Битумно-полимерная мастика может быть изготовлена следующим образом. Для приготовления битумно-полимерной мастики битум (БНК 40/180 или БНК 45/190), взятый в соответствующей пропорции, нагревается до состояния текучести и подается в емкость (котел, ванну), туда же добавляется пластификатор (масло ПН-6), взятый в соответствующей пропорции. Производится механическое перемешивание составляющих мешалкой до получения однородной массы. Затем в емкость добавляется в необходимой пропорции полимер (бутадиен-стирольный термоэластопласт ДСТ-30Р) в сыпучем виде, механическое перемешивание полученной смеси мешалкой продолжается до полного растворения полимера. При этом в течение всего процесса перемешивания в емкости поддерживается необходимый температурный режим.

Готовая битумно-полимерная мастика наносится в расплавленном состоянии механизированным способом на полимерную основу, в качестве которой может использоваться, например, радиационно-сшитая полиэтиленовая основа или поливинилхлоридная лента. Таким образом получается рулонный материал, который применяется в качестве обертки для переизоляции трубопроводов.

Битумно-полимерная мастика используется как защитное антикоррозионное покрытие, в частности, при проведении в трассовых условиях ремонта (замены изоляции) стальных магистральных трубопроводов, транспортирующих газ, нефть, нефтепродукты.

В ходе проведенных исследований был получен ряд композиций с различным соотношением компонентов в битумно-полимерной мастике. Примеры с различным содержанием компонентов в битумно-полимерной мастике приведены в табл.1.

Таблица 1
Наименование компонентов	Состав битумно-полимерной мастики, масс.%
Пример 1	Пример 2	Пример 3
Битум БНК 40/180 (или БНК 45/190)	84,5	91,5	90
Бутадиен-стирольный термоэластопласт	15	0,5	7
Пластификатор	0,5	8	3

Покрытие из рулонного материала на основе предлагаемой битумно-полимерной мастики обладает высокой механической прочностью, не образует трещин и имеет когезионный характер отслаивания.

Предлагаемая битумно-полимерная мастика имеет более высокие показатели по адгезии к стали и к основе рулонного материала в интервале температур +40- -35°С, по ударной прочности за счет использования раствора бутадиен-стирольного термоэластопласта в битуме марки БНК 40/180 (или БНК 45/190), что увеличивает ее растяжимость при температурах до минус 35°С и увеличивает ее морозостойкость.

Сочетание в битумно-полимерной мастике битума, бутадиен-стирольного термоэластопласта и пластификатора в указанных концентрациях позволило добиться требуемого уровня пластичности при отрицательных температурах и увеличить адгезию к полиэтиленовой основе при температурах ниже -20°С.

В частности, при испытаниях битумно-полимерной мастики установлены следующие величины показателей: температура хрупкости -35°С; адгезионная прочность покрытия после выдержки в воде при температуре +60±2°С в течение 1000 часов (v=100 мм/мин) методом отслаивания при температуре +23±2°С 45 Н/см; площадь отслаивания покрытия при катодной поляризации: - при температуре +23±2°С в течение 30 суток - 5 см², при температуре +40±2°С в течение 10 суток - 5 см².

В таблице 2 приведены технологические показатели битумно-полимерной мастики в сравнении с прототипом - битумно-полимерной мастикой «ТРАНСКОР» для полимерного рулонного материала.

Таблица 2
Наименование показателей	Мастика «Транскор»	Битумно-полимерная мастика	Метод испытания
Адгезия к загрунтованной стальной поверхности, МПа При +40°С При +20°С При -15°С	0,2 0,6 0,5	0,4 0,7 0,7	ГОСТ Р 51164, приложение Б, 1998 г. (ГОСТ 411, Метод Б, 1977 г.)
Адгезия к ПВХ ленте, МПа При +40°С При +20°С При -15°С	0,2 0,6 0,5	0,4 0,7 0,7	ГОСТ Р 51164, приложение Б, 1998 г. (ГОСТ 411, Метод Б, 1977 г.)
Прочность покрытия при ударе при температуре от -30°С до +40°С, Дж	2,0-4,0	5,0	ГОСТ Р 51164, приложение А, 1998 г.

Выполнение битумно-полимерной мастики с содержанием битума, полимера и пластификатора с использованием битума марки БНК 40/180 (или БНК 45/190) в качестве полимера бутадиен-стирольного термоэластопласта, в качестве пластификатора масла ПН-6, с концентрацией, мас.%: БНК 40/180 (БНК 45/190)-77-99, полимера - 0,5-15, пластификатора - 0,5-8, обеспечивает повышение качества антикоррозионной защиты трубопроводов.

Мастика битумно-полимерная для рулонного материала, применяемая для защиты труб и трубных систем от коррозии, содержащая битум, полимер и пластификатор, отличающаяся тем, что в качестве битума использован битум марки БНК 40/180 или БНК 45/190, в качестве полимера использован бутадиен-стирольный термоэластопласт, в качестве пластификатора использовано масло ПН-6, при этом указанный битум, указанный бутадиен-стирольный термоэластопласт и указанный пластификатор имеют концентрацию соответственно 77-99; 0,5-15; 0,5-8 мас.%.