DD276585A3

DD276585A3 - METHOD OF PRODUCING DUENNER PLASTIC COATINGS IN METAL TUBES

Info

Publication number: DD276585A3
Application number: DD31519688A
Authority: DD
Inventors: Hans-Michael Wittich; Klaus Uhlig; Bernd Gottschald; Wilfried Quade; Dieter Ziegert; Klaus Ahnert; Harald Wagner; Klaus Posselt; Wolfgang Losemann
Original assignee: Rohrkombinat Stahl & Walzwerk
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1988-04-29
Publication date: 1990-03-07

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Innenbeschichten von Metallrohren mit Plast, speziell auf die Erzeugung duenner, dichter, fest haftender und gegen die Entstehung von Spannungsrissen bestaendiger Innenbeschichtungen mittel Polyethylencompounds. Das Innenbeschichten erfolgt nach einem Plastaufschmelzverafhren, wobei pulverfoermiges Beschichtungsmaterial aufgefrittete Schicht anschliessend glattgeschmolzen wird. In die vorbereiteten Stahlrohre wird als Beschichtungswerkstoff ein Polyethylencompound eingebracht, der waehrend des gesamten Beschichtungsprozesses einen Schmelzindex von mindestens 0,85 g/10 min (190C/21,6 N) besitzt und der ein oder mehrere Antioxydantien mit einem Molekulargewicht groesser 1 000 g/Mol in Konzentrationen von 0,05 bis 0,3% enthaelt. Ausserdem ist fuer das Auffritten und Glattschmelzen ein Temperatur-Zeit-Regime bezogen auf die Temperatur der Rohrinnenflaeche zwischen 210C und der Zersetzungstemperatur des Polyethylencompounds gemaess einem Flaechenintegral von 350 bis 450 Kmin einzuhalten.The invention relates to the inner coating of metal pipes with plastic, especially on the production of thin, dense, firmly adhering and resistant to the formation of stress cracks internal coatings using polyethylene compounds. The inner coating is carried out by a plastic melting process, wherein Pulverfoermiges coating material aufgefrittet layer is then smoothly melted. In the prepared steel tubes, a polyethylene compound is introduced as the coating material, which has a melt index of at least 0.85 g / 10 min (190C / 21.6 N) during the entire coating process and which contains one or more antioxidants with a molecular weight greater than 1000 g / Mol contains in concentrations of 0.05 to 0.3%. In addition, a temperature-time regime based on the temperature of the tube inner surface between 210 ° C. and the decomposition temperature of the polyethylene compound according to a surface integral of 350 to 450 Kmin must be observed for the fritting and smooth melting.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich ouf das Innenbeschichten von Metailrohren mit Thermoplasten nach einem Pulveraufschmelzverfahren, wobei die mit dem pulverföi rnigen Beschichiungsmaterial gefüllton Metallrohre zum Aufschmelzen in waagerechter Lage um ihre Achse drehend in Langs- odor Querrichtung durch eine Erwärmungsoinrichtung transportiert werden. Mit Hilfe der Erfindung können vor allem dünne, fest haftende, kompakte, gegen Spannungsrisse beständige und dichte Innenbeschichtungen hergestellt werden.The invention relates to the internal coating of metal pipes with thermoplastics by a powder melting method, wherein the filled with the pulverföi rnigen Beschichiungsmaterial metal pipes to be transported in a horizontal position about its axis rotating in the longitudinal odor transverse direction through a Erwärmungsoinrichtung. With the help of the invention, especially thin, firmly adhering, compact, resistant to stress cracks and dense inner coatings can be produced.

Characteristic of the known state of the art

Die Pulverboschichtungsverfahren zur Rohrinnenbeschichtung unterscheiden sich hauptsächlich durch die Reihenfolge von Erwärmungs- und Pulveizuführungsprozeß, durch die Alt der Rohrorwärmung, der Art und Weise der Pulverzufuhrung und der Schichtdickenbegrenzung, durch die Art und Weise der Relativbewegung zwischen Substrat und Wärmequelle sowie die eingesetzten Beschichlungswerkstoffo. Die gebräuchlichsten Erwärmungsverfahren sind die Ofen- und Induktionserwärmung, wobei die Induktionserwärmung bevorzugt eingesetzt wird, wenn sich der Beschichtungswerkstoff bereits im Rohr befindet oder parallel zum Warmeeintiag zugeführt wird. Gegenüber der langsameren und gleichmäßigeren Ofenarwärmung ergibt sich bei der schnellen Induktionserwärmung infolge des Skin-Effektes immer ein Temperaturgefälle zwischen Rohraußen- und Rohrinnentemperatur, dessen Größe durrh die Wanddicko bestimmt wird.The powder coating methods for pipe internal coating differ mainly in the order of heating and powder feeding process, the old pipe heating, the way of powder feeding and the layer thickness limitation, the manner of relative movement between the substrate and the heat source, and the coating materials used. The most common methods of heating are oven and induction heating, with induction heating being preferred when the coating material is already in the tube or is being fed in parallel to the heat. Compared to the slower and more uniform Ofenarwärmung results in the rapid induction heating due to the skin effect always a temperature gradient between Rohraußen- and tube internal temperature, the size durrh the Wanddicko is determined.

Bei der Erzeugung der für den Korrosionsschutz erforderlichen Schichten größer 0,5 mm werden bei den meisten Vorfahren zwei Wärmebehandlungen, das Auffritten und das Glattschmelicn unmittelbar nacheinander realisiert, gegebenenfalls erfolgt dazwischen noch eine Kühlung. In den ODPS 118576, DDPS 229267, DD-PS 146558 und DDPS 146398 sind derartige Verfahren zur kontinuierlichen Plastinnenbeschichtung von Metallrohren nach dem Pulveraufschmelzverfahron beschrieben. In der ersten Phase des Beschichtungsprozesses, beim Auffritten, wird hauptsächlich die Haftung der Beschichtung auf der Metalloberflache gesichert. Dnbei müssen kurzzeitig an der Rohrinnonseito beim Pulverkontakt in Gegenwart von Luftsauers^off Temperaturen von mindestens 250 C erreicht werden. In der zweiten Phuso, beim Glattschmulzen, wird wesentlich die Dichtheit der Beschichtung beeinflußt.When producing the layers required for the corrosion protection greater than 0.5 mm in most ancestors two heat treatments, the Auffritten and the Smattschmelicn realized immediately after one another, optionally takes place in between a cooling. In ODPS 118576, DDPS 229267, DD-PS 146558 and DDPS 146398, such processes for the continuous plastic coating of metal pipes by the powder melting method are described. In the first phase of the coating process, the fritting, mainly the adhesion of the coating on the metal surface is ensured. At the same time, temperatures of at least 250 ° C. must be attained at the inside of the tube during powder contact in the presence of air-suction. In the second Phuso, when smoothening, the tightness of the coating is significantly affected.

Da eine Pulvorschüttung in etwa ⁷h des Volumens aus Luft besteht, muß diese beim Beschichtungs- und Erwarmungsvorgang einschließlich entstehender gasförmiger Zersetzungsprodukte aus der sich verflüssigenden Thermoplastschicht verdrängt werden. Bei hochwertigen spannungsrißbeständigen Werkstoffen gelingt das nur unvollständig und äußert sich durch das Verbinibon kleiner in die Schicht eingelagerter Gasbläschen, deren Durchmesser eine Größenordnung bis zu 0,5mm erreichen kann.Since a Pulvorschüttung consists in about ⁷ h of the volume of air, it must be displaced during the coating and heating process, including resulting gaseous decomposition products from the liquefying thermoplastic layer. For high-quality stress-crack-resistant materials, this is only incomplete and is due to the combination of small gas bubbles embedded in the layer, the diameter of which can reach an order of magnitude of up to 0.5 mm.

Hei Schichtdicken, insbesondere kleiner 1 mm, können sich durch örtliche Anhäufung von Gaseinschlüssen Schwachstellen in der Schicht bilden, oder es kommt 'loini späteren Aufplatzen zu kraterförmigen Vertiefungen, die nicht mehr verlaufen und Undichthaiton darstellen. Da'i-jich werden dio Eigenschaften der plastinncnbeschichteten Rohre in bestimmtem Umfang und somit die Lebensdauer dieser Rohre unter Einsatzbodingungen negativ beeinflußt.Hei layer thicknesses, in particular less than 1 mm, may form by local accumulation of gas inclusions weak points in the layer, or 'loini later bursting to crater-shaped depressions that no longer run and represent leak. Da'i-jich adversely affect the properties of the plastic coated pipes to a certain extent and thus the service life of these pipes under conditions of use.

Dieser Mangel tritt bei allen bekannton Beschichtungsverfahren, insbesondere im kritischen Schichtc'ickenberoich kleiner 1,0mm, und beim Einsatz bekannter Boschichtungswerkstoffo mit einem Schmolzindox kleiner 5g/10min (190 C/21.6N), auf.This deficiency occurs in all bekannton coating process, especially in critical Schichtc'ickenberoich less than 1.0mm, and when using known Boschichtungswerkstoffo with a Schmolzindox less than 5g / 10min (190 C / 21.6N), on.

ZIoI the invention

Das Ziel dtif Lifindung besteht in dor Erhöhung dor Lebensdauer und dos Gutorohrausbringens plastinncnbeschichtotor Motallrohio durch Er/mmuno dünner, fest haftender, kompakter, gegen die Entstellung von Spannungsrissen beständiger und dichter Inniinhoschichtungen.The aim of the invention is to increase the service life of the material and make it possible to apply a plastic coating. Motallrohio due to its thin, firmly adhering, compact, dense inner layers resistant to distortion of stress cracks.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, das an sich bekannte Vertahren zur Herstellung plastinnenbeschicliieter Metallrohre nach dem Prinzip dos Pulveraufschmelzens, bei welchem die nvt dem Beschichtungspulver dosiert und Ober die Rohrlange gleichmäßig verteilt gefüllten Metallrohre in waagerechter Lage ι m ihre Längsachse drehend nacheinander zum Auffritten des Beschichiungsmjterials und ohne Drehung zum Glattschmelzen der aufgefritteten Schicht erwärmt werden, so zu verändern bzw. weiterzuentwickeln, daß insbesondere bei dünnen und gegen Spannungsrisse beständigen Innenbeschichtungen keine Undichtheiten erstehen und gleichzeitig eine gute Haftung der Innenbeschichtung über diu gesamte Länge der Metallrohre gewährleistet wird.The object of the invention is the known per se methods for producing plastinnenbeschicliieter metal pipes on the principle dos powder melting, in which the nvt metered the coating powder and the tube length evenly spaced filled metal tubes in a horizontal position ι m their longitudinal axis rotating successively for Auffritten Beschichiungsmjterials and are heated without rotation to the smooth melting of the aufgefritteten layer, so to modify or further develop that arise especially in thin and resistant to stress cracks internal coatings no leaks and at the same time good adhesion of the inner coating over the entire length of the metal pipes is guaranteed.

Erfindfngsgemäß wird die Autgabe gelöst durch das Einbringen eines Polyethylencompounds in Pulverform als Beschichtungswerkstoff, der während des gesamten Beschichtungsprozesses einen Schmelzindex von mindestens 0,85g/10min (190C21.6N) besitzt. Dieser Beschichtungswerkstoff auf Basis einer Polyethylengrundtype enthält ein oder mehrere Antioxydantien mit einem Molokulargewicht größer 1 OOOg/Mol in Konzentrationen ^on 0,05 bis 0,3%.According to the invention, the object is achieved by the introduction of a powdered polyethylene compound as coating material which has a melt index of at least 0.85 g / 10 min (190 C 21.6 N) throughout the coating process. This coating material based on a polyethylene Grundtype contains one or more antioxidants with a Molokulargewicht greater than 1 000g / mol in concentrations on 0.05 to 0.3%.

Für das A'jffritten des Beschichtungspulvers und das Glattschmelzen der aufgefrittoten Schicht ist ein Temperatur-Zeit-Regime bezogen auf die Tem) eratur der Rohrinnenfläche zwischen 210 C und der Zersetzungstemperatur des Polyethylencompounds gemäß einem Rächonintegral von 350 bis 450K · min einzuhalten.For the a.iffritten of the coating powder and the smooth melting of the aufgefrittoten layer, a temperature-time regime based on the Tem) eratur of the tube inner surface between 210 C and the decomposition temperature of the polyethylene compound according to a Rächonintegral of 350 to 450K · min must be observed.

Bei Einhaltung dieser Verfahrensbedingungen wird gewährleistet, daß durch das Zusammenwirken struktureller und thermischer Effekte ein für die Erzeugung der gewünschten dünnen, kompakten, fest haftenden und gegen Spannungsrisse beständigen Innenbeschirhtungen ohne Undichtheiten erforderliches druckloses Fließverh.ilton des Beschichtungswerkstotfcs während des gesamten Beschichtu ngsprozesses, d.h. während des Auf fr itteos und während des Glattschmelzens herbeigeführtBy complying with these process conditions, it is ensured that, through the interaction of structural and thermal effects, a pressureless flow control of the coating unit throughout the coating process, i.e., the formation of the desired thin, compact, adherent and stress crack resistant interior liners without leaks, is achieved. during refreezing and during smelting

Ausfühiungsbeispiel

Die Erfindung wird am Beispiel der Herstellung von mit einem l'olyethylencompound innßnboschichteten Stahlrohren mit einet PE-Schichtdicke '-- 1 mm näher erläutert. In das voi bereitete Stihlrohr wird eine vorbestimmte Pulvermonge eingebracht und gleichmäßig über die Länge vorteilt.The invention will be explained in more detail using the example of the production of steel tubes with a PE layer thickness ' - 1 mm, which have been sintered with an oil-polyethylene compound. In the voi prepared Stihlrohr a predetermined Pulvermonge is introduced and evenly over the length advantage.

Das Bdschichtungsmatcrial besteht aus einer FE-Grundtypo und maximal 12% Zusatzstoffen, die das drucMose Fließverhnlion der PolymcrSiChmeltc negativ beeinflussen. Der PE-Grundtype werden dabei uinr> clastkomponente, vorzugsweise 10% Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von größer 10000OgZMoI und ein oder mehrere Antioxidantien mit einem Molekulargewicht größer 1000g/Mol in einer Konzentration von 0,05% bis 0,3%, vorzugsweise 0,1 % dos sterisch gehinderten Phenols Pontaerythrityltetrakis - |3-(3,5-ditert butyl-4hydroxyphenyi) iropionatl, beigemischt. Dieser Beschichtungswerkstoff besitzt während des gesamten Beschichtungsprozesses einen !ichmelzindox von mindestens 0,85g/10min (190 C/21.GN). Die ml diesem Pulver gefüllten Stahlrohre ilurchlaufon im Liingsuansport zum Auftritten dos Boschichtungsmaterials eine induktive Erwarmungseinheit, wobei sie um ihre Achse drehen. Nach einem kurzzeitigen Abkühlen an der Luft durchlaufen die Rohre zum Zwecke des Durch- bzw. Glattschmolzöns eine zweiie induktive Erwärmungseinhoit. Beim Durchlaufen der beiden induktiven Eiwarmungseinheiten muß das Tcmperatur-Zeit-Regime so gewählt werden, daß die Rohrinnentemperatur beim Auftritten und beim Glattsc imolzon zwischen 210 C und der Zorsetzungstemporatur dos Polyothylencompounds gemäß einnm Flächenintegral von 350 bis 450K min, vorzugsweise 400K · min, liegt und daß während des gesamten Boschichtungsprozussos der Beschichtungswerkstoff einan Schmelzindex von mindestens 0,85g/10min (190 C21.6N) aufweist.The Bdschichtungsmatkrial consists of a FE-Grundtypo and a maximum of 12% additives that adversely affect the drucMose flow Verhnlion of PolymcrSiChmeltc. The basic PE type is thereby a clast component, preferably 10% polyisobutylene having a molecular weight of greater than 10000 OgZMoI and one or more antioxidants having a molecular weight greater than 1000 g / mol in a concentration of 0.05% to 0.3%, preferably 0.1 % of hindered phenol pontaerythrityltetrakis - | 3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) -ironate, blended. This coating material has an intrinsic viscosity of at least 0.85 g / 10 min (190 C / 21.GN) throughout the coating process. The ml tubes filled with this powder pass through the Liingsuansport for the appearance of the boil-up material an inductive heating unit, rotating about its axis. After a brief cooling in the air, the tubes pass through a two-inductive heating zone for the purpose of through-melting or smooth-melting. When passing through the two inductive Eiwarmungseinheiten the Tcmperatur-time regime must be chosen so that the tube internal temperature during the emergence and the Glatttsc imolzon between 210 C and the Zorsetzungstemporatur the Polyothylencompounds according to annal surface integral of 350 to 450K min, preferably 400K · min, and throughout the coating process, the coating material has a melt index of at least 0.85 g / 10 min (190 C 21.6 N).

Im Ergebnis entsteht ein mi'. ?ini>m Polyethylencompound mit dünner Schichtdirke innenbeschichtotos Stahlrohr, welches eine fest haftende, kompakte, gegen die Entstehung von Spannungsrissen beständige und dichte Innenbeschichtung besitzt. Gegenüber dum durch dio Erfindung weiterentwickelten Beschichtungsverfahren wurden insbesondere bei dünnen lnni!nbcschi^rhii!iigen die Lebensdauer und das Güterohrausbringen merklich erhöht.The result is a mi '. ? ini> m Polyethylene compound with thin layer coating internal coating steel tube, which has a firmly adhering, compact, resistant to the formation of stress cracks and dense inner coating. Opposite dum advanced by dio invention coating process were especially with thin LnNi! Nbcschi ^r hii! Iigen the life and the Güterohrausbringen noticeably increased.

Claims

claims:

1. A process for producing thin plastic coatings in metal pipes, which are strong, compact, resistant to the formation of stress cracks and dense, wherein a polyethylene compound in powder form jeweMs introduced into the metal pipe, fritted on the pipe inner wall and then the aufgefrittete layer is smooth, characterized by the introduction of a polyethylene compound as a coating material which has a Schmeizinuexvon at least 0.85 g / 10min (190 ° C / 21.6 N) throughout the coating process and the one or more antioxidants having a molecular weight greater than 1 000g / mol in concentrations of 0 , 05 to 0.3%, and by a temperature-time regime based on the temperature of the pipe inner surface for the fritting and the smooth melting between 210 ⁰ C and the Zerseizungstemperatur of the polyethylene compound according to an area integral of 350 to 450 K · min.

2. The method according to claim 1, characterized by introducing a Polyethylencompoundcmit an antioxidant based on a hindered phenol.