Предварительно отформованная футеровка с металлическим порошком для трубы

Номер патента: 14503

Опубликовано: 30.12.2010

Автор: Лахиджани Джэйкоб

Есть еще 5 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Труба, имеющая футеровку, присоединенную к внутренней и/или внешней поверхности трубы, в которой футеровка предварительно изготовлена формованием расплава сополимера тетрафторэтилена и перфторированного алкилвинилового эфира и содержит металлический порошок в количестве, обеспечивающем возможность сцепления футеровки с поверхностью трубы, причем данное сцепление характеризуется сопротивлением к отслаиванию, составляющим по меньшей мере 10 фунт-сил на дюйм (1750 Н/м) при испытании на отслаивание под углом 90°.

2. Труба по п.1, в которой металлический порошок выбирают из группы, состоящей из цинка, меди и олова или их сочетаний.

3. Труба по п.2, в которой металлический порошок содержит цинк.

4. Труба по п.1, в которой внутренний диаметр трубы составляет 2,5 см или меньше.

5. Труба по п.1, в которой линейная или разветвленная алкильная группа указанного перфторированного алкилвинилового эфира содержит от 1 до 5 атомов углерода.

6. Труба по п.1, в которой предварительно отформованная футеровка дополнительно включает в себя множество барьерных частиц.

7. Труба по п.6, в которой барьерные частицы содержат чешуйки слюды.

8. Труба по п.1, в которой предварительно отформованная футеровка содержит внутренний слой и внешний слой.

9. Труба по п.8, в которой предварительно отформованная футеровка дополнительно содержит по меньшей мере один промежуточный слой, расположенный между внутренним слоем и внешним слоем.

10. Труба по п.8, в которой внешний слой не содержит добавленного металлического порошка.

11. Труба по п.8, в которой внешний слой состоит, по существу, из сополимера тетрафторэтилена/перфторированного алкилвинилового эфира.

12. Труба по п.8, в которой внутренний слой содержит множество барьерных частиц.

13. Труба по п.8, дополнительно включающая в себя промежуточный слой, расположенный между внутренним слоем и внешним слоем, в которой промежуточный слой содержит множество барьерных частиц.

14. Способ изготовления трубы по любому из пп.1-13, включающий вставку предварительно отформованной футеровки в трубу и формирование сцепления футеровки с внутренней поверхностью трубы посредством нагревания трубы до расплавления футеровки и последующего охлаждения трубы.

15. Способ по п.14, в котором предварительно отформованную футеровку и трубу нагревают.

16. Способ по п.14, в котором этап формирования предварительно отформованной футеровки включает в себя совместную экструзию одновременно внутреннего слоя и внешнего слоя с образованием предварительно отформованной футеровки.

17. Способ по п.14 или 16, в котором труба и предварительно отформованная футеровка вращаются вокруг одной оси для нагрева трубы и предварительно отформованной футеровки.

Текст

Смотреть все

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ОТФОРМОВАННАЯ ФУТЕРОВКА С МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ПОРОШКОМ ДЛЯ ТРУБЫ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: Е.И. ДЮПОН ДЕ НЕМУР ЭНД КОМПАНИ (US) Настоящее изобретение относится к предварительно отформованной футеровке из сополимера тетрафторэтилен/перфтор (алкилвинилового эфира), присоединенной посредством адгезии к поверхности трубы и, в частности, нефтепромысловой трубы, без необходимости иметь грунтовочный слой или адгезив. Футеровка содержит металлический порошок в количестве, эффективном для обеспечения адгезии между футеровкой и поверхностью трубы. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления такой трубы, в котором в предпочтительном варианте воплощения футеровка подвергается совместной экструзии, чтобы сформировать внутренний слой и внешний слой. Данный вариант воплощения с совместной экструзией особенно полезен для тех областей применения, в которых необходима высокая чистота. В этом случае внутренний слой содержит эффективное количество металлического порошка, а внешний слой представляет собой чистый сополимер тетрафторэтилен/перфтор (алкилвинилового эфира). 014503 Область техники Настоящее изобретение относится к предварительно отформованной перфторполимерной футеровке, содержащей металлический порошок в количестве, эффективном для адгезии предварительно отформованной футеровки к внутренней поверхности трубы, без необходимости использования грунтовочного слоя или адгезива. Настоящее изобретение особенно подходит для применения в нефтепромысловых трубах. Уровень техники Известны сосуды для центробежного футерования для покрытия внутренней поверхности сосуда слоем фторполимера требуемой толщины, которые раскрыты в работе J. Scheirs, Modern Fluoropolymers,John WileySons (1997). Согласно этому способу достаточное количество фторполимера в порошкообразной форме добавляется в металлический сосуд для покрытия внутренней поверхности сосуда слоем фторполимера требуемой толщины с последующим вращением сосуда вокруг одной или нескольких осей в печи, чтобы расплавить фторполимер, в результате чего фторполимер покрывает внутреннюю поверхность сосуда и формирует бесшовную футеровку. Данная фторполимерная футеровка защищает сосуд от корродирующих веществ, хранящихся или обрабатываемых в сосуде, за счет химической стойкости фторполимера, формирующего футеровку, и за счет того, что футеровка является непрерывной относительно внутренней поверхности сосуда, которая была бы открыта для воздействия корродирующих веществ, если бы футеровки не было. Итак, футеровка не имеет отверстий, даже микроотверстий,через которые могло бы проникнуть корродирующее вещество, чтобы агрессивно воздействовать на материал, из которого изготовлен сосуд. Адгезия к фторполимерным поверхностям является слабой, поскольку фторполимер обладает свойством не допускать прилипания, так что на футеровках не отлагаются компоненты переносимых веществ, возможность чего может возникнуть, если переносимые вещества охлаждаются при транспортировке, что ведет к выпадению в осадок менее растворимых компонентов. Эти вещества контактируют только с инертной фторполимерной поверхностью футеровки. Однако центробежное футерование может быть затратным, так как печь, которая используется для данного процесса, является дорогостоящей, особенно когда сосуд должен вращаться вокруг нескольких осей. Некоторые обрабатываемые в расплавленном состоянии фторполимеры, такие как сополимеры этилена либо с тетрафторэтиленом (ETFE), либо с хлортрифторэтиленом (ECTFE), при центробежном футеровании формируют футеровки, которые сцепляются с внутренней поверхности сосуда без использования грунтовочного слоя или адгезива. Однако для перфторированных обрабатываемых в расплавленном состоянии сополимеров, таких как сополимеры тетрафторэтилен/гексафторпропилен (FEP) и тетрафторэтилен/перфтор(алкилвиниловый эфир) (PFA), футеровки не сцепляются так же хорошо с сосудом, формируя вместо этого так называемую рыхлую футеровку. Рыхлые футеровки удерживаются на месте благодаря конфигурации внутренней поверхности сосуда, т.е. механически крепятся по месту. В то время как это является удовлетворительным для некоторых областей применения, слабая адгезия между футеровкой и внутренней поверхностью сосуда становится недостатком в таких сосудах, как трубы, где возможность для механического сдерживания смещения футеровки ограничена, особенно когда длина трубы увеличивается. Кроме того, прохождение вещества, такого как нефть, через трубу, особенно когда поток вещества изменяется, подвергает футеровку воздействию вибрации и механических напряжений,которые могут привести к разрушению футеровки. При наличии корродирующих веществ нарушение футеровки открывает сосуд для воздействия коррозии. При наличии веществ, для которых сохранение их чистоты является критичным, например при обработке пищевых продуктов, обработке лекарств, обработке полупроводников, загрязнении транспортируемой среды путем воздействия материала, из которого изготовлен сосуд (т.е. металла), вызванном разрушением футеровки, является недопустимым. Далее при рыхлых футеровках газ может проникнуть в пространство между футеровкой и стенкой сосуда, отодвигая футеровку от стенки и ограничивая течение вещества. Это может вести к блокировке течения и прерывистому течению, что является нежелательным. Известны способы футерования труб предварительно отформованными пленками, например патент США 2833686 (Sandt) и издание Research Disclosure номер 263060, в которых описываются футеровки,изготовленные из политетрафторэтилена, который является необрабатываемым в расплавленном состоянии фторполимером. В обоих документах используется связующий агент из фторированного этиленпропилена, который не обеспечивает особенно хорошей адгезии из-за свойств фторполимеров в целом не допускать прилипания. Фторполимерная предварительно отформованная футеровка для трубы раскрыта в патенте США 3462825 (Pope). В данном патенте связующий агент не используется. Следовательно, циклические изменения давления и температуры, которые могут возникнуть при использовании труб с такой футеровкой,могут вызвать изгибание футеровки, ее отрыв от внутренней поверхности, что позволит газам и жидкостям накапливаться между футеровкой и поверхностью стенки, и будет сужать проход для потока нефти. Было бы желательно иметь возможность футеровать трубу обрабатываемым в расплавленном состоянии перфторполимером, тем самым создавая внутреннюю поверхность, которая обладает стойкостью к коррозионному воздействию кислот, к которой трудно прилипать веществам, которая имеет хорошую адгезию с трубой и которая не требует использования связующих агентов или центробежного-1 014503 футерования с фторполимерными порошками. Благодаря ее стойкости к разрушению такая футеровка была бы пригодна для тех производств, которые требуют высокой чистоты. Далее было бы желательно,чтобы футеровка имела длительный срок службы и хорошую адгезию с трубой и не имела склонности к изгибанию при ее использовании в течение многих лет для транспортировки корродирующих веществ. Сущность изобретения В настоящем изобретении предварительно отформованная перфторполимерная футеровка используется для футерования трубы, чтобы получить поверхность, стойкую к агрессивному воздействию корродирующих веществ, и которая не загрязняет текучее вещество, транспортируемое в футерованной трубе. Хорошая адгезия футеровки к трубе достигается благодаря наличию металлического порошка в предварительно отформованной для трубы футеровке, который способствует сцеплению футеровки с поверхностью трубы. Неожиданно, предварительно отформованная футеровка сцепляется особенно хорошо с внутренней поверхностью трубы на этапе простого нагревания, без необходимости иметь адгезив или грунтовочный слой. Сцепление футеровки с внутренней поверхностью трубы включает в себя нагревание трубы, достаточное, чтобы расплавить футеровку, и последующее охлаждение трубы. Футеровка имеет большую усадку во время охлаждения, чем труба, что может вести к отходу футеровки от внутренней поверхности трубы. Несмотря на это, в настоящем изобретении адгезия, достигаемая нагревом, к неожиданности, остается ненарушенной при охлаждении, в результате чего получается футеровка, которая не отходит от внутренней поверхности трубы. Дополнительно с настоящим изобретением становится возможным футеровать трубы малого диаметра, а также малые фитинги и колена. Это невозможно при таких технологиях покрытия, как центробежное футерование, так как в малой трубе нет достаточного места для приема того количества частиц полимера, которое требуется для покрытия внутреннего пространства трубы. Более того, даже если частицы полимера были с усилием введены в трубу, полимер должен течь свободно, и в малой трубе нет достаточного места для такого свободного течения. Настоящее изобретение является менее затратным, чем обычные технологии центробежного футерования, которые требуют использования установки центробежного футерования, имеющей печь, в которой сосуд или труба, которые будут покрываться футеровкой, должны вращаться в течение длительного периода времени ("Fluoroplastics", Vol. 2, "Melt Processible Fluoropolymers", S. Ebnesajjad, Plastics Design Library, Norwich, NY, 2003, p.264). В отличие от этого, настоящее изобретение может использовать стандартную печь, или в предпочтительном варианте воплощения труба может вращаться в печи вокруг единственной оси. По настоящему изобретению получаются предварительно отформованные футеровки, которые особенно подходят для применения в тех областях, где требуется высокая степень чистоты. В варианте воплощения с совместной экструзией внешний слой, который контактирует с текучей средой, формируется из чистого обрабатываемого в расплавленном состоянии перфторполимера, т.е. обрабатываемого в расплавленном состоянии сополимера тетрафторэтилена и перфтор(алкилвинилового эфира) без присутствия цинка или другого металлического порошка, и формируется внутренний слой, в котором имеется цинк или металлический порошок. При такой конфигурации становится возможным получить хорошую адгезию трубы и футеровки, которая не загрязняет текучую среду. Так как футеровка по настоящему изобретению является стойкой к отложению на ней веществ, и так как она имеет хорошую адгезию и стойкость к разрушению, она особенно пригодна для технологий,которые требуют высокой чистоты, таких как обработка пищи, обработка лекарств и обработка полупроводников. Возможность применения в таких требующих высокой чистоты областях может быть получена при варианте воплощения с совместной экструзией, в котором внешний слой, который контактирует с текучей средой, формируется из чистого перфторполимера. В данном внешнем слое не имеется цинкового или другого металлического порошка. Внутренний слой, в котором присутствует цинковый или металлический порошок, формируется ближе к трубе. При такой конфигурации становится возможным получить хорошую адгезию футеровки к трубе. Тем самым, в соответствии с настоящим изобретением получена труба, включающая в себя предварительно отформованную футеровку, содержащую обрабатываемый в расплавленном состоянии сополимер тетрафторэтилена и перфтор(алкилвинилового эфира) и металлический порошок в количестве, эффективном для адгезии футеровки к внутренней и/или внешней поверхности трубы. Далее в соответствии с настоящим изобретением предлагается способ формирования трубы, имеющей предварительно отформованную футеровку, содержащую обрабатываемый в расплавленном состоянии сополимер тетрафторэтилена и перфтор(алкилвинилового эфира) и металлический порошок в количестве, эффективном для адгезии футеровки к внутренней поверхности трубы, включающий в себя формирование указанной предварительно отформованной футеровки, вставку указанной футеровки в трубу и адгезию футеровки к внутренней поверхности трубы. Футеровка может также быть надета на внешнюю поверхность трубы, и труба и футеровка нагреваются, тем самым сцепляя футеровку с внешней поверхностью трубы.-2 014503 Согласно еще одному варианту воплощения настоящего изобретения труба и футеровка могут вращаться в печи вокруг единственной оси, чтобы нагреть трубу и футеровку и сцепить футеровку с трубой. Вращение обеспечивает хорошее распределение нагрева и обеспечивает равномерную адгезию футеровки к поверхности трубы, исключающую изгибание футеровки. Так как для удержания футеровки на месте не используется сцепляющий агент, вращение предотвращает схлопывание футеровки на саму себя. Согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения предварительно отформованная футеровка может быть сформирована путем совместной экструзии внутреннего слоя и внещнего слоя. Внешний слой футеровки состоит, по существу, т.е. представляет собой чистый перфторполимер в виде обрабатываемого в расплавленном состоянии сополимера тетрафторэтилена и перфтор(алкилвинилового эфира), и внутренний слой футеровки, который сцепляется с трубой, содержит смесь сополимера тетрафторэтилена и перфтор(алкилвинилового эфира) и металлического порошка. Подробное описание изобретения Настоящее изобретение относится к трубе, включающей в себя предварительно отформованную футеровку, сцепленную с поверхностью трубы. Хотя приводимое описание фокусируется на предварительно отформованных футеровках, вставляемых внутрь трубы, для использования в тех областях, где текучие вещества транспортируются в трубе, специалистам в данной области техники будет понятно, что предварительно отформованная футеровка может быть как вставлена внутрь трубы, так и надета как оболочка снаружи трубы, как это может быть в случае теплообменника, в котором охлаждающая и нагревающая текучая среда прокачивается через трубы, чтобы нагреть или охладить текучую среду, проходящую с внешней стороны трубы. Также возможен и такой случай применения, когда будет полезно,чтобы обе поверхности трубы, внутренняя и внешняя, были покрыты футеровкой по настоящему изобретению. Предварительно отформованная футеровка полезна для уменьшения коррозионного действия окружающей среды и конкретных веществ, воздействию которых поверхности трубы открыты, даже если окружающие среды и вещества внутри и снаружи трубы могут различаться. Труба с перфторполимерной футеровкой согласно настоящему изобретению может транспортировать текучую среду, которая имеет высокие требования по чистоте. Эта среда может быть корродирующей. Она часто встречается в таких отраслях промышленности, как обработка пищевых продуктов, обработка лекарств и обработка полупроводников. Это также применимо к химической промышленности. Дополнительно труба с перфторполимерной футеровкой согласно настоящему изобретению может транспортировать химикаты или нефть, которые подвержены окислению и способны закупорить трубы,через которые они транспортируются. Примером такой трубы является нефтепромысловая труба, известная как скважинная труба, которая обычно имеет большой диаметр, и в целях экономии изготавливается из углеродистой стали, а не из более дорогих коррозионно-стойких сплавов. Коррозия возбуждается горячей подземной окружающей средой, в которой скважинные трубы транспортируют нефть от залегающих на большой глубине месторождений к земной поверхности. Вещества, такие как вода, сера, диоксид серы, диоксид углерода, присутствующие в нефти, как правило, делают ее кислотной и способной к агрессивному корродирующему воздействию на незащищенную поверхность трубы из углеродистой стали. Даже при более низких температурах транспортирующие трубопроводы, которые идут на большие расстояния по или вблизи земной поверхности, испытывают воздействие коррозии из-за длительности времени контакта. Корродированные трубы трудно и дорого заменять, и они представляют собой опасность для людей и окружающей среды. Таким образом, настоящее изобретение особенно подходит для нефтепромысловых труб. Такие нефтепромысловые трубы могут использоваться как составные секции в транспортирующем нефть трубопроводе или в скважинном нефтепромысловом трубопроводе, однако необходимо понимать, что труба по настоящему изобретению не ограничена этой областью применения. Нефтепромысловые трубы, как правило, являются большими, имея внутренний диаметр по меньшей мере примерно 2 дюйма (5 см), а иногда больше чем примерно 6 дюймов (15,4 см) и длину по меньшей мере примерно 10 футов (3 м), чаще всего по меньшей мере примерно 20 футов (6,1 м) и часто по меньшей мере примерно 30 футов (9,1 м). Трубы обычно изготавливают из жесткого металла, хотя они могут быть изготовлены из гибкого металлического шланга. Как было указано выше, в целях экономии они обычно изготавливаются из углеродистой стали и по этой причине подвержены агрессивному корродирующему воздействию кислотных объектов в нефти, если они не защищены коррозионно-стойким покрытием. В настоящем изобретении внутреннюю поверхность трубы покрывает перфторполимер, который одновременно и стоек к коррозии, и обладает хорошими антиадгезивными характеристиками. Положительные эффекты перфторполимерной футеровки по настоящему изобретению также отмечаются для труб, которые изготовлены из других металлов, таких как алюминий, а также нержавеющая сталь и другие коррозионно-стойкие сплавы, которым свойство перфторполимерной футеровки не допускать прилипания придает стойкость к адгезии с компонентами вещества, транспортируемого через трубы. Отложение асфальтенов из сырой нефти - это один из примеров такой адгезии. В то время как относительные размеры нефтепромысловой трубы, изготовленной в соответствии с настоящим изобретением, являются большими, не требуется, чтобы толщина футеровки была большой.-3 014503 В особенно предпочтительном варианте воплощения предварительно отформованная футеровка в типичном случае имеет толщину от примерно 20 до примерно 250 милей (500-6250 мкм), предпочтительно от примерно 20 до примерно 100 милей (500-2500 мкм). Большая площадь внутренней поверхности трубы,на которой предварительно отформованная футеровка не поддерживается ничем, кроме адгезии к внутренней поверхности трубы, требует высокой степени целостности адгезии. Иначе изменяющиеся условия температуры, давления и механических контактов могут заставить футеровку отделиться от внутренней поверхности, ведя к снижению как защиты от коррозии, так и даже, возможно, защиты от прилипания,если футеровка разрушается. Кроме того, отделение футеровки может привести к ее охлопыванию, приводя к уменьшению потока и даже закупориванию. Поэтому предварительно отформованная футеровка согласно настоящему изобретению содержит обрабатываемый в расплавленном состоянии сополимер тетрафторэтилена и перфтор(алкилвинилового эфира), который обеспечивает необходимые свойства не допускать прилипания для футеровки, и металлический порошок в количестве, эффективном для адгезии футеровки к трубе. Достаточность адгезии измеряют путем испытания на отслаивание под углом 90, как будет описано ниже в примерах. Сопротивление отслаиванию, которое может быть достигнуто в настоящем изобретении, составляет по меньшей мере 10 фунт-сила на дюйм (10 фунт-сила/дюйм или 1750 Н/м), предпочтительно по меньшей мере 20 фунт-сила на дюйм (20 фунт-сила/дюйм или 3500 Н/м) и более предпочтительно по меньшей мере 25 фунт-сила на дюйм (25 фунт-сила/дюйм или 4400 Н/м). Металлический порошок представляет собой способствующий адгезии и препятствующий образованию пузырьков металлический порошок. Предпочтительными металлическими порошками, которые заставляют предварительно отформованную футеровку сцепляться с поверхностью трубы, являются порошки цинка (Zn), меди (Cu), олова (Sn) или их сочетания, в виде физических смесей или в виде сплавов. Примеры таких сплавов включают в себя Cu/Zn (латунь) и Cu/Sn (бронза). Эти металлические порошки используются в малых количествах, предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 10 вес.%, более предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 7 вес.% от веса полимера. Металлический порошок обычно имеет размер частиц не более чем примерно 100 мкм, предпочтительно менее чем примерно 60 мкм. По меньшей мере примерно 75 вес.% и предпочтительно по меньшей мере примерно 90 вес.% частиц металлического порошка будут иметь размер частиц в диапазоне от примерно 1 до 100 мкм. Металлический порошок может быть смешан с порошком обрабатываемых в расплавленном состоянии сополимеров тетрафторэтилена просто посредством сухого смешивания, и затем полученная смесь сформирована в гранулы или путем физического сжатия, или путем экструзии в расплавленном состоянии в нить или нити, которые затем отрезаются для формирования гранул, как они обычно называются при отрезании нитей в расплавленном виде, или кубики, как они обычно называются при отрезании нитей после охлаждения. Для простоты используемый далее термин гранула включает в себя и гранулы, и кубики. Гранулы обычно имеют диаметр примерно 3000-4000 мкм и длину примерно 10002000 мкм. Имеются также миникубики, которые подходят для использования согласно настоящему изобретению. Миникубики экструдируются и отрезаются аналогично кубикам, но имеют длину примерно 200-2000 мкм и диаметр примерно 1000 мкм, как раскрыто в патенте США 6632902. Миникубики включены в понятие гранулы, используемое здесь. Для более эффективного сухого смешивания желательно, чтобы металлический порошок и порошок обрабатываемого в расплавленном состоянии перфторполимера были подобны по размеру. В отношении описания порошка обрабатываемого в расплавленном состоянии перфторполимера смотри патент США 4714756 (закалка, описанная в данном патенте, не является необходимой для сухого смешивания согласно настоящему изобретению). Экструдер выбирается таким образом, чтобы выполнить достаточное равномерное смешивание металлического порошка и порошка перфторполимера для получения смеси металлического порошка-перфторполимера. Это может быть выполнено с помощью одношнекового экструдера или двухшнекового экструдера, причем последний дает лучшее смешивание, если это требуется. Конструкция шнека с наличием смешивающих элементов может также быть выбрана для оптимизации смешивания без дополнительной обработки полимера. Термин порошок, используемый в предыдущем абзаце, включает в себя термин дробь, иногда используемый для фторполимеров, предназначенных для центробежного формования в расплавленном виде, как это раскрыто в патенте США 4714756. Размер частиц порошка обычно составляет менее чем примерно 500 мкм. Альтернативно, металлический порошок может быть путем сухого смешивания смешан с уже гранулированным перфторполимером и подан на экструдер, чтобы сформировать гранулы смеси металлического порошка и перфторполимера. Сухое смешивание выполняется при комнатной температуре. При большом различии размеров между гранулами перфторполимера и металлического порошка может быть необходимо более тщательное смешивание в экструдере. Смеси металлического порошка-перфторполимера, описанные в предыдущих абзацах, могут представлять собой композицию с высоким содержанием металлического порошка, так что получаемые в результате гранулы могут быть использованы как концентрат, который может быть разбавлен путем-4 014503 смешивания с дополнительным количеством перфторполимера (не содержащим металлического порошка) при изготовлении перфторполимерной футеровки с требуемым количеством металлического порошка. В случае концентрата количество металлического порошка в гранулах может превышать 10 вес.%,указанных выше как предпочтительный максимум для перфторполимерной футеровки. Гранулирование сухой смеси металлического порошка-перфторполимера перед изготовлением перфторполимерной футеровки не является необходимым. Если требуется, сухая смесь может быть непосредственно экструдирована при изготовлении перфторполимерной футеровки. Если требуется стабилизировать сополимер обработкой фторированием, как будет описано ниже,такая обработка выполняется перед сухим смешиванием, так что фтор не вступает в реакцию с металлическим порошком. Предварительно отформованная футеровка по настоящему изобретению содержит в дополнение к металлическому порошку обрабатываемый в расплавленном состоянии сополимер тетрафторэтилена и перфтор(алкилвинилового эфира). Под обрабатываемостью в расплавленном состоянии подразумевается, что полимер может быть обработан в расплавленном состоянии, т.е. отформован из расплава в профилированные изделия, такие как пленки, волокна, трубки и т.д., которые имеют достаточную прочность и пластичность, чтобы быть пригодными для использования их в намеченных целях. Примерами таких обрабатываемых в расплавленном состоянии сополимеров являются сополимеры тетрафторэтилена (TFE) и по меньшей мере одного перфторированного, способного к сополимеризации мономера (сономера), присутствующего в полимере в достаточном количестве, чтобы уменьшить точку плавления сополимера до значения, которое существенно ниже, чем у гомополимера TFE, т.е. политетрафторэтилена (PTFE), например, до температуры плавления не более чем примерно 315 С. Сономеры, используемые в настоящем изобретении, представляют собой перфтор(алкилвиниловый эфир) (PAVE), в котором линейная или разветвленная алкиловая группа содержит от 1 до 5 атомов углерода. Предпочтительными мономерами PAVE являются те, в которых алкиловая группа содержит 1, 2, 3 или 4 атома углерода. Получаемые в результате сополимерыTFE/PAVE обычно обозначаются как полимер PFA. Сополимер может быть изготовлен с использованием нескольких мономеров PAVE. В случае сополимера TFE/перфтор(пропилвиниловый эфир)/перфтор(метилвиниловый эфир) (TFE/PPVE/PMVE), изготовитель обозначает данный полимер как MFA. Предпочтительные перфторполимеры согласно настоящему изобретению PFA (сополимер TFE/PAVE),TFE/HFP/PAVE, где PAVE - это PEVE и/или PPVE (данный терполимер, изготовленный для коммерческого применения, как правило, имеет больший весовой процент HFP-компонента, чем PAVEкомпонента, и часто рассматривается как член FEP-семейства сополимеров) и MFA. Обрабатываемый в расплавленном состоянии сополимер изготавливается путем внедрения некоторого количества сономера в сополимер, чтобы получить сополимер, который обычно имеет скорость течения расплава примерно 0,1-100 г/10 мин, измеренную согласно стандартной методике ASTM D-1238 при температуре, которая является стандартной для конкретного сополимера. Предпочтительной является скорость течения от 0,5 до 50 г/10 мин. В типичном случае вязкость расплава будет изменяться в диапазоне от примерно 102 до 106 Пас, предпочтительно примерно от примерно 103 до 106 Пас при измерении при температуре 372 С согласно стандартной методике ASTM D-1238, модифицированной согласно патенту США 4380618. Перфторполимер по настоящему изобретению предпочтительно является неэластомерным, т.е. он представляет собой перфторпластик, и имеет точку плавления при теплоте плавления по меньшей мере примерно 3 Дж/г, предпочтительно по меньшей мере примерно 9 Дж/г. Последняя измеряется с помощью метода дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Метод описывается в стандартной методике ASTM D-3418. Температура плавления футеровки будет изменяться в соответствии с ее составом. Под температурой плавления подразумевается температура в пике эндотермы плавления, полученной путем анализа ДСК. Например, сополимер тетрафторэтилен/перфтор(пропилвиниловый эфир) плавится при температуре примерно 305 С. Сополимер тетрафторэтилен/перфтор(метилвиниловый эфир)/перфтор(пропилвиниловый эфир) (MFA) имеет точку плавления между этими температурами плавления, как правило,примерно 290 С. Перфторполимер, согласно настоящему изобретению, может иметь нестабильные концевые группы,которые при нагреве могут распадаться до летучего вещества, такого как диоксид углерода и фтористый водород, которые могут привести к возникновению пузырей и пустот во время экструзии. Полимер, подготовленный путем полимеризации в водной среде, имеет склонность к наличию нестабильных концевых групп. Полимер, изготовленный путем полимеризации в безводной среде (один способ описан в патенте США 5981673), с использованием подходящего катализатора, имеет немного или вообще не имеет нестабильных концевых групп и не требует дополнительной обработки для уменьшения концентрации нестабильных концевых групп. Как описано в европейском патенте ЕР 0226668 и патенте США 4743658, сополимер может быть стабилизирован путем воздействия на частицы сополимера фтором в течение периода времени, достаточного для уменьшения численности нестабильных концевых групп в сополимере до менее чем при-5 014503 мерно 80 нестабильных концевых групп на 106 атомов углерода. Данная обработка фтором может быть использована на частицах сополимера, применяемого в настоящем изобретении, чтобы достичь некоторого предельного значения, менее чем примерно 80 нестабильных концевых групп на 106 атомов углерода, предпочтительно менее чем примерно 50, более предпочтительно менее чем примерно 10 и еще более предпочтительно менее чем примерно 3 нестабильных концевых группы на 106 атомов углерода. Примерами нестабильных концевых групп являются -СООН, -CONH2, -СН 2 ОН, -CO2CH3, -CF=CF2 и -COF. Обработка этих концевых групп воздействием фтора преобразует нестабильные концевые группы в очень стабильные -CF3 концевые группы. Анализ нестабильных концевых групп раскрыт в патенте США 4743658. Предварительно отформованная футеровка предпочтительно изготавливается путем экструзии перфторполимера и металлического порошка, предпочтительно смешанных и гранулированных на предшествующем этапе, как описано выше. Экструзия выполняется предпочтительно с использованием экструзионной полоски, чтобы изготовить предварительно отформованную футеровку, обычно в форме трубки,если необходимо футеровать трубу круглого сечения. Внешний диаметр трубки выбирается в зависимости от размеров трубы и с учетом способа объединения вместе трубы и футеровки. Предварительно отформованная футеровка может быть также изготовлена путем центробежного формования. В тех областях применения, где является важной чистота текучей среды, может быть изготовлена многослойная футеровка путем совместной экструзии. Слой, который должен контактировать и сцепляться с трубой, обозначаемый здесь как внутренний слой, содержит металлический порошок, описанный выше. Слой, который должен контактировать с текучей средой, обозначаемый здесь как внешний слой, не содержит металлический порошок или иное другое вещество, отличное от перфторполимера. Таким образом, перфторполимер, контактирующий с текучей средой, является только перфторполимером и не содержит нефторполимерных загрязняющих примесей, которые могут загрязнить текучую среду. Перфторполимеры, которые составляют внутренний и внешний слои, предпочтительно имеют в целом одинаковый мономерный состав для получения наилучшей адгезии между слоями. Нет необходимости, чтобы составы были в точности одинаковыми, но чем они ближе, тем лучше для адгезии между слоями. Вязкости (измеренные при помощи скорости течения расплава) полимеров, которые составляют внутренний и внешний слои, не должны быть одинаковыми, при выполнении того условия, что полимеры могут быть успешно соэкструдированы. Внутренний слой предварительно отформованной футеровки сцепляется с поверхностью трубы, внешний слой сцепляется с предварительно отформованной футеровкой, тем самым формируя толстую присоединенную общую футеровку на поверхности трубы. Сополимер из внешнего слоя нет необходимости стабилизировать, например, путем фторирования или обработки горячим влажным воздухом, но он предпочтительно стабилизируется так, чтобы обеспечить максимальную химическую инертность поверхности, контактирующей со средой, содержащейся в трубе, которая была футерована. Сополимер может быть стабилизирован путем обработки фтором, как было описано выше. Толщина футеровки для внутреннего пространства трубы будет зависеть от диаметра трубы, а также от предполагаемого назначения трубы. Предпочтительно толщина единичного слоя составляет от примерно 2 до примерно 500 милей. Футеровка может состоять из нескольких слоев, где каждый слой имеет толщину от 2 до 500 милей. В предпочтительном варианте воплощения, содержащем 3 слоя, первый слой футеровки имеет толщину от примерно 25 до примерно 90 милей, второй слой имеет толщину от примерно 50 до примерно 180 милей, и третий слой имеет толщину от примерно 50 до примерно 180 милей. В многослойной футеровке внутренний слой предварительно отформованной футеровки может быть тоньше, чем внешний слой футеровки. В предпочтительном варианте воплощения предварительно отформованная футеровка включает в себя ряд барьерных частиц, которые относительно инертны к химическому воздействию текучей среды,которому будет открыта труба. Частицы формируют механический барьер от проникновения воды, растворов и газов, таких как кислород, через футеровку к поверхности трубы. Частицы присутствуют в количестве примерно от 0,5 до 10 вес.% от общего сухого веса предварительно отформованной футеровки. Такие частицы имеют тенденцию к выстраиванию в ряд при изготовлении предварительно отформованной футеровки во время стандартных процессов экструзии и способствуют стойкости футеровки к проникновению недопустимых компонентов. Так как кислород, растворы и вода не могут проходить через сами частицы, наличие выровненных частиц дополнительно уменьшает степень проникновения через предварительно отформованную футеровку путем увеличения длины пути от внешней (открытой для воздействия текучей среды) поверхности футеровки к внутренней (контактирующей с поверхностью трубы) поверхности футеровки. В особенно предпочтительном варианте воплощения, где предварительно отформованная футеровка получена путем совместной экструзии, барьерные частицы входят в состав внутреннего слоя. Альтернативно, содержащий барьерные частицы промежуточный слой, который является частью предварительно отформованной футеровки, может быть получен путем экструзии между внутренним слоем и внешним слоем многослойной предварительно отформованной футеровки. Предпочтительно частицы представляют собой частицы пластинчатой формы. Примеры типичных-6 014503 частиц наполнителя пластинчатой формы включают в себя слюду, стеклянные чешуйки и чешуйки из нержавеющей стали. Частицы пластинчатой формы представляют собой предпочтительно частицы слюды, включающие в себя частицы слюды, покрытые слоем оксида, подобного оксиду железа или оксиду титана. Эти частицы имеют среднюю величину от примерно 10 до примерно 200 мкм, предпочтительно 20-100 мкм, с не более чем 50% частиц чешуек, имеющих средний размер частиц более чем примерно 300 мкм. Частицы слюды, покрытые слоем оксида, описаны в патентах США 3087827 (Klenke andStratton),3087828 (Linton) и 3087829 (Linton). Слюда, описанная в этих патентах, покрыта оксидами или гидроксидами титана, циркония, алюминия, цинка, сурьмы, олова, железа, меди, никеля, кобальта,хрома или ванадия. Могут также использоваться смеси слюды с различным покрытием. В альтернативных вариантах воплощения в состав предварительно отформованной футеровки могут быть включены и другие частицы. Такие частицы придают улучшенную жесткость, выражаемую лучшей способностью к растяжению, улучшенной износостойкостью и/или уменьшенным рассеиванием теплоты. Одним из предпочтительных типов частиц являются керамические полые микросферы, такие как Zeeospheres G850, поставляемые на рынок фирмой 3 М Company. Другая предпочтительная частица это волокно ароматического полиамида, такого как арамидные волокнистые продукты, полуфабрикат или флокулянт DuPont Kevlar или DuPont Nomex. В приведенном далее описании вставки предварительно отформованной футеровки в трубу поверхность предварительно отформованной футеровки, которая контактирует с поверхностью трубы, - это внутренняя поверхность. Поверхность предварительно отформованной футеровки, которая контактирует с текучим материалом в готовой футерованной трубе, - это внешняя поверхность. Труба изготавливается, согласно способу по настоящему изобретению, следующим образом. Как правило, произведенная и поставленная труба, такая как нефтепромысловая труба, будет иметь консервирующее покрытие (ингибитор коррозии) на внутренней относительно гладкой поверхности для сопротивления коррозии. Внутренняя поверхность трубы может быть очищена и ей придана шероховатость, например, путем пескоструйной обработки, с освобождением этой поверхности, тем самым, от загрязняющих веществ, которые могли бы помешать адгезии, и обеспечением поверхности с лучшим сцеплением для грунтовки, если она используется, и для предварительно отформованной пленки. При этом могут применяться стандартные мыла и очистители. Труба может быть сначала очищена путем термообработки в печи при высоких температурах воздуха, составляющих 800F (427C) или выше. Очищенная внутренняя поверхность затем предпочтительно подвергается пескоструйной обработке абразивными частицами, такими как песок или оксид алюминия, или затем может быть затрублена, например, путем химического травления, чтобы сформировать шероховатую поверхность для улучшения адгезии предварительно отформованной футеровки. Пескоструйная обработка является достаточной для удаления любых последствий коррозии, которые могут иметься, тем самым дополняя очистку поверхности. Загрубление, которое необходимо для обеспечения адгезии, может характеризоваться шероховатостью со средним арифметическим отклонением профиля 1-75 мкм по Ra, измеренным согласно стандартной методике ASTM F-1438. В соответствии с настоящим изобретением футеровка вставляется в трубу. Имеются несколько общеизвестных способов для осуществления этого. В варианте воплощения с посадкой с зазором предварительно отформованная футеровка имеет трубчатую форму, причем внешний диаметр трубки немного меньше, чем внутренний диаметр трубы, которая будет футероваться. Это позволяет легко вдвинуть футеровку в трубу. При нагреве футеровка расширяется и прочно сцепляется с внутренней поверхностью трубы. В некоторых других вариантах воплощения предварительно отформованная футеровка является трубчатой, причем внешний диаметр трубки больше внутреннего диаметра трубы, которая будет футероваться. В предпочтительном варианте воплощения начальный внешний диаметр предварительно отформованной футеровки на примерно 10-15% больше, чем внутренний диаметр трубы. В более предпочтительном варианте воплощения предварительно отформованная футеровка накладывается на внутреннюю поверхность трубы согласно идеям, изложенным в патенте США 3462825 (Pope et al.) путем захвата одного конца футеровки, его растягивания и, тем самым, уменьшения его внешнего диаметра и затем механического задвигания футеровки в нефтепромысловую трубу. Когда футеровка будет вставлена, она освобождается от приложенного растягивающего напряжения, и футеровка расширяется, плотно прилегая к внутренней поверхности трубы. Предпочтительный способ уменьшения внешнего диаметра - это вставка футеровки в нефтепромысловую трубу через обжимающую матрицу, как изложено у Pope et al. Альтернативные средства уменьшения диаметра трубчатой футеровки, чтобы она могла быть вставлена в нефтепромысловую трубу меньшего внутреннего диаметра, включают в себя: 1) вставку трубчатой футеровки, находящейся под растягивающим напряжением, таким, что длина футеровки увеличивается и диаметр футеровки уменьшается, как описано в патенте США 5454419 (Vloedman), или 2) вставку трубчатой футеровки через уменьшающие диаметр ролики, подобные описанным в патенте Канады 1241262 (Whyman et al.). В любом случае, когда трубчатая футеровка вставлена в нефтепромысловую трубу, ее освобождают, позволяя футеровке расшириться, плотно прилегая к внутренней поверхности-7 014503 трубы. Альтернативный способ изготовления футерованной трубы называется обжим ковкой. В данном варианте воплощения предварительно отформованная пленка предпочтительно выполнена в форме трубчатой футеровки с внешним диаметром трубки меньшим, чем внутренний диаметр трубы, которая будет футероваться. В предпочтительном варианте воплощения начальный внешний диаметр указанной трубчатой футеровки примерно на 10-15% меньше, чем внутренний диаметр трубы. Обжатие ковкой позволяет механически уменьшить диаметр стальной трубы вокруг футеровки путем применения ковочного устройства, такого как ротационно-ковочная машина Abby Etha, которая прилагает избыточную силу к трубе путем ковки, например, прилагая 2400 ударов в минуту, чтобы заставить трубу обжиматься вокруг футеровки. После того как футеровка вставлена и труба обжата ковкой вокруг футеровки, труба нагревается. После того как футеровка вставлена в трубу, трубу нагревают, чтобы сцепить внутреннюю поверхность футеровки с внутренней поверхностью трубы. Трубу нагревают путем либо нагрева в печи, либо индукционного нагрева, либо путем другого способа нагрева. В предпочтительном варианте воплощения печь оснащена вращающейся осью, так что труба вращается, чтобы достичь равномерного распределения тепла, такого как, например, в машине для центробежного футерования. Подходящим было бы, например, воздействие любых источников нагрева, достаточное для нагрева или в некоторых случаях расплава только внешнего слоя футеровки (контактирующего с трубой), без расплавления остальной части футеровки. Эти источники нагрева могли бы также включать в себя, например, но не ограничиваясь этим, обработку открытым пламенем и высокотемпературные электропечи сопротивления. Еще одним источником нагрева, который может использоваться, является нагревательная печь с газовым теплоносителем. Источник тепла с очень короткой длительностью работы (импульсный источник тепла) мог бы также выполнять указанную задачу. Подробные примеры таких источников интенсивного тепла могли бы включать в себя, но не ограничиваясь этим, ацетилено-кислородные горелки и нагревательные элементы из дисилицида молибдена (доступные на рынке как нагревательные элементы Kanthal Super 33 фирмы Kanthal Corporation, Bethel, Connecticut). В такой установке может быть получено очень точное управление температурой благодаря тому, что небольшие изменения в температуре печи будут вести к малым разницам температур на внутренней поверхности футеровки. Требуемая температура печи могла бы быть затем установлена эмпирически путем регулировки скорости, на которой труба перемещается через нагретую зону, и температуры указанной зоны. Данная технология была успешно применена для производства монофиламентов (например, патенты США 4921668, Anderson et al., Dupont и 5082610, Fish et al., Dupont), но до сих пор не применялась для футерования труб. Эти и другие изменения в механизме нагрева могут все быть выполнены не выходя за пределы сущности настоящего изобретения. Когда применяется индуктивный нагрев, вместо нагрева в печи, чтобы нагреть трубу, нагрев прикладывается к внешней стороне трубы. Индукционный нагрев металлического компонента достигается путем пропускания электрического тока высокой частоты через катушку, окружающую обрабатываемое изделие. Это, в свою очередь, индуцирует электромагнитное поле высокой частоты в изделии. Магнитное поле индуцирует токи в обрабатываемых изделиях, и электрическое сопротивление изделия для протекания тока заставляет изделие нагреваться. Нагрев в трубе достаточен, чтобы заставить футеровку расширяться в сторону внутренней поверхности трубы и сцепить футеровку с поверхностью трубы. Максимальная температура трубы изменяется в зависимости от конкретного используемого сополимера и может достигать 760F (404C) при нижнем значении этого температурного диапазона 690F (366C). Время для адгезии будет зависеть от используемой температуры нагрева, но время воздействия максимальной температуры обычно находится в диапазоне от 40 мин до 5 ч. Когда применяется индукционный нагрев, время воздействия максимальной температуры обычно составляет секунды. В способе индукционного нагрева по настоящему изобретению труба перемещается в непосредственной близости от катушки индукционного нагрева со скоростью примерно 1-30 дюймов в минуту (2,575 см/мин), предпочтительно примерно 10-20 дюймов в минуту (25-50 см/мин). Альтернативно, катушка индукционного нагрева может перемещаться в непосредственной близости от трубы с указанными скоростями. Согласно способу по настоящему изобретению после этапа нагрева труба охлаждается. Скорость охлаждения может управляться различными методами. Варианты для охлаждения включают в себя на выбор: 1) охлаждение на воздухе при комнатной температуре или 2) охлаждение с помощью охлаждающих колец, водяных струй и т.д. В настоящем изобретении труба может перемещаться вдоль катушки индукционного нагрева, или наоборот, так, что можно обрабатывать большие трубы без необходимости иметь крупногабаритную стандартную конвекционную печь, которая требует больших капитальных вложений. Кроме того, способ по настоящему изобретению дает возможность присоединять футеровку в полевых условиях, допуская установку или ремонт на месте, что значительно увеличивает гибкость применения футеровки. Когда футеровка накладывается на внутреннюю поверхность трубы, расширение предварительно-8 014503 отформованной футеровки во время этапа нагрева, хотя оно теоретически больше, чем расширение трубы, ограничивается трубой (когда футеровка накладывается на внутреннюю поверхность трубы) и также ограничивается релаксирующим эффектом нагрева футеровки до расплавленного или близкого к расплавленному состоянию. Когда труба охлаждается, предварительно отформованная футеровка имеет тенденцию давать усадку. Усадка футеровки во время охлаждения начинается от ее релаксированного состояния и затем опережает усадку трубы. Несмотря на это, как это ни удивительно, но адгезия футеровки сохраняется во время охлаждения. Неожиданно адгезия между трубой и предварительно отформованной футеровкой является достаточной для предотвращения отхода футеровки от трубы. В настоящем изобретении посадка с нагревом по известному уровню техники для футерования трубы улучшена за счет наличия в футеровке металлического порошка. Получаемая в результате футеровка имеет хорошую адгезию к трубе, противостоя склонности к отделению и изгибанию, характерных для футеровок, которые не включают в себя такие порошки. В варианте воплощения, в котором предварительно отформованная футеровка накладывается на внешнюю поверхность трубы, предварительно отформованная футеровка является трубчатой, с внешним диаметром трубки немного больше, чем внешний диаметр трубы, которая будет футероваться. В таком варианте воплощения трубчатая футеровка может быть надета на трубу как оболочка, с последующим нагревом и охлаждением, как описано выше. В системах по известному уровню техники, где адгезия футеровки слабая, газ способен проникать через футеровку с корродированием трубы в случаях, когда газ является корродирующим, как, например,диоксид серы, и оказанием давления на внутреннюю поверхность футеровки. Это ведет к образованию вздутий и возможному изгибанию футеровки, с ограничением и возможной блокировкой внутреннего пространства трубы. Трубы по настоящему изобретению способны противостоять накоплению текучих сред (газов и/или жидкостей), которые могут проникать через футеровку, и предотвратить, тем самым,накопление вещества на границе трубы и футеровки. Это очень сильно уменьшает возможность аварийного отказа. Кроме того, предварительно отформованная футеровка по настоящему изобретению является достаточно толстой и свободной от дефектов для того, чтобы минимизировать прохождение корродирующего материала к поверхности трубы. Тем самым, по всем вышеприведенным причинам трубы по настоящему изобретению способны выдерживать жесткие условия нефтедобычи. Эти трубы способны выдерживать типичные пластовые условия, характеризующиеся температурой по меньшей мере примерно 250F (121C) и давлением по меньшей мере примерно 7500 фунт/кв.дюйм (52 МПа), а также вполне обычны условия с температурой 275F (135C) и давлением 10000 фунт/кв.дюйм (69 МПа). Трубы по настоящему изобретению также способны выдерживать и такие условия, как температура 350F (177C) и давление 20000 фунт/кв.дюйм(138 МПа), имеющиеся в некоторых пластах с высокой температурой/высоким давлением. Тугоплавкий перфторполимер PFA предпочтителен как перфторполимер для предварительно отформованной футеровки для эксплуатации в условиях такой высокой температуры. Изобретение также применимо для трубы, используемой в химической промышленности, особенно в тех областях применения, в которых требуется высокая чистота, и в тех областях применения, где встречаются такие же температуры, как описанные выше. В химической промышленности используются температуры по меньшей мере примерно 350F (177C) и даже такие высокие, как 400F (204C). Трубы по предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения показывают превосходную стойкость к проникновению корродирующих химических веществ благодаря толстой предварительно отформованной футеровке и ее сильной адгезии к внутренней поверхности трубы. Футерованные трубы по настоящему изобретению способны выдерживать вышеописанные условия в течение длительного срока службы, например по меньшей мере примерно 30 дней, предпочтительно по меньшей мере примерно 60 дней и более предпочтительно по меньшей мере примерно 12 месяцев. Предварительно отформованная футеровка является непроницаемой к корродирующим веществам,имеющимся в нефти, и имеет не допускающую прилипания нефти поверхность, в результате чего органические вещества, имеющиеся в нефти, которые становятся нерастворимыми, когда нефть охлаждается,не прилипают к футеровке, и ограничение потока нефти и закупоривание устраняются. Поэтому предварительно отформованная футеровка по настоящему изобретению способна обеспечить такую изоляцию нефтепромысловой трубы, чтобы смягчить последствия изменения высокотемпературных условий под землей на более прохладные условия на земной поверхности, сопротивляясь при этом отложению нерастворимых органических и неорганических веществ. Дополнительно, предварительно отформованная футеровка по настоящему изобретению имеет увеличенную стойкость к истиранию песком и камнями, содержащимися в нефти, и воздействиям инструментов, скребущих по внутренней поверхности трубы, когда эти инструменты спускают в скважину для различных измерительных или обслуживающих работ. Предварительно отформованные футеровки по настоящему изобретению сопротивляются как проникновению в них, так и износу. Благодаря всем вышеуказанным преимуществам настоящее изобретение способно уменьшить отложение по меньшей мере одного вещества из асфальтенов, твердых парафинов и неорганических веществ по меньшей мере примерно на 40%, предпочтительно по меньшей мере примерно на 50% в срав-9 014503 нении с внутренней поверхностью указанной нефтепромысловой трубы, не имеющей указанной футеровки. Отложение уменьшается также и в сравнении с трубой, футерованной только эпоксидной смолой на внутренней поверхности трубы. Фактически было получено уменьшение отложения по меньшей мере примерно на 60%, примерно 70%, примерно 80% и даже по меньшей мере примерно на 90%. Предпочтительно, уменьшение отложения относится по меньшей мере к двум из осаждаемых веществ и более предпочтительно ко всем трем из них. Таким образом, с помощью предварительно отформованной футеровки по настоящему изобретению отложение в нефтепромысловой трубе, по меньшей мере, или асфальтенов, или твердых парафинов, или неорганических веществ может быть уменьшено по меньшей мере примерно на 40% в сравнении с внутренней поверхностью указанной нефтепромысловой трубы, не имеющей футеровки. Дополнительно, предварительно отформованная футеровка обеспечивает защиту от коррозии для внутренней поверхности трубы. Метод испытания Испытание на прочность адгезии. Испытание на прочность адгезии выполняется с использованием стандартной методики ASTM D 3167 Стандартный метод испытания адгезивов на отслаивание под углом 90. Испытательная аппаратура та же, что описана в стандартной методике ASTM. Данная аппаратура позволяет поддерживать угол 90 между предварительно отформованной футеровкой и ее подложкой (трубой из углеродистой стали) в течение всего испытания. Контрольные образцы представляют собой полосы шириной 1/2 дюйма (1,3 см), отрезаемые вертикально от испытуемых труб. Чтобы выполнить испытания на адгезию, отрезают образцы труб из углеродистой стали с предварительно отформованной футеровкой с внутренним диаметром (ID) приблизительно 4 дюйма (10 см). Контрольные образцы имеют каждый длину примерно 12 дюймов. Прочность на отслаивание (фунтсила/дюйм) измеряется по меньшей мере на 3 дюймах (не учитывая, по меньшей мере, первый дюйм поверхностного слоя, как предлагается в ASTM D 6862-04) и записывается как средняя величина. Хорошей адгезией считается адгезия с прочностью на отслаивание 10 фунт-сила/дюйм (1750 Н/м). Примеры Фторполимерные смолы:FP1 - сополимерная смола PFA: TFE/PPVE, содержащая 3-4,5 вес.% PPVE, имеющая скорость течения расплава 5-7,5 г/10 мин и средний размер частиц примерно 350-400 мкм.FP2 - сополимерная смола PFA: TFE/PPVE, содержащая 5-8 вес.% PPVE, имеющая скорость течения расплава 14-23 г/10 мин и средний размер частиц примерно 800 мкм.FP3 - сополимерная смола PFA: TFE/PPVE, содержащая 3-4,5 вес.% PPVE, имеющая скорость течения расплава 14-22 г/10 мин и средний размер частиц 1/8 дюйма/125 милей (3,2 мм) (гранулы).FP4 - сополимерная смола PFA: TFE/PPVE, содержащая 3-4,5 вес.% PPVE, имеющая скорость течения расплава 5-7,5 г/10 мин и средний размер частиц 1/8 дюйма/125 милей (3,2 мм) (гранулы).FP5 - сополимерная смола PFA: TFE/PPVE, содержащая 3-4,5 вес.% PPVE, имеющая скорость течения расплава 1,5-3,2 г/10 мин и средний размер частиц 1/8 дюйма/125 милей (3,2 мм) (гранулы).FP6 - сополимерная смола PFA: TFE/PPVE, содержащая 3-4,5 вес.% процента PPVE, имеющая скорость течения расплава 5-7,5 г/10 мин и средний размер частиц 400 мкм (дробь). Пример 1. Предварительно отформованную PFA-футеровку готовят с использованием смолы FP1 путем сухого смешивания PFA порошка с 1 вес.% порошка цинка и формования футеровки путем центробежного формования смолы в трубчатую футеровку в трубе из углеродистой стали, на которую нанесен антиадгезив, такой как FreeKote 700 NC, изготавливаемый фирмой Henkel Loctite Corp. В данном примере труба,имеющая внутренний диаметр 4 дюйма, заполняется смесью порошков PFA/Zn. Крышки используются для удержания порошка в трубе. Трубу помещают в стандартную машину для центробежного формования, где ее нагревают при 700F (371 С) в течение 30 мин, при этом вращая трубу вокруг двух осей, чтобы сделать предварительно отформованную футеровку. Предварительно отформованную футеровку затем вынимают из трубы. Внешний диаметр предварительно отформованной футеровки приблизительно такой же, что и внутренний диаметр трубы. Хотя предварительно отформованную футеровку можно изготовить путем центробежного формования, ожидается, что более экономичным было бы экструдировать предварительно отформованные футеровки, и способ, применяемый в данном примере, приведен только с целью иллюстрации. Внутренняя часть трубы затем очищается и подвергается пескоструйной обработке. Предварительно отформованная футеровка вставляется в трубу, и труба возвращается в машину для центробежного формования. Труба нагревается при различных температурах для различных периодов времени, как показано в таблице, при этом вращаясь вокруг одной оси. Крышки используются для удержания трубчатой футеровки в трубе. Такой процесс ведет к адгезии предварительно отформованной футеровки к трубе. Образцы трубы подверглись испытанию на адгезию, и его результаты приведены ниже в таблице. Все образцы показали хорошую адгезию более 10 фунт-сила/дюйм (1750 Н/м), более 20 фунт-сила/дюйм Пример 2. В данном примере трубу из углеродистой стали футеруют используя способ, подобный описанному в примере 1, за исключением того, что для формирования смешанного порошка, содержащего 1 вес.% цинка, используют порошок FP-2. Трубы, имеющие внутренний диаметр 1 дюйм, используют для формирования футеровок с толщиной в промежутке 90 милей (2,3 мм) путем центробежного формования при температуре 700F (371 С) в течение 60 мин. Трубы, имеющие внутренний диаметр 4 дюйма (10 см),используют для формования футеровок с толщиной примерно 90 милей (2,3 мм) путем центробежного формования при температуре 700F (371C) в течение 45 мин. После того как футеровки были сформированы и вынуты из труб, трубы подвергают пескоструйной обработке, как описано в примере 1. Предварительно отформованные футеровки вставляют в трубы, и трубы возвращают в машину для центробежного формования. Трубы с внутренним диаметром 1 дюйм нагревают при температуре, находящейся в диапазоне между 690F (366 С) и 740F (393C), с вращением вокруг одной оси в течение 60 мин. Трубы с внутренним диаметром 4 дюйма нагревают при температуре, находящейся в диапазоне между 700F (371C) и 760F (404C), с вращением вокруг одной оси в течение периода времени, находящегося в диапазоне от 40 до 180 мин. Все трубы визуально осматривают путем разрезания трубы надвое. Футеровки, которые не могут быть оторваны от поверхности трубы,показывают хорошую адгезию футеровки к трубе. Пример 3. Предварительно отформованные футеровки изготавливают путем поочередного смешивания порошков FP-1, FP-2, FP-3, FP-4 и FP-5 с 1 вес.% порошка Zn и подачи порошков отдельно друг от друга к экструдеру. Экструдер представляет собой имеющийся на рынке экструдер, выпускаемый подразделением Davis Standard Division компании ComptonKnowles Corporation (Pawcatuck, Connecticut), моделиModelDS 15 HM, производящий трубчатые футеровки, имеющие внешний диаметр в диапазоне от 1/8 дюйма (3,2 мм) до 1 дюйма (25,4 мм). Малые трубы из углеродистой стали, имеющие внутренний диаметр в диапазоне от 1/8 дюйма до 1 дюйма, футеруют после того, как они были очищены и подвергнуты пескоструйной обработке согласно тому же способу, что описан в примере 1, подгоняя предварительно отформованные футеровки к трубам аналогичного размера путем вставки футеровок в трубы и нагрева труб. Трубы нагреваются при температуре 740F (393 С) с вращением в течение периода времени, находящегося в диапазоне 1-3 ч. Все трубы визуально осматривают путем разрезания трубы надвое. Футеровки, которые не могут быть оторваны от поверхности трубы, показывают хорошую адгезию футеровки к трубе. Пример 4. Аналогично способу экструзии, описанному в примере 1, предварительно отформованную футеровку экструдируют из FP-6, смешанного с 1 вес.% цинка и 0,5 вес.% слюды, чтобы сформировать трубчатую футеровку диаметром 1/2 дюйма (12,7 мм). Малая труба из углеродистой стали с внутренним диаметром 1/2 дюйма (12,7 мм) подвергается пескоструйной обработке перед вставкой трубчатой предвари- 11014503 тельно отформованной футеровки. Труба нагревается при температуре 740F (393C) с вращением в течение 90 мин. Труба визуально осматривается путем разрезания трубы надвое. Футеровки, которые не могут быть оторваны от поверхности трубы, показывают хорошую адгезию футеровки к трубе. Вышеприведенные примеры демонстрируют адгезию футеровки из обрабатываемых в расплавленном состоянии сополимеров TFE по настоящему изобретению, как показывают данные по прочности на отслаивание. Такие футеровки имеют хорошую или лучшую адгезию, чем трубы, футерованные сополимером EFTE, не содержащим цинка, а также футерованные сополимером PFA, содержащим цинк, которые формируются стандартными способами центробежного футерования. Результаты подчеркивают важное коммерческое усовершенствование, заключающееся в получении футеровок с хорошей адгезией путем использования более экономичного процесса для производства трубы с предварительно отформованной футеровкой с хорошей адгезией. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Труба, имеющая футеровку, присоединенную к внутренней и/или внешней поверхности трубы, в которой футеровка предварительно изготовлена формованием расплава сополимера тетрафторэтилена и перфторированного алкилвинилового эфира и содержит металлический порошок в количестве, обеспечивающем возможность сцепления футеровки с поверхностью трубы, причем данное сцепление характеризуется сопротивлением к отслаиванию, составляющим по меньшей мере 10 фунт-сил на дюйм (1750 Н/м) при испытании на отслаивание под углом 90. 2. Труба по п.1, в которой металлический порошок выбирают из группы, состоящей из цинка, меди и олова или их сочетаний. 3. Труба по п.2, в которой металлический порошок содержит цинк. 4. Труба по п.1, в которой внутренний диаметр трубы составляет 2,5 см или меньше. 5. Труба по п.1, в которой линейная или разветвленная алкильная группа указанного перфторированного алкилвинилового эфира содержит от 1 до 5 атомов углерода. 6. Труба по п.1, в которой предварительно отформованная футеровка дополнительно включает в себя множество барьерных частиц. 7. Труба по п.6, в которой барьерные частицы содержат чешуйки слюды. 8. Труба по п.1, в которой предварительно отформованная футеровка содержит внутренний слой и внешний слой. 9. Труба по п.8, в которой предварительно отформованная футеровка дополнительно содержит по меньшей мере один промежуточный слой, расположенный между внутренним слоем и внешним слоем. 10. Труба по п.8, в которой внешний слой не содержит добавленного металлического порошка. 11. Труба по п.8, в которой внешний слой состоит, по существу, из сополимера тетрафторэтилена/перфторированного алкилвинилового эфира. 12. Труба по п.8, в которой внутренний слой содержит множество барьерных частиц. 13. Труба по п.8, дополнительно включающая в себя промежуточный слой, расположенный между внутренним слоем и внешним слоем, в которой промежуточный слой содержит множество барьерных частиц. 14. Способ изготовления трубы по любому из пп.1-13, включающий вставку предварительно отформованной футеровки в трубу и формирование сцепления футеровки с внутренней поверхностью трубы посредством нагревания трубы до расплавления футеровки и последующего охлаждения трубы. 15. Способ по п.14, в котором предварительно отформованную футеровку и трубу нагревают. 16. Способ по п.14, в котором этап формирования предварительно отформованной футеровки включаетв себя совместную экструзию одновременно внутреннего слоя и внешнего слоя с образованием предварительно отформованной футеровки. 17. Способ по п.14 или 16, в котором труба и предварительно отформованная футеровка вращаются вокруг одной оси для нагрева трубы и предварительно отформованной футеровки.

МПК / Метки

МПК: B29C 63/00, F16L 58/10

Метки: отформованная, трубы, металлическим, порошком, футеровка, предварительно

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/13-14503-predvaritelno-otformovannaya-futerovka-s-metallicheskim-poroshkom-dlya-truby.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Предварительно отформованная футеровка с металлическим порошком для трубы</a>

Похожие патенты