способ нанесения антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность и композиция для антикоррозионного покрытия металлической поверхности

Формула изобретения

1. Способ нанесения антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность, включающий последовательное нанесение на металлическую поверхность слоев полимерных композиций, отличающийся тем, что последовательные слои полимерных композиций выполняют с различными коэффициентами термического расширения, при этом в качестве полимерной композиции применен полиуретановый компаунд с целевыми добавками и наполнителем, оказывающим влияние на коэффициент термического расширения покрытия, а содержание указанного наполнителя в каждом последующем слое устанавливают менее содержания указанного наполнителя в предыдущем слое.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полиуретановый компаунд составляют перед нанесением на металлическую поверхность посредством диспергирования в гидрофильном предполимере с полиизоцианатным компонентом суспензии указанного наполнителя в эпоксидной смоле с целевыми добавками, при этом содержание указанного наполнителя в слое покрытия устанавливают посредством изменения количества указанной суспензии в композиции.

3. Композиция для антикоррозионного покрытия металлической поверхности, содержащая полиуретановый компаунд с целевыми добавками, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве наполнителя порошок, оказывающий влияние на коэффициент термического расширения покрытия.

4. Композиция по п.3, отличающаяся тем, что она содержит в качестве порошка, оказывающего влияние на коэффициент термического расширения покрытия, порошок сурика железного с массовой долей оксида железа не менее 65% и при эффективном количестве указанного порошка не менее 15 мас.% и не более 25 мас.%.

5. Композиция по п.3 или 4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошок химически активного наполнителя.

6. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что она содержит в качестве химически активного наполнителя сажу и при эффективном количестве указанного порошка не менее 0,5 мас.% и не более 6,5 мас.%.

Описание изобретения к патенту

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

Известны способы нанесения антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность, включающие последовательное нанесение на металлическую поверхность слоев полимерных композиций, а также композиции для антикоррозионного покрытия металлической поверхности (например, RU № 2138726, F 16 L 58/04, 1999 г.).

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения являются способ нанесения антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность, включающий последовательное нанесение на металлическую поверхность слоев полимерных композиций (US № 5792518 F 16 L 58/10,1998 г.).

Наиболее близким аналогом заявляемой композиции является композиция для антикоррозионного покрытия металлической поверхности, содержащая полиуретановый компаунд с целевыми добавками (RU № 2192441, C 09 D 175/08, 2002 г.).

Известные способ и композиция сравнительно мало приспособлены для нанесения на поверхность действующих или монтируемых трубопроводов непосредственно на месте, так как требуют тщательной подготовки поверхности с применением специальных средств и предварительного нагрева как металлической поверхности, так и материала покрытия. Получаемое таким образом покрытие при термической деформации не обладает требуемой прочностью и долговечностью по причине использования материалов с различными структурой и составом.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание эффективного средства для антикоррозионной защиты металлической поверхности непосредственно на месте как при сооружении трубопроводов, так и для восстановления покрытия действующих трубопроводов.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявленного способа, заключается в обеспечении условий для создания прочного и долговечного антикоррозионного покрытия, не подверженного разрушению при воздействии термической деформации.

Указанный технический результат достигается способом нанесения антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность, включающий последовательное нанесение на металлическую поверхность слоев полимерных композиций за счет того, что последовательные слои полимерных композиций выполняют с различными коэффициентами термического расширения, при этом в качестве полимерной композиции применен полиуретановый компаунд с целевыми добавками и наполнителем, оказывающим влияние на коэффициент термического расширения покрытия, а содержание указанного наполнителя в каждом последующем слое устанавливают менее содержания указанного наполнителя в предыдущем слое.

А также за счет того, что полиуретановый компаунд составляют перед нанесением на металлическую поверхность посредством диспергирования в гидрофильном предполимере с полиизоцианатным компонентом суспензии указанного наполнителя в эпоксидной смоле с целевыми добавками, при этом содержание указанного наполнителя в слое покрытия устанавливают посредством изменения количества указанной суспензии в композиции.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявленной композиции, заключается в создании средства для реализации указанного способа.

Этот технический результат достигается композицией для антикоррозионного покрытия металлической поверхности, содержащей полиуретановый компаунд с целевыми добавками, за счет того, что она дополнительно содержит в качестве наполнителя порошок, оказывающий влияние на коэффициент термического расширения покрытия.

А также за счет того, что она содержит в качестве порошка, оказывающего влияние на коэффициент термического расширения покрытия, порошок сурика железного с массовой долей оксида железа не менее 65% и при эффективном количестве указанного порошка не менее 15 мас.% и не более 25 мас.%.

А также за счет того, что она дополнительно содержит порошок химически активного наполнителя.

А также за счет того, что она содержит в качестве химически активного наполнителя сажу и при эффективном количестве указанного порошка не менее 0,5 мас.% и не более 6,5 мас.%.

Сущность заявляемых технических решений поясняется нижеследующим примером реализации способа.

В качестве полимерной композиции для антикоррозионного покрытия приготавливают две части полиуретанового компаунда. Первая часть в состоянии поставки по ТУ 2224-009-21062608-96 имеет структуру однородной вязкой непрозрачной жидкости без механических примесей и является гидрофильным предполимером с полиизоцианатным компонентом (с содержанием свободных NCO-групп в количестве 15-20 мас.%). Вторая часть производится путем образования суспензии посредством смешивания наполнителя, оказывающего влияние на коэффициент термического расширения покрытия, и эпоксидной смолы с целевыми добавками. В качестве наполнителя, оказывающего влияние на коэффициент термического расширения покрытия, может быть применен порошок сурика железного с массовой долей оксида железа не менее 65% или иные вещества (например, порошок охры или порошок смеси оксидов Fe, Al и Si).

В качестве целевых добавок в этом составе могут присутствовать растворитель (например, сольвент и дибутилфталат), инертный наполнитель (например, тальк), тиксотропная добавка (например, аэросил) и катализатор (например, диэтаноламин), а для образования покровного слоя - еще и порошок химически активного наполнителя, в частности сажа (например, с условной удельной поверхностью, м²/г 14-18).

Первую и вторую части полиуретанового компаунда смешивают посредством диспергирования упомянутой суспензии в гидрофильном предполимере с полиизоцианатным компонентом. В процессе выполнения этого действия образуется композиция, содержащая полиуретановый компаунд и дополнительно порошок наполнителя, оказывающего влияние на коэффициент термического расширения покрытия. Содержание последнего в композиции для образования соответствующего слоя покрытия (содержание указанного наполнителя в каждом последующем слое должно быть менее содержания указанного наполнителя в предыдущем слое) устанавливают посредством изменения количества упомянутой суспензии в композиции.

В частности, для первого (грунтовочного) слоя создают композицию при соотношении ингредиентов, мас.%:

- эпоксидная смола - 15,

- сольвент - 15,

- сурик железный - 25,

- дибутилфталат - 7,

- тальк - 10,

- аэросил - 1,0,

- диэтаноламин - 0,1,

- гидрофильный предполимер с полиизоцианатным компонентом - остальное;

для второго слоя создают композицию при соотношении ингредиентов, мас.%:

- эпоксидная смола - 15,

- сольвент - 15,

- сурик железный - 20,

- дибутилфталат - 7,

- тальк - 10,

- аэросил - 1,0,

- диэтаноламин - 0,1,

- гидрофильный предполимер с полиизоцианатным компонентом - остальное;

для третьего (покровного) слоя создают композицию при соотношении ингредиентов, мас.%:

- эпоксидная смола - 15,

- сольвент - 15,

- сурик железный - 15,

- дибутилфталат - 7,

- тальк - 10,

- аэросил - 1,0,

- диэтаноламин -0,1,

- сажа - 6,

- гидрофильный предполимер с полиизоцианатным компонентом - остальное.

Эффективным количеством содержания наполнителя, оказывающего влияние на коэффициент термического расширения покрытия, является диапазон не менее 15 мас.% и не более 25 мас.%. При количестве менее 15 мас.% его присутствие не оказывает существенного влияния на коэффициент термического расширения покрытия, а увеличение более 25 мас.% не приводит к изменению коэффициента термического расширения. Эффективным количеством содержания химически активного наполнителя - сажи является диапазон не менее 0,5 мас.% и не более 6,5 мас.%. При количестве сажи менее 0,5 мас.% ее присутствие не оказывает влияния как химически активный наполнитель, а увеличение более 6,5 мас.% приводит к снижению диэлектрических свойств покрытия.

Технология нанесения антикоррозионного покрытия металлической поверхности предусматривает последовательное для каждого слоя чередование подготовки соответствующей композиции, нанесение ее на металлическую поверхность и выдержку каждого слоя до достижения состояния полимеризации композиции.

Такой регламент последовательного нанесения на металлическую поверхность слоев полимерных композиций позволяет обеспечить последовательное изменение его физико-химических свойств в направлении от защищаемой поверхности к покровным слоям включительно, в частности коэффициента термического расширения, а состав ингредиентов композиции обеспечивает создание покрытия непосредственно на месте выполнения работ. Указанное в конечном итоге уменьшает градиент напряжений материала покрытия при термической деформации металлической поверхности и/или собственно покрытия и тем самым способствует сохранению целостности соединения покрытия с металлической поверхностью.

Примеры свойств слоев покрытия при использовании различной по составу композиции

Пример	Содержание ингредиента, мас.%	Свойства покрытия
1	сурик железный - 25	термостойкость покрытия составляет 500 часов при 150°С
	эпоксидная смола - 15, дибутилфталат - 7,
	сольвент - 15,
	тальк - 10,
	аэросил - 1,0,
	диэтаноламин - 0,1,
	гидрофильный предполимер - остальное.
2	сурик железный - 15	термостойкость покрытия составляет 300 часов при 150°С
	эпоксидная смола - 15, дибутилфталат - 7,
	сольвент - 15,
	тальк - 10,
	аэросил - 1,0,
	диэтаноламин - 0,1,
	гидрофильный предполимер - остальное.
3	сурик железный - 10	термостойкость покрытия составляет 250 часов при 150°С
	эпоксидная смола - 15, дибутилфталат - 7,
	сольвент - 15,
	тальк - 10,
	аэросил - 1,0,
	диэтаноламин - 0,1,
	гидрофильный предполимер - остальное.

Пример	Содержание ингредиента, мас.%	Свойства покрытия
4	сурик железный - 30	термостойкость покрытия составляет 500 часов при 150°С (не более величины в примере 1). Увеличена вязкость и затруднено нанесение композиции на защищаемую поверхность
	эпоксидная смола - 15, дибутилфталат - 7,
	сольвент - 15,
	тальк - 10,
	аэросил - 1,0,
	диэтаноламин - 0,1,
	гидрофильный предполимер- - остальное.
5	сажа - 6,5	износостойкость покрытия - (520 циклов при нагрузке 0,023 МПа, объемное электрическое сопротивление покрытия R v - 1·108 Ом·см
	эпоксидная смола - 15,
	дибутилфталат - 7,
	сольвент - 15,
	тальк - 10,
	сурик железный - 15,
	аэросил - 1,0,
	диэтаноламин - 0,1,
	гидрофильный предполимер - остальное.
6	сажа - 0,5	объемное электрическое сопротивление покрытия составляет 2,5·1012 Ом·см
	эпоксидная смола - 15,
	дибутилфталат - 7,
	сольвент - 15,
	тальк - 10,
	сурик железный - 15,
	аэросил - 1,0,
	диэтаноламин - 0,1,
	гидрофильный предполимер - остальное.
7	сажа - 0,3	износостойкость покрытия - 260 циклов при нагрузке 0,023 МПа
	эпоксидная смола - 15,
	дибутилфталат - 7,
	сольвент -15,
	тальк - 10,
	сурик железный - 15,
	аэросил - 1,0,
	диэтаноламин - 0,1,
	гидрофильный предполимер - остальное.
8	сажа - 8,0	объемное электрическое сопротивление покрытия -7,5·10 7 Ом·см
	эпоксидная смола - 15,
	дибутилфталат - 7,
	сольвент - 15,
	тальк - 10,
	сурик железный - 15,
	аэросил - 1,0,
	диэтаноламин - 0,1,
	гидрофильный предполимер - остальное.