CN102713400A - 管道连接的硬质泡沫包裹 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用开孔硬质泡沫包裹至少两个管道或其部位的连接、所述包裹的制备方法、以及开孔硬质泡沫用于保护两个管道的连接的用途。

Description

管道连接的硬质泡沫包裹
本发明涉及至少两个管道或者其部位的连接，所述管道或其部位具有靠近所述连接的管道连接区域，其中所述连接区域被开孔硬质泡沫、优选具有多异氰脲酸酯结构的硬质聚氨酯泡沫包裹，还涉及相应的用泡沫包裹管道的方法，以及由此制得的管道体系。
用硬质聚氨酯泡沫包覆的管道在现有技术中已知，并且记载于例如EP-A-865893和DE-A-19742012。除了这些绝缘管道之外，也将非绝缘但是例如用紧密的外层夹套（例如基于无机和/或有机材料的夹套）包裹的管道例如用于在水下传输气体。通常，所述管道包括多个层。最外层通常为混凝土，用以保护并增加重量使管道不会漂浮。在其下面有另一个层，包括例如聚丙烯、聚乙烯、环氧树脂、聚氨酯涂层或沥青作为腐蚀保护。在所述非绝缘管道的连接处，管道可以用一种硬质聚氨酯泡沫保护，如果合适，其可以被至少一个另外的层包围。这样的连接区域也被称作套管(sleeve)。
这些套管的制造，即，尤其是硬质聚氨酯泡沫的制备——就像用于介质的管道连接——通常在管道铺设船上进行，之后立即进行管道铺设。由于管道铺设船的高额运行和租赁成本，持续需要高度合理化的管道的生产和铺设。同时，连接（套管）必须有这样的性质：它们能在承受点压力（例如锚或拖网的冲击）的情况下保护内部管道不受损坏。一种相应的压力测试是根据DNV-RP-F111进行的冲击测试（“Interface BetweenTrawl Gear And Pipelines”）。
因此本发明的一个目的是设置管道或其部位的连接以使得它们可以被更简易地且更迅速地制造，根据上述冲击测试(DNV-RP-F111)这些管道必须满足的机械特性得到实现，此外，所述连接具有低浮力。
本发明的另一个目的是避免例如US 5489405中所述的液体改性剂，其危害健康并通常也是有毒、致癌或诱变的。所述液体改性剂通常是低沸点矿物油馏分的混合物（例如购自BP的Enerdex 81）或邻苯二甲酸酯（例如二(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯）。此外，本发明的一个目的是改进用于生产聚氨酯的体系的可操作性。含有液体改性剂的体系在非常短的时间后、通常在少于30分钟内形成两个相。不含液体改性剂的体系能够稳定最高达3天。这对于运输和加工是有益的。
根据本发明，该目的通过将至少两个管道或其部位——优选整个管道——的连接用开孔硬质泡沫包裹而实现，所述管道或其部位具有靠近所述连接的连接区域，所述开孔硬质泡沫优选为具有异氰脲酸酯结构的聚氨酯泡沫。本发明也提供相关的制备方法，以及开孔硬质泡沫用于包裹管道——特别是两个管道之间的连接点——的及用途。
图1：该图示出了通过两个管道(1)的轴的纵断面，管道(1)被抗腐蚀层(2)和夹套(3)包裹，并彼此相连(连接(8))。在连接(8)附近的管道连接区域(9)中施加第二抗腐蚀层(5)，在该抗腐蚀层和护套(sheath)(4)之内的空间填充开孔硬质泡沫(10)。护套(4)具有填充孔(6)和排气孔(7)。
图2也示出了通过两个管道(1)的轴的纵断面，管道(1)被抗腐蚀层(2)和夹套(3)包裹，并彼此相连(连接(8))。在连接(8)附近的连接区域(9)中施加第二抗腐蚀层(5)，其在在连接区域(9)中至少部分覆盖抗腐蚀层(2)。在所述抗腐蚀层(5)——如果合适以及(2)——和护套(4)之内的空间填充开孔硬质泡沫(10)。护套(4)具有填充孔(6)和排气孔(7)。
管道(1)可以具有任意横截面轮廓。在一个优选实施方案中，管道(1)是非绝缘管道。在一个更优选的实施例中，所述管道是一个管子，即，所述管道具有围绕其轴的同心结构。优选所述管子的外径为6英寸至52英寸、优选10英寸至48英寸、特别优选16英寸至42英寸，其中1英寸等于2.54cm。
所述至少两个管道(1)优选由钢制成。在一个优选实施方案中，管道(1)被含有一个层或多个层的抗腐蚀涂层(2)包围。在另一个优选的实施方案中，所述单层或多层的抗腐蚀涂层(2)的厚度为0.1cm至2.0cm，优选0.2cm至1.5cm，特别优选0.3cm至1.0cm。
所述抗腐蚀涂层(2)和/或(5)优选地由沥青、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯或环氧树脂组成。在另一个优选的实施方案中，抗腐蚀涂层也存在于管道(1)的内侧。
对本文而言，表述“非绝缘管道”指的是除了本发明的连接外，管道没有被泡沫、特别是没有被开孔硬质泡沫包裹。因此，所述非绝缘管道是优选地不以闭孔硬质泡沫形式提供热绝缘的管道。本发明也包括与相应的其他管道部位连接的管道部位。然而，在一个优选实施方案中，本发明涉及至少两个连接的管道。
管道(1)优选地用于传输介质，例如气体、液体和/或疏松材料，优选用于气体，并且所述管道优选为圆的。为此，表述“用于介质的管道”也在本发明中使用。
对于两个管道之间连接的定义，参考DIN EN 489，因为其可以应用于本发明的管道。“连接点”是两个管道彼此相连接的点；连接点优选为两个管道之间的焊接。
根据本发明，用于介质的管道在两个管道(1)之间的连接点(8)的区域被开孔硬质泡沫包裹，所述开孔硬质泡沫优选为包括多异氰脲酸酯结构的硬质聚氨酯泡沫。所述连接优选地通过将至少两个管道在其端部焊接在一起而制成。因此，抗腐蚀层至少部分地不存在于该连接区域(9)。在一个优选实施方案中，第二抗腐蚀层(5)也施加到该连接区域(9)。这个第二抗腐蚀层优选地包括沥青、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯涂层或环氧树脂。在一个实施方案中，该第二抗腐蚀层(5)由与在其他区域围绕管道(1)的抗腐蚀层相同的材料组成。在另一个实施方案中，抗腐蚀层(2)和抗腐蚀层(5)由不同材料组成。在一些实施方案中，这两个抗腐蚀层至少部分重叠。
连接(8)和连接区域(9)被开孔硬质泡沫、优选为包括异氰脲酸酯结构的聚氨酯泡沫所包裹。每个管道(1)优选地在连接区域(9)被开孔硬质泡沫包裹的距离为5cm至60cm，各自从连接点开始测量，所述开孔硬质泡沫优选为包括异氰脲酸酯结构的硬质聚氨酯泡沫。
作为经涂布的管道(1)，优选使用的管道为——优选地除了它们的端部外——被致密材料、优选为基于无机和/或有机材料的材料、特别优选无机材料所包裹。在管道端部的不存在致密包覆材料的区域——在将端部连接后，优选将端部焊接后，并且优选地在施用合适的抗腐蚀涂层后——用开孔硬质泡沫、优选为包括异氰脲酸酯结构的硬质聚氨酯泡沫包裹。
一种优选的致密无机材料是钢强化的混凝土。一种优选的致密有机材料是环氧树脂或聚乙烯泡沫。例如，特别优选的是基于沥青、环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯和/或聚丙烯的抗腐蚀涂层存在于无机护套和内部钢管之间的管道。
所述开孔硬质泡沫——优选包括异氰脲酸酯结构的硬质聚氨酯泡沫——优选地存在于用于介质的管道和外层护套(4)之间，所述护套基于聚乙烯或聚丙烯或金属板。该外层护套(4)的厚度优选为0.1cm至1cm。这意味着，如下文所指出的，所述开孔硬质泡沫优选地在管道(1)和外层护套(4)之间的空腔中制备，其横向受致密材料所限制。
在一个优选实施方案中，在连接区域(9)中的开孔硬质泡沫的外部轮廓对应于在这个区域中的连接管道的外部轮廓；在一个优选的实施方案中，所述区域为两个管道之间的连接，连接区域(9)的外径在8英寸至64英寸的范围内。此处，外径是硬质聚氨酯泡沫的外表面之间的直径，或者——如果其被护套(4)所覆盖——是护套的外表面之间的直径。
至少一个填充孔(6)用于填充相连的管道——如果合适具有抗腐蚀层(5)——和（如果合适）侧部夹套(4)之间的空腔。
至少一个第二个孔用于排气（排气孔(7)）。形成开孔硬质泡沫的体系的引入过程优选地在高压下使用聚氨酯机器进行。用于填充的压力为80bar至180bar，更优选地为100bar至160bar，特别优选地为100bar至140bar。
包围两个管道之间的连接的开孔硬质泡沫——如果合适与环绕的护套一起——也称作套管。
如上文所述，管道(1)优选为气体管道，其优选地在水面下铺设并且更优选地为非绝缘的，即，除了护套(4)的区域之外不用闭孔硬质泡沫（优选聚氨酯泡沫）包裹的气体管道。
特别优选的连接是两个用于介质的钢管的端部焊接到一起的连接，并且在这种情况下，开孔硬质泡沫——优选为包括异氰脲酸酯结构的硬质聚氨酯泡沫——存在于被抗腐蚀层覆盖的管道(1)和夹套和护套(4)之间。
本发明的连接优选地存在于管道线路中，优选长度至少为0.5km的管道线路中，特别优选气体管道中，特别是位于水下的气体管道中。
所述开孔硬质泡沫——优选包括异氰脲酸酯结构的硬质聚氨酯泡沫——优选地通过将异氰酸酯组分(a)与多元醇混合物(b)反应获得。所述多元醇混合物(b)优选地含有(b1)多元醇、(b2)催化剂和——如果合适——(b3)化学和/或物理发泡剂、(b4)交联剂、(b5)增链剂、(b6)泡孔调节剂和/或(b7)添加剂。这些所列出的组分的混合物也称作聚氨酯体系。
如上文所述，所述的至少两个管道在连接区域(9)——其中它们被开孔硬质泡沫、优选包括异氰脲酸酯结构的硬质聚氨酯泡沫所包裹——之外，优选地被致密无机和/或有机材料（夹套3）所围绕。优选使用的方法为，在至少两个管道(1)之间被夹套(3)所围绕的连接区域(9)中，将护套(4)置于夹套(3)之上，从而在连接的管道和护套(4)之间形成一个空腔。在夹套和护套之间产生的空隙优选地被密封。在护套(4)中，具有至少一个开口，通过其可引入聚氨酯体系。在一个实施方案中，此开孔大到足以在聚氨酯体系被引入的同时使被置换的空气可以逸出。在其他的实施方案中，护套(4)还具有至少一个另外的开口（排气孔(7)），在填充的过程中空气可以通过其逸出。聚氨酯体系的反应形成开孔硬质聚氨酯泡沫，优选含有异氰脲酸酯结构的硬质聚氨酯泡沫。在一个优选的实施方案中，在开孔硬质泡沫固化之后护套(4)仍保留于连接处。在另一个实施方案中，将护套(4)再次移除并更优选地重复使用。此处，优选使用聚乙烯膜、聚丙烯膜或金属板作为护套(4)，用于排气的开口优选地位于最高点。优选通过张紧带（Spanngurt）将膜或金属板固定在致密无机材料上。
上述位于管道和外壳之间的空腔填充了异氰酸酯组分(a)和多元醇混合物(b)以及（如果合适）其他组分，优选通过在高压或低压下运行的聚氨酯计量机器加入。
这些聚氨酯体系的原料描述如下：
所用的异氰酸酯组分(a)为常规的脂族、脂环族、和特别是芳族二异氰酸酯和/或多异氰酸酯。特别优选二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚苯基-多亚甲基多异氰酸酯的混合物（粗MDI），在另一个优选实施方案中为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。所述异氰酸酯也可以被改性，例如引入脲二酮、氨基甲酸酯、异氰脲酸酯、碳二亚胺、脲基甲酸酯，特别是引入氨基甲酸乙酯基团。所述异氰酸酯组分(a)也可以以多异氰酸酯预聚物的形式使用。这些预聚物在现有技术中已知。它们用本身已知的方法制备，通过例如在约80°C的温度下将上述的多异氰酸酯(a)与具有能够与异氰酸酯反应的氢原子的化合物（优选多元醇）反应，以形成多异氰酸酯预聚物。通常对多元醇:多异氰酸酯的比例进行选择，使得预聚物中的NCO含量为8至25重量%，优选10至22重量%，特别优选13至20重量%。特别地，将粗MDI用于生产硬质聚氨酯泡沫。在一个优选实施方案中，对异氰酸酯组分(a)进行选择，使得其粘度低于600mPas，优选100至600mPas，特别优选120至400mPas，特别地为180至320mPas，根据DIN 53019在25°C下测定。
作为能够与多异氰酸酯反应的化合物（成分或组分b），可以使用通常已知的为此目的的多元醇。可能使用，例如，具有至少两个能与异氰酸酯反应的基团、即至少两个能与异氰酸酯基团反应的氢原子的化合物。实例为具有OH基团、SH基团、NH基团和/或NH2基团的化合物。优选的能与异氰酸酯反应的化合物是多元醇（成分b1或组分b1）。作为多元醇(b1)，优选使用基于聚酯醇和/或聚醚醇的化合物。所述聚醚醇和/或聚酯醇的官能度通常为1.9至8，优选为2.2至6，特别优选为2.3至5。所述多元醇(b1)的羟基值高于70mg KOH/g，优选高于100mg KOH/g，特别优选高于150mg KOH/g，极特别优选200mg KOH/g。已经发现羟基值可用的上限通常为600mg KOH/g，优选500mg KOH/g，特别是400mgKOH/g，极特别优选350mg KOH/g。上述OH值基于多元醇(b1)的总数计，其不排除混合物中各组分具有更高或更低数值的可能性。
令人惊讶地发现，根据本发明，满足对于PIR体系非常低的特征数就足以实现在开篇时所阐述的目的。
与PIR体系具有较差的流动特性的一般经验相反，本发明泡沫的流动性（填充模具的能力）足以填充甚至很大的管道直径，例如本发明优选的直径。
此外，令人吃惊地，可以将OHN设置为如此低的数值以至于体积混合比——即多元醇组分与异氰酸酯组分的比例——为约1:1，而PIR反应仍然在少量的PIR催化剂存在下继续反应至足以得到所需强度的程度。
这是非常有利的，因为现有的加工机器可以无需额外费用地加工本发明优选的泡沫，待加工的各组分的量大致相同，由于物流的原因这在离岸项目中是非常重要的。
组分(b1)优选地包括由已知方法制得的聚醚多元醇，例如由一种或多种在其亚烷基中具有2至4个碳原子的环氧烷通过阴离子聚合得到，所述阴离子聚合使用碱金属氢氧化物（例如氢氧化钠或氢氧化钾）或碱金属醇盐（例如甲醇钠、乙醇钠或乙醇钾或异丙醇钾）作为催化剂，添加至少一种含有2至8、优选3至8个结合形式的活性氢原子的起始分子；或者通过阳离子聚合得到，所述阳离子聚合使用路易斯酸（例如五氯化锑、三氟化硼乙醚等等）或漂白土作为催化剂。合适的环氧烷为，例如，四氢呋喃、1,3-环氧丙烷、1,2-或2,3-环氧丁烷、氧化苯乙烯，和优选地环氧乙烷和1,2-环氧丙烷。所述环氧烷可以单独使用，连续地交替使用或作为混合物使用。可能的起始分子为醇，例如甘油、三羟甲基丙烷(TMP)、季戊四醇、蔗糖、山梨醇以及胺，例如甲基胺、乙基胺、异丙基胺、丁基胺、苄基胺、苯胺、甲苯胺、甲苯二胺(TDA)、萘胺、乙二胺、二乙三胺、4,4’-亚甲基二苯胺、1,3-丙二胺、1,6-己二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，等等。也可以使用甲醛、苯酚和二乙醇胺或乙醇胺的缩合产物；甲醛、烷基酚和二乙醇胺或乙醇胺的缩合产物；甲醛、双酚A和二乙醇胺或乙醇胺的缩合产物；甲醛、苯胺和二乙醇胺或乙醇胺的缩合产物；甲醛、甲酚和二乙醇胺或乙醇胺的缩合产物；甲醛、甲苯胺和二乙醇胺或乙醇胺的缩合产物；以及甲醛、甲苯二胺(TDA)和二乙醇胺或乙醇胺的缩合产物等等作为起始分子。优选使用二甘醇、丙二醇、季戊四醇和甘油作为起始分子。
在一个实施方案中，多元醇组分(b1)仅含有一种多元醇，在一个优选的实施方案中，组分(b1)含有多种多元醇的混合物。
为本发明的目的，催化剂(b2)首先是加速异氰酸酯与多元醇的反应的催化剂(b2a)，也可以是促进异氰酸酯的三聚——即多异氰脲酸酯(PIR)——形成的催化剂(b2b)，其也被称作三聚催化剂。催化剂b2a和b2b在一个优选实施方案中各自单独使用，在另一个优选实施方案中共同使用。
优选地将至少一种三聚催化剂(b2a)加入到多元醇中。
作为PIR催化剂(b2b)，优选使用碱金属和/或碱土金属化合物，优选碱金属盐，例如乙酸钾、辛酸钾和甲酸钾。其他优选的碱金属化合物尤其为，碱金属氢氧化物（如氢氧化钠）和碱金属醇盐（例如甲醇钠和异丙醇钾）以及具有10至20个碳原子并且如果合适具有侧链OH基团的长链脂肪酸的碱金属盐。特别优选乙酸钾作为碱金属化合物。
在另一个优选实施方案中，使用PIR催化剂例如三(二烷基氨基烷基)-s-六氢三嗪，特别是三(N,N-二甲基氨基丙基)-s-六氢三嗪、四烷基氢氧化铵（例如四甲基氢氧化铵）作为三聚催化剂(b2b)。
在另一个优选实施方案中，共同使用碱金属和/或碱土金属化合物（优选碱金属化合物）以及PIR催化剂例如三(二烷基氨基烷基)-s-六氢三嗪，特别是三(N,N-二甲基氨基丙基)-s-六氢三嗪、四烷基氢氧化铵（优选四甲基氢氧化铵）。
特别地，用于生产硬质泡沫的催化剂(b2a)为强烈加速组分(b1)以及（如果合适）(b4)和/或(b5)的活性氢原子——特别是含羟基的化合物的活性氢原子——与有机改性或未改性多异氰酸酯(a)的反应的化合物。
在一个优选实施方案中，使用碱性胺化合物、优选叔胺（例如二甲基苄基胺和/或二甲基环己基胺）作为催化剂(b2a)。
作为胺催化剂，优选使用强碱性胺。优选的胺为脒，例如2,3-二甲基-3,4,5,6-四氢嘧啶；叔胺，例如三乙基胺、三丁基胺、二甲基苄基胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N-环己基吗啉、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’,N’-四甲基丁二胺、N,N,N’,N’-四甲基己-1,6-二胺、N,N,N’,N’-四甲基-2,2’-氧代双(乙基胺)、甲基双(2-二甲基氨基乙基)胺、双(二甲基二乙基氨基乙基)醚、五甲基二乙烯三胺、四甲基二氨基乙基醚、双(二甲基氨基丙基)脲、二甲基哌嗪、1,2-二甲基咪唑、1-氮杂双环[3.3.0]辛烷和氨基烷醇化合物，例如三乙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺和N-乙基二乙醇胺和二甲基乙醇胺，其作为胶凝和/或发泡的催化剂并且促进胶凝反应以及异氰酸酯与水的反应。其他优选的胶凝催化剂为二偶氮双环十一烷、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(Dabco)、1-甲基咪唑，并且更优选二甲基环己基胺。
催化剂(b2b)的用量通常为0.001重量%至2重量%，优选0.01重量%至1重量%，特别优选0.01重量%至0.5重量%，极特别优选0.01重量%至0.3重量%的催化剂，基于多元醇混合物(b)的重量计（但不含物理发泡剂）。
令人惊讶地发现，即使上述极少量的PIR催化剂已足以实现本发明目的。
同样令人惊讶地发现，PIR反应对于泡沫中的开孔比例没有不利影响。
组分(b)含有化学和/或物理发泡剂作为组分(b3)。优选使用化学发泡剂。优选水或羧酸，优选甲酸。特别优选的化学发泡剂是水。化学发泡剂的用量通常为0.1至3重量%，特别是0.2至2.0重量%，特别优选0.3至1.5重量%，基于组分(b)、优选多元醇混合物(b)的重量计（但不含物理发泡剂）。
如上文所述，在另一个实施方案中，多元醇混合物包括物理发泡剂。物理发泡剂是可以在用于制备聚氨酯的原料中溶解或乳化、并在聚氨酯形成的条件下蒸发的化合物。它们优选为烃、卤代烃和全氟烷烃，（例如全氟己烷）、氯氟化碳、以及醚、酯、酮和/或缩醛。它们优选的用量优选为0.01重量至20重量%，更优选0.1重量%至15重量%，特别优选0.5至10重量%，基于组分b)的总重量计。特别优选使用氟化烃作为发泡剂。
在一个优选的实施方案中，多元醇混合物(b)包括泡孔调节剂作为组分(b6)。对本发明而言，泡孔调节剂是在发泡过程中影响泡孔形成、泡孔稳定和随后的开孔的化合物。一个实例是Ortegol 501(购自Goldschmidt)。
泡孔调节剂的用量通常为0.01至8重量%，优选0.02至6重量%，特别优选0.05至4重量%，基于多元醇混合物(b)的总重量计（但不包括物理发泡剂）。也可以使用多种泡孔调节剂的混合物。
在另一个优选实施方案中，多元醇混合物(b)包括交联剂作为组分(b4)。对本发明而言，交联剂是分子量为60g/mol至<400g/mol并具有至少3个可以与异氰酸酯反应的氢原子的化合物。一个实例是甘油。交联剂的用量通常为1重量%至10重量%，优选2重量%至6重量%，基于多元醇混合物(b)的总重量计（但不包括物理发泡剂）。
在另一个优选实施方案中，多元醇混合物(b)包括增链剂作为组分(b5)以增加交联密度。对本发明而言，增链剂是分子量为60g/mol至<400g/mol并具有2个可以与异氰酸酯反应的氢原子的化合物。实例为丁二醇、二甘醇、双丙甘醇和乙二醇。增链剂的用量通常为1重量%至20重量%，优选2重量%至15重量%，基于多元醇混合物(b)的总重量计（但不包括物理发泡剂）。
组分(b4)和(b5)可以在多元醇混合物中单独使用或者结合使用。
为了使异氰脲酸酯结构形成在泡沫中，指数优选在160至500、特别优选160至400、特别是165至300、极特别优选170至250、最优选180至250的范围内。
根据DIN EN ISO 845，含有异氰脲酸酯结构的聚氨酯泡沫的总泡沫密度（泡沫总量除以套管的中空体积）优选在60kg/m3至500kg/m3、特别优选80kg/m3至400kg/m3、特别是90至300kg/m3、极特别优选100kg/m3至250kg/m3的范围内。对本发明而言，总泡沫密度是在开孔硬质泡沫所占据的体积内的泡沫密度分布。
在一个特别优选的实施方案中，具有异氰脲酸酯结构的硬质聚氨酯泡沫是多元醇组分B和异氰酸酯组分A的反应产物。所述多元醇组分包括至少45至55重量份的多元醇A、15至35重量份的多元醇B和10至30重量份的多元醇C、1.5至4重量份的泡孔调节剂（优选购自Goldschmidt具有2009组成的Ortegol 501）、0.2至0.8重量份的胺催化剂（优选N,N-二甲基环己胺）、0.02至0.3重量份的三聚催化剂（优选乙酸钾）、以及0.2至1重量份的水，其中所有引入该多元醇组分B中的组分的重量份加起来为100。多元醇A、B和C在实施例中更详细地记载。
在该优选实施方案中的异氰酸酯组分A包括至少一种上述异氰酸酯，优选聚合MDI，其向100重量份的多元醇组分B中的加入量优选为105至130、优选110至125、特别优选114至118重量份。
尽管现有技术已知的体系可以通过冲击试验（具体为DNV-RP-F111–Rectangular hammer head(矩形锤头)），但这仅在相对高的总泡沫密度下才能实现。在所述特别优选的实施方案中，本发明的泡沫在泡沫密度为120kg/m3时在冲击试验中能承受7kJ的冲击。现有技术已知的泡沫需要160kg/m3。与之相比，本发明的泡沫在160kg/m3时能承受12kJ。现有技术已知的泡沫无法做到。所有冲击数值适用于不带护套进行的试验。
如果合适，也可以向本发明的聚氨酯体系中引入添加剂(b6)。对本发明而言，添加剂(b6)为现有技术中的常规助剂和添加剂，但不包括物理发泡剂。可以示例性地提及表面活性物质、填料、染料、颜料、阻燃剂、抗静电剂、水解抑制剂和/或抑制真菌和抑制细菌的物质。
本发明还提供了包裹包括至少两根彼此连接的管道(1)或其部位的管道连接(8)的方法，其中外层护套以这样的方式位于靠近管道连接点的连接区域：在外层护套和连接管道或管道部分之间的连接区域中产生空腔，然后在这个空腔中生成开孔硬质泡沫。优选使用上文所述的硬质泡沫，特别是具有上述组成的聚氨酯泡沫。更优选地，在用泡沫包裹管道连接之前，将在连接区域中所缺少的任意抗腐蚀涂层(2)用抗腐蚀涂层(5)所补充。
在一个优选实施方案中，连接管道至少在靠近连接区域的区域内被夹套(3)所包围，外层护套(4)固定在连接区域和夹套上以在连接区域(9)中形成空腔，所述空腔的内部边界为管道(1)及其连接(8)、横向边界为管道的夹套(3)，向外的边界为外层护套(4)。
将固化形成开孔硬质泡沫的体系引入空腔中。该体系优选为制造含有异氰脲酸酯结构的聚氨酯泡沫的体系，该体系优选包括至少一种由多异氰酸酯(a)组成的A组分，以及包括能与多异氰酸酯反应的化合物(b)的B组分，并且优选通过将A组分与B组分混合后立即填入空腔而制得。
护套(4)更优选地包括至少一个填充孔(6)（优选在其上侧），以及至少一个排气孔(7)（也优选地在其上侧），通过这个孔，在填充所述体系和形成开孔硬质泡沫的过程中从空腔中的置换的空气可以逸出。
在另一个优选实施方案中，外层护套的性质为其能够在制备开孔硬质泡沫后被再次移除。所述护套更优选地被脱模剂或能防止护套粘结到硬质泡沫上的非常薄的薄膜覆盖，从而能协助移除护套。
本发明还提供了开孔硬质泡沫、优选具有异氰脲酸酯结构的聚氨酯泡沫的用途，用于包裹管道，特别是用于包裹至少两个管道的连接点。所述管道优选为用于传输介质、优选地为气体或液体、更优选地为矿物油或天然气、特别优选气体、特别是天然气的管道。
在其他优选的实施方案中，管道铺设在水面下；所述管道特别优选铺设于进行拖网捕鱼的水中。
本发明在下文中通过实施例阐述，所述实施例用于示例说明本发明的主题，但不以任何方式限制本发明。
实施例
含有能与多异氰酸酯反应的化合物(b)的组分B基于以下多元醇混合物：
多元醇A基于蔗糖、季戊四醇、二甘醇和环氧丙烷。多元醇B基于甘油、环氧丙烷和环氧乙烷。多元醇C基于丙二醇和环氧丙烷。
Figure BDA00001896790300122
所述多元醇组分首先与多元醇A、B和C、泡孔调节剂、DMCHA和乙酸钾以及水混合(组分B)。之后向组分B中添加聚合MDI作为组分A，使用市售高压单元将此批料均匀混合，然后通过填充孔引入所提供的空腔中。所述空腔形成于由混凝土夹套围绕的管道（直径：48英寸）的焊接管道连接上。使用金属板作为围绕的护套，所述金属板通过三个张紧带在管道的各混凝土末端以及另外在金属板的中间夹住。所述金属板形成一个连接区域，厚度为90mm，宽度为60cm。泡沫在套管的空腔内产生，并在泡沫的固化时间内将其完全充满。当泡沫开始冒出空腔后，关闭填充孔和排气孔以避免泡沫进一步从套管的空腔流出。获得的总泡沫密度为162kg/m3。
将套管（不包括金属板）根据DNV-RP-F111使用矩形锤进行冲击测试，其能承受12kJ的冲击而不会损坏钢管上的抗腐蚀层。

Claims (17)

1.至少两个管道或者其部位的连接，所述管道或其部位具有靠近所述连接的管道连接区域，其中所述连接区域被开孔硬质泡沫所包裹。
2.权利要求1的连接，其中所述硬质泡沫为具有异氰脲酸酯结构的聚氨酯泡沫。
3.权利要求1和2中至少一项的连接，其中所述聚氨酯泡沫是至少以下组分的反应产物：
(i)多异氰酸酯(a)，
(ii)能与多异氰酸酯反应的化合物(b)，其包括：
(iia)催化剂(b2)，其包括至少一种三聚催化剂(b2b)，
(iib)泡孔调节剂(b3)，
(iic)化学和/或物理发泡剂(b4)，
和
(iid)如果合适，交联剂(b5)，
(iie)如果合适，增链剂(b6)。
4.权利要求3的连接，其中组分(a)和(b)的反应进行时的异氰酸酯指数在160至500、更优选为160至400、特别优选为165至300的范围内。
5.权利要求3和4中至少一项的连接，其中所述多异氰酸酯是一种包括二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物。
6.权利要求3至5中至少一项的连接，其中对多异氰酸酯的总量进行选择以使得它们的粘度为110至600mPas，优选120至400mPas，特别优选180至320mPas，根据DIN 53019在25°C下测定。
7.权利要求3至6中至少一项的连接，其中至少一种能与多异氰酸酯反应的化合物是多元醇。
8.权利要求7的连接，其中能与多异氰酸酯反应的组分(b)在25°C下测定的粘度为0.11至6Pa＊s，优选0.2至4Pa＊s，特别优选0.3至3mPa＊s，极特别优选0.3至2mPa＊s。
9.权利要求7和8中至少一项的连接，其中不添加任何化学发泡剂(b4)的组分的羟基值在70至600mg KOH/g、优选100至500mg KOH/g、更优选150至400mg KOH/g并且特别优选200至350mg KOH/g的范围内。
10.权利要求7至9中至少一项的连接，其中多元醇的总官能度在1.9至8、优选2.2至6、更优选2.3至5的范围内。
11.权利要求3至10中至少一项的连接，其中三聚催化剂(b3)选自乙酸钾、甲酸钾和辛酸钾。
12.权利要求1至11中至少一项的连接，其中各个管道的连接区域的宽度为5cm至80cm，各自在轴向上从管道的连接点开始计算。
13.权利要求1至12中至少一项的连接，其中至少一个管道由金属组成，并至少在外侧上具有一层抗腐蚀涂层，并被无机包裹材料所围绕。
14.一种管道体系，其包括至少一种权利要求1至13中任一项的连接。
15.一种用泡沫包裹包括至少两个彼此连接的管道或者其部位的管道连接的方法，其中外层护套以这样的方式位于靠近管道连接点的连接区域：在外层护套和连接管道或管道部分之间的连接区域中产生空腔，然后在这个空腔中生成开孔硬质泡沫。
16.权利要求15的方法，其中所述管道——至少在靠近连接区域的区域内——被夹套(3)所围绕，并且外层护套被固定在连接区域和夹套上，从而在连接区域形成一个空腔，该空腔的内部边界是管道的连接和连接区域，横向边界是管道的夹套，向外的边界是外层护套。
17.权利要求15或16中任一项的方法，其中使用了在制备开孔硬质泡沫之后可以再次移除的外层护套。
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