Вид РИД
Изобретение
Заявляемая группа изобретений относится к области композиционных строительных материалов, а более конкретно к производству изоляционных материалов, применяемых при строительстве и ремонте подземных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов в летний и зимний периоды времени.
Известны различные битумно-полимерные композиции, предназначенные для разнообразных применений при строительстве и ремонте промышленных и гражданских сооружений (см., например, патенты РФ на изобретения №№ 2141494, 2258721, 2258722 и др.). Однако применение таких композиций для изготовления изоляционных материалов для трубопроводов в силу ряда их особенностей невозможно.
Наиболее близким решением к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту от его использования является известная битумно-полимерная мастика по патенту РФ № 2241897, F16L 58/12, C08L 95/00, 2004. Такая мастика содержит смесь битумов БНД-60/90 и БНИ-4 или БН-70/30, дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30Р-01, пластификатор, наполнитель, модификатор, нефтеполимерную смолу и адгезионную добавку, например полибутадиен низкомолекулярный малеинизированный.
При этом мастика имеет следующий состав компонентов, мас.%:
|
Такая битумно-полимерная мастика, хотя и обладает довольно высокой адгеэией к металлу, однако имеет относительно невысокую пластичность, что существенно ограничивает область ее использования для антикоррозионной защиты трубопроводов.
Задачей, на решение которой направлены заявляемое изобретение, является повышение качества антикоррозионной защиты трубопроводов и увеличение их безаварийной службы путем повышения эксплуатационных свойств изоляционных материалов.
Данная задача решается с помощью технического результата от использования заявляемого изобретения, заключающегося в повышении пластичности изоляционной битумно-полимерной мастики с обеспечением показателя температуры хрупкости до -28°С при сохранении высокой степени адгезии мастики как к стали и грунтовке, так и к полимерной ленте.
Указанный результат достигается тем, что в известной битумно-полимерной мастике, содержащей изоляционный битум БНИ-4 (ГОСТ 9812-74) и строительный битум БН-70/30 (ГОСТ 6617-76), дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30Р-01 (ТУ 3040327-98) и пластификатор,
во-первых, в качестве пластификатора используется нефтяное масло ПН-6Ш (ТУ 38.1011217-89),
во-вторых, в нее дополнительно введены целевые добавки: стеариновая кислота Т-18 и эмульсирующее поверхностно-активное вспомогательное вещество ОП-10,
в-третьих, мастика имеет следующий состав компонентов, мас.%:
|
Особый состав и особое соотношение компонентов позволяют существенно повысить эффективность использования битумно-полимерной мастики путем повышения ее пластичности.
Выявленный экспериментальным путем новый состав компонентов мастики с их особым соотношением потребовал создания нового способа изготовления битумно-полимерной мастики.
Известны различные способы изготовления изоляционных мастик.
Наиболее близким к заявляемому спсобу является известный способ изготовления битумно-полимерной мастики по патенту РФ № 2241897, F16L 58/12, C08L 95/00, 2004, заключающийся в смешивании компонентов мастики таким образом, что вначале приготовляют смесь из дорожного и изоляционного битумов или строительного битума, затем путем нагрева до температуры 160...170°С обезвоживают эту смесь, подают смесь битумов в смеситель и добавляют в последний пластификатор, полученную смесь перемешивают при температуре 165...175°С в течение 2,5...3,5 часов до полного растворения пластификатора, далее добавляют наполнитель, например, резиновую крошку, и перемешивают полученную смесь 25...35 минут, после чего продолжают перемешивание и добавляют нефтеполимерную смолу, модификатор, адгезионную добавку и термоэластопласт.
Такой способ, хотя и позволяет изготавливать битумно-полимерную мастику, однако, как показала практика, в ряде применений пластические свойства такой мастики недостаточны для обеспечения высокой надежности изоляционного покрытия трубопроводов, работающих в экстремальных условиях.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества антикоррозионной защиты трубопроводов и увеличение их безаварийной службы путем повышения эксплуатационных свойств изоляционных материалов.
Данная задача решается с помощью технического результата от использования заявляемого изобретения, заключающегося в обеспечении возможности высокопроизводительного изготовления изоляционной битумно-полимерной мастики с повышенной степенью пластичности с обеспечением показателя температуры хрупкости до -28°С при сохранении высокой степени адгезии мастики как к стали и грунтовке, так и к полимерной ленте.
Предлагаемый способ изготовления битумно-полимерной мастики включает в себя две основные стадии:
I. ПРИГОТОВЛЕНИЕ БИТУМНО-ПОЛИМЕРНОГО КОНЦЕНТРАТА,
в процессе иготовления которого изоляционный битум БНИ-4 модифицируется 25%-ным раствором дивинилстирольного термоэластопласта ДСТ-30Р-01 в толуоле в присутствии диспергатора - стеариновой кислоты Т-18 при температуре 180 +/-5°С в течение трех часов для изменения структуры строения битума (сшивки).
II. ПРИГОТОВЛЕНИЕ МАСТИКИ,
в процессе которого путем механического смешивания в смесителе при температуре 140...160°С в течение трех часов производят соединение битумно-полимерного концентрата со строительным битумом БН-70/30, с эмульсирующим поверхностно-активным вспомогательным веществом ОП-10 и пластификатором - нефтяным маслом ПН-6Ш с одновременной отгонкой толуола из мастики через конденсатор-холодильник.
В результате проведенных экспериментов была получена следующая основная рецептура битумно-полимерной мастики с наиболее оптимальными сочетаниями компонентов (Содержание компонентов в приведенном примере указано в мас.%).
Пример.
Для изготовления битумно-полимерной мастики по наиболее оптимальному варианту рецептуры используют: изоляционный битум БНИ-4 (ГОСТ 9812-74) - 51,0%, строительный битум БН-70/30 (ГОСТ 6617-76) - 40,7%, дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30Р-01 (ТУ 3040327-98) и эмульсирующее поверхностно-активное вспомогательное вещество ОП-10 (ГОСТ 8433-81) - 1,5%.
В процессе отработки мастики и способа ее изготвления проводились различные испытания.
В частности, на базе химического производства № 2 ОАО "Оргсинтез" в присутствии представителей OOO "Институт ВНИИСТ" был произведен выпуск опытно-промышленной партии битумно-полимерной изоляционной мастики "Биткор-Р".
Для приготовления раствора термоэластопласта применялся аппарат периодического действия с мешалкой турбинного типа при температуре 50...55°С в течение 5 часов.
Битумно-полимерный концентрат готовили в горизонтальном цилиндрическом аппарате с лопастной мешалкой.
Во время загрузки раствора термоэластопласта в аппарат вспенивания реакционной массы не наблюдалось.
В процессе изготовления мастики изоляционный битум БНИ-4 модифицировался 25%-ным раствором дивинилстирольного термоэластопласта ДСТ-30Р-01 в толуоле в присутствии диспергатора - стеариновой кислоты Т-18 при температуре 180 +/-5°С в течение трех часов.
Затем в аппарат при работающей мешалке и температуре 140...160°С вводился строительный битум БН-70/30, эмульсирующее поверхностно-активное вещество ОП-10 и пластификатор - нефтяное масло ПН-6Ш в соотвествии с рецептурой, мас.%:
|
Варка мастики осуществлялась в течение 3 часов при температуре 140...160°С с одновременной отгонкой толуола из мастики через конденсатор-холодильник.
Контроль по стадиям процесса и анализ качества готового продукта осуществлялся заводской лабораторией, которая оснащена всеми необходимыми приборами для проведения испытаний.
В процессе проведения исследований были получены следующие результаты:
|
Слив готовой мастики производился в картонные коробки с антиадгезионным покрытием. Для остывания мастики были отведены специальные площадки.
Предлагаемое изобретение позволяет:
1. Повысить качество антикоррозионной защиты трубопроводов, в том числе нефте- и газопроводов, а также нефтепродуктопроводов и существенно увеличить их безаварийный срок службы путем значительного увеличения пластичности изоляционного материала.
2. Повысить пластичность мастики с обеспечением показателя температуры хрупкости до -28°С при сохранении высокой степени адгезии мастики как к стали и грунтовке, так и к полимерной ленте.
3. Обеспечить применение мастики как для производства изоляционных ленточных материалов, так и для формирования изоляционных покрытий непосредственно на трубопроводах.
Изоляционный битумБНИ-451,0Строительный битумБН-70/3040,7Дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30Р-012,5ПластификаторнефтяноймаслоПН-6Ш3,5Целевыедобавки: стеариноваякислотаТ-180,8эмульсирующее поверхностно-активноевспомогательноевеществоОП-101,5c0c1211none9521.Битумно-полимернаямастика,содержащаяизоляционныйбитумБНИ-4,строительныйбитумБН-70/30,дивинилстирольныйтермоэластопластипластификатор,отличающаясятем,чтовкачествепластификатораиспользуетсянефтяноемаслоПН-6Шивнеедополнительновведеныцелевыедобавки:стеариноваякислотаТ-18иэмульсирующееповерхностно-активноевспомогательноевеществоОП-10,приэтоммастикаимеетследующийсоставкомпонентов,мас.%:12.Способизготовлениябитумно-полимерноймастики,заключающийсявтом,чтосначаладляизмененияструктурыстроениябитума(сшивки)приготовляютбитумно-полимерныйконцентрат,впроцессеприготовлениякоторогоизоляционныйбитумБНИ-4модифицируют25%-нымрастворомдивинилстирольноготермоэластопластаДСТ-30Р-01втолуолевприсутствиидиспергатора-стеариновойкислотыТ-18притемпературе180+/-5°Свтечениетрехчасов,послечегопутеммеханическогосмешиванияпритемпературе140...160°Свтечениетрехчасовпроизводятсоединениебитумно-полимерногоконцентратасостроительнымбитумомБН-70/30исэмульсирующимповерхностно-активнымвспомогательнымвеществомОП-10ипластификаторомнефтяныммасломПН-6Шсодновременнойотгонкойтолуолаизмастикичерезконденсатор-холодильник.2