DE2839086A1

DE2839086A1 - Stahlrohr mit einer mehrschichtigen korrosionsschutzummantelung

Info

Publication number: DE2839086A1
Application number: DE19782839086
Authority: DE
Inventors: Friedemann Gruening; Wilhelm Schuster; Juergen Stahl
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1978-09-08
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1980-03-20

Description

Stahlrohr mit einer mehrschichtigen
Korrosionsschutzummantelung Die Erfindung bezieht sich auf Stahlrohre mit einer mehrschichtigen Korrosionsschutzummantelung für erdverlegte Wärmetransportleitungen sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Erdverlegte Wärmetransportleitungen werden u.a. in der Fernwärme- und industriellen Prozeßwärmeversorgung eingesetzt. Sie bestehen im allgemeinen aus Stahlrohren, die durch mehrschichtige Ummantelungen vor Korrosion geschützt sind. Je nach Bodenverhältnissen kann die Korrosionsbeständigkeit durch Fremdstrom- oder galvanischen Schutzanoden gesteigert werden. Die äußere Schicht der bekannten Korrosionsschutzummantelungen besteht aus gegossenen Betonkanälen, Stahl-, Asbest-, Zement- bzw. Kunststoffmantelrohren und/oder bituminösen bzw. zementgebundenen Gußmassen.
Die Zwischenschicht stellt in der Regel eine Luft- und Wärmedämmungsschicht dar. Eine innere Schicht, z.B. Anstriche oder Verzinkungen der Oberflächen der mediumführenden Rohre, wird nur in Ausnahmefällen vorgesehen.
All diese Maßnahmen verhindern jedoch nicht, daß die Feuchtigkeit von außen bis zu dem mediumführenden Stahlrohr vordringt und Korrosion hervorruft. Die Gründe hierfür sind je nach Bauart der Ummantelung unterschiedlich. Die axialen Verbindungen der äußeren Umhüllungsschicht stellen in der Regel Schwachpunkte des Korrosionsschutzsystems dar, da sie den statischen und dynamischen Belastungen von außen nicht dauerhaft standhalten können.
Die Dilatationsfugen der Betonkanäle sind nicht ausreichend widerstandsfähig. Darüberhinaus ist der Beton an sich nicht dicht.
Die Kupplungen der Asbestzementumhüllungen sind Steckverbindungen mit Quetschdichtungen, die ebenfalls bei Belastungen undicht werden. Die Muffen der Kunststoff-Ummantelungen sind mittels Schrumpfmanschetten abgedichtet, deren Materialvernetzung altert, an Spannung verliert und ebenfalls undicht wird. Bei Verwendung von Stahlummantelungen können die axialen Verbindungen geschweißt werden. In dem Raum zwischen der Ummantelung und dem mediumführenden Rohr wird ein Vakuum aufrechterhalten, das bei seinem Zusammenbruch auf Feuchtigkeitszutritt hinweist.
Die Verwendung eines Korrosionsschutzes der mediumführenden Rohre durch Anstriche oder Verzinkungen kann die Korrosion ebenfalls nicht dauerhaft verhindern. Die Anstriche sind nicht diffusionsdicht und werden nach kurzer Betriebszeit vom Wasserdampf unterwandert. Die Verzinkungen sind in Bezug auf das nachträgliche Anbringen von Abzweigen nicht montagegerecht. Die ungeschützten Schweißstellen sind auf der Baustelle nicht mehr nachzuverzinken und unterliegen einer verstärkten Korrosion.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, gegen Korrosion geschützte Stahlrohre zu entwickeln, die die oben genannten Nachteile nicht aufweisen und mit einer diffusionsdichten und Unterwanderungen ausschließenden Beschichtung versehen sind. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung solcher Stahlrohre geschaffen werden, mit dem die Beschichtung in wirtschaftlicher und einfacher Weise aufgebracht werden kann.
Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe in technisch fortschrittlicher Weise lösen läßt, wenn mindestens eine Korrosionsschutzumhüllung vorgesehen ist, die aus einer Schicht aus Aluminium-Folie, welche auf das Rohr aufgewickelt und durch einen Klebstoff aus einem temperatur- und hydrolysebeständigen Polymeren mit#der Außenfläche des Rohres fest verbunden ist, und einer auf die aufgewickelte Aluminium-Folie aufgebrachten Außenschicht aus einem temperatur- und hydrolysebeständigen Polymeren besteht.
Einige vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 5 geschildert, während sich die Ansprüche 6 bis 10 auf das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von korrosionsgeschützten Stahlrohren beziehen.
Als Klebstoffe und Außenbeschichtungsmaterialien werden hochtemperatur- und hydrolysebeständige Polymerisate mit guten Adhäsionseigenschaften auf Metalloberflächen verwendet. Sie müssen darüberhinaus genügend hohe mechanische Festigkeiten aufweisen.
Solche Polymerisate sind bekannt. Es hat sich gezeigt, daß Polyimide, Polyamidimide, Polysulfone, vorzugsweise Polyäthersulfone, besonders gut geeignet sind. Sie besitzen gleichgute Haftfestigkeit auf Aluminium und Stahl und bilden darüberhinaus hochhitzebeständige Beschichtungen mit guter hydrolytischer Stabilität bei Dauerbelastung bis zu 200 OC. Zur Erhöhung der Belastbarkeit und der Abriebfestigkeit kann insbesondere die Außenbeschichtung übliche Füllstoffe enthalten.
Die erfindungsgemäR gegen Korrision geschützten Stahlrohre werden hergestellt, in dem die Oberfläche des Stahlrohres zuerst nach üblichen Methoden vorbehandelt wird. Dies kann z.B. durch eine Reinigung mit Sandstrahlen erfolgen. Danach wird die Rohroberfläche mit dem Klebstoff beschichtet. Die Beschichtungsdicke beträgt vorzugsweise 10 bis 30 /um. Eine ebenfalls ein- oder beidseitig mit dem Klebstoff beschichtete und vor der Beschichtung entfettete Aluminium-Folie wird auf die mit dem Klebstoff versehenen Rohroberfläche gewickelt. Vorzugsweise wird bandförmige Aluminium-Folie mit einer Dicke von 20 - 40 /um verwendet, da bei dieser Foliendicke durchgehende Poren nicht vorkommen.
Die Wicklung der bandförmigen Aluminium-Folie kann erfindungsgemäß spiralig erfolgen. Vorzugsweise wird sie jedoch überlappend spiralig aufgebracht. Diese Aus-führungsform hat den Vorteil, daß im Vergleich zu einer nicht überlappenden Wicklung der Diffusionsweg für den Wasserdampf innerhalb der Klebstoffschicht vervielfacht wird. Es ist auch möglich, mehrere Wicklungen der Aluminium-Folie aufzubringen.
Die nachfolgende Außenbeschichtung besitzt vorzugsweise eine Dicke von etwa 100 - 200 /um. Der hierfür verwendete Kunststoff kann zusätzlich- übliche Füll- und/oder Farbstoffe enthalten.
Die als Klebstoffschicht und Außenschicht verwendeten Kunststoffe können im gelösten Zustand oder auch als lösungsmittelfreies Vorpolymerisat eingesetzt werden. Die gelösten Polymerisate haben jedoch den Vorteil, daß die für die Beschichtungsvorgänge erforderlichen Viskositäten genau einstellbar sind. Dadurch eignen sie sich für viele Auftragsmethoden, wie Anstreichen, Spritzbeschichten usw. Ferner wird eine bessere Benetzung der Metalloberfläche erzielt und die erwünschten Schichtdicken sind ohne Schwierigkeit aufbringbar.
Als Lösungsmittel für Polyimid, Polyamidimid und Polyäthersulfon können u.a. Toluole, Xylole und vorzugsweise N-methyl-2-pyrrolidon herangezogen werden. Die Härtung erfolgt durch Lösungsmittelverdunsten bei geeigneten Temperaturen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Beispiels näher erläutert.
Beispiel Ein an der Oberfläche durch Sandstrahlen angerauhtes bzw. gereinigtes Stahlrohr wird aufoca. 80 - 140 0C erhitzt, um seine Achse rotierengelassen und mittels einer Beschichtungsvorrichtung, die sich parallel zur Rohrachse vorwärtsbewegt, mit dem Klebstoff beschichtet.
Als Klebstoff, und Außenbeschichtung werden N-methyl-2-pyrrolidon-Lösungen von Kerimid, Rhodeftal 200 der Firma Rhone-Poulenc SA. oder Polyäthersulfon der Firma ICI verwendet. Die Beschichtungsmaterialien werden auf die Rohraußenfläche durch Aufdüsen spiralig aufgetragen.
Die Beschichtungsvorrichtung ist ferner mit einem Tauchbad versehen, in dem die bandförmige Aluminium-Folie ein- oder beidseitig mit dem jeweiligen Klebstoff versehen wird. Nach Verlassen des Klebstoffbades wird die Aluminium-Folie durch einen Heizkanal geführt und dem Klebstoff das Lösungsmittel entzogen. Gleichzeitig verdampft auch das Lösungsmittel des aufgebrachten Klebstoffes auf der Außenfläche des erhitzten Stahlrohres. Die Klebstoffe befinden sich dadurch in einem plastischen Zustand von honigähnlicher Konsistenz. Beim spiraligen Aufwickeln der beschichteten Aluminium-Folie auf die beschichtete Stahlrohroberfläche wird eine luftfrei innige Verbindung der beiden Klebstoffschichten erzielt.
Unmittelbar hinter der Wickel- und Beschichtungsstation wird eine weitere Beschichtungseinheit angeordnet, mittels der, vorzugsweise durch Aufdüsen, das Außenbeschichtüngsmaterial aufgebracht wird.
Nachdem der Beschichtungsvorgang für das Rohrstück beendet ist, wird die Temperatur von 80 - 140 0C noch einige Minuten beibehalten, bis auch das Lösungsmittel aus der Außenbeschichtung praktisch restlos verdampft ist. Nunmehr wird das Rohr höher erhitzt, bis die für die Aushärtung oder Polymerisation der Kunststoffe erforderliche Temperatur von ca. 250 0C erreicht ist. Nach Ablauf der erforderlichen Polymerisationszeit von ca. 5 min kann das Rohr aus der Beschichtungsanlage entfernt und abgekühlt werden.

Claims

Patent ansprüche Stahlrohr mit einer mehrschichtigen Korrosionsschutzummantelung für erdverlegte Wärmetransportleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Korrosionsschutzummantelung vorgesehen ist, die aus einer Schicht aus Aluminium-Folie, welche auf das Rohr aufgewickelt und durch einen Klebstoff aus einem temperatur- und hydrolysebeständigen Polymeren mit der Außenfläche des Rohres fest verbunden ist, und einer auf die aufgewickelte Aluminium-Folie aufgebrachten Außenschicht aus einem temperatur- und hydrolysebeständigen Polymeren besteht.
2. Stahlrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff und die Außenbeschichtung aus Polyimid, Polyamidimid oder Polysulfon bestehen.
3. Stahlrohr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbeschichtung aus Polyäthersulfon besteht.
4. Stahlrohr nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbeschichtung Füll- und/oder Farbstoffe enthält.
5. Stahlrohr nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmige Aluminium-Folie mit einer Dicke von 20 - 40 /um spiralig, vorzugsweise spiralig überlappend, um das Rohr gewickelt ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Stahlrohres mit einer mehrschichtigen Korrosionsschutzummantelung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man auf ein an der Oberfläche vorbehandeltes Stahlrohr eine Klebstoffschicht aus einem temperatur- und hydrolysebeständigen Polymeren aufbringt, die ein-oder beidseitig mit dem Klebstoff beschichtete, bandförmige Aluminium-Folie auf die Oberfläche des Rohres aufwickelt und die Oberfläche der Wicklung mit einem temperatur- und hydrolysebeständigen Polymeren beschichtet und die Klebstoff- bzw.

die Außenbeschichtung aushärten läßt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymere Polyimid, Polyamidimid oder Polysulfon verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymeres Polyäthersulfon verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Klebstoff- bzw. Außenbeschichtung Lösungen von Polymeren verwendet werden und die Aushärtung nach dem Verdunsten des Lösungsmittels in der Wärme herbeigeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmige Aluminium-Folie mit einer Dicke von 20 - 40/um spiralig, vorzugsweise spiralig überlappend, um das Rohr gewickelt wird.