Патент на изобретение №2276171

(54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ТЕРМОСТОЙКОГО АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано в нефтегазовой промышленности, машиностроении, в частности для защиты внутренних поверхностей стальных топливных баков и магистралей, в которых могут находиться все виды нефтепродуктов или различные органические растворители. Композиция содержит, об.%: форполимерный полиуретан на основе толуилендиизоцианата и диэтиленгликоля – 55-35, политрифторхлорэтилен – 35-55, алюминиевая пудра – 5-10, при этом дисперсность частиц алюминиевой пудры не более 20 мкм. Технический результат заключается в обеспечении термостойкости антикоррозионного покрытия в интервале рабочих температур ±50°С, обеспечении защитных свойств покрытия при обработке поверхностей водяным паром под давлением до 6 атм и при температуре 150°С.

Изобретение относится к композициям, применяемым для антикоррозионного покрытия в различных областях промышленности. Изобретение может быть использовано в нефтегазовой промышленности и машиностроении, в частности, для защиты внутренних поверхностей стальных топливных баков и магистралей, в которых могут находиться все виды нефтепродуктов или различные органические растворители.

Известна композиция для антикоррозионного покрытия, включающая модифицированный полиизобутиленом сополимер кубовых остатков ректификации стирола с ангидридами кислот, дибутилфталат, алюминиевую пудру и ксилол (SU 897818, опублик. 15.01.82).

Наносят ее кистью, валиком или пульверизатором на предварительно подготовленную поверхность в 2-4 слоя. Время высыхания одного слоя 30-40 мин при 20°С. Композиция может быть использована для защиты стальных трубопроводов, применяемых в различных отраслях хозяйства.

Недостатками покрытия из данной композиции являются потеря защитных свойств при обработке водяным паром повышенного давления и температуры, которую обязательно проводят для очистки топливных баков и резервуаров перед заменой их содержимого. Кроме того, в состав данной композиции входят отравляющие вещества: ксилол, стирол с ангидридами и дибутилфталат.

Известна также композиция для антикоррозионного покрытия на основе связующего, в качестве которого используют алкидно-стирольную смолу или тощую алкидную смолу в количестве 11,0-44,0 мас.%, включающая антикоррозионную добавку – таннин или производные таннина в количестве 0,3-5,0 мас.%, пигменты 3,0-24,0 мас.%, наполнители 5,0-22,0 мас.%, органический растворитель – остальное (RU 2246512, опублик. 20.02.2005). Композиция может быть использована в нефтяной промышленности для защиты поверхности изделий и конструкций из черных металлов. В качестве пигментов используют фосфат цинка, алюминиевую пудру, углерод технический, тетраоксихромат цинка, красный железоокисный пигмент и другие. Композицию наносят кистью, наливом, распылителем.

Недостатками композиции являются относительно низкая термостойкость, т.е. растрескивание покрытия при изменении температуры как в положительную, так и в отрицательную сторону свыше 25°С, а следовательно, потеря защитных свойств покрытия при теплосменах. Последнее не позволяет гарантировать долгосрочную работу таких покрытий на металлоконструкциях, эксплуатируемых в регионах с умеренными и суровыми климатическими условиями.

Прототипом заявленного изобретения является композиция для антикоррозионного покрытия (RU 2215763, опублик. 10.11.2003), включающая пленкообразующее – сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом Ф-32Л, органический растворитель – смесь ацетона, бутилацетата, толуола и этилацетата и алюминиевую пудру, которая увеличивает адгезию покрытия к стали. Состав наносят на чистую сухую поверхность кистью, валиком, пневматическим распылителем и наливом.

Недостатками покрытия являются – сложная технология нанесения данного покрытия – необходимость спекания при повышенных температурах, что не всегда представляется возможным при нанесении покрытия на реальные объекты. Кроме того, данное покрытие имеет высокую склонность к растрескиванию, что недопустимо при его использовании в условиях перепада температур.

В изобретении достигается технический результат, заключающийся в:

– обеспечении термостойкости антикоррозионного покрытия в интервале рабочих температур ±50°С,

– обеспечении защитных свойств покрытия при обработке поверхностей водяным паром под давлением до 6 атм и при температуре 150°С.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Композиция для термостойкого антикоррозионного покрытия включает следующие компоненты при их соотношении, об.%:

форполимерный полиуретан на основе толуилендиизоцианата и диэтиленгликоля – 55%-35%,

политрифторхлорэтилен – 35-55%,

алюминиевая пудра – 5-10%,

при этом дисперсность частиц алюминиевой пудры не более 20 мкм.

Форполимерный полиуретан на основе толуилендинзоцианата и диэтиленгликоля характеризуется относительно высокой химической стойкостью, хорошей адгезией (не менее 1 балла), беспористостью и необходим как связующее вещество компонентов покрытия. При концентрациях данного компонента менее 35% покрытие становится пористым. Кроме того, экспериментально установлено, что при данных концентрациях покрытие становится нетехнологичным при нанесении на поверхность стальных изделий. При концентрациях более 55% покрытие теряет эластичность, что негативно отражается при теплосменах и приводит к его растрескиванию.

Компонент политрифторхлорэтилен необходим в данном составе как эффективный пластификатор, придающий покрытию пластичность и расширяющий температурный интервал его высокоэластичного состояния. Он также придает дополнительную химическую стойкость в органических растворителях и кислотах.

При концентрациях более 55% пористость покрытия сильно возрастает и процесс нанесения покрытия технологически осложняется, а при концентрациях менее 35% не придает покрытию достаточную пластичность, а следовательно, и термостойкость.

Алюминиевая пудра, входящая в состав покрытия, используется как армирующее вещество, повышающее механические свойства покрытия, способствующее лучшему сцеплению с подложкой при нанесении данного покрытия, и увеличивает теплопроводность покрытия. Последнее особенно актуально как при теплосменах, так и при проведении операции очистки конструкций перегретым водяным паром под давлением. При концентрациях данного компонента менее 5% покрытие не будет обладать достаточной теплопроводностью, а следовательно, и термостойкостью. При концентрации более 10% данный компонент будет негативно влиять на пластичность покрытия.

Алюминиевую пудру дисперсностью более 20 мкм нельзя применять в данном составе из-за последующего ухудшения пластичных свойств данного покрытия.

Следует отметить, что использование алюминиевой пудры дисперсностью менее 5 мкм приводит к снижению экономической эффективности покрытия вследствие ее повышенной стоимости.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Пример 1.

Перед нанесением антикоррозийного покрытия тщательно перемешивают механическим путем композицию следующего состава:

форполимерный полиуретан на основе толуилендиизопианата и диэтиленгликоля – 55%,

политрифторхлорэтилен – 40%,

алюминиевая пудра – 5%,

с дисперсностью частиц 10 мкм.

Наносят защитное покрытие на стальные (09Г2С) пластины с геометрическими размерами 50×30×5 мм простым механическим путем при помощи кисти или валика.

Первый слой наносят толщиной порядка 50-70 мкм, выдерживают на воздухе 22-24 ч до полной полимеризации. Затем наносят второй слой практически такой же толщины с аналогичной выдержкой. После нанесения третьего слоя также толщиной 50-70 мкм осуществляют сушку на воздухе в течение 96 ч.

Испытания на пропарку проводят в сухопарнике, расположив образец на расстоянии 3 см от выхода струи перегретого (Ҙ50°С) пара, подаваемого под давлением 6 атмосфер.

Коррозионные испытания образцов проводят в ячейке с агрессивной средой, которую погружают в сосуд Дьюара с жидким азотом и после достижения заданной температуры -50°С перемещают в термостат с заданной температурой +50°С.

Антикоррозийное покрытие при обработке водяным паром под давлением в течение 24 часов не растрескивалось, не изменяло цвет, на нем не было обнаружено очагов коррозии. При термоциклировании от -50 до +50°С в средах: бензин, этиленгликоль, метанол, газовый конденсат, заявляемое покрытие, нанесенное на поверхность стальных пластин, остается сплошным и сохраняет свои защитные свойства после 50 циклов. Длительность цикла – 1 ч; при этом длительность выдержки одинаковая при -50 и +50°С. На поверхности пластин с покрытием не обнаружено трещин, очагов коррозии в виде коричневых пятен или точек, а жидкие среды остаются прозрачными.

Пример 2.

Трехслойное покрытие заявляемого следующего состава:

форполимерный полиуретан на основе толуилендиизопианата и диэтиленгликоля – 55%,

политрифторхлорэтилен – 35%,

алюминиевая пудра – 10%,

с дисперсностью частиц 10 мкм, наносят на внутреннюю поверхность стального (СтЗ) бака по методике, описанной в примере 1. Заполненный бензином бак закрывают сверху крышкой, изготовленной из СтЗ. Выдерживают систему в течение 4, 5 лет на открытой площадке в городской (г.Москва) атмосфере. На заявляемом покрытии отсутствуют очаги коррозии, покрытие остается сплошным, а бензин прозрачным после описанных выше условий. Стальная крышка, на которую не было нанесено покрытие, изъедено ржавчиной практически на 30%. При этом на ее поверхности имеются язвенные поражения.

Таким образом, заявляемое покрытие является термостойким и защищает стальные образцы и изделия при отрицательных и положительных температурах от коррозии в атмосферных условиях и может быть рекомендовано для хранения и транспортировки нефтепродуктов и органических растворителей.

Формула изобретения

Композиция для термостойкого антикоррозионного покрытия, включающая следующие компоненты при их соотношении, об.%:

при этом дисперсность частиц алюминиевой пудры не более 20 мкм.