RU2601013C1 - Polymer pipe and pipeline for fuel transportation - Google Patents
Polymer pipe and pipeline for fuel transportation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2601013C1 RU2601013C1 RU2015141820/06A RU2015141820A RU2601013C1 RU 2601013 C1 RU2601013 C1 RU 2601013C1 RU 2015141820/06 A RU2015141820/06 A RU 2015141820/06A RU 2015141820 A RU2015141820 A RU 2015141820A RU 2601013 C1 RU2601013 C1 RU 2601013C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copolymer
- pipes
- polymer pipe
- polyamides
- layer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Полимерная труба предназначена для напорных и всасывающих подземных трубопроводов, используемых для транспортировки топлива, в том числе светлых нефтепродуктов и углеводородных газов на предприятиях топливно-энергетического комплекса, транспортировки топлива и газов, а также на автозаправочных станциях.The polymer pipe is designed for pressure and suction underground pipelines used for transportation of fuel, including light petroleum products and hydrocarbon gases at the enterprises of the fuel and energy complex, transportation of fuel and gases, as well as at gas stations.
Уровень техникиState of the art
При прокладке подземных трубопроводов для транспортировки жидких углеводородных продуктов и углеводородных газов используются трубы на основе полиолефинов, содержащие барьерный слой, предотвращающий проникновение паров углеводов в почву и воздух. Международный стандарт UL 971 standard "Nonmetallic underground piping for flammable liquids". Underwriters Laboratories Inc, USA, 2006, определяет барьерный слой как слой или слои, которые уменьшают или ограничивают проницаемость.When laying underground pipelines for transporting liquid hydrocarbon products and hydrocarbon gases, pipes based on polyolefins are used, containing a barrier layer that prevents the penetration of carbohydrate vapors into soil and air. International standard UL 971 standard "Nonmetallic underground piping for flammable liquids". Underwriters Laboratories Inc, USA, 2006, defines a barrier layer as a layer or layers that reduce or limit permeability.
Барьерный слой полиолефиновой трубы может быть выполнен из различных материалов. Так, в заявке на патент США №2015000639, опубл. 01.01.2015, МПК F02M 37/00, раскрыт трубопровод для транспортировки жидкого и газообразного топлива, включающий внутренний слой, барьерный слой, препятствующий диффузии углеводородов, и внешний слой. При этом внутренний слой выполнен из полиэтилена, барьерный слой, расположенный между внутренним и внешним слоями в виде пленки, может быть выполнен из сополимера этилена и винилового спирта, поливинилиденфторида, полиоксиметилена и сополимера этилена и тетрафторэтилена, а внешний слой может быть выполнен из полиамида и/или полипропилена.The barrier layer of the polyolefin pipe can be made of various materials. So, in the application for US patent No. 2015000639, publ. 01/01/2015, IPC F02M 37/00, a pipeline for transporting liquid and gaseous fuels is disclosed, including an inner layer, a barrier layer that prevents diffusion of hydrocarbons, and an outer layer. The inner layer is made of polyethylene, the barrier layer located between the inner and outer layers in the form of a film can be made of a copolymer of ethylene and vinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, polyoxymethylene and a copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene, and the outer layer can be made of polyamide and / or polypropylene.
Общим недостатком, присущим для труб, содержащих барьерный слой в виде пленки внутри трубы, является необходимость дополнительной защиты барьерного слоя от механических повреждений и истирания путем введения дополнительного защитного полимерного слоя.A common drawback inherent in pipes containing a barrier layer in the form of a film inside the pipe is the need for additional protection of the barrier layer from mechanical damage and abrasion by introducing an additional protective polymer layer.
Также из уровня техники известны трубы на основе полиолефинов, содержащие в качестве барьерного слой на основе полиамида, выполненный в виде пленки внутри полиолефиновой трубы.Polyolefin-based pipes are also known in the art which comprise a polyamide-based barrier layer made in the form of a film inside a polyolefin pipe.
Так, из патента на полезную модель Китая №2729477, опубл. 28.09.2005, МПК F16L 47/00, известна композитная труба, полученная методом соэкструзии и содержащая внешний слой на основе полиолефина и внутренний слой, содержащий нанокомпозит на основе полиамида, и слой адгезива.So, from the patent for utility model of China No. 2729477, publ. 09/28/2005, IPC F16L 47/00, a coextruded composite pipe is known that contains an outer layer based on a polyolefin and an inner layer containing a nanocomposite based on a polyamide and an adhesive layer.
В заявке на патент Китая №201764131, опубл. 16.03.2011, МПК В32В 1/08, раскрыта композитная труба, состоящая из двух слоев: внешнего слоя, выполненного из полиэтилена высокой плотности, и внутреннего слоя на основе полиамида толщиной не менее 5 мм.In the patent application of China No. 201764131, publ. 03/16/2011, IPC В32В 1/08, a composite pipe is disclosed consisting of two layers: an outer layer made of high density polyethylene and an inner layer based on polyamide with a thickness of at least 5 mm.
Известно, что использование полиамидов в качестве материалов для внутреннего слоя трубы, вступающего в контакт с топливом, имеет существенный недостаток, поскольку полиамиды содержат олигомеры, которые могут «вымываться» вместе с топливом и образовывать соединения солей в резервуарах, трубопроводах и баках. Таким образом, общим недостатком, присущим для известных из уровня техники полиолефиновых труб, содержащих полиамидный слой в виде пленки внутри трубы, является необходимость дополнительной защиты данного слоя от «вымывания» олигомеров. Еще одним общим недостатком таких труб является их достаточно низкое относительное удлинение, не превышающее 250%, что обусловлено жесткостью самого полиамидного слоя и наличием связующего (адгезива), необходимого для соединения слоя на основе полиамида со слоем полиолефина.It is known that the use of polyamides as materials for the inner layer of the pipe coming into contact with fuel has a significant drawback, since polyamides contain oligomers that can be “washed out” with the fuel and form salt compounds in tanks, pipelines and tanks. Thus, a common drawback inherent in prior art polyolefin pipes containing a polyamide layer in the form of a film inside the pipe is the need for additional protection of this layer from “washing out” of oligomers. Another common drawback of such pipes is their relatively low elongation, not exceeding 250%, due to the stiffness of the polyamide layer itself and the presence of a binder (adhesive), which is necessary to connect the polyamide-based layer to the polyolefin layer.
В качестве прототипа выбран трубопровод (патент США 6,616,191, опубл. 09.09.2003, МПК F16L 11/04), который содержит трубы, полученные на основе полиэтилена и полиамида и предназначенные для распределения газа при низком и среднем давлении. Указанные трубы состоят из полиэтилена, покрытого слоем полиамида, и в случае необходимости между полиамидом и полиэтиленом может быть размещено связующее. Целью нанесения слоя полиамида в данном случае является облегчение соединения труб, для которого используют муфту, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру соединяемых труб, и склеивают при помощи растворителя. Согласно одному варианту полиэтиленовая труба может быть покрыта полиамидом внутри, в таком случае соединительная муфта такова, что ее наружный диаметр равен внутреннему диаметру соединяемых труб. Можно также одновременно разместить слой полиамида внутри и снаружи полиэтилена. Заявленная труба может быть получена методом совместной экструзии.As a prototype of the selected pipeline (US patent 6,616,191, publ. 09.09.2003, IPC F16L 11/04), which contains pipes made on the basis of polyethylene and polyamide and designed for gas distribution at low and medium pressure. These pipes consist of polyethylene coated with a layer of polyamide, and if necessary, a binder can be placed between the polyamide and polyethylene. The purpose of applying a layer of polyamide in this case is to facilitate the connection of pipes, for which a sleeve is used, the inner diameter of which is equal to the outer diameter of the pipes to be connected, and glued with a solvent. In one embodiment, the polyethylene pipe may be coated with polyamide inside, in which case the coupler is such that its outer diameter is equal to the inner diameter of the pipes to be connected. You can also simultaneously place a layer of polyamide inside and outside the polyethylene. The claimed pipe can be obtained by co-extrusion.
Недостатками прототипа являются необходимость защиты слоя на основе полиамида от вымывания олигомеров, которые содержит слой на основе полиамида, вступающий в контакт с транспортируемым топливом, а также от механических повреждений и истирания.The disadvantages of the prototype are the need to protect the layer based on polyamide from leaching of oligomers, which contains a layer based on polyamide that comes into contact with the transported fuel, as well as from mechanical damage and abrasion.
Существенным недостатком полиолефиновых труб, содержащих слой на основе полиамида в виде пленки внутри трубы, является также необходимость применения специального сварного оборудования, а в случае изготовления двустенных труб для контроля от протечек топлива возникает необходимость использования специальных электросварных муфт сложной конструкции.A significant drawback of polyolefin pipes containing a polyamide-based layer in the form of a film inside the pipe is the need to use special welded equipment, and in the case of manufacturing double-walled pipes to control fuel leaks, it becomes necessary to use special electric-welded couplings of complex design.
Таким образом, в уровне техники существует потребность в полимерных трубах, лишенных вышеуказанных недостатков.Thus, in the prior art there is a need for polymer pipes devoid of the above disadvantages.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание новой полимерной трубы для напорных и всасывающих подземных трубопроводов, используемых для транспортировки топлива, в том числе светлых нефтепродуктов и углеводородных газов, обладающей высокими барьерными свойствами при сохранении эластичности, соединение которых при прокладке трубопровода можно осуществлять методом сварки нагретым инструментом (НИ) встык и посредством электросварных муфт (деталями с закладными нагревателями (ЗН)) более простой конструкции.The problem to which the invention is directed is to create a new polymer pipe for pressure and suction underground pipelines used for transporting fuel, including light petroleum products and hydrocarbon gases, which has high barrier properties while maintaining elasticity, the connection of which when laying the pipeline can be carried out by butt welding with a heated tool (NI) and by means of electric-welded couplings (parts with embedded heaters (ZN)) of a simpler design.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение стойкости на проницаемость топливом при одновременном достижении высокой эластичности труб.The technical result achieved by using the invention is to increase the resistance to permeability of the fuel while achieving high elasticity of the pipes.
Дополнительным техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является возможность осуществлять соединение предлагаемых труб методом сварки нагретым инструментом (НИ) встык и посредством электросварных муфт (деталями с закладными нагревателями (ЗН)) более простой конструкции.An additional technical result achieved by using the invention is the ability to connect the proposed pipes by welding with a heated tool (NI) butt and by means of electric-welded couplings (parts with embedded heaters (ZN)) of a simpler design.
При этом существенным преимуществом изобретения является возможность изготовления труб как многослойными, так и однослойными.Moreover, a significant advantage of the invention is the possibility of manufacturing pipes as multilayer or single layer.
Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата предложена полимерная труба, имеющая, по меньшей мере, один слой, содержащий полиамид, отличие которой заключается в том, что слой, содержащий полиамид, представляет собой барьерный слой, полученный методом экструзии смеси, содержащей, по меньшей мере, один полиолефин и, по меньшей мере, один сополимер полиамидов с образованием ламинарной структуры, содержащей множество слоев сополимера полиамидов в массе полиолефина.To solve the problem and achieve the technical result, a polymer pipe is proposed having at least one layer containing polyamide, the difference of which is that the layer containing polyamide is a barrier layer obtained by extrusion of a mixture containing at least one polyolefin and at least one polyamide copolymer with the formation of a laminar structure containing many layers of the polyamide copolymer in the mass of the polyolefin.
При введении в массу полиолефина сополимера полиамидов происходит образование многослойной ламинарной структуры. Множество перекрывающихся слоев сополимера полиамидов в массе полиолефина обеспечивают трубопроводу барьерные свойства, не воздействуя при этом на исходные физико-механические и химические свойства полиолефина.When a copolymer of polyamides is introduced into the mass of a polyolefin, a multilayer laminar structure is formed. Many overlapping layers of the polyamide copolymer in the mass of the polyolefin provide the pipeline barrier properties, without affecting the original physical, mechanical and chemical properties of the polyolefin.
В одном варианте осуществления изобретения полимерная труба выполняется однослойной.In one embodiment of the invention, the polymer pipe is single layer.
В предпочтительном варианте барьерный слой содержит не более 95 мас. % полиэтилена низкого давления и не менее 5 мас. % сополимера полиамидов.In a preferred embodiment, the barrier layer contains not more than 95 wt. % low pressure polyethylene and not less than 5 wt. % copolymer of polyamides.
В одном предпочтительном варианте барьерный слой содержит 85-90 мас. % полиэтилена низкого давления и 10-15 мас. % сополимера полиамидов.In one preferred embodiment, the barrier layer contains 85-90 wt. % low pressure polyethylene and 10-15 wt. % copolymer of polyamides.
В качестве сополимера полиамидов в настоящем изобретении может быть использован сополимер полиамидов или композиция на основе сополимера полиамидов, которые обладают способностью образовывать ламинарную структуру в массе полиолефина в процессе экструзии.As the polyamide copolymer in the present invention, a polyamide copolymer or a composition based on a polyamide copolymer can be used, which have the ability to form a laminar structure in the mass of the polyolefin during extrusion.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения сополимер полиамидов представляет собой сополимер полиамида-12 и полиамида-6, который получают синтезом полиамида-12 с добавлением в процессе полимеризации полиамида-6. Соотношение мономеров в сополимере: полиамида-12 - больше либо равно 65%, полиамида 6 - меньше либо равно 35%.In one preferred embodiment, the copolymer of polyamides is a copolymer of polyamide-12 and polyamide-6, which is obtained by synthesis of polyamide-12 with the addition of polyamide-6 during the polymerization. The ratio of monomers in the copolymer: polyamide-12 is greater than or equal to 65%,
Образование ламинарных слоев в процессе экструзии полиолефина и сополимера полиамидов в данном случае обусловлено тем, что полиамид-6 за счет более высокой температуры плавления не расплавляется в полиолефине, а формирует нерасплавленные прожилки-чешуйки. Полиамид-12 хотя и не обладает свойствами адгезии к полиолефинам, но за счет достаточной хорошего расплавления он перемешивается со слоями полиолефина, создавая элемент так называемой «горячей посадки».The formation of laminar layers during the extrusion of a polyolefin and a copolymer of polyamides in this case is due to the fact that polyamide-6 does not melt in the polyolefin due to the higher melting temperature, but forms unmelted flake veins. Polyamide-12, although it does not have adhesion to polyolefins, due to sufficient good melting, it mixes with layers of polyolefin, creating an element of the so-called "hot landing".
Примером подходящей композиции может являться продукт компании DuPont, марки Pipelon® UB45.An example of a suitable composition may be a DuPont product of the brand Pipelon® UB45.
В качестве полиэтилена низкого давления могут использоваться марки, подходящие для изготовления труб, например марки ПЭ 80 и ПЭ 100.As low pressure polyethylene, grades suitable for the manufacture of pipes, for example, grades PE 80 and PE 100, can be used.
В другом варианте осуществления изобретения полимерная труба изготавливается многослойной.In another embodiment, the polymer pipe is laminated.
В предпочтительном варианте полимерная труба содержит, по меньшей мере, один слой на основе полиолефина и, по меньшей мере, один барьерный слой, содержащий сополимер полиамидов.In a preferred embodiment, the polymer pipe comprises at least one polyolefin-based layer and at least one barrier layer containing a polyamide copolymer.
В одном предпочтительном варианте, по меньшей мере, один слой на основе полиолефина выполнен из полиэтилена или пропилена.In one preferred embodiment, at least one polyolefin-based layer is made of polyethylene or propylene.
В одном предпочтительном варианте слой на основе полиолефина выполнен из полиэтилена низкого давления.In one preferred embodiment, the polyolefin-based layer is made of low pressure polyethylene.
В качестве полиэтилена низкого давления могут использоваться марки, подходящие для изготовления труб, например марки ПЭ 80 и ПЭ 100.As low pressure polyethylene, grades suitable for the manufacture of pipes, for example, grades PE 80 and PE 100, can be used.
В предпочтительном варианте барьерный слой содержит не более 95 мас. % полиэтилена низкого давления и не менее 5 мас. % сополимера полиамидов.In a preferred embodiment, the barrier layer contains not more than 95 wt. % low pressure polyethylene and not less than 5 wt. % copolymer of polyamides.
В одном предпочтительном варианте барьерный слой содержит 85-90 мас. % полиэтилена низкого давления и 10-15 мас. % сополимера полиамидов.In one preferred embodiment, the barrier layer contains 85-90 wt. % low pressure polyethylene and 10-15 wt. % copolymer of polyamides.
При этом в качестве сополимера полиамидов, как упоминалось ранее, может использоваться как сополимер полиамидов, так и композиция на его основе, обладающие способностью образовывать ламинарные слои в массе полиолефина.Moreover, as the copolymer of polyamides, as mentioned earlier, can be used as a copolymer of polyamides, and a composition based on it, with the ability to form laminar layers in the mass of the polyolefin.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения сополимер полиамидов представляет собой сополимер полиамида-12 и полиамида-6.In one preferred embodiment, the polyamide copolymer is a copolymer of polyamide-12 and polyamide-6.
В одном предпочтительном варианте многослойная полимерная труба состоит из трех слоев: внутреннего слоя на основе полиэтилена, барьерного слоя на основе смеси полиэтилена и сополимера полиамидов и внешнего слоя на основе полиэтилена.In one preferred embodiment, the multilayer polymer pipe consists of three layers: an inner layer based on polyethylene, a barrier layer based on a mixture of polyethylene and a copolymer of polyamides and an outer layer based on polyethylene.
При этом внутренний слой предназначен для дополнительной защиты от вымывания олигомеров, содержащихся в сополимере полиамидов, барьерный слой - для защиты от проникновения паров нефтепродуктов в почву и воздух, а внешний слой служит для защиты трубы от механических повреждений и УФ-излучения.The inner layer is designed to provide additional protection against leaching of oligomers contained in the polyamide copolymer, the barrier layer is used to protect oil vapor from penetrating the soil and air, and the outer layer is used to protect the pipe from mechanical damage and UV radiation.
Предпочтительно барьерный слой содержит 85-90 мас. % полиэтилена низкого давления и 10-15 мас. % сополимера полиамидов.Preferably, the barrier layer contains 85-90 wt. % low pressure polyethylene and 10-15 wt. % copolymer of polyamides.
В одном предпочтительном варианте внутренний и/или внешний слои могут быть выполнены из полиэтилена низкого давления.In one preferred embodiment, the inner and / or outer layers may be made of low pressure polyethylene.
В еще одном предпочтительном варианте внутренний и/или внешний слои могут дополнительно содержать краситель.In another preferred embodiment, the inner and / or outer layers may further comprise a colorant.
В еще одном предпочтительном варианте внутренний слой выполнен из токопроводящего полиэтилена.In another preferred embodiment, the inner layer is made of conductive polyethylene.
Изобретение также касается трубопровода, включающего в себя, по меньшей мере, две полимерные трубы по пп. 1-18 формулы изобретения, раскрытые выше.The invention also relates to a pipeline comprising at least two polymer pipes according to claims. 1-18 of the claims disclosed above.
В одном предпочтительном варианте трубопровод отличается тем, что трубы выполнены одностенными.In one preferred embodiment, the pipeline is characterized in that the pipes are single-walled.
В одном варианте соединение одностенных труб выполнено методом стыковой сварки.In one embodiment, the connection of single-walled pipes is performed by butt welding.
В другом предпочтительном варианте трубопровод отличается тем, что трубы выполнены двустенными, представляющими собой концентрично расположенные барьерную трубу и защитную трубу, пространство между которыми выполнено с возможностью заполнения инертным газом.In another preferred embodiment, the pipeline is characterized in that the pipes are double-walled, representing a concentrically arranged barrier pipe and a protective pipe, the space between which is made with the possibility of filling with inert gas.
В одном варианте трубопровод отличается тем, что соединение двустенных труб выполнено посредством стыковой сварки барьерных труб и соединения защитных труб посредством электросварных муфт.In one embodiment, the pipeline is characterized in that the connection of double-walled pipes is performed by butt welding of barrier pipes and the connection of protective pipes by means of electrically welded couplings.
Заявляемый трубопровод предназначен для транспортировки жидких углеводородов, таких как светлые нефтепродукты, например автомобильный бензин и дизельное топливо, и углеводородных газов, таких как метан и его гомологи: этан, пропан и бутан. При этом заявляемый трубопровод может использоваться для наземной или подземной прокладки и может быть как напорным (давление до 1,2 5 МПа), так и всасывающим (разрежение до 200 мм рт.ст.).The inventive pipeline is designed to transport liquid hydrocarbons, such as light petroleum products, such as gasoline and diesel fuel, and hydrocarbon gases, such as methane and its homologues: ethane, propane and butane. Moreover, the inventive pipeline can be used for surface or underground laying and can be both pressure (pressure up to 1.2 5 MPa) and suction (vacuum up to 200 mm Hg).
В одном предпочтительном варианте трубопровод предназначен для подземной прокладки.In one preferred embodiment, the pipeline is for underground installation.
В другом предпочтительном варианте трубопровод предназначен для транспортировки светлых нефтепродуктов и углеводородных газов.In another preferred embodiment, the pipeline is designed to transport light petroleum products and hydrocarbon gases.
Существенным отличием заявленного изобретения является то, что барьерный слой получен методом экструзии смеси полиолефина с сополимером полиамидов с образованием множества тонких ламинарных слоев сополимера полиамидов, распределенных в массе полиолефина, что способствует повышению барьерных свойств получаемой трубы. Так, проницаемость к топливу заявленной в изобретении полимерной трубы составляет не более 0,2 г/м2/день. Кроме того, поскольку эластичность труб на основе полиолефина обусловлена именно высоким показателем относительного удлинения самого полиолефина, то наличие слоев, обладающих более низким значением относительного удлинения, таких как слои на основе полиамидов, делает получаемую полимерную трубу менее эластичной и более хрупкой, что негативно сказывается на эксплуатационных свойствах, в особенности при минусовых температурах. Предлагаемая труба не содержит слоев, обладающих низким по сравнению с полиолефином значением относительного удлинения, поскольку сополимер полиамидов распределен в массе полиолефина в виде ламинарных слоев, образуя тем самым единую структуру, обладающую, наряду с высокими барьерными свойствами, более высокой эластичностью по сравнению с барьерным слоем, выполненным из полиамидов в виде отдельной пленки внутри трубы. При этом значение относительного удлинения предлагаемых полимерных труб составляет не менее 300%.A significant difference of the claimed invention is that the barrier layer is obtained by extrusion of a mixture of a polyolefin with a copolymer of polyamides with the formation of many thin laminar layers of a copolymer of polyamides distributed in the mass of the polyolefin, which helps to increase the barrier properties of the resulting pipe. Thus, the permeability to fuel of the polymer pipe of the invention is not more than 0.2 g / m 2 / day. In addition, since the elasticity of polyolefin-based pipes is determined by the high relative elongation of the polyolefin itself, the presence of layers having a lower elongation, such as polyamide-based layers, makes the resulting polymer pipe less elastic and more brittle, which negatively affects operational properties, especially at subzero temperatures. The proposed pipe does not contain layers having a low relative elongation compared to the polyolefin, since the copolymer of polyamides is distributed in the mass of the polyolefin in the form of laminar layers, thereby forming a single structure, which, along with high barrier properties, has higher elasticity compared to the barrier layer made of polyamides in the form of a separate film inside the pipe. The value of the relative elongation of the proposed polymer pipes is at least 300%.
Существенным преимуществом изобретения является возможность изготовления полимерных труб как многослойными, так и однослойными, в то время как известные из уровня техники полимерные трубы, обладающие барьерными свойствами, изготавливают только многослойными.A significant advantage of the invention is the possibility of manufacturing polymer pipes both multilayer and single-layer, while polymer pipes having barrier properties known from the prior art are made only multilayer.
Дополнительным преимуществом заявленного изобретения является возможность соединения готовых полимерных труб более простым методом стыковой сварки, которую можно осуществлять при условиях, обычных для полиолефиновых труб, в том числе и при минусовых температурах (-15°С - для газопроводов, -10°С - для продуктопроводов), в то время как методы соединения, включающие электромуфтовую сварку (сварку с закладными нагревателями (ЗН) - до -5°С), склейку, обжим и прочие соединения для труб, содержащих слои или выполненных из полиамидов, полиэтилентерефталата, поливинилиденфторида и других подобных им материалов, проводят только при положительных температурах. Кроме того, полимерные трубы часто изготавливают двустенными для контроля от протечек. В таком случае использование заявленного изобретение позволяет упростить соединение труб благодаря тому, что соединение двустенных труб выполняют посредством стыковой сварки барьерных труб и соединения защитных труб посредством электросварных муфт более простой конструкции.An additional advantage of the claimed invention is the ability to connect the finished polymer pipes with a simpler butt welding method, which can be carried out under conditions common for polyolefin pipes, including at sub-zero temperatures (-15 ° C for gas pipelines, -10 ° C for product pipelines ), while connection methods, including electrofusion welding (welding with embedded heaters (ZN) - up to -5 ° C), gluing, crimping and other connections for pipes containing layers or made of polyamides, polyethylene terephth talat, polyvinylidene fluoride and other similar materials are carried out only at positive temperatures. In addition, polymer pipes are often made double-walled to control leaks. In this case, the use of the claimed invention allows to simplify the connection of pipes due to the fact that the connection of double-walled pipes is performed by butt welding of barrier pipes and the connection of protective pipes by means of electric welded couplings of a simpler design.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг. 1 показана однослойная полиэтиленовая труба в продольном разрезе.In FIG. 1 shows a single layer polyethylene pipe in longitudinal section.
На Фиг. 2 показана однослойная полиэтиленовая труба в поперечном разрезе.In FIG. 2 shows a single layer polyethylene pipe in cross section.
На Фиг. 3 показан увеличенный вид Б продольного разреза однослойной полиэтиленовой трубы.In FIG. 3 shows an enlarged view B of a longitudinal section of a single-layer polyethylene pipe.
На Фиг. 4 изображен шнек экструдера, применяемый для получения ламинарных слоев в массе полиолефина.In FIG. 4 shows an extruder screw used to produce laminar layers in a mass of polyolefin.
На Фиг. 5 изображена трехслойная полиэтиленовая труба в продольном разрезе.In FIG. 5 shows a three-layer polyethylene pipe in longitudinal section.
На Фиг. 6 изображена трехслойная полиэтиленовая труба в поперечном разрезе.In FIG. 6 shows a three-layer polyethylene pipe in cross section.
На Фиг. 7 изображен увеличенный вид Б продольного разреза трехслойной полиэтиленовой трубы.In FIG. 7 shows an enlarged view B of a longitudinal section of a three-layer polyethylene pipe.
На Фиг. 8 показана ламинарная структура Pipelon® UB45 на поперечном срезе стенки трехслойной полиэтиленовой трубы.In FIG. Figure 8 shows the laminar structure of Pipelon ® UB45 on a cross-section of the wall of a three-layer polyethylene pipe.
На Фиг. 9 показан трубопровод, включающий однослойные полиэтиленовые трубы, выполненные одностенными.In FIG. 9 shows a pipeline including single-layer polyethylene pipes made single-walled.
На Фиг. 10 показан трубопровод, включающий в себя однослойные полиэтиленовые трубы, выполненные двустенными.In FIG. 10 shows a pipeline including single-layer polyethylene pipes made of double-walled.
На Фиг. 11 показан трубопровод, включающий в себя трехслойные полиэтиленовые трубы, выполненные одностенными.In FIG. 11 shows a pipeline including three-layer polyethylene pipes made single-walled.
На Фиг. 12 показан трубопровод, включающий в себя трехслойные полиэтиленовые трубы, выполненные двустенными.In FIG. 12 shows a pipeline including three-layer polyethylene pipes made of double-walled.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Однослойная полиэтиленовая труба, показанная на Фиг. 1, 2 и 3, имеет номинальный диаметр (D), равный 63 мм, и общую толщину стенки не менее 5,8 мм и состоит из барьерного слоя 2, содержащего 85-90 мас. % полиэтилена низкого давления ПЭ 100 натурального цвета и 10-15 мас. % сополимера полиамидов.The single layer polyethylene pipe shown in FIG. 1, 2 and 3, has a nominal diameter (D) of 63 mm and a total wall thickness of at least 5.8 mm and consists of a
Изготовление однослойной трубы осуществляют с использованием одношнекового экструдера, такого как, например, экструдер КМЕ 125-36 B/R немецкой компании KraussMaffei Berstorff.The manufacture of a single-layer pipe is carried out using a single-screw extruder, such as, for example, an extruder KME 125-36 B / R of the German company KraussMaffei Berstorff.
Для изготовления однослойной трубы загружают 85-90 мас. % полиэтилена низкого давления марки ПЭ 100 натурального цвета и 10-15 мас. % сополимера полиамида-12 и полиамида-6, например продукта Pipelon® UB45. Распределение температур нагрева по зонам экструдера составляет: 190-210-220-230-240°С, скорость вращения шнека экструдера составляет 42 об/мин.For the manufacture of a single-layer pipe load 85-90 wt. % low-density polyethylene brand PE 100 natural color and 10-15 wt. % copolymer of polyamide-12 and polyamide-6, for example the product Pipelon® UB45. The distribution of heating temperatures over the zones of the extruder is: 190-210-220-230-240 ° C, the rotational speed of the screw of the extruder is 42 rpm.
При этом для изготовления барьерного слоя 2 предпочтительно использовать специальный шнек, обеспечивающий равномерное смешения расплавов полиэтилена низкого давления и сополимера полиамидов, что способствует образованию ламинарных слоев 4 сополимера полиамидов в массе полиэтилена. Конструкция подходящего шнека показана на Фиг. 4.Moreover, for the manufacture of the
Изображенный на Фиг. 4 шнек экструдера имеет длину 1880 мм и состоит из головки 8 шнека, рабочей части 5 шнека и хвостовика 12 шнека.Depicted in FIG. 4 the screw of the extruder has a length of 1880 mm and consists of the
Рабочая часть 5 шнека содержит витки 6, имеющие ширину 11 витка у основания, равную 6 мм, и радиус 7 витка, равный 0,5 мм. При этом расстояние 13 между витками равно 62 мм.The working
Головка 8 шнека также содержит витки 6, имеющие ширину 10 витка в головке, равную 8 мм, и радиус 7 витка, равный 0,5 мм. При этом радиус 9 головки конуса шнека составляет 9 мм, а диаметр основания головки шнека составляет 62,42 мм.The
Хвостовик 12 шнека имеет длину 125,24 мм и диаметр, равный 17,98 мм.The
Трехслойная полиэтиленовая труба, показанная на Фиг. 5, 6 и 7, имеет номинальный диаметр (D), равный 63 мм, и общую толщину стенки не менее 5,8 мм и состоит из:The three-layer polyethylene pipe shown in FIG. 5, 6 and 7, has a nominal diameter (D) of 63 mm and a total wall thickness of at least 5.8 mm and consists of:
- внутреннего слоя 1 из полиэтилена низкого давления марки ПЭ 100 с токопроводящим красителем (красный цвет СКП), толщина слоя 0,4-0,6 мм;- the inner layer 1 of PE 100 low-pressure polyethylene with a conductive dye (red color SKP), the layer thickness of 0.4-0.6 mm;
- барьерного слоя 2, содержащего 85-90 мас. % полиэтилена низкого давления марки ПЭ 100 натурального цвета и 10-15 мас. % сополимера полиамида, толщина слоя 1,5-2,0 мм;- a
- внешнего слоя 3 из полиэтилена низкого давления марки ПЭ 100 с красителем черного цвета, толщина слоя 3,2-3,7 мм.-
При этом внутренний слой 1, находящийся в непосредственном контакте с топливом, предназначен для дополнительной защиты от вымывания олигомеров, содержащийся в сополимере полиамидов, или для снятия статического электричества в получаемой трехслойной трубе. Барьерный слой 2 предназначен для защиты от проникновения паров нефтепродуктов в почву и воздух. Внешний слой 3 служит для защиты трубы от механических повреждений и ультрафиолетового излучения.In this case, the inner layer 1, which is in direct contact with the fuel, is intended for additional protection against leaching of oligomers contained in the copolymer of polyamides, or for removing static electricity in the resulting three-layer pipe. The
Изготовление трехслойной трубы осуществляют на экструзионной линии, состоящей из трех экструдеров, таких как, например, одношнековый экструдер КМЕ 125-36 B/R немецкой компании KraussMaffei Berstorff.The manufacture of a three-layer pipe is carried out on an extrusion line consisting of three extruders, such as, for example, a single-screw extruder KME 125-36 B / R of the German company KraussMaffei Berstorff.
Для изготовления внешнего слоя 3 в первый экструдер загружают 100 мас. % полиэтилена низкого давления марки ПЭ 100 черного цвета (содержание технического углерода не менее 2,0 мас. %). Распределение температур нагрева по зонам первого экструдера составляет: 190-210-220-230-240°С, скорость вращения шнека первого экструдера составляет 36 об/мин.For the manufacture of the
Для изготовления барьерного слоя 2 во второй экструдер загружают 85-90 мас. % полиэтилена низкого давления марки ПЭ 100 натурального цвета и 10-15 мас. % сополимера полиамида-12 и полиамида-6, например продукта Pipelon® UB45. Распределение температур нагрева по зонам второго экструдера составляет: 180-225-230-235-240°С, скорость вращения шнека второго экструдера составляет 41 об/мин.For the manufacture of the
Для изготовления внутреннего слоя 1 в третий экструдер загружают 99 мас. % полиэтилена низкого давления марки ПЭ 100 и 1 мас. % красителя либо токопроводящей добавки для снятия статического электричества. Распределение температур нагрева по зонам третьего экструдера составляет: 185-190-195-205°С, скорость вращения шнека третьего экструдера составляет 85 об/мин.For the manufacture of the inner layer 1 in the third extruder load 99 wt. % low pressure polyethylene grade PE 100 and 1 wt. % dye or conductive additives to remove static electricity. The distribution of heating temperatures in the zones of the third extruder is: 185-190-195-205 ° C, the rotational speed of the screw of the third extruder is 85 rpm.
Образование трехслойного расплава, содержащего слои 1, 2 и 3, происходит в специальной экструзионной голове линии.The formation of a three-layer
На Фиг. 8 показана видимая под микроскопом ламинарная структура, образующаяся при изготовлении барьерного слоя трехслойной полиэтиленовой трубы, изображенной на фиг. 5, 6 и 7, содержащего 85 мас. % полиэтилена низкого давления марки ПЭ 100 и 15 мас. % добавки на основе сополимера полиамидов, марки Pipelon® UB45. Множество ламинарных слоев 4 сополимера полиамидов, распределенных в массе полиэтилена, обеспечивают барьерные свойства, не воздействуя при этом на исходные физико-механические и химические свойства полиолефина.In FIG. 8 shows the laminar structure visible under the microscope that is formed during the manufacture of the barrier layer of the three-layer polyethylene pipe shown in FIG. 5, 6 and 7, containing 85 wt. % low pressure
Для подтверждения барьерных свойств получаемого барьерного слоя проводят испытания на проницаемость к референсному топливу Fuel С (стандартный автомобильный бензин, толуол/изооктан). Для этого изготавливают образцы трубы из полиэтилена низкого давления марки ПЭ 100 и смеси 85-90 мас. % полиэтилена низкого давления марки 100 и 10-15 мас. % Pipelon® UB45, представленные в таблице 1.To confirm the barrier properties of the resulting barrier layer, permeability tests are carried out for Fuel C reference fuel (standard motor gasoline, toluene / isooctane). For this, pipe samples are made of low pressure polyethylene PE 100 and a mixture of 85-90 wt. % low pressure polyethylene grades 100 and 10-15 wt. % Pipelon® UB45 presented in table 1.
ГОСТ 12020-72 «Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред» предполагает оценку химической стойкости через изменение физико-механических свойств образца после выдержки в заданной химической среде в течение определенного интервала времени. Поскольку конструкция трехслойной полиэтиленовой трубы предполагает постоянный контакт с топливом только барьерным слоем внутренней стенки, единственным корректным способом проведения испытания на соответствие ГОСТ 12020-72 является также выдержка образцов с бензином внутри, а не погружение их в бензин целиком.GOST 12020-72 “Plastics. Methods for determining the resistance to the action of chemical media ”involves the assessment of chemical resistance through a change in the physicomechanical properties of the sample after exposure to a given chemical medium for a certain period of time. Since the construction of a three-layer polyethylene pipe requires constant contact with the fuel only with the barrier layer of the inner wall, the only correct way to test for compliance with GOST 12020-72 is also to extract samples with gasoline inside, rather than immersing them in gasoline as a whole.
Расчет проницаемости образцов приведен в таблице 2. База для расчета - данные по весу образцов с 153 по 342 день эксперимента, когда все пять образцов перешли к устойчивому состоянию, при котором величина ежедневной потери веса становится постоянной.The calculation of the permeability of the samples is given in table 2. The basis for the calculation is the data on the weight of the samples from 153 to 342 days of the experiment, when all five samples went to a steady state, in which the daily weight loss becomes constant.
Данные таблицы 2 показывают, что для образца, содержащего 15 мас. % добавки Pipelon® UB45, наблюдается минимальная проницаемость к топливу Fuel С (стандартный автомобильный бензин, толуол/изооктан).The data in table 2 show that for a sample containing 15 wt. % additive Pipelon ® UB45, there is a minimum permeability to fuel Fuel C (standard motor gasoline, toluene / isooctane).
Для испытаний на относительное удлинение из образцов трубы по ГОСТ 11262-80 вырубаются образцы, тип 1.For elongation tests, samples of type 1 are cut out from pipe samples according to GOST 11262-80.
Данные таблицы 3 подтверждают, что относительное удлинение образцов 1 и 2, содержащих 15 мас. % и 10 мас. % добавки Pipelon® UB45 соответственно, является близким к значениям для образцов, изготовленных из чистого полиэтилена низкого давления, что свидетельствует о высокой эластичности образцов, содержащих сополимер полиамидов.The data in table 3 confirm that the relative elongation of
Получаемые полиэтиленовые однослойные и трехслойные трубы могут использоваться для изготовления трубопроводов.The resulting polyethylene single-layer and three-layer pipes can be used for the manufacture of pipelines.
Так, на Фиг. 9 показан трубопровод, включающий в себя, по меньшей мере, две однослойные полиэтиленовые трубы, показанные на Фиг. 1-3, выполненные одностенными. При этом трубы состоят из барьерного слоя 2, в котором равномерно распределено множество ламинарных слоев 4 сополимера полиамидов. Для соединения однослойных полиэтиленовых труб, выполненных одностенными, используют метод стыковой сварки в соответствии с ГОСТ Ρ ИСО 12176-2-2011 Часть 1. Сварка нагретым инструментом встык.So in FIG. 9 shows a pipeline including at least two single-layer polyethylene pipes shown in FIG. 1-3, made single-walled. In this case, the pipes consist of a
На Фиг. 10 показан трубопровод, включающий в себя, по меньшей мере, две однослойные полиэтиленовые трубы, показанные на Фиг. 1-3, выполненные двустенными, представляющими собой концентрично расположенные барьерную трубу 14 и защитную трубу 16, пространство 15 между которыми выполнено с возможностью заполнения инертным газом. Соединение двустенных труб выполнено посредством стыковой сварки барьерных труб 14 в соответствии с ГОСТ Ρ ИСО 12176-2-2011. Часть 1. Сварка нагретым инструментом встык и соединения защитных труб 16 посредством электросварной муфты 17, конструкция которой может быть различной в зависимости от размера, диаметра и других характеристик изготавливаемых труб. Соединение посредством электросварной муфты 17 осуществляют в соответствии с ГОСТ Ρ ИСО 12176-2-2011 Часть 2. Сварка с закладными нагревателями.In FIG. 10 shows a pipeline including at least two single-layer polyethylene pipes shown in FIG. 1-3, made double-walled, representing a concentrically arranged
На Фиг. 11 показан трубопровод, включающий в себя, по меньшей мере, две трехслойные полиэтиленовые трубы, показанные на Фиг. 5-7, состоящие из внутреннего слоя 1, барьерного слоя 2, содержащего множество ламинарных слоев 4 сополимера полиамидов, и внешнего слоя 3, выполненные одностенными. При этом соединение таких труб осуществляют методом стыковой сварки в соответствии с ГОСТ Ρ ИСО 12176-2-2011. Часть 1. Сварка нагретым инструментом встык.In FIG. 11 shows a pipeline including at least two three-layer polyethylene pipes shown in FIG. 5-7, consisting of an inner layer 1, a
На Фиг. 12 изображен трубопровод, включающий в себя, по меньшей мере, две трехслойные полиэтиленовые трубы, показанные на Фиг. 5-7, выполненные двустенными, которые представляют собой концентрично расположенные барьерную трубу 14 и защитную трубу 16, пространство 15 между которыми выполнено с возможностью заполнения инертным газом. Соединение двустенных труб осуществляют посредством стыковой сварки барьерных труб 14 в соответствии с ГОСТ Ρ ИСО 12176-2-2011. Часть 1. Сварка нагретым инструментом встык и соединения защитных труб 16 посредством электросварной муфты 17, конструкция которой может быть различной в зависимости от размера, диаметра и других характеристик изготавливаемых труб. Соединение посредством электросварной муфты 17 осуществляют в соответствии с ГОСТ Ρ ИСО 12176-2-2011. Часть 2. Сварка с закладными нагревателями.In FIG. 12 shows a pipeline including at least two three-layer polyethylene pipes shown in FIG. 5-7, made double-walled, which are concentrically located
Преимуществом настоящего изобретения является возможность использования электросварных муфт более простой конструкции для соединения полимерных труб, выполненных двустенными.An advantage of the present invention is the possibility of using electric welded couplings of a simpler design for connecting polymeric pipes made of double-walled.
Claims (25)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141820/06A RU2601013C1 (en) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | Polymer pipe and pipeline for fuel transportation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141820/06A RU2601013C1 (en) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | Polymer pipe and pipeline for fuel transportation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2601013C1 true RU2601013C1 (en) | 2016-10-27 |
Family
ID=57216609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015141820/06A RU2601013C1 (en) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | Polymer pipe and pipeline for fuel transportation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2601013C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2742182C1 (en) * | 2016-04-28 | 2021-02-03 | Лонг Пайпс Лимитед | Tube made in form of composite film structure, hollow structure comprising tube, method of making tube and hollow structure |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005042634A1 (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-12 | E.I. Dupont De Nemours And Company | Polymeric pipes made from blends of polyolefins and vinyl alcohol polymers |
US20060185750A1 (en) * | 2002-10-31 | 2006-08-24 | Mestemacher Steven A | Polymeric pipes and liners suitable for transporting oil and gas materials and made from blends of polyolefins and polyamides |
-
2015
- 2015-10-01 RU RU2015141820/06A patent/RU2601013C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060185750A1 (en) * | 2002-10-31 | 2006-08-24 | Mestemacher Steven A | Polymeric pipes and liners suitable for transporting oil and gas materials and made from blends of polyolefins and polyamides |
WO2005042634A1 (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-12 | E.I. Dupont De Nemours And Company | Polymeric pipes made from blends of polyolefins and vinyl alcohol polymers |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2742182C1 (en) * | 2016-04-28 | 2021-02-03 | Лонг Пайпс Лимитед | Tube made in form of composite film structure, hollow structure comprising tube, method of making tube and hollow structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10724660B2 (en) | Flexible reinforced pipe and reinforcement tape | |
AU2013298601B2 (en) | Flexible underwater pipe including a layer including a polyethylene having enhanced heat resistance | |
CA2204281C (en) | Polyamide- and polyolefin-based ducts for transporting and/or distributing gas | |
AU2012339552B2 (en) | Connection for a thermoplastic pipe, assembly and method | |
FR2674934A1 (en) | PROCESS FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF A SOFT TUBULAR STRUCTURE COMPRISING AN INCORPORATED MICROMETRIC THICKNESS MULTILAYER SHEET AND FLEXIBLE TUBULAR STRUCTURES CARRIED OUT ACCORDING TO SAID METHOD. | |
FR2674933A1 (en) | METHOD FOR CONTINUOUSLY PRODUCING A FLEXIBLE TUBULAR STRUCTURE COMPRISING AN INCORPORATED MICROMETRIC THICKNESS MONOLAYER FOIL AND FLEXIBLE TUBULAR STRUCTURES PRODUCED THEREBY. | |
BR112012025999B1 (en) | flexible tube with multilayer structure with uncoupled layers | |
CN1213856C (en) | Multi-layered pipe | |
RU2601013C1 (en) | Polymer pipe and pipeline for fuel transportation | |
KR20130040960A (en) | Low-permeation flexible fuel hose | |
FI108530B (en) | Pipe | |
EP3113944A1 (en) | Multilayer tube and use thereof for fluid transportation at medium pressure | |
JP2004169851A (en) | Multi-layered tube | |
JP2008055640A (en) | Low permeable hose | |
WO2019055670A1 (en) | Pvdf pipe and methods of making and using same | |
FR3086364A1 (en) | FLEXIBLE FLUID TRANSPORT PIPE WITH ANTI-CORROSIVE FLUID AND METHOD OF MANUFACTURING SAME | |
CN102767650A (en) | Pipeline and producing process thereof | |
FR3123104A1 (en) | Underwater flexible pipe comprising an anti-wear layer based on homopolymer polypropylene | |
KR20230173689A (en) | multi-layer pipeline | |
CA3075110A1 (en) | Pvdf pipe and methods of making and using same |