DE3122347A1

DE3122347A1 - Mechanische schutzbeschichtung fuer ein beschichtetes rohr

Info

Publication number: DE3122347A1
Application number: DE19813122347
Authority: DE
Inventors: Ergo Don Mills Ontario Karuks; Martin Willowdale Ontario Rohn
Original assignee: FRC Composites Ltd
Current assignee: FRC Composites Ltd
Priority date: 1980-06-06
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1982-02-18
Also published as: IT1237555B; NO811892L; ES8601634A1; NL8102738A; FR2484054A1; DK240881A; IT8148613A0; GB2077140A; AU7138781A; BR8103578A; AR228359A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schutzschicht für eine Korrosionsschutzschicht auf einem Metallträger, um letztere vor mechanischer Beschädigung und schädlicher Umwelt zu schützen. Die Erfindung wird hauptsächlich in Verbindung mit Rohrleitungen beschrieben, läßt sich jedoch auch auf andere Fälle anwenden.

-|0 Rohrleitungen dienen im allgemeinen zur Leitung von Wasser, Gas, Öl und von anderen Stoffen. Sie sind häufig unter Wasser verlegt, in die Erde eingebettet oder auch ohne Schutz frei verlegt, wobei die Rohrleitungen in den meisten Fällen einer beträchtlichen Korrosion unterliegen. Um diesen Schwierigkeiten entgegenzuwirken, wird im allgemeinen eine dünne Korrosionsschutzschicht auf die Rohrleitungen aufgebracht, und zwar üblicherweise eine Epoxid- oder Polyethylenbeschichtung. Schwierigkeiten ergeben sich mit derartigen Be-Schichtungen dadurch, daß diese während der Handhabung, Lagerung, Vorbereitung, Förderung und Installation häufig beschädigt werden. Eine grobe Handhabung mit normalen Transporteinrichtungen sowie das Aneinanderschlagen von Rohren beschädigt häufig diese Beschichtungen.

Außerdem sind Beschädigungen bei Überland- Rohrleitungen zu befürchten, während diese in rauhem Gelände in

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- rr-40

Gräben abgesenkt werden und wenn die Gräben wieder mit grobem Gestein gefüllt werden. Selbst während der Lagerung verschlechtern sich die Beschichtungen häufig bereits dadurch, daß sie einer überall vorhandenen ultravioletten Strahlung ausgesetzt sind. Weitere Beschädigungen der Beschichtungen treten dann auf, wenn Unterwasser-Rohrleitungen mit einer Beschwerung versehen werden, und zwar üblicherweise Beton, um sie unter Wasser zu halten. Diese Beschwerungen werden auf die Rohrleitung häufig unter so geringer Schonung aufgebracht, daß ihre Zuschlagstoffe die dünne Korrosionsschutzschicht zerschlagen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte. Schutzschicht für mit Korrosionsschutzschichten versehene Rohrleitungen oder Metallelemente zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen. Gemäß Erfindung wird somit eine dünne Schutzschicht aus zementartigem Material über der Korrosionsschutzschicht aufgebracht. Die zementartige Beschichtung haftet überraschenderweise auf der Korrosionsschutzschicht. Es hat sich ferner überraschend herausgestellt, daß einige zementartige Beschichtungen sich beim Absenken der Rohrleitung stauchen bzw. dehnen können, so daß sie zusammen mit

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dem Rohr krümmbar sind, ohne sich vom Rohr abzulösen. Dabei behalten sie weiterhin die Schutzwirkung für die Korrosionsschutzschicht aufrecht.

Gemäß Erfindung ist somit eine Kombination von einem Metallrohr mit einer Korrosionsschutzschicht vorgesehen, wobei eine dünne zementartige Beschichtung zum Schutz der Korrosionsschutzschicht dient und welche gekennzeichnet ist durch ein zementartiges Material mit einem feinen Füllstoff in einer Menge von 0 bis 3,5 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials, mit einem polymeren Material in einer Menge von 0,05 bis 0,55 Gewichtsteilen der polymeren Feststoffe je Teil des zementartigen Materials, und durch geschnittene Fasern oder Flocken in einer Menge von 0 bis 0,2 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials, wobei die Dicke der zementartigen Beschichtung zwischen 0,5 und 5 mm liegt und die Beschichtung auf der Korrosionsschutzschicht haftet.

Da manche Rohre mit Kathodenschutz versehen sind und dadurch einen Stromfluß durch ihre Außenfläche zulassen müssen, weist die erfindungsgemäße Beschichtung in einer bevorzugten Ausführung eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit auf.

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Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung deutlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch ein Rohr mit erfindungsgemäßer Beschichtung; und

Figur 2 eine Schemadarstellung einer Anlage zum Aufbringen der erfindungsgemäßen Beschichtung. 10

Die Erfindung betrifft Stahlrohre, Eisenrohre oder andere Rohre, die eine dünne Korrosionsschutzschicht aufweisen. Eine derartige Schicht ist im allgemeinen eine Epoxidschicht, es ist aber auch Polyethylen, Kohlenteer, Polyurethan oder eine andere, allgemein verwendete, dünne Schutzschicht geeignet. Sie wird üblicherweise in einer Dicke von etwa. 0,25 bis 3 mm aufgebracht. Obgleich die Korrosionsschutzschicht üblicherweise auf dem Rohr haftet, läßt sie sich auch als Buchse dicht um das Rohr wickeln, beispielsweise als Polyethylenbuchse, oder aufschrumpfen. Typische Epoxidbeschichtungen werden von der Firma MobilOil als Nr. 1004 und 1003-R sowie von der Firma 3M unter der Nr.

206N vertrieben.
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/3

Die erfindungsgemäße mechanische Schutzschicht weist ein zementartiges Material auf. Unter "zementartigem Material" werden haltbare Stoffe auf Basis von anorganischem Calciumoxidzement verstanden, beispielsweise Portlandzement, Schlackenzement oder Calciumaluminatzemente.

Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, werden dem zementartigen Material Fasern zugemischt, um die Bieg-

-|0 barkeit zu verbessern und die Stoßfestigkeit zu erhöhen. Die Fasern sind beispielsweise Mineralfasern wie Asbest, Glas oder Stein, oder Kunstfasern wie Nylon, Polypropylen, Rayon, Polyester, Polyacryl, Polyethylen oder Polyurethan. Es können auch Naturfasern wie CeI-

-J5 lulose, Baumwolle, Seide, Wolle, Hanf, Sisal, Jute oder Flachs verwendet werden. Es können auch kleine Flocken, beispielsweise Mikaflocken verwendet werden. Die Länge der Fasern ist nicht besonders kritisch, da sich die Fasern nach dem Installieren des Rohrs zersetzen dürfen. Die Fasern sind sehr klein, üblicherweise zwischen etwa 6 und 12,5 mm lang und haben einen Durchmesser von 0,06 mm, da größere Stücke für eine dünne zementartige Beschichtung weniger gut geeignet sind.

Die erfindungsgemäße Beschichtung umfaßt ferner ein po-

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lymeres Material, das zur Festigung der Beschichtung dient und seine Haftung an der glatten Korrosionsschutzschicht verbessern soll. Geeignete polymere Stoffe für die Verwendung als erf.indungsgemäße Beschichtungen sind c solche, die mit zementartigen Stoffen kompatibel sind. Hierzu gehören Vinylacetatpolymere und Copolymere, Styrolpolymere und Copolymere, Vinylchloridpolymere und Copolymere, Butadienpolymere und Copolymere sowie Acrylpolymere und Copolymere. Die polymeren Feststoffe wer-

.JQ den üblicherweise als wässrige Lösung vorgesehen. Die bevorzugten polymeren Stoffe sind Acrylpolymere, insbesondere Acrylpolymere mit etwas oder ausschließlich Methacrylat, Acrylat und Acrylsäuregruppen, Styrol/Butadienpolymere und Polyvinylchlorid. Es wird darauf

-I5 hingewiesen, daß manche Polymere für den jeweiligen Zweck besser geeignet sind als andere. Wenn die Beschichtung einer ultravioletten Strahlung ausgesetzt werden soll, dann sind Acrylpolymere besonders gut geeignet.

Die erfindungsgemäße zementartige Beschichtung weist ferner Füllstoffe wie Silikasand, Siebgestein (trap rock screenings), Schlacke aus der Eisenerz- oder Stahlerzeugung, Eisenerz, gerösteter Bauxit, Mika, Barit oder Nephylensynit auf. Es wird darauf hingewiesen, daß

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die zur Zementherstellung verwendeten Füllstoffe auf j

J. der ganzen Erde unterschiedlich sind. Ihre Teilchen- i

größenverteilung, ihre Teilchenform und die Porosität J können den Zement- und Wasserbedarf, die Verarbeitbar-

keit und die Dauerhaftigkeit der Beschichtung beeinflus- !

sen. '

Die erfindungsgemäße Beschichtung weist außerdem wei- ι tere Zusatzstoffe wie Luftbindemittel, Schaumhinderer, j 1Q Farbstoffe und andere chemische Zusatzstoffe auf, die die Eigenschaften der Beschichtung verbessern.

Die Dicke der aufgebrachten zementartigen Beschichtung liegt zwischen 0,5 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 3 mm. Beschichtungen von weniger als 1 mm werden normalerweise für UV-Schutzschichten verwendet, während dickere Schichten hauptsächlich zum mechanischen Schutz dienen.

Die Quantität des verwendeten Füllstoffes variiert gemäß Erfindung von 0 bis 3,5 Gewichtsteile je Teil des zömentärtigen Materials, und liegt vorzugsweise zwischen 1,0 und 3,0 Gewichtsteilen je Teil zementartiges Material. Der Füllstoff ist ein feines Material, beispielsweise Sand, im Gegensatz zu groben Zuschlags-

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stoffen für Beton, wie Steine oder Kies, so daß ihr Auftreffen auf die Schutzschichten während des Aufbringens der Beschichtung keine Beschädigung der bereits auf dem Rohr aufgebrachten Korrosionsschutzschicht bewirkt.

Die Menge der verwendeten polymeren Feststoffe schwankt von 0,05 bis 0,55 Gewichtsteile je Teil des zementartigen Materials, vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 Gewichtsteile je Teil zementartiges Material. Bevorzugte Polymere für die Verwendung in den tieferen Bereichen sind Acrylpolymere, während Styrol/Butadienpolymere oberhalb von 0,15 Teilen bevorzugt verwendet werden.

-|5 Die Menge der verwendeten Fasern oder Flocken schwankt von 0 bis 0,20 Gewichtsteilen je Teil zementartiges Material, vorzugsweise von 0,01 bis 0,10 Gewichtsteile je Teil des zementartigen Materials.

Bei der Zubereitung der erfindungsgemäßen zementartigen Beschichtung werden die ausgewählten Stoffe miteinander vermischt, und zwar im allgemeinen mit Wasser, wie dies in den nachfolgenden Beispielen ausgeführt ist. Das nach der Mischung erhaltene Material ist eine dicke Mischung, die anschließend auf die Korrosionsschutz-

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schicht auf dem Rohr aufgebracht wird. Die Mischung wird dadurch aufgebracht, daß sie beispielsweise mittels einer Förderschnecke zwischen zwei gegenläufige Bürsten geleitet wird, welche die Mischung auf das Rohr schleudern. Das Rohr wird vor den Bürsten gedreht und die Mischung über dessen gesamte Länge aufgebracht, in dem entweder das Rohr an den Bürsten vorbeibewegt wird oder in dem die Bürsten entlang dem Rohr bewegt werden.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungen lassen sich bei Temperaturen zwischen 5 C und einer hinreichend unterhalb der Erstarrungstemperatur (false or flash setting temperature) der Mischung aufbringen. Eine bevorzugte Temperatur ist ungefähr 16°C. Die tieferen Temperaturen werden angewendet, wenn sich das Rohr auf höherer Temperatur befindet. Es ist dem Fachmann jedoch klar, daß die Aufbringung einer Beschichtung bei 5°C auf ein kaltes Rohr keine gute Beschichtung ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert. In den nachfolgenden Beispielen sind Verhältnisse als Gewichtsteile ausgedrückt.

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Beispiel 1

Es wurde ein Mörtel aus 100 Teilen Portlandzement, 31 Teilen Rhoplex MC-76 von Rohm & Haas Co.(eine Dispersion von 47 Teilen Acrylpolymeres und 53 Teilen Wasser) und 18 Teilen Wasser hergestellt. Der erhaltene Mörtel wurde auf ein epoxidbeschichtetes Rohr durch Sprühen aufgebracht, um eine Beschichtung in einer Dicke von 0,5 mm zu bilden. Da keine Fasern vorhanden waren, •}0 ergab dies eine äußerst dünne Beschichtung, die einen Schutz vor Durchdringung mit Ultraviolettstrahlung bildete .

Beispiel 2

Es wurde ein Mörtel aus 100 Teilen Portlandzement, 115 Teilen Rhoplex MC-76 und 11 Teilen eines Zusatzstoffes hergestellt, der unter -der Nr. FRCA501 von der Firma FRC Composites Limited in Don Mills, Ontario, Kanada, vertrieben wird. Der Zusatzstoff enthielt das für den Mörtel notwendige Wasser und wirkte als Verdicker, um eine gleichmäßige Verteilung des Materials herbeizuführen. Der Mörtel wurde anschließend auf ein epoxidbeschichtetes Rohr durch Sprühen aufgebracht, um eine Beschichtung in einer Dicke von 0,5 mm zu bilden. Das

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Resultat war ähnlich wie bei Beispiel 1.

Beispiel 3

Es wurde ein Mörtel aus 100 Teilen Portlandzement, 31 Teilen Rhoplex E-330 (eine Dispersion von 47 Teilen Acrylpolymer und 53 Teilen Wasser), 250 Teilen Silikasand, 2,5 Teilen Glasfasern und 22 Teilen Wasser hergestellt. Die Fasern waren 6 mm lang. Der Mörtel wurde "Ό mit Hilfe von rotierenden Bürsten auf ein epoxidbeschichtetes Rohr in einer Schichtdicke von 2,5 mm aufgebracht.

Es hat sich gezeigt, daß diese Beschichtung hervorragende Stoßfestigkeit, hohe Haftung und trotz ihrer großen Dicke eine ausreichende Flexibilität besaß, so daß das Rohr bearbeitet und während des Verlegens selbst etwas gebogen werden konnte, ohne daß die Beschichtung abfiel.

Beispiel 4

Beispiel 3 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß anstelle von Rhoplex E-330 eine Dispersion von 48 Teilen Butadien/Styrol-Kautschuk in 52 Teilen Wasser (Dow 460 ²^ der Firma Dow Chemical Company) verwendet wurde. Die Resultate waren ähnlich wie bei Beispiel 3.

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Beispiel 5

Beispiel 3 wurde mit der Abwandlung wiederholt, daß

anstelle von Rhoplex E-330 ein Styrol/Butadienkautschuk 5

in Form einer Dispersion von etwa 48 Teilen Kautschuk in 52 Teilen Wasser (Dylex-1186 der Firma Atlantic Richfield Company) verwendet wurde. Man erhielt ähnliche Resultate wie bei Beispiel 3.

Beispiel 6

Es wurde das Beispiel 3 wiederholt, wobei jedoch anstelle von Rhoplex E-330 eine Dispersion von etwa 48

Teilen Styrol/Butadienkautschuk in 52 Teilen Wasser 15

(97-314 Tylac der Reichhold Chemicals Inc.) verwendet wunde. Es wurden ähnliche Resultate wie bei Beispiel 3 erhalten.

Beispiel 7

Beispiel 3 wurde mit der Abwandlung wiederholt, daß anstelle von Rhoplex E-330 eine Dispersion von 55 Teilen Polyvinylacetat in 45 Teilen Wasser (40-155 Plyamul

der Reichhold Chemicals Inc. ) verwendet wurde. Man 25

erhielt ähnliche Resultate wie bei Beispiel 3.

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Beispiel 8

Es wurde ein Mörtel mit 100 Teilen Portlandzement, 31 Teilen Rhoplex MC-76, 150 Teilen Silkasand, 1,5 Teilen kurze, feingehackte Glasfasern und 10 Teilen Wasser hergestellt. Der Mörtel wurde auf ein epoxidbeschichtetes Rohr mit Hilfe von gegenläufigen Bürsten in einer zementartigen Schichtdicke von 4 mm aufgebracht. Es hat sich gezeigt, daß aufgrund der Dicke eine sehr hohe Stoßfestigkeit sowie eine große mechanische Festigkeit bestand, wobei außerdem eine gewissen Flexibilität vorhanden war, die aufgrund der größeren Schichtdicke jedoch etwas geringer als bei Beispiel 3 war.

Beispiel 9

Es wurde Beispiel 8 mit der Abwandlung wiederholt, daß Dow-460 anstelle von Rhoplex MC-76 verwendet wurde. Man

erhielt ähnliche Resultate wie bei Beispiel 8.
20

Beipiel 10

Es wurde Beispiel 8 mit der Abwandlung wiederholt, daß Dylex-1186 anstelle von Rhoplex MC-76 verwendet wurde.

Ahnliche Resultate wie bei Beispiel 8 wurden erzielt.

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Beispiel 11

Beispiel 8 wurde mit der Abwandlung wiederholt, daß 97-314 Tylac anstelle von Rhoplex MC-76 verwendet

wurde. Es wurden ähnliche Resultate wie bei Beispiel 8 5

erzielt.

Beispiel 12

Beispiel 8 wurde mit der Abwandlung wiederholt, daß

40-155 Plyamul anstelle von Rhoplex MC-76 verwendet 10

wurde. Man erhielt ähnliche Resultate wie bei Beispiel 8.

Beispiel 13

Es wurde ein Mörtel mit 100 Teilen Portlandzement, 11 Teilen Rhoplex MC-76, 350 Teilen Silikasand und 44 Teilen Wasser hergestellt. Der Mörtel wurde mit Hilfe von gegenläufigen Bürsten auf ein expoxidbeschichtetes

Rohr zur Bildung einer Beschichtung von 4 mm Dicke 20

aufgebracht.

Die derart gebildete Beschichtung besaß eine hohe Stoßfestigkeit, die jedoch etwas geringer war als bei Beispiel 8, da keine Fasern verwendet wurden. Außerdem war 25

die Flexibilität etwas geringer als bei Beispiel 8, da

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etwas weniger Polymeres verwendet wurde.

Die mit dem zementartigen Material nach den vorstehenden Beispielen beschichteten Rohre ließen sich nach 10 Min. in gewissem Maße handhaben und konnten nach 30 Min. übereinander gerollt werden, nachdem sie bei Raumtemperaturen abgebunden hatten. Die Abbindegeschwindigkeit steigt natürlich mit höheren Temperaturen und sinkt mit tieferen Temperaturen ab.

Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße zementartige Beschichtung auf den meisten Epoxid- und Kohlenteer-Korrosionsschichten ohne besondere Oberflächenbehandlung des Ex'poxids hinreichend haften. Es ist ledig-

lieh eine entsprechende Reinigung der Epoxidschicht vorzunehmen. Ist die Korrosionsschicht jedoch sehr glatt oder schmierig, wie dies für die meisten Polyethylene der Fall ist, dann ist sie zweckmäßigerweise entweder

mechanisch aufzurauhen oder vor dem Aufbringen der ze-20

mentartigen Beschichtung chemisch vorzubehandeln. Dies verbessert die Haftung der zementartigen Beschichtung.

Ein Hauptanwendungsgebiet für die Erfindung ist die Beschichtung von Rohren für Pipelines. Die in Pipelines 25

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- es -

verwendeten Rohrabschnitte sind oft sehr lang, beispielsweise 12 m oder mehr, die außerdem bergauf und bergab sowie um Kurven verlegt werden müssen. Derartige Rohrabschnitte werden notwendigerweise in gewissem Maße gebogen. Es hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße zementartige Beschichtung selbst unter diesen Umständen an der glatten Korrosionsschicht des Rohres haften, kann. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß sich die zementartige Beschichtung mit zunehmender

JQ Dicke und mit abnehmendem Polymeranteil leichter ablöst. Dickere Beschichtungen von 3 bis 4 mm mit geringem Polymeranteil, beispielsweise gemäß Beispiel 13 und insbesondere gemäß Beispiel 13 lassen demnach nur sehr wenig Krümmung zu, ohne daß ein gewisses Abschuppen

je erfolgt. Eine nach Beispiel 3 hergestellte Beschichtung erlaubt jedoch eine wesentliche größere Biegung ohne Ablösung der Schicht.

Wenn eine geeignete zementartige Beschichtung aufgebracht ist, dann bricht diese beim vorsichtigen Biegen 20

des Rohres, sie fällt jedoch normalerweise nicht in Stücken von dem Rohr ab. Selbst in gebrochenem Zustand liefert die zementartige Beschichtung einen wesentlichen Schutz für die Korrosionsschutzschicht vor mechanischer Beschädigung von Maschinen oder von gegen 25

das Rohr geschleuderten Teilchen. Es wird darauf hinge-

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wiesen, daß der Aufprall von Teilchen bzw. Zuschlagstoffen sehr heftig sein kann. Bei Beschwerungen für Unte'rwasserrohrleitungen werden beispielsweise große Steine verwendet, um eine möglichst dichte Schwer-

schicht zu schaffen und der Aufprall dieser Steine auf das Rohr erfolgt mit Geschwindigkeiten von mehr als 130 km/h.

Wie bereits erwähnt, sind die meisten Rohrleitungen mit

einem Kathodenschutz versehen. Obgleich die Korrosionsschutzschicht natürlich den Schutz vor Korrosion bieten soll, ist zusätzlich auch ein Kathodenschutz notwendig, falls die Korrosionsschutzschicht beschädigt ist. Kathodenschutz erreicht man durch Einleiten eines

Stromes, der dem durch Korrosion erzeugten Strom entgegengesetzt gerichtet ist und dieser Gegenstrom muß durch die zementartige Beschichtung fließen. Diese muß somit einen hinreichend kleinen Widerstand haben, damit

ein ausreichender Schutzstrom fließen kann.
20

Eine sehr kleine Dicke der zementartigen Schicht reduziert deren Widerstand, da der Widerstand eine lineare Funktion der Dicke ist. Da außerdem bei bestimmten erfindungsgemäßen Beschichtungen der Zementanteil ver-

hältnismäßig gering ist, erhöht dies die Porosität und

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damit die Wasserabsorption der Beschichtung, was die elektrische Leitfähigkeit der zementartigen Beschichtung steigert. Der Widerstand der zementartigen Beschichtung wurde folgendermaßen gemessen:

Es wurde eine zementartige Beschichtung gemäß Beispiel 3 in einer Dicke von 2,5 mm über einer Epoxidbeschichtung aufgebracht, die auf einem Stahlrohr von großem Durchmesser haftete. Es wurde eine Bohrung mit einem Durchmesser von 3 mm durch die zementartige Beschich- -Iq tung und die Epoxidbeschichtung bis zum Stahlrohr gebohrt und bis oben mit Quecksilber gefüllt. Das Quecksilber wirkte als Leiter zwischen der Wand der Bohrung in der zementartigen Beschichtung und dem Rohr. Die Oberseite der Bohrung wurde dann mit einem kreisförmige gen Stopfen aus Silikonkautschuk verschlossen, der einen Durchmesser von 25 mm hatte und über der Bohrung zentriert war. Der Stopfen erstreckte sich über den Rand der Bohrung hinaus. Ein Ende einer Plexiglasröhre von etwa 90 mm Durchmesser, die an beiden Enden offen war, wurde anschließend mit der Oberfläche der zementartigen Beschichtung derart versiegelt, daß die das Quecksilber enthaltende Bohrung in ihrer Mitte lag.

Die Plexiglasröhre wurde hierauf bis zu einer Höhe von 150 mm mit einer Lösung von 5 % NaCl in Wasser gefüllt.

Eine Platinanode wurde bis zu einer Tiefe von 75 mm in

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die Lösung getaucht. Das Stahlrohr wirkte dabei als Kathode. Zwischen dem Rohr und der Anode wurde eine Gleichspannung von 5 Volt angelegt und der dabei fließende Strom wurde mit einem digital ablesbaren Mi- _ kroamperemeter gemessen.

Der anfänglich gemessene Strom war sehr gering, doch als die zementartige Beschichtung aufgrund ihrer Porosität die NaCl-Lösung absorbiert hatte, nahm der Strom ._ zu. Nach 24 Std. hatte sich der Strom auf 5,5 mA stabilisiert und blieb anschließend auf diesem Wert.

Der Widerstand des zementartigen Materials wurde folgendermaßen berechnet:

.,. Es wurde angenommen, daß die Leitfähigkeiten der NaCl-Lösung und des Stahlrohes gegenüber der zementartigen Beschichtung sehr hoch waren und daß die Epoxidbeschichtung als Isolierung wirkte. Der Strom floß somit durch das Stahlrohr, in die 3 mm Durchmesser Quecksilberboh-

2Q rung, durch die Beschichtung unter dem Silikonkautschukstopfen, in die Lösung am Umfang des Stopfens und zur Anode. Der spezifische Widerstand berechnete sich daraus als:

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Widerstand mal vom Strom durchflossener Querschnitt dividiert durch die Länge des Strompfades.

Dies ergab einen Widerstand von 5:0,0055 = 909 Ohm. Der Weg durch die zementartige Beschichtung begann an der Wand der 3 mm Bohrung und endete am Rand des 25 mm 0 Stopfens und war somit 1,11 cm lang.

Der vom Strom durchflossene Querschnitt war nicht

gleichmäßig. An der Wand der Bohrung betrug der Quer-10

schnitt pi χ 0,3 cm χ 0,25 cm (die Beschichtungsdicke)

oder insgesamt 0,253 cm . Am Umfang des 2,5 cm Stopfens betrug der Querschnitt pi χ 2,5 cm χ 0,25 cm oder 2,03

2
cm . Der Querschnitt wurde daraufhin als Mittelwert

dieser zwei Werte bzw. als 1,14 cm gewählt.
15

Der spezifische Widerstand errechnete sich somit als (909 x 1,14): 1,11 = 934 Ohm cm.

Die spezifische Widerstand war klein genug, um eine hinreichende Menge von Strom für den Kathodenschutz in der Rohrleitung fließen zu lassen. Es wird angenommen, daß der spezifische Widerstand bis zu etwa 3500 Ohm cm betragen kann und immer noch hinreichend viel Strom fließen läßt, damit ein vernünftiger Kathodenschutz der

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Rohrleitung gewährleistet ist.

Figur 1 zeigt ein bedeutendes Anwendungsbeispiel der Erfindung, nämlich bei einer Unterwasser-Rohrleitung. In Figur 1 ist die Dicke aus Gründen der Übersichtlichkeit vergrößert dargestellt. Man erkennt in Figur 1 ein Stahlrohr 2, das in der dargestellten Ausführung auf dem Meeresgrund 4 liegt. In einer anderen Ausführung kann es darin eingespült sein. Das Rohr 2 ist mit einer Epoxidschutzschicht 6 versehen, die wiederum mit einer erfindungsgemäßen, dünnen, zementartigen Beschichtung 8 überzogen ist. Eine Zementbeschwerung 10 ist darüber aufgebracht und verhindert ein Aufschwimmen des leeren Rohres, wobei sie außerdem Schutz vor Schiffen oder anderen Gegenständen bildet. Die Schwerschicht 10 ist im allgemeinen 5 bis 15 cm dick. Die dünne zementartige Beschichtung 8 schützt die Epoxidschicht 6 vor dem Aufprall von Zuschlagstoffen in der Schwerschicht sowie vor Beschädigung bei der Handhabung vor der Aufbringung der Schwerschicht. Da die Zuschlagstoffe in der dünnen zementartigen Schicht fein sind und unter gesteuerten Bedingungen zugeführt werden, beschädigen sie die Epoxidschicht oder eine andere Korrosionsschutzschicht nicht.

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Obgleich die Erfindung in Verbindung mit Metallrohren beschrieben wurde, ist sie auch auf jedes andere Metallsubstrat anwendbar, das eine zu schützende Korrosionsschutzschicht aufweist. Beispielsweise läßt sich die Erfindung bei Ölbohrtürmen, Offshore-Plattformen, Bauteilen oder anderen Stahlteilen, Brücken oder Raffinerien anwenden. Die Dicke der Beschichtung kann außerdem größer als beschrieben sein; beispielsweise läßt sich die zementartige Beschichtung in einer Dicke bis zu etwa 12 mm aufbringen, obgleich dünnere Beschichtungen aufgrund ihres geringeren Gewichtes und wegen ihrer verminderten Neigung zum Brechen sowie zum Abblättern von dem Substrat, auf das sie aufgebracht sind, bevorzugt werden. Falls Kathodenschutz durch die Beschichtung notwendig ist, läßt sich eine erhöhte Leitfähigkeit dadurch erzielen, indem mehr leitfähige Zuschlagstoffe wie Eisen in der Beschichtung eingesetzt werden.

Obgleich die dünne Beschichtung als zementartig beschrieben wurde, ist es außerdem möglich, Beschichtungen zu verwenden, in denen die Zuschlagstoffe von Polymeren anstatt von Zement zusammengehalten werden. Derartige Beschichtungen sind notwendigerweise Kunststoffbeschichtungen mit Zuschlagstoffen und/oder eingebetteten Fasern, die einen Schutz für die Korrosionsschutz-

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schicht bilden. Zementartige Beschichtungen werden jedoch bevorzugt, da derartige Beschichtungen verhältnismäßig leicht herstellbar sind und da sich diese gut verhalten.

Figur 2 zeigt eine Anlage in schematischer Darstellung, mit der eine kontinuierliche Mischung zur Erzielung einer gleichmäßigen zementartigen Beschichtung auf einer Korrosionsschutzschicht 6 eines Rohres 2 herstell—

-)0 ^Dar ist. Die in Figur 2 dargestellte Anlage weist Aufgabetrichter 12, 14 und 16 auf, durch welche die trockenen Stoffe, nämlich Zement, Zuschlagstoffe und Fasern in einen gemeinsamen Aufgabetrichter 18 eingefüllt werden. Der Aufgabetrichter 18 leitet diese Stoffe in eine Vorbereitungskammer 20. Eine Welle 22 erstreckt sich durch die Kammer 20 und außerdem durch einen verengten Kanal 24 sowie durch eine Naßmischkammer 26. Die Welle 22 wird von einem Motor 28 angetrieben .

In der Vorbereitungskammer 20 sind Arme an die Welle 22 angeschlossen, die ein Vormischen der trockenen Stoffe bewirken. Diese gemischten Stoffe werden durch eine ebenfalls auf der Welle 22 angebrachte Dosierschnecke 32 in die Naßmischkammer 26 gefördert.

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Die bei dem Verfahren eingesetzten Flüssigkeiten, nämlich Wasser und Polymersuspension, werden jeweils von Quellen 34 bzw.36 in die Naßmischkammer 26 eingespeist. Die Zufuhr von Wasser erfolgt über eine Leitung 38

stromaufwärts von einer Leitung 40, durch die die Zu-5

fuhr von Polymersuspension erfolgt. Das in der Nähe des Ausganges des verengten Kanals 24 eingesprühte Wasser dient dazu, das ansonsten wie Klebstoff wirkende Polymere von dem Auslaß des Kanals 24 wegzuhalten, so daß dessen Verstopfung verhindert wird. Dadurch wird auch der Eintritt in die Mischkammer 26 nicht blockiert.

In der Mischkammer 26 werden die Stoffe durch auf der Welle 22 befestigte Paddel 42 vermischt und durch eine

leichte Winkelstellung der Paddel 42 außerdem durch die 15

Kammer 26 gefördert» Die gemischten Stoffe verlassen die Mischkammer 26 an einer Auslaßöffnung 44 und fallen in einen Aufnahmetrichter 46, der übliche, gegenläufige Bürsten 48, 50 versorgt, die jedoch feine Borsten ha- _„ ben. Die Bürsten 48 und bO sprühen die gemischten Stoffe auf die Korrosionsschutzschicht 6 des Rohres 2.

Das beschriebene Verfahren gestattet eine kontinuierliche Zufuhr der Komponenten der dünnen zementartigen Beschichtung und deren kontinuierliche Beauftragung auf ein Rohr. Eine Chargenmischung ist nicht erforderlich.

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Die Kontinuität des Verfahrens unterstützt eine gleichmäßigere Beschichtung, die für das Aufbringen dünner Beschichtungen von großem, Vorteil ist. Demgegenüber schwankt die Dicke der Mischung in Chargenprozessen mit der Zeit und außerdem von Charge zu Charge, was Schwierigkeiten für die Erreichung einer gleichmäßigen Beschichtung bedeutet.

hu/do
10

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

%} Mechanische Schutzbeschichtung für ein mit einem Korrosionsschutz beschichtetes Rohr, wobei eine dünne zementartige Schicht zum Schutz der Korrosionsschutzschicht aufgebracht ist, gekennzeichnet durch ein zementartiges Material, durch einen feinen Füllstoff in einer Menge von 0 bis 3,5 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials, durch ein polymeres Material in einer Menge von 0,05 bis 0,55 Gewichtsteilen von polymeren Feststoffen je Gewichtsteil des zementartigen Materials und durch zerhackte Fasern oder Flocken in eine Menge von 0 bis 0,2 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen

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Materials, wobei die Dicke der zementartigen Beschichtung zwischen 0,5 und 5,0 mm liegt und wobei die zementartige Beschichtung auf der Korrosionsschutzschicht haftet.
2. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Füllstoffes im Bereich von 1,0 und 3,0 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials und die Menge der polymeren Feststoffe im Bereich von 0,1 bis 0,3 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials liegt, und daß die Menge der Fasern oder Flocken im Bereich von 0,01 bis 0,1 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials ist.
3. Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Dicke von 1 bis 3 mm hat.
4. Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß polymere Material ein Acrylpolymeres ist.
5. Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material ein Butadien/Styrol Copolymeres ist.

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6. Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material ein Vinylacetat polymeres ist.
7. Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht eine Epoxidschicht ist.
H. Koinbihdl ion nach rinom clnr· Λκ*■(>ru< In· 1 hi·, i, <i.i· durch gekennzeichnet, daß die Fasern Glasfasern sind .
9. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Sand in einer Menge von im wesentlichen 350 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials ist, daß die Fasern als Glasfasern in einer Menge von im wesentlichen 2,5 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials vorliegen, daß das polymere Material ein Acrylpolymeres in Form einer Latexdispersion in einer Menge von im wesentlichen 31 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials ist, wobei die Dispersion aus im wesentlichen 53 % Wasser und dem Rest Acrylpolymeres besteht, wobei das zementartige Material Portlandzement ist.

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10. Kombination nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zementartigen Beschichtung zwischen 1,5 und 3 mm liegt, wobei die Korrosionsschutzschicht eine Epoxidschicht ist.
11. Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bei Sättigung mit Wasser eine wesentliche elektrische Leitfähigkeit aufweist.
12. Metallelement mit einer aufgebrachten Korrosionsschutzschicht und einer auf der Korrosionsschutzschicht haftenden dünnen Beschichtung, die zum Schutz der Kornosionsschutzschicht dient, dadurch gekennzeichnet daß die dünne Schicht eine Dicke von weniger als etwa 12 mm hat.
13. Kombination nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der dünnen Beschichtung zwischen 0,5 und 5 mm liegt.
14. Kombination nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallelement ein Rohr ist.
15. Kombination nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallelement ein Bauteil ist.

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16. Kombination nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Beschichtung folgendes aufweist: ein zementartiges Material, einen Füllstoff in einer Menge von 0 bis 3,5 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials, ein polymeres Material in einer Menge von 0,05 bis 0,55 Gewichtsteilen der polymeren Feststoffe je Teil des zementartigen Materials und geschnittene Fasern oder Flocken in einer Menge von 0 bis 0,2 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials.
17. Unterwasser-Rohrleitung, gekennzeichnet durch: ein Metallrohr mit einer aufgebrachten Korrosionsschutzschicht, mit einer auf der Korrosionsschutzschicht haftenden dünnen Beschichtung zum mechanischen Schutz der Korrosionsschutzschicht, und durch eine auf der dünnen zementartigen Beschichtung haftende
Schwerschicht zur Verhinderung des Schwimmens bei Füllung des Rohres mit Luft.
18. Rohrleitung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der dünnen Beschichtung zwischen 0,5 und 5 mm liegt.
19. Rohrleitung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung ein zementar-

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tiges Material, einen feinen Füllstoff in einer Menge von 0 bis 3,5 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials und ein polymeres Material in einer Menge von 0,05 bis 0,55 Gewichtsteilen der polymeren Feststoffe je Teil des zementartigen Materials sowie geschnittene Fasern oder Flocken in einer Menge von 0 bis 0,2 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials aufweist.
20. Verfahren zum Aufbringen einer Schwerschicht mit großen Einschlüssen auf einem mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Korrosionsschutzschicht eine dünne Beschichtung zum mechanischen Schutz der Korrosionsschutzschicht aufgebracht wird und daß anschließend eine Schwerschicht über die dünne Beschichtung gebracht wird, wobei die dünne Beschichtung zum Schutz der Korrosionsschicht gegen Auftreffen von Schwerstoffen in der Schwerschicht als Puffer wirkt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Beschichtung in einer Dicke von 0,5 bis 5 mm aufgebracht wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtung ein zementartiges Material,

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ein feiner Füllstoff in einer Menge von 0 bis 3,5 Gewichtsteilen je Teil des zementartiges Materials, ein polymeres Material in einer Menge von 0,05 bis 0,55 Gewichtsteilen der polymeren Feststoffe je Teil zementartigen Materials und geschnittene Fasern oder Flocken in einer Menge von 0 bis 0,2 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials aufgebracht werden.
23. Verfahren zum Schützen eines mit einer aufgebrachten Korrosionsschutzschicht versehenen Metallelementes, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Beschichtung auf das Metallelement aufgesprüht und diese dünne Beschichtung an die Korrosionsschutzschicht geklebt wird, wobei die dünne Beschichtung eine Dicke von weniger als 12 mm hat und einen Schutz für die Korrosionsschutzschicht bildet.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Beschichtung in einer Dicke von 0,5 bis 5 mm aufgebracht wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Beschichtung als zementartiges Material mit einem feinen Füllstoff mit einer Menge von 0 bis 3,5 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials, mit einem polymeren Material in einer

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Menge von 0,05 bis 0,55 Gewichtsteilen der polymeren Feststoffe je Teil des zementartigen Materials und mit geschnittenen Fasern oder Flocken in einer Menge von 0 bis 0,2 Gewichtsteilen je Teil des zementartigen Materials aufgebracht wird.
26. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der dünnen Beschichtung kontinuierlich in einen Mischer eingespeist und darin gemischt werden und daß anschließend die gemischten Komponenten in eine Sprühvorrichtung eingespeist werden.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühvorrichtung ein Paar gegenläufige Bürsten aufweist.

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