利用聚脲基涂料增强聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)管和管道配件的结构完整性

摘要

本发明涉及包含聚脲基涂层的管或管道配件，其中管或管道配件由塑料制成，其中塑料选自聚烯烃，优选聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)。与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比，聚脲基涂层实现了包含聚脲基涂层的管或管道配件的增强的机械强度和性能，其中机械强度和性能涉及根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO13479的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度。这使得管子适用于高压应用，例如在石油和天然气工业中，特别是包含聚脲基涂层的本发明的塑料管用于在水和碳氢化合物环境中输送过程流体的用途。

说明书

技术领域

本发明通常涉及管道/管线应用。具体地，本发明涉及用于由聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)制成的塑料管和管道配件的聚脲基涂料。聚脲基涂层可提高塑料管的机械强度和性能，特别是改进的根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO13479的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水压强度，这使得管子甚至适用于高压应用。本发明还涉及配备有聚脲基涂料的塑料管在高压应用中的用途，例如在石油和天然气工业中。

背景技术

管子用于输送流体，气体或液体，甚至是散体(bulk solid)。在管子中输送的典型流体例如是天然气、原油或精炼石油，或水或水蒸气。此外，在化学和石油工业中，有许多管和管线的流体系统，其中包含许多类型的液体或气体，包括危险化学品。在一些管道应用中，管材需要承受苛刻的物理和化学条件，例如高压和/或高温和/或腐蚀性物质。此外，管和管线应用还提供了管材的寿命。

例如，在石油和天然气工业领域，提高采油率(EOR，也称为三次采收率)已成为开采其他无法提取的储层的重要方法。例如气注、热注或化学的EOR技术涉及高压和化学品的应用。EOR技术通常伴随着注入碱性或腐蚀性溶液，或高水平的CO

通常，管子可以由多种材料制成，例如但不限于陶瓷、玻璃、玻璃纤维、金属、混凝土和塑料。材料的类型对于管子的用途至关重要。

例如，由例如混凝土、陶瓷或玻璃化粘土的矿物材料制成的管子通常用于例如重力流或排水的低压应用。输油管线由钢管或塑料管制成。天然气(和类似的气体燃料)被加压成被称为天然气液体(NGLs)的液体，其中使用由碳钢制成的管线。

在管道和/或管线应用领域，腐蚀是主要问题，因为腐蚀会对管子的结构完整性产生负面影响。在管子的使用期间，管子周围的环境以及管中输送的流体可能会导致管材的腐蚀和/或分解。管子也可能因磨损或老化而劣化。

然而，对管材结构完整性的负面影响会导致对液体和气体的渗透性增加，甚至管中的穿孔会导致泄漏。管线泄漏通常会导致危害健康和环境的危险情况。例如，气体泄漏，例如在天然气线路中，使易燃易爆气体泄漏，或漏油对环境造成重大负面影响。因此，需要提高管材的结构完整性和寿命的方法。

在管子使用期间，管材的结构完整性和寿命对于管中所含流体的可靠和安全输送至关重要。为了保护管子免受冲击、磨损和腐蚀，可以使用各种方法，例如木背板(木板条)或混凝土涂层。此外，已知使用具有例如高密度聚乙烯的聚合物材料的增强材料。

在现有技术中，输油管线通常由钢管或塑料管制成。天然气(和类似的气体燃料)被加压成被称为天然气液体(NGLs)的液体，其中通常使用由碳钢制成的管线。然而，碳钢的缺点是容易因腐蚀而劣化。因此，碳钢管道不仅会遭受材料降解，而且维护成本也很高。作为替代，在现有技术中使用耐腐蚀合金。然而，耐腐蚀合金的缺点是，这些材料的交货时间(lead time)很长，并且与碳钢相比通常非常昂贵，这阻碍了广泛使用。

在该背景下，在现有技术中，非金属管道/管线系统已被视为许多应用的解决方案，特别是在天然气和石油工业中输送流体，例如水和碳氢化合物。然而，非金属材料也伴随着材料特性方面的不利限制，例如不足的耐温性和/或耐压性、强度、冲击性、可燃性和/或渗透性。

在现有技术中，已使用由增强热塑性塑料(RTP)制成的非金属管，特别是用于多层非金属管道系统。然而，由RTP制成的管子成本高，阻碍了大规模使用。现有技术中已知的另一种方法是通过例如玻璃增强聚酯(GRP)的材料作为外壳来增强PE和PP。GRP壳提供更高的耐压性和更好的机械性能。PE/GRP和PP/GRP管用于输送腐蚀性介质(例如苛性钠和/或磷酸)的管道系统。然而，由PE/GRP和/或PP/GRP制成的管子也不能承受在天然气或石油钻探中的HPTP应用中高达2,000巴的压力。进一步的缺点是抗压强度和刚度降低、表面质量和热塑性塑料易于蠕变的问题，特别是在长期负载和高温下。此外，在现有技术中，已经使用玻璃增强环氧树脂管(GRE)。然而，GRE管不利地具有易碎性质，从而在操作期间提供损坏风险。此外，RTP和GRE技术中的增强层均仅应用于非金属管道系统的外部。

因此，需要改进的非金属管，特别是适用于涉及苛刻的物理和化学条件，例如高压和/或高温和/或腐蚀性物质的应用和操作环境的非金属管。此外，需要可以实现更好的粘弹行为和延展性以及更不易开裂的增强技术。

在该方面，由聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)制成的管子是有希望的候选物。通常，PE和PP都很轻并且仍提供高冲击性、良好的刚度和高耐化学性。聚乙烯的性能不断改进，可广泛用于水和气体输送。PE的特别合适的形式是高密度聚乙烯(HDPE)。HDPE管越来越多地用于替换老化的混凝土或钢主管线。HDPE提供耐化学性和耐腐蚀性、高度的不渗透性和材料强度。HDPE管还显示出改进的长期强度、抗应力开裂性和抗快速裂纹扩展性(RCP)。这些材料特性使得在高达7巴的高压管线中使用HDPE管。然而，由PE、PP和/或HDPE制成的常规管子不能用于在天然气或石油钻探中涉及高达2,000巴(约30,000psi)的压力和高达290℃(约550°F)的温度的高压和高温(HPTP)应用。

因此，本领域需要提供增加的机械强度和性能(特别是压力等级，例如根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO 13479的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度)塑料管，例如由PE和/或PP制成。特别地，本领域需要由例如PE和/或PP的聚烯烃制成的可以承受高压的管子，特别是通常涉及在天然气或石油钻探中高达2,000巴的高压和高温(HPTP)应用中的压力。

聚脲涂料在现有技术中已广泛用于增强基材，主要是在建筑和汽车领域中。聚脲基涂料具有高弹性、柔性和耐用性，还为防水密封提供强有力的保护，防止例如通过磨损、腐蚀或腐蚀性化学品的材料降解或劣化。

聚脲最初是为保护桌面边缘而开发的，这导致双组分聚氨酯的开发，而聚脲喷涂弹性体由Mark S.Barton和Mark Schlichter(US 5534295专利)在1990年代产生。聚脲已经用于大表面积项目的涂料，例如二级安全壳、检修孔(人孔，manhole)和隧道涂料、罐内衬和卡车底板内衬。聚脲提供对混凝土和钢的粘附力。聚脲可提供高达40MPa(6000psi)的优异拉伸强度和超过500％的伸长率，这使聚脲成为坚固的涂层。

此外，聚脲基涂料在本领域中已知用于增强钢管，例如在天然气和石油工业中，其中铁基管道的腐蚀是主要问题。然而，聚脲基涂料在非金属管上的使用有限，尤其是PE和/或PP管。

例如，CN205842016(U)描述了一种用作输油管线的耐高压塑料复合管。该管包含依次排列在塑料复合管外表面上的环氧树脂粉末防腐层和柔性聚脲外保护层。CN205842016(U)没有提供关于耐高压塑料复合管或聚脲层的耐高压性的任何细节。然而，在CN205842016(U)中描述的管子不利地必须在聚乙烯管和聚脲层具有环氧树脂粉末层。

因此，需要改进PE和/或PP管的压力等级，以允许在高压应用中使用这种改进的PE和/或PP管。具体地，需要优化的低成本塑料管，以提供增强的结构性能和/或改进的高压等级。

发明内容

一方面，本发明通过提供包含聚脲基涂层的管或管道配件来解决现有技术的缺点，其中管或管道配件由塑料制成，其中塑料选自聚烯烃，优选聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)，并且其中包含聚脲基涂层的管或管道配件的机械强度和性能比不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件被改进，其中机械强度和性能涉及根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO 13479的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度。

在另一方面，本发明涉及根据本发明的管或管道配件用于需要提高的根据基于ISO 1167的静水压测试的增强的抗静水压性和/或根据基于ISO 13479的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度的应用中的用途。

在另一方面，本发明涉及根据本发明的管或管道配件用于在天然气或石油钻探中的高压和高温(HPTP)应用中的用途。

在另一方面，本发明涉及根据本发明的管或管道配件用于输送流体和/或散体中的用途。

在又一方面，本发明涉及包含根据本发明的管或管道配件的多层管或管道配件，优选增强热塑性管(RTP)。

在另一方面，本发明涉及一种系统，该系统包含根据本发明的至少一个管和/或至少一个管道配件和/或根据本发明的至少一个多层管或管道配件。

为了对本发明的详细理解，应当参考以下结合附图和根据本发明的实施方式的详细描述。

附图说明

图1显示了在管的外壁3处配备有聚脲基涂层2的根据本发明的管1的横截面。

图2显示了在管的外壁3处配备有聚脲基涂层2的根据本发明的管1的纵截面。

图3显示了在管的内壁4处配备有聚脲基涂层2的根据本发明的管1的横截面。

图4显示了在管的内壁4处配备有聚脲基涂层2的根据本发明的管1的纵截面。

图5显示了根据本发明的在根据ISO 1167的静水压测试(HPT)中研究的样品1、2和4的聚脲涂覆的管。

具体实施方式

在本发明的上下文中使用的术语的定义

在本发明的上下文中使用的术语“管子”涉及根据任何适用标准的管子、管道、管线和导管。术语“管子”还涉及管子组件和配件，例如弯头、三通(tees)或任何定制配置。管子是管状截面或空心圆柱体，通常但未必是圆形横截面，主要用于输送可流动的物质—液体和气体(流体)、浆料、粉末和大量的小固体。它也可用于结构应用。管子通常可以通过具有恒定外径(OD)的公称直径和定义厚度(壁厚)的表(schedule)来指定。

在本发明的上下文中使用的术语“管线”涉及用于输送或运输液体或气体通过(优选地长距离通过)的管系统。

在本发明的上下文中使用的术语“涂层”涉及施加到通常被称为基材的物体表面的覆盖物。在本发明的上下文中，优选基材是管或管道配件。施加涂层的目的可以是装饰性的、功能性的或两者兼有。涂层本身可以是完全覆盖基材的全身涂层，或者它可以仅覆盖基材的部分。

在本发明的上下文中使用的术语“高压和高温(HPTP)应用”涉及到涉及1巴至2500巴、优选70巴至2000巴、更优选300至1700巴、甚至更优选500巴至1400巴、最优选680巴至1100巴的压力的应用、方法和工艺。在本发明的上下文中使用的术语“高压和高温(HPTP)应用”还包括由美国石油协会(API)或石油工程师协会(SPE)定义的条件：例如，根据SPE，超-HPTP(Ultra-HPTP)对应于高达30,000psi(2068巴)的压力，极端-HPTP(Extreme-HPTP)对应于高达20,000psi(1379巴)和HTPT对应于高达15,000psi(1034巴)。API规则API PER 15K是指HPHT为具有高于15,000psi(1034巴)的压力的条件。

在本发明的上下文中使用的术语“聚脲涂层”或“聚脲基涂层”涉及包含聚脲的组合物，该组合物可以作为涂层施加到基材上。“聚脲涂层”或“聚脲基涂层”可以是例如橡胶状的、软弹性到硬的。此外，术语“聚脲涂层”或“聚脲基涂层”是指现有技术中已知的任何已知的聚脲或聚脲基涂层。例如，本领域已知使用为各种基材提供弹性保护涂层的双组分聚脲喷涂系统。可用于本发明的市售聚脲基涂料是例如来自Line X LLC,Huntsville,AL,USA的“Line-X XS-430”或“Line-X XS-350”。

在本发明的上下文中使用的术语“机械强度和性能”涉及基材(特别是管道)在物理应力(例如力、压力)下的行为和响应，和/或分别施加在基材或管上的温度。具体地，机械强度和性能涉及根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO 13479的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度。

本发明的详细描述

本发明涉及包含聚脲基涂层的管或管道配件，其中管或管道配件由塑料制成，其中塑料选自聚烯烃，优选聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)，并且其中包含聚脲基涂层的管或管道配件的机械强度和性能比不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件被改进，其中机械强度和性能涉及根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO 13479的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度。

管材

根据本发明的管和管道配件由塑料制成。通常，塑料管由热塑性材料制成。合适的塑料材料包括聚烯烃，优选聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)。在本发明的优选实施方式中，管道由聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)制成。

本发明的塑料管和管道配件，优选由聚脲涂覆基涂层的PE和/或PP制成，有利地提供了寿命、重量轻、耐化学性、无腐蚀性和易于连接。特别地，本发明的管或管道配件与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比具有改进的机械强度和性能，其中机械强度和性能涉及根据基于ISO 1167静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO 13479缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度。因此，本发明的塑料管和管道配件可用于广泛的应用，例如饮用水、废水、化学品、加热流体和冷却流体、食品、超纯液体、浆料、气体、压缩空气的输送，灌溉、塑料压力管道系统和真空系统应用。

管道标准

根据本发明的管子可以根据任何适用的国际或国家标准工业标准制造。适用标准可选自API 5L、ANSI/ASME B36.10M(表1)、BS 1600、BS 1387、EN 10255(原DIN 2448和BS1387)、ISO 65:1981、JIS和/或ISO 9080:2012。

本发明的管子可以具有任何外径(OD)或表(壁厚)。外径可指定为公称管道尺寸(NPS)、公称管径(NB)或公称直径(ND/DN)。指定外径允许相同尺寸的管子装配在一起，而不考虑壁厚。管子尺寸由许多标准记录，包括在美国和英国。

根据其他优选实施方式，本发明的管子具有10mm至1000mm、优选50mm至900mm、更优选100mm至750mm、甚至更优选400mm至600mm、最优选450mm至550mm的外径(OD)。

本发明的管子可用于压力管道并且特征在于压力等级。通常，用于压力管道的管子必须承受大10至25个大气压的压力。常用的压力管道标准包括但不限于ISO 3183、ISOL245、ASTM D2239(PE管)或ISO 14692(石油和天然气工业，玻璃增强塑料(GRP)管)。

在优选的实施方式中，聚脲涂覆基涂层的本发明的管子甚至可以用于天然气或石油钻探中的高压和高温(HPTP)应用，其中HPTP应用可以涉及1巴至2500巴、优选70巴至2000巴、更优选300至1700巴、甚至更优选500巴至1400巴、最优选680巴至1100巴的压力。

在进一步优选的实施方式中，与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比，聚脲涂覆基涂层的本发明的管或管道配件提供了改进的根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性。

在其他优选的实施方式中，与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比，聚脲涂覆基涂层的本发明的管或管道配件提供了提高的根据基于ISO 13479的缺口管测试的抗损坏性。

在其他优选的实施方式中，聚脲涂覆基涂层的本发明的管或管道配件提供了根据ISO 9080:2012的长期静水强度。

聚脲基涂料

聚脲

聚脲是一种具有交替的异氰酸酯和胺(相互反应形成脲键)的单体单元的聚合物材料它们。聚脲可由以下化学式描述

例如，聚脲可通过异氰酸酯组分和具有胺官能团的合成树脂共混组分的反应获得。通常，聚脲可通过具有高反应速率的逐步增长聚合获得。快速固化时间允许快速建立许多涂层。这样，聚脲是适用于大表面积项目的涂料，例如二级安全壳、检修孔和隧道涂料、罐内衬或管子。一些聚脲类达到6000psi(40MPa)的拉伸强度和超过500％的伸长率，使其成为坚固的涂层。

涂层

根据本发明的管或管道配件所包含的聚脲基涂层优选以受控的厚度施加。优选地，聚脲基涂层具有0.1mm至20mm、优选0.5mm至15mm、更优选1mm至10mm、甚至更优选2mm至6mm、最优选在2.5mm到3.5mm的厚度。

与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比，本发明的管或管道配件所包含的聚脲基涂层提供了包含聚脲基涂层的管或管道配件的提高的机械强度和性能。在该方面，机械强度和性能涉及根据基于ISO 1167静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO13479缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度。

具体地，当与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比，本发明的管或管道配件所包含的聚脲基涂层使管或管道配件对苛刻的物理和化学条件(例如高压和/或高温和/或腐蚀性物质)的抗性增加了至少0.1至200％、优选1至100％、更优选至少10至90％、甚至更优选至少25至70％、最优选至少40至60％。例如，当与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比，聚脲基涂层提供的根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度和/或管或管道配件的耐压性和/或对管或管道配件的快速裂纹扩展(RCP)的最小临界压力，增加了至少0.1至200％、优选1至100％、更优选至少10至90％、甚至更优选至少25至70％、最优选至少40至60％。

在另一个实例中，当根据基于ISO 1167静水压测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的直至损坏的测试时间增加了至少0.1至1000％、优选至少1至700％、更优选至少10至500％。在另一个实例中，当根据基于ISO 1167静水压测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基的涂层提供的直至损坏的测试时间增加了至少1％、优选至少10％、更优选至少100％、甚至更优选至少400％、最优选至少600％。

在又一个实例中，当根据基于ISO 13479缺口管测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的直至损坏的测试时间增加了至少0.01至200％、优选至少0.1至150％、更优选至少1至120％、最优选至少1至100％。在另一个实例中，当根据基于ISO 13479缺口管测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的直至损坏的测试时间增加了至少1％、优选至少5％、更优选至少20％、甚至更优选至少50％、最优选至少100％。

这样，配备有根据本发明的聚脲基涂层的塑料管或管道配件允许增加的结构完整性、可靠性和安全性。

制造配备有聚脲基涂层的PE和/或PP管的工艺

可以通过本领域已知的任何涂覆方法将聚脲基涂料施加到管或管道配件上，例如喷涂、浸入浴中或现场施加。

对于根据本发明的管或管道配件，可以使用本领域已知的任何聚脲涂覆方法。例如，可以使用双组分聚脲喷涂系统。双组分聚脲喷涂系统通常包含异氰酸酯组分和具有胺官能团的合成树脂共混组分。通常，聚脲可通过具有高反应速率的逐步增长聚合获得。快速固化时间允许快速建立许多涂层。这样，聚脲是适用于大表面积项目的涂料，例如二级安全壳、检修孔和隧道涂料、罐内衬或管子。可单独或组合用于本发明的可商购的聚脲基涂料是例如来自Line X LLC,Huntsville,AL,USA的“Line-X XS-430”或“Line-X XS-350”。

提高长期静水强度

配备有本发明的聚脲基涂层的管或管道配件可以在苛刻的物理和化学条件下使用，例如，苛刻的机械条件和/或高压和/或高温和/或腐蚀性物质施加于管或管道配件。

根据本发明的优选的实施方式，当与未涂覆的塑料管相比，配备有本发明的聚脲基涂层的塑料管提供了改进的根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO 1347的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度。

在更优选的实施方式中，当与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度和/或管或管道配件的耐压性和/或对塑料管或管道配件的快速裂纹扩展(RCP)的最小临界压力，增加了至少0.1至200％、优选1至100％、更优选至少10至90％、甚至更优选至少25至70％、最优选至少40至60％。

在本发明的另一个更优选的实施方式中，当根据基于ISO 1167的静水压测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的直至损坏的测试时间增加了至少0.1至1000％、优选至少1至700％、更优选至少10至500％。在另一个更优选的实施方式中，当根据基于ISO 1167的静水压测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的测试时间直到损坏增加了至少1％、优选至少10％、更优选至少100％、甚至更优选至少400％、最优选至少600％。

在本发明的又一个更优选的实施方式中，当根据基于ISO 13479的缺口管测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的直至损坏的测试时间增加了至少0.01至200％、优选至少0.1至150％、更优选至少1至120％、最优选至少1至100％。在另一个更优选的实施方式中，当根据基于ISO 13479的缺口管测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的测试时间直到损坏增加了至少1％、优选至少5％、更优选至少20％、甚至更优选至少50％、最优选至少100％。

配备有聚脲基涂层的PE和/或PP管的用于高压应用中的用途

根据本发明的优选的实施方式，聚脲涂覆基涂层的根据本发明的管或管道配件可用于高压应用。例如，配备有聚脲基涂层的PE和/或PP管可用于天然气或石油钻探中的高压和高温(HPTP)应用。在优选的实施方式中，HPTP应用可涉及1巴至2500巴、优选70巴至2000巴、更优选300至1700巴、甚至更优选500巴至1400巴、最优选680巴至1100巴的压力。这样，提供了用于HPTP应用的由碳钢和/或其他易于腐蚀并涉及昂贵维护的金属或合金制成的管子的替代物。具体地，配备有聚脲基涂层的本发明的PE和/或PP管有利地允许改进的机械强度和性能，其中机械强度和性能涉及以较低成本的根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO 13479的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO9080:2012标准的长期静水强度。

配备有聚脲基涂层的PE和/或PP管的用于输送材料中的用途

在另一方面，聚脲涂覆基涂层的本发明的管或管道配件可用于输送流体和/或散体。例如，配备有聚脲基涂层的塑料管可用于输送选自饮用水、废水、化学品、加热流体和冷却流体、食品、超纯液体、浆料、气体和/或压缩空气、天然气、天然气液体、原油和/或精炼石油的流体。在优选实施方式中，配备有聚脲基涂层的PE和/或PP管或管道配件可以输送天然气、天然气液体、原油和/或精炼石油。配备有聚脲基涂层的PE和/或PP管或管道配件比常用的碳钢管更不易腐蚀。换言之，本发明提供了用于输送流体(优选石油工业流体)的可靠且有成本效益的替代物。

一种包含聚脲涂覆的管和/或管道配件的多层管或管道配件

在另一方面，本发明涉及包含根据本发明的管或管道配件的多层管或管道配件。在优选的实施方式中，多层管或管道配件是增强热塑性管(RTP)。这样，通常由例如碳钢的昂贵材料制成的多层管或管道配件的增强层可以替代为根据本发明的管或管道配件。这允许降低多层管或管道配件的成本，而不会影响对多层管的机械强度和性能的要求，特别是不会影响根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO 13479的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度。

一种包含聚脲涂覆的管和/或管道配件的系统

在另一方面，本发明涉及一种系统，该系统包含根据本发明的至少一个管和/或至少一个管道配件和/或本发明的至少一个多层管或管道配件。这种系统可以是例如管道系统、排水、污水系统、管线、气管线和/或石油管线。本发明的系统有利地允许用于在需要根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO 1347的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度的应用中和/或在涉及苛刻的物理和化学条件的应用中的用途。

实施例

1.聚脲涂覆的塑料管的制备

在本发明中，聚脲基涂料由来自Line X LLC,Huntsville,AL,USA的市售双组分聚脲系统“Line-X XS-430”或“Line-X XS-350”制成。

聚脲涂覆基涂料的管子是外径(OD)分别为32mm和110mm的BorSafe HE3490LSHDPE管。

聚脲基涂料通过标准喷涂应用来施加。例如，在典型的程序中，配备有聚脲基涂层的管子首先经过表面制备步骤。在表面制备步骤中，管道用表面制备化学品(来自Line XLLC,Huntsville,AL,USA的市售LX-1275或甲乙酮(MEK))处理，然后根据制造商建议给予时间干燥。在替代方法中，在表面制备步骤中，使用40号砂纸对管子表面进行蚀刻，然后火焰处理。在第二步中，以3mm的厚度将聚脲基涂层施加到表面处理的管子上。

表1：聚脲涂覆的BorSafe HE3490LS HDPE管的制备。在所有样品1至8中，管子都配备有3mm的聚脲涂层。

2、聚脲涂覆的塑料管的性能

在根据ISO 1167的静水压测试(HPT)(样品1至4)和根据ISO 13479的缺口管测试(NPT)(样品5至8)中评估了根据样品1至8的聚脲涂覆管。

2.1.根据ISO 1167的静水压测试(HPT)

在根据ISO 1167的静水压测试(HPT)中，测试了管子保持压力而不损坏的能力。

根据ISO 1167的HPT，由外径(OD)为32mm的BorSafe HE3490LS HDPE管制成的样品1至4与相应的未涂覆的BorSafe HE3490LS HDPE管进行了测试(参照1至3)。损坏管如图5所示。HPT的结果总结在下表2中。

表2：在80℃和12.2巴的压力下根据ISO 1167的HPT结果

从表2可以得出，样品1至4分别提供了2565和2027小时的直至损坏的测试时间。这相当于增加了高达857％的直至损坏的测试时间(样品1vs.参照3)。因此，根据本发明的聚脲涂覆管明显优于未涂覆的参照管。

2.2.根据ISO 13479的缺口管测试(NPT)

在根据ISO 13479的缺口管测试(NPT)中，测试了材料承受缓慢裂纹扩展(SCG)的能力。所有测试的管子，即根据本发明的聚脲涂覆的管子和未涂覆的参照管子在测试开始之前都被均匀地刻下缺口。

根据ISO 13479的NPT，用外径(OD)为110mm的BorSafe HE3490LS HDPE管制成的样品5到8与相应的未涂覆的HE3490LS HDPE管进行了测试(参照1到3)。NPT的结果总结在下表3中。

表3：在80℃和9.2巴的压力下根据ISO 13479的NPT结果。

从表3可以得出，与未涂覆的参照管相比，根据样品5、6和7(见上表1)的配备有聚脲基涂层的管子观察到了改进的性能，即在80℃和9.2巴的压力下根据ISO 13479的NPT下的更优的材料承受缓慢裂纹扩展(SCG)的能力。

实施方式列表

本发明的第一实施方式涉及包含聚脲基涂层的管或管道配件，其中管或管道配件由塑料制成，其中塑料选自聚烯烃，优选聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)，并且其中包含聚脲基涂层的管或管道配件的机械强度和性能比不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件被改进，其中机械强度和性能涉及根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或ISO13479下的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度。

根据本发明的第二实施方式，在前述实施方式的管或管道配件中，聚脲基涂层完全覆盖管或管道配件，或者聚脲基涂层仅覆盖管或管道配件的部分。

根据本发明的第三实施方式，在前述实施方式中任一项的管或管道配件中，聚脲基涂层覆盖管或管道配件的内壁和/或管或管道配件的外壁。

根据本发明的第四实施方式，在前述实施方式中任一项的管或管道配件中，聚脲基涂层具有0.1mm至20mm、优选0.5mm至15mm、更优选1mm至10mm、甚至更优选2mm至6mm、最优选2.5mm至3.5mm的厚度。

根据本发明的第五实施方式，在前述实施方式中任一项的管或管道配件中，管子具有10mm至1000mm、优选50mm至900mm、更优选100mm至750mm、甚至更优选400mm至600mm、最优选450mm至550mm的外径(OD)。

根据本发明的第六实施方式，在前述实施方式中任一项的管或管道配件中，当与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度和/或管或管道配件的耐压性和/或对管或管道配件的快速裂纹扩展(RCP)的最小临界压力，增加了至少0.1至200％、优选1至100％、更优选至少10至90％、甚至更优选至少25至70％、最优选至少40至60％。

根据本发明的第七实施方式，在前述实施方式中任一项的管或管道配件中，当根据基于ISO 1167的静水压测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的直至损坏的测试时间增加了至少0.1至1000％、优选至少1至700％、更优选至少10至500％。

根据本发明的第八实施方式，在前述实施方式中任一项的管或管道配件中，当根据ISO 1167下的静水压测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的直至损坏的测试时间增加了至少1％、优选至少10％、更优选至少100％、甚至更优选至少400％、最优选至少600％。

根据本发明的第9实施方式，在前述实施方式中任一项的管或管道配件中，当根据基于ISO 13479的缺口管测试测量，并与不包括聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的直至损坏的测试时间增加了至少0.01至200％、优选至少0.1至150％、更优选至少1至120％、最优选至少1至100％。

根据本发明的第十实施方式，在前述实施方式中任一项的管或管道配件中，当根据基于ISO 13479的缺口管测试测量，并与不包含聚脲基涂层的相应管或管道配件相比时，聚脲基涂层提供的直至损坏的测试时间增加了至少1％、优选至少5％、更优选至少20％、甚至更优选至少50％、最优选至少100％。

本发明的第十一实施方式涉及根据第一至第十实施方式中任一项的涂覆聚脲基涂层的管或管道配件用于需要增强的根据基于ISO 1167的静水压测试的抗静水压性和/或根据基于ISO 13479的缺口管测试的抗损坏性和/或根据ISO 9080:2012标准的长期静水强度的应用的用途。

本发明的第十二实施方式涉及根据第一至第十实施方式中任一项的涂覆聚脲基涂层的管或管道配件用于天然气或石油钻探中的高压和高温(HPTP)应用的用途，其中管或管道配件是PE和/或PP管，并且其中高压应用涉及1巴至2500巴、优选70巴至2000巴、更优选300至1700巴、甚至更优选500巴至1400巴、最优选680巴至1100巴的压力。

本发明的第十三实施方式涉及根据第一至第十实施方式中任一项的涂覆聚脲基涂层的管或管道配件用于输送流体和/或散体的用途，优选其中流体选自饮用水、废水、化学品、加热流体和冷却流体、食品、超纯液体、浆料、气体和/或压缩空气、天然气、天然气液体、原油和/或精炼石油，优选流体是天然气、天然气液体、原油和/或精炼石油。

本发明的第十四实施方式涉及一种包含根据第一至第十实施方式中任一项的管或管道配件的多层管或管道配件，优选增强热塑性管(RTP)。

本发明的第十五实施方式涉及一种系统，该系统包含根据第一至第十实施方式中任一项的至少一个管和/或至少一个管道配件和/或根据第十四实施方式的至少一个多层管或管道配件，优选地，其中系统是管道系统、排水系统、污水系统、管线、天然气管线和/或石油管线。