DE3508811A1 - Verfahren zum ummanteln eines stahlrohres - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ummanteln eines Stahl-
• rohres mit thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Polyäthylen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, Stahlrohre, insbesondere solche, die im Erdboden verlegt werden, mit einem dem Schutz gegen Korrosion dienenden Uberzug aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie Polyäthylen oder Polyvlnylchlorid zu versehen. Die Verbindung des Uberzugs mit dem Stahl rohr erfolgt meistens durch Verkleben.
• PUr das Uberziehen der Rohre kann der Kunststoff bekanntlich in Form eines nahtlosen Schlauchs durch Extrudieren unter Verwendung einer ringförmigen Düse, durch die das Rohr hindurchgeführt wird, aufgebracht werden, nachdem die Rohroberfläche mit einem Klebstoff beschichtet worden ist Es ist auch bßkanp n Kunststoff in Fonn eines Follenbandes schraubenlinienformig um das Rohr zu wickeln, Aus der DE-PS 19 65 802 ist ein Verfahren zum Ummanteln eines Stahlrohres bekannt, bei dem ein gereinigtes Stahl rohr induktiv auf 140 - 200 C erwärmt und mittels Spritzpistolen mit einer Epoxyharzschicht als Haftvermittler beschichtet wird. Auf die aushärtende Epoxyharzschicht wird dann eine extrudierte Folie aus einem Äthylencopolymerisat als Kleberschicht und darüber eine ebenfalls extrudierte Folie aus Polyäthylen als äußere Mantel schicht aufgetragen.
• Eine derartige im Prinzip aus drei Schichten bestehende Ummantelung, deren Einzelschichten selbstverständlich auch jeweils in mehreren Teilschichten aufgetragen werden kennen, weist ausgezeichnete, gegenüber dem damaligen Stand der Technik verbesserte Korrosionsschutzeigenschaften auf. In manchen Fällen werden jedoch insbesondere hinsichtlich der Schälfestlgkeit unter Feuchtigkeitseinwirkung und erhöhter Temperatur (bis 80 eC Dauerlast) und hinsichtlich des Schutzes gegen Unterrostung (cathodic disbonding) sehr hohe Qualitätsanforderungen gestellt, die auch von diesem Ummantelungssystem nicht immer bzw. nicht mit der gewünschten Sicherheit erfüllt werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren rur Stahirohrumnantelung der gattungsgetiläßen Art dahingehend zu verbessern, daß die ummantelten Stahlrohre gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Schälfestigkeit unter Feuchtigkeitseinwirkung be gleichzeitig erhöhter Temperatur (z.B. von bis zu + 80@C) und erhöhten Widerstand gegen Unterrostung aufweisen.
• Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 - 12 angegeben.
• Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert.
• Die Verbesserung der Haftung zwischen dem Stahl rohr und der Kunststoffunmantelung, deren Einzel schichten auch in jeweils mehreren Teilschichten aufgetragen sein können und die auch mit zusätzlichen Schichten versehen sein kann, etwa als mechanische Schutzschicht (z.B. Zementbeschichtung, Kautschukbeschichtung wird durch dos an sich bekannte Chromatieren der Stahirohroberfläche erreicht.
• Wesentliche Bedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren sind, daß die Oberfläche des Stahl rohres chemisch und/oder mechanisch gründlich gereinigt (z,B, mindestens entsprechend DIN 55 928) und vor dem Auftragen des Kunststoffs restlos getrocknet ist, damit die Bildung von Dampfblasen unter dem Kunststoff vermieden wird.
• Die Ummantelung eines Stahl rohres kann in folgender Weise vorgenommen werden. Ein Stahl rohr von z.B. 159 mm äußeren Durchmesser und 4,5 mm Wanddicke wird durch Strahlen mit gerundetem Stahidrahtkorn, dessen Einzelkorn also keine oder nur wenige scharfe Kanten aufweist, an der zu beschichtenden Oberfläche gründlich gereinigt. Das Stahl strahl en wird so durchgeführt, daß eine mittlere Rauhtiefe wo 40 - 50 µm entsteht. Infolge des gerundeten Stahldrahtkornes weist das Stahl rohr nach der Reinfgtlng ein im Prinzip apfelstnenhaltf-orw auges, d.h. abgeflachtes Oberflächenprofil ohne scharfe Kanten at Das auf Raumtemperatur befindliche Stahl rohr wird dann in einer Kabine, die gegen ein Austreten der giftigen Chromatdämpfe In die Umwelt gesichert Ist, mit der Chromatierung in wässriger Lösung (z.B. 6-wertige Chromsäure, die ein Silikat enthält) durch Sprühen benetzt. Das Benetzen könnte auch auf andere Weise, z.B. mit Hilfe einer Walze oder durch Tauchen in ein entsprechendes Chromsäurebad erfolgen. Wesentlich ist, daß eine Chromatschicht von 20 - 200 mg/m2 auf der Stahlrohroberfläche entsteht. Es ist eine gleichmäßig dicke Chromatschicht anzustreben. Dies wird einerseits durch das abgeflachte Oberflächenprofil des Stahl rohres erreicht, das nicht stark zerklüftet ist und daher keine örtlich stärkeren Ansammlungen der Chromatierung begünstigt. Andererseits kann die Schichtdicke durch die Konzentration der wässrigen Lösung beeinflußt werden. Nach dem Auftragen der Chromatierung wird die Oberfläche des Stahl rohres vollstandig getrocknet. Dabei ist selbstverständlich zu vermeiden, daß Chromatdämpfe in die Umwelt gelangen. Überschüssiges Material ist daher nicht nur beim eigentlichen Auftragen, sondern auch beim Trocknen unbedingt zurückzugewinnen. Für die Trocknung hat sich insbesondere eine induktive Erwärmung des Stahl rohres auf etwa 180 - 200 ~C als vorteilhaft erwiesen. Gegebenenfalls kann auch zusätzllche Wärmeenergie durch Infrarotbestranlung z.B. kurz vor der Beschichtung mit Epoxyharz aufgebracht werden.
• Das erwärmte und getrocknete Stahl rohr wird anschließend in einer Beschichtungsstation elektrostatisch mit Epoxyharzpulver in einer Menge besprüht> die einer Trockenfilmdicke von etwa 50 um entspricht. Aufgrund der in das Stahl rohr eingebrachten Wärme schmilzt das Epoxyharzpulver zu einem geschlossenen Film auf und beginnt auszuhärten. In an sich bekannter Weise wird vor Beendigung der Aushärtung der thermoplastische Kunststoff z.I3. durch Aufrecken eines nahtlosen extrudierten Foliendoppelschlauches aus einer inneren z.B. 150 um dicken Äthylencopolymerisatschicht und einer äußeren z.I3. 1,8 mm dicken Polyäthylenschicht auf das Stahl rohr aufgebracht und das Stahlrohr anschließend auf Raumtemperatur abgeltuhl t.
• Das bekannte Ummanteln durch schraubenlinienförmlges Umwickeln mit einer Kleberfolie und einer Folie für die äußere Mantel schicht ist ebenso anwendbar. Es ist auch möglich, innerhalb des Kunststoffmantels Variationen in den Schichtfolgen durchzuführen, beispielsweise mehrere Kleber- oder mehrere Teil schichten der äußeren Mantel schi cht aufzutragen oder Zwischenschichten einzubringen, die aus einer Mischung von Epoxyharz und dem verwendeten Kleber und/oder aus dem Kleber und dem Material der äußeren Mantel schicht bestehen.
• Letzteres begünstigt einen kontinuierlichen Übergang der unterschiedlichen Materialeigenschaften in den Einzel schichten des gesamten Kunststoffmantels. Wesentlich ist allerdings, daß der Kleber, In diesem Beispiel also das Äthylencopolymerisat, nicht mst der Chromatschicht in Berührung kommt.
• Das gemaß dem vorstehenden Beispiel beschichtete Stahl rohr weist unter Einwirkung von Wasser bei + 65 ~C nach ca. 250 Std. eine Schälfestigkeit von 80 - 100 N/cm und einen Disbondingwert nach ASIM G 8 von 0 - 1 mm auf. Für ein Stahl rohr, das in entsprechender Weise ohne Chromatierung nach dem Stand der Technik mit 50 zm Epoxyharz, 150 um Äthylencopolymerisat und 1,8 mm Polyäthylen beschichtet wurde, betragen diese Qualitätsdaten 50 - 60 N/cm bzw.
• 0 - 5 mm.

Claims (12)

1. Verfahren zum Ummanteln eines Stahl rohres Patentans#riIche: 1. Verfahren zum Ummanteln eines Stahl rohres mit thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Polyäthylen, bei dem nach dem Reinigen seiner Oberfläche auf das Stahl rohr mindestens eine Schicht aus Epoxyharz als Haftvermittler und darüber mindestens eine Kleberschicht, insbesondere aus Äthylencopolymerisat, aufgebracht wird, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, daß die Oberfläche des Stahl rohres chromatiert, vollständig getrocknet und dann das Epoxyharz aufgetragen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 da durch gekennzeichnet, daß die Chromatierung in einer Trockenschichtdicke von weniger als 1 pm erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, daß die Chromatierung durch Auftragen einer wässrigen Lösung einer 6-wert1gen Chromsäure erfolgt, die zur Fixierung auf der Rohroberfläche ein anorganisches Bindemittel, z.B. ein Silikat, enthält.
4. a Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Auftragen der Chromatschicht durch Aufsprühen oder Benetzen des Stahlrohres mit einer Walze erfolgt*
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4* d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stahlrohroberfläche zur Erzielung einer gleichmäßigen Dicke der Chromatschicht vor dem Chromatieren in der Weise gereinigt wird, daß ein apfelsinenhautförmiges, abgeflachtes Oberflächenprofil entsteht.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h gek e n n z e 1 c h ne t, daß durch die Reinigung eine mittlere Rauhtiefe von 40 - 50 Um erzeugt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, d a d ü r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Reinigung durch Strahlen mit gerundetem Stahl korn durchgeführt wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Stahl rohr zutn Trocknen der Chramatschicht Induktiv erwärmt wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, daß das Stahirohr zum vollständigen Trocknen der Chromatschicht vor der Beschichtung mit Epoxyharz infrarot bestrahlt wird.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Trocknen der Chromatschicht bei Temperaturen von 120 -220 60 erfolgt.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verfahren kontinuierlich erfolgt.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Epoxyharz in Pulverform aufgetragen wird.