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Stichwort: Schweißstellenüberdeckung
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Erdverlegte Leitung, insbesondere Rohrleitung Die Erfindung betrifft
eine erdverlegte Leitung, insbesondere Rohrleitung, bestehend aus einer Vielzahl
von werksseitig mit einer Umhüllung versehenen Leitungsabschnitten, die im Bereich
der Verbindungsstellen, insbesondere Schweißstellen, baustellenseitig mit in Schichten
übereinander aufgebrachten Nachumhüllungsmaterialien nachumhüllt sind, wobei zunächst
auf die Verbindungsstelle eine Grundschicht und auf dieser zumindest eine Schutzschicht
aufgebracht ist.
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Für erdverlegte Transportrohrleitungen werden heute verstärkt Stahlrohre
mit Kunststoffumhüllung oder einer bitumösen Umhüllung verwendet. Für die Verteilung
von Fernwärme werden seit einigen Jahren darüber hinaus Mantelrohre mit vollwandiger
Hochdruckpolyäthylenaußenschicht verwendet. Die Umhüllungen der einzelnen Rohrabschnitte
werden werksseitig aufgebracht, wobei die Rohrenden im Bereich der freien Enden
vom Umhüllungsmaterial freigehalten werden, an denen die Rohrabschitte zum Aufbau
der Gesamtleitung miteinander verbunden werden. Nach Aufbau der Verbindung werden
die Rohrverbindungsstellen mit Nachumhüllungsmaterialien nachumhüllt. Zur Nachumhüllung
können die Verbindungsstellen z. B. mit Korrosionsschutzbinden auf Kunststoff- bzw.
Bitumenbasis umwickelt werden
oder es werden Schrumpfschläuche auf
derselben Materialbasis eingesetzt. Auf diese Grundschicht wird eine Schutzschicht
zur Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit der baustellenseitigen Isolierung
aufgebracht. Hierbei kommen sog. Felsschutzmatten zum Einsatz. Diese werden aus
Chemiefasern hergestellt oder sind extrudierte Polyäthylen-Gittermatten. Die Schutzschicht
kann ein- oder mehrlagig um die Baustellenverbindung herumgelegt werden. U. U. reicht
es aber aus, wenn z. B. die Korrosionsschutzbinden mit einer aufgelagerten Kunststoffolie
zum Einsatz kommen.
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Insbesondere bei warmgehenden Leitungen können Schäden an der Nachumhüllung
durch das wiederholte thermische Ausdehnen und Zusammenziehen der Rohrleitung auftreten.
Hierdurch werden zyklische Spannungen an der Grenzfläche zwischen den Nachumhüllungen
und dem umgebenden Erdreich induziert. Die Nachumhüllung weist nicht dieselbe mechanische
Festigkeit auf, wie die werksseitig aufgebrachte Umhüllung. Werden diese Grenzflächenschälbeanspruchungen
in Bezug auf die eingesetzten Umhüllungsmaterialien entweder hinsichtlich ihrer
Größenordung oder hinsichtlich der Anzahl der auftretenden Zyklen zu groß, kann
die Nachumhüllung beschädigt werden. Als Umhüllungsfehler treten dann im allgemeinen
faltige Rohrumhüllungen auf. Dies tritt entweder entlang der Rohrleitung auf, wo
der Schälwiderstand gegen die Längsbewegung wirkt, oder aber an Rohrkrümmungen,
wo der Erdboden seitlichen Widerstand leistet.
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Während bei warmgehenden Rohrleitungen die Relativbewegung zum Erdboden
durch die thermische Ausdehnung und Kontraktion hervorgerufen wird, können die Umhüllungen
aber auch durch Bewegungen des Erdreiches
beansprucht werden, z.
B. infolge von bergbaulicher Einwirkung.
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Der Einfluß und die Größe des Ausmaßes der Schäden hängt in allen
Fällen von der Bewegung, der Bodenart, der Bodendichte, der Verlegungstiefe und
im Falle warmgehender Leitungen von der Temperatur des in der Rohrleitung transportierten
Mediums ab. Ähnliche Probleme wie bei Rohrleitungen treten bei im Erdreich verlegten
Strom-, Steuer- und Meldekabeln oder anderen Leitungen auf, die im Erdreich an den
sog. Baustellenumhüllungen erhöhten mechanischen Belastungen bedingt durch Temperaturdehnungen
und/oder Bodenbewegungen ausgesetzt sind.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine erdverlegte Leitung
zu schaffen, bei der eine Zerstörung der Nachumhüllung infolge einer Relativbewegung
zwischen Leitung und umgebendem Erdreich im Bereich der Verbindungsstellen weitgehendst
vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen der Grundschicht und
der Schutzschicht eine Trennschicht eingebracht ist derart, daß zumindest zwischen
Außenfläche der Trennschicht und Innenseite der Schutzschicht eine reibungsarme
Gleitebene aufgebaut ist, und daß die Schutzschicht auf ihrer Außenseite zur Verankerung
der Schutzschicht im Erdboden strukturiert und auf ihrer Innenseite glatt ausgebildet
ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Schutzkonstruktion baut die Schutzschicht
nicht nur eine mechanische Schutzwirkung für die Grundschicht der Nachumhüllung
auf, sondern sorgt infolge des Aufbaus der reibungsarmen
Gleitebene
zwischen Trennschicht und Schutzschicht dafür, daß die Grundschicht in gesicherter
Weise von dem die Leitung umgebenden Erdreich abgekoppelt ist. Die auf ihrer Außenseite
strukturierte Schutzschicht ist einerseits mit dem Erdboden fest verankert und stellt
mit ihrer glatten Innenseite den Gleitbereich sicher. Einerseits wird bei Bodenbewegungen
die Schutzschicht der Bewegung des Erdreichs folgen und schädliche Reibkräfte über
die Gleitebene von der Grundschicht fernhalten und andererseits wird bei Rohrbewegungen
infolge thermischer Beaufschlagung die im Boden verankerte Schutzschicht sich nicht
bewegen, da in der Gleitebene eine Relativbewegung zwischen Trennschicht und Schutzschicht
möglich ist, so daß auch hier die angreifenden Bodenkräfte von der baustellenseitig
aufgebrachten Grundschicht abgekoppelt sind.
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Zum Erreichen des Aufbaus der reibungsarmen Gleitebene werden die
Werkstoffe von Trennschicht und Schutzschicht aufeinander abgestimmt. Die Schutzschicht
kann in Form von Folien oder Vliesmaterial vorliegen. Bevorzugt werden Kunststoffolien,
wobei wiederum bevorzugt Polyäthylen oder Polyester zum Einsatz kommen können.
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Die außenliegende Schutzschicht ist vorzugsweise als außenseitig strukturierte
Kunststoffolie ausgebildet.
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Dabei kann die Struktur der Schutzschicht als Hohlstruktur oder als
Massivstruktur ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße glatte Ausbildung der Innenseite der Schutzschicht
umfaßt auch den Fall, daß sich die als Hohl struktur ausgebildete Struktur der Schutzschicht
auf der Außenseite zur Innenseite der Schutzschichtfolie hin öffnet, z. B. nach
Innen offene Hohlzylinder. Die Öffnungsweite wird dabei so gewählt,
daß
es zu keinem den Reibungseingriff vergrößernden Formschluß unter Druck zwischen
der Außenseite der Trennschicht und der Innenseite der Strukturschicht kommen kann.
Wesentlich ist, daß zwischen der Trennschicht und der strukturierten Schutzschicht
durch Abstimmung der Werkstoffe für die beiden Schichten und die Eingriffsgeometrie
zumindest eine weitgehend reibungsarme Gleitebene aufgebaut wird. Die Abkopplung
zwischen Schutzschicht und Grundschicht wird weiter verbessert, wenn die Werkstoffe
von Grundschicht, Trennschicht und Schutzschicht und deren Eingriffsgeometrie derart
gewählt sind, daß auf beiden Seiten der Trennschicht reibungsarme Gleitebenen aufgebaut
sind, insbesondere durch Einsatz einer beidseitig glatten Folie oder Vlies.
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Vorzugsweise ist die Schutzschicht als Kunststoffolie ausgebildet,
die auf einer Seite mit gleichmäßig verteilten zylinderartigen Noppen versehen ist.
Derartige Noppenfolien sind bekannt und werden zum Schutz von Grundmauern gegenüber
dem umgebenden Erdreich eingesetzt, wobei die freien Enden der Noppen an dem Mauerwerk
anliegen.
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Um den seitlichen Angriff des Erdreichs an der Nachumhüllung zu verringern,
ist es zweckmäßig, daß die Schutzschicht längs ihrer um die einzelnen Verbindungsstellen
umlaufenden Kanten auf der werksseitigen Umhüllung mit Abstand von den umlaufenden
Kanten der Grundschicht aufliegt.
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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren im Zusammenhang
mit einer warmgehenden Rohrleitung beschrieben werden. Es zeigt:
Figur
1 einen Längsschnitt durch eine aus mit Kunststoff ummantelten Rohrabschnitten aufgebauten
Fernwärmeleitung und Figur 2 einen Querschnitt durch eine solche Leitung.
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Die Rohrleitung ist aus einzelnen Rohrabschnitten 1 aufgebaut, die
jeweils aus einem inneren Stahlrohr 2 und einer werksseitig aufgebrachten Umhüllung
3 bestehen. Um eine Verschweißung 4 der Rohrabschnitte zu ermöglichen, sind die
Rohrenden vom Umhüllungsmaterial 3 auf beiden Seiten der aufzubauenden Schweißverbindung
freigehalten.
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Die Schweißverbindung 4 und die Enden der werksseitigen Umhüllung
3 sind mit Korrosionsschutzbinden 5 umwickelt.
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Um die Korrosionsschutzbinden 5 ist eine beidseitig glatte und werkstoffmäßig
auf den Werkstoff der Korrosionsschutzbinden 5 abgestimmte Trennfolie 6 aufgelegt,
wobei die axiale Abmessung der Trennfolie im Sinne der Figur 1 größer gewählt ist
als die axiale Abmessung der aus Korrosionsschutzbinden 5 aufgebauten Grundschicht
(vgl. insbesondere Figur 1).
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Um die Trennfolie ist eine auf ihrer Innenseite glatte und auf ihrer
Außenseite mit massiven Noppen 7 versehene Schutzfolie 8 aufgebracht. Die Werkstoffe
für die Trennfolie 6 und die strukturierte Schutzfolie 8 sind so gewählt, daß sich
zwischen ihnen eine reibungsarme Gleitebene 9 aufbaut. Die Schutzfolie 8 ist infolge
des Eingriffes der Noppen 7 fest mit dem die Rohrleitung umgebenden Erdreich 10
verankert.
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Die Trennfolie 6 und die Strukturfolie 8 können z. B.
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aus Polyester oder Polyäthylen bestehen.
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Wie aus der Figur 1 ersichtlich, liegen die Kanten 8a und 8b der Strukturfolie
auf der Außenseite der werksseitigen Umhüllung 3 auf, so daß die Schutzfolie infolge
einer Querbewegung des Erdreiches nicht relativ zur Trennfolie bzw. Grundschicht
verschoben wird, sondern wegen der Schrägneigung zumindest mit einer Kraftkomponente
gegen die Umhüllung 3 gepreßt wird (vgl. Figur 1).
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Wenn es infolge der thermischen Beaufschlagung der Leitung zu einer
Rohrbewegung im Sinne des in der Figur 1 gezeigten Doppelpfeils DP kommt, erfolgt
zumindest eine Gleitbewegung in der Gleitebene 9 zwischen der Trennfolie 6 und der
Schutzfolie 8, ohne daß es zu einer Schälbeaufschlagung der Trennschicht 6 bzw.
der Schutzschicht 5 kommt.
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Bei entsprechender Materialwahl ist es möglich, daß sich auch eine
reibungsarme Gleitebene zwischen der Grundschicht 5 und der Trennfolie 6 aufbaut,
so daß es zu einer zweifachen Abkopplung zwischen der die Verbindung 4 schützenden
Grundschicht 5 und der Schutzschicht 8 gegen mechanische Beanspruchung kommt.
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Wie aus der Figur 1 hervorgeht, ist die axiale Erstrekkung der Grundschicht
5 und der Trennschicht 6 kleiner als die der Schutzschicht 8, so daß die umlaufenden
Kanten 5a und 5b der Grundschicht einen vorgegebenen axialen Abstand von den Kanten
8a bzw. 8b der Schutzschicht aufweisen und die umlaufenden Kanten 6a und 6b der
Trennschicht 6 noch überdecken.