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Verfahren zum Umhüllen einer Leitung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umhüllen einer Leitung z. B. Rohrleitung,
Kabel od. dgl., die mit einer heiss aufgebrachten Beschichtung umgeben ist.
Verfahren zur Herstellung von Hüllen für Leitungen sind bereits bekannt, bei welchen die Leitung mittels einer Kombination einer heissen, bituminösen Beschichtung mit einer äusseren Hülle aus
Kunststoffolie korrosionsgeschützt wird. Verfahren dieser Art sind jedoch nicht ohne Nachteile.
In der USA-Patentschrift Nr. 2, 713, 383 ist vorgeschlagen worden, Rohre und ähnliche
Leitungselemente zuerst mit einer heiss und flüssig aufgebrachten Schicht aus heissem mikrokristallinem Wachs zu umgeben und anschliessend diese Schicht mit einer schrumpfbaren Kunststoffolie, z. B. aus einem Mischpolymerisat von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid zu überziehen. Die Oberflächentemperatur der Beschichtung liegt zum Zeitpunkt, zu dem die bei Erwärmung schrumpffähige Kunststoffolie die Beschichtung berührt, über der Erweichungsgrenze der Folie. Die Folie, die unter einer gewissen, zum Zerreissen zu geringen Spannung steht, neigt zur Schrumpfung.
Viele thermoplastische Folien neigen zur spannungslosen Schrumpfung, wenn sie Temperaturen ausgesetzt sind, die oberhalb ihrer Erweichungsgrenze liegen. Die Schrumpfeigenschaften solcher Folien unter Wärmeeinwirkung haben eine äusserst faltige Oberfläche zur Folge, infolge der verschieden grossen Spannungen, die von der heissen Oberfläche des Beschichtungsmaterials hervorgerufen werden. Der Schrumpfvorgang der Kunststoffhülle ist nur schwer zu steuern und verursacht beträchtliche Unterschiede in der Dicke der aufgebrachten Schutzschicht.
Die unter Schrumpfung angepasste Hülle befindet sich unter Spannung und jeder geringfügige Schnitt oder Riss in der Folie, der durch Aufschlagen des umhüllten Rohres auf einen spitzen Stein oder einen scharfen Gegenstand entstehen kann, bewirkt ein Ablösen der Hülle von der ungleichmässig dicken Beschichtung, die dadurch äusseren Korrosionseinflüssen ausgesetzt ist. Ein weiterer Nachteil des auf Schrumpfung der Hülle beruhenden Verfahrens besteht in der erforderlichen Überlappung der Folienkanten. Eine die heisse Beschichtungsfläche berührende Folie neigt zur Verminderung ihrer Breite, weshalb zum Ausgleich dieses Schwundes und zur Gewährleistung der notwendigen Überlappung mehr von diesem Folienmaterial erforderlich ist, als ohne Schrumpfung.
Auch thermoplastische, auf Druck ansprechende Bänder sind als Umhüllungsmaterial für Rohrleitungen verwendet worden, deren Verwendung jedoch keinen vollen Erfolg gezeigt hat. Solche Bänder werden im allgemeinen auf die blanke Rohroberfläche aufgebracht, wobei ihre Wirkung als Korrosionsschutz allein auf ihrer guten Haftung auf dieser Oberfläche beruht. Wenn das Rohr glatt und sauber ist, kann auf diese Weise ein hinreichend guter Korrosionsschutz erzielt werden. Aber in Fällen, in denen solche Bänder auf unregelmässige Rohrflächen, wie z. B. Schweissstellen von Rohrleitungen gelegt werden müssen, werden Lufteinschlüsse gebildet, die die darunterliegenden Rohrabschnitte im Falle einer Durchbrechung oder einer Durchlöcherung des Bandes ganz ohne Korrosionsschutz belassen.
In der USA-Patentschrift Nr. 3, 190, 780 ist ein Verfahren beschrieben, nach dem ein Rohr, das mit einer heissen bituminösen Schicht bedeckt ist, von einer aus mit Kunstharz beschichteten Papierstreifen od. dgl. gebildeten Hülle umgeben ist.
Gemäss diesem bekannten Verfahren wird im wesentlichen die ganze bei dem Wickelvorgang
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aufgewendete Zugkraft auf die äussere tragende Papierschicht übertragen, die dazu dient, den
Kunstharzüberzug auf das beschichtete Rohr aufzubringen. Während sich dieses Verahren als sehr zufriedenstellend erwiesen hat, ist es nur in jenen Fällen anwendbar, in denen die Temperatur der
Rohrbeschichtung so hoch ist, dass jede auf die innere Kunststoffolie übertragene Spannung den Riss oder Bruch der Folie im Moment der Berührung mit der Oberfläche der heissen Beschichtung bewirken würde.
Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens ergibt sich teilweise aus dem Umstand, dass genormte Rohre für derzeit verwendete Fernleitungen in Längen von 12 m hergestellt werden. Das bedeutet, dass je Kilometer einer solchen Rohrleitung etwa 83 Schweissnähte und ausserdem, erfahrungsgemäss etwa 14 bis 40 Biegungen der Leitung od. dgl. erforderlich sind. Das Umwickeln dieser unregelmässigen Oberflächen mit einem relativ steifen, schwer biegbaren Material, wie z. B. Asbestfilz oder Kraftpapier ergibt eine unzulängliche Gleichförmigkeit der Hülle an diesen Stellen, sowie auch eine ungleichmässige Verteilung und Dicke der zuvor aufgetragenen Schutzschicht, infolge örtlicher Verschiebungen. Das ist der Hauptgrund dafür, dass dabei die bituminöse Schicht in Schichtstärken von
2, 5 bis 4 mm aufgetragen wird.
Daher ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zum Aufbringen einer Schutzhülle an Rohrleitungen od. dgl., mittels einer selbsttragenden, thermoplastischen Folie, wobei der Temperaturzustand der Beschichtungsoberfläche, mit der die Folie im Zuge des Wickelvorganges in Berührung gebracht wird, zwischen der Dehnung- und der Erweichungsgrenze des für die Folie verwendeten Kunststoffes liegt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Umhüllung geschweisster oder gebogener Abschnitte von Rohr-und andern Leitungen mit thermoplastischer Folie, bei dem solche Unregelmässigkeiten in der Rohrleitung oder Leitung gleichmässig bedeckt werden, ohne dass die Dicke des darunterliegenden Beschichtungsmaterials an diesen Stellen wesentlich verringert wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Umhüllung von Rohrleitungen, bei dem als Material für die Schutzbeschichtung mikrokristallines Wachs, Asphalt, Teer od. dgl. und für die thermoplastische Hülle ein Kunststoff wie Polyäthylen, Polypropylen verwendet wird, wobei diese Beschichtung und Umhüllung wie nachstehend beschrieben aufgebracht wird.
Dieses Ziel wird erreicht, indem erfindungsgemäss ein Ende einer selbsttragenden Lage einer dünnen, thermoplastischen Kunststoffolie an der beschichteten Oberfläche der Leitung befestigt, diese sodann unter Spannung mit der Folie schraubenlinienförmig umwickelt und die Temperatur der Beschichtung in der örtlichen Berührungszone der Folie zwischen der Dehnung-un der Erweichungsgrenze der Folie gehalten wird.
Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich aus der folgenden Erläuterung der Zeichnung, in der in einer schaubildlichen Teilansicht eine an sich bekannte, automatisch fortschreitende kombinierte Reinigung-, Beschichtungs-und Umwickelmaschine für Rohrleitungen veranschaulicht ist, mit deren Hilfe das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt wird.
Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird ein geeignetes Beschichtungsmaterial, wie z. B. mikrokristallines Wachs--2--, das einen Schmelzpunkt bei etwa 750C besitzt auf die Rohrleitung --4-- bei einer Temperatur von etwa 1250C (beim Berühren des Rohres) mittels einer an sich bekannten, kombinierten automatisch fortschreitenden, reinigenden, beschichtenden und umhüllenden
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Wickelmaterial wie z. B. Polyäthylen in Form von rollenförmig aufgewickelten bandförmigen Folien --12-- tragen. Diese Folien--12--weisen im allgemeinen eine Dicke zwischen 0, 08 und 0, 2 mm, vorzugsweise zwischen 0, 1 und 0, 12 mm auf. Spulen mit einem Durchmesser von etwa 35 cm können
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--16-- und dem Rohr--4--zu spannen.
Dieser Vorgang, der bei einer Temperatur der Folie --12-- ausgeführt wird, die zwischen deren"Dehnungs-und Erweichungsgrenze"liegt, gewährleistet die Bildung einer fest gewickelten Hülle um das Beschichtungsmaterial.
Unter "Dehnungsgrenze" soll jene Temperatur oder jener Temperaturbereich verstanden werden, in dem eine thermoplastische Kunststoffolie eine Wärmedehnung erfährt. Sie ist bei dieser Temperatur
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ziemlich nachgiebig und neigt dazu, sich ihrer Unterlage gleichmässig anzuschmiegen.
Unter"Erweichungsgrenze"einer Folie soll eine Temperatur oberhalb der Dehnungsgrenze aber unterhalb jener Temperatur verstanden werden, bei der eine Umgruppierung der Moleküle stattfindet, die ein Schrumpfen der Folie verursacht.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird die durch Bremsung an den Spulen --16-- bewirkte Spannung so eingestellt, dass das Folienband-12-dem Rohr-4-genügend fest anliegend um dieses gewickelt wird. Sobald die Folie die heisse Beschichtung-2-berührt, nimmt die Spannung infolge der Wärmeausdehnung (Dehnungsgrenze) der Folie ab, wodurch diese sich leicht irgendwelchen Unregelmässigkeiten an der Oberfläche der aufgetragenen Beschichtung anlegen kann.
Die Wickelarme--8--kreisen im allgemeinen mit einer hohen Geschwindigkeit, während sich die Maschine--6--vorwärts bewegt. Wenn, so wie das in der Zeichnung veranschaulicht ist, zwei
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Vorwärtsbewegung der Maschine mit der Geschwindigkeit der Ausführung der Beschichtung und Umhüllung synchronisiert sein, so dass die Maschine--6--im gleichen Mass vorwärtsschreitet, wie die Folien einschliesslich der notwendigen Überlappung aufgebracht werden. Das verhindert eine Lückenbildung in der so hergestellten Hülle. Die Durchführung der Beschichtung und der Umhüllung muss auch so geregelt sein, dass reichliche Zeit für die heiss aufgetragene Beschichtung--2-vorgesehen ist, um sie bis zur gewünschten Temperatur abzukühlen, ehe sie von der thermoplastischen Folie --12-- berührt wird.
Im Falle der Verwendung von mikrokristallinem Wachs, kann z. B.
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Temperatur jenes Abschnittes der Beschichtung, der von der Folie berührt wird zwischen deren Dehnung-un Erweichungsgrenze.
Während die Beschichtung bei einer beliebigen Temperatur aufgetragen werden kann, bei der das Beschichtungsmaterial gut auf das Rohr fliesst, muss strengstens darauf geachtet werden, dass der
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Schrumpfen der letzteren zu verhindern. Obwohl man annehmen könnte, dass das z. B. mit einer Temperatur von 140 bis 2000C aufgebrachte Beschichtungsmaterial eine beträchtliche Zeit zum Auskühlen benötigen würde, ist dies gewöhnlich nicht der Fall, da das Rohr selbst als ausgezeichneter Wärmeableiter dient, besonders in jenen Fällen, in denen eine dünne Beschichtung mit einer Zusammensetzung des Materials, die einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, Verwendung findet.
Die erforderliche Wartezeit bis zum Auftragen der Folie--12--auf die heisse Beschichtungsoberfläche ist auch dann geringer, wenn eine Folie grösserer Dicke, etwa im Bereich von 0, 12 mm, oder eine Kunstharzfolie mit einer höher gelegenen Erweichungsgrenze verwendet wird. Für eine Polyäthylenfolie liegt diese Temperatur im allgemeinen in einem Bereich zwischen 75 und 125 C, während typische Polypropylenfolien ihre Erweichungsgrenze in der Nähe von etwa 1700C haben.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die Erfindung viele Vorteile gegenüber den bekannten Verfahren aufweist. Unter den oben angezeigten Temperaturbedingungen kann durch die auf die Folie--12--einwirkende mechanische Spannung eine genauere und vollkommener Umhüllung der Unregelmässigkeiten der Rohroberfläche erzielt werden, als dies bei Anwendung des bekannten Verfahrens möglich ist, das zur Erzielung dieser Anpassung auf der Schrumpfung der Folie unter Hitzeeinwirkung beruht. Das erfindungsgemässe Aufbringen der Folie--12--bewirkt eine gleichmässigere Beschichtungsstärke am Rohr und bildet keine Schrumpffalten, wie das für Folien charakteristisch ist, die unter Temperaturen aufgebracht werden, die deren Schrumpfung verursachen.
Da jedes Verfahren, zum Umhüllen einer Leitung im Hinblick auf die geringst mögliche endgültige Dicke der zusammengesetzten Beschichtung geplant werden muss, können technische Normen leichter eingehalten werden, wenn die Beschichtung mit der Folie--12--nach dem erfindungsgemässen Verfahren umhüllt wird. Die im Zeitpunkt des Wickelns der Folie--12--auftretende hohe Temperatur des Beschichtungsmaterials löst sofort die mechanische Spannung der Folie und diese nimmt eine anhaltend veränderte, eng an die Schweissstellen und Biegungen der Rohrleitung angepasste Form an, die sie bleibend behält.
In andern Worten, es besteht kein oder wenig "Erinnerungsvermögen", d. h., keine oder wenig Neigung der Folie, nach ihrem Abkühlen in ihre ursprüngliche Gestalt zurückzukehren, was ihr Zerreissen bewirken würde, wenn sie während der Handhabung des Rohres oder eines Rückfüllverfahrens aufgeschnitten würde.