DE102011115461A1

DE102011115461A1 - Rohrleitung

Info

Publication number: DE102011115461A1
Application number: DE201110115461
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim de La Camp
Original assignee: TUEV SUED AG; Tuev Sued AG
Current assignee: Tuev Sued Industrie Service De GmbH
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2013-04-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Rohrleitung, die vorzugsweise unterirdisch verlegbar ist und in Rohrfernleitungsanlagen zum Einsatz kommt. Insbesondere ist für die Rohrleitung vorgesehen, dass sie ein leitfähiges Isoliermaterial umfasst, um den Widerstand des Isoliermaterials herabzusetzen.

Description

Rohrleitungen zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Stoffen werden sowohl unter- als auch oberirdisch verlegt. Um die Umwelt und den Menschen zu schützen, werden in der Praxis unterschiedliche Maßnahmen getroffen, die einen korrosiven Einfluß stoppen sollen.
Bekannt sind aktive und passive Korrosionsschutzmaßnahmen. Dabei umfasst der passive Korrosionsschutz sämtliche Maßnahmen, die eine gegen korrosive Medien abschirmende Wirkung erzielen. Dies erreicht man unter anderem durch ein geeignetes Isoliermaterial, beziehungsweise Umhüllungsmaterial, welches am Umfang der Rohrleitung vorgesehen ist.
Isoliermaterialien beziehungsweise Umhüllungsmaterialien können beispielsweise Kunstharze, Öle, Lack, Gummi oder Hartparaffine sein. Des Weiteren kommt es vor, dass Rohrleitungen, um vornehmlich gegen innere Korrosion geschützt zu werden, mit Zementmörtel innenseitig ausgekleidet werden.
Eine aktive Maßnahme zum Korrosionsschutz von unterirdischen Rohrleitungen ist der kathodische Korrosionsschutz. Dabei wird ein Schutzstrom auf die Struktur der Rohrleitung geleitet, der einen Potentialunterschied zwischen der Rohrleitung und ihrer Umgebung derart ausgleicht, dass eine Korrosion der Rohrleitung verhindert wird, d. h. verhindert wird, dass Metallionen aus der Metalloberfläche gelöst werden.
Für die Erzeugung des Schutzstroms gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten, entweder mit galvanischen Aktivanoden, die als sogenannte Opferanoden aus Magnesium oder Zink in der Nähe der Rohrleitung vorgesehen sind, oder mit einer kathodischen Schutzstromanlage mit Gleichrichter. Die Methode mit den galvanischen Aktivanoden hat allerdings den Nachteil, dass nur eine relativ kleine Spannung zur Verfügung steht und die Lebensdauer der Anoden wegen dem durch den Schutzstrom an der Anode selbst resultierenden Materialabtrag sehr beschränkt ist. Ein Vorteil der kathodischen Schutzstromanlagen mit Gleichrichter ist es, dass der Schutzstrom je nach Anforderung regulierbar ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Rohrleitung in unterschiedlich leitfähigen Erdschichten verlegt ist. Allerdings ist mit dem Einsatz kathodischer Schutzstromanlagen ein erheblicher Kosten- und Wartungsaufwand verbunden.
Bekannt ist es auch, dass Mittel des passiven sowie des aktiven Korrosionsschutz kombiniert werden, um eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit für Rohrleitungen zu erhalten. Dazu werden Rohrleitungen trotz vorhandenem Isoliermaterial zusätzlich mit kathodischen Korrosionsschutzanlagen ausgestattet.
Beispielsweise werden unterirdische Rohrleitungen und auch Behälter (z. B. Heizöllagerbehälter) mit einer zwei bis drei Millimeter dicken Polyethylenisolierung ummantelt. Vor dem Verlegen der Rohrleitung wird die gesamte Rohrisolierung auf Fehlerfreiheit überprüft, was in bekannter Weise mit einem Hochspannungsprüfgerät durchgeführt werden kann.
Nach der Verlegung der Rohrleitung kommt es allerdings im Zuge des Verlegevorganges oder durch Bewegungen des Rohres in der Erde, sowie hoher Flächenpressung zwischen der Rohrleitung und der Rohrbettung zu nachträglichen Beschädigungen der Rohrisolierung. An diesen Fehlstellen kommt es zu erheblichem Korrosionsangriff, insbesondere dann, wenn die Rohrleitung in Energiekorridoren zusammen mit Hochspannungsleitungen verlegt ist. Die von den Hochspannungsleitungen induzierten Magnetfelder sind dafür verantwortlich, dass sich die Korrosion rasant über das Rohrleitungsmaterial, insbesondere an beschädigten Stellen der Rohrisolierung, verbreitet.
Ein erheblicher Korrosionsangriff liegt vor allem an Fehlstellen vor, wenn dort eine Wechselstromdichte von über 20 A/m² anliegt. Eine solche Wechselstromdichte wird bei heutigen Energietrassen fast immer erreicht, wodurch eine erhebliche Gefahr besteht, dass unerwünschte Korrosionsfehler in unterirdischen beziehungsweise oberirdischen Rohrleitungen entstehen, die die Integrität der Rohrleitung sowie die Umwelt erheblich beeinträchtigen.
Deshalb werden in der Praxis im Zuge der Errichtung der Rohrleitung oder nachträglich Wechselstrom-Kompensationsanlagen oder Erdungsanlagen entlang der Rohrleitungsanlage verlegt, um einen Korrosionseinfluß, insbesondere an verursachten Fehlstellen in der Isolierung, zu stoppen. Diese Kompensationsanlagen verursachen jedoch hohe Investitionskosten sind aufwendig zu installieren und wartungsintensiv.
Angesichts der bekannten Korrosionsschutzmaßnahmen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rohrleitung mit einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit zu schaffen, ohne dabei teure, komplizierte technische Mittel in Anspruch zu nehmen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrleitung, vornehmlich auf eine Rohrfernleitung, die zum Rohrleitungstransport von Flüssigkeiten, z. B. Wasser oder Erdöl, Gasen, z. B. Erdgas, oder Schlämmen, z. B. Kohle oder Eisenerz mit Wasser vermengt, einsetzbar ist. Rohrleitungen dieser Art sind herkömmlich auch als Pipelines bekannt. Außerdem betrifft die Erfindung eine Rohrfernleitungsanlage, die mindestens eine der erfindungsgemäßen Rohrleitung umfasst.
Bei der Erfindung ist am Umfang der Rohrleitung ein Isoliermaterial vorgesehen. Erfindungsgemäß enthält das Isoliermaterial ein leitfähiges, den Widerstand des Isoliermaterials herabsetzendes Mittel. Das leitfähige Mittel ermöglicht es, dass sich ein Gleich- oder Wechselstromfeld auf die gesamte Oberfläche des Isoliermaterials verteilt, somit gleichmäßig auf der Stahloberfläche, und es nicht zu einer unerwünschten Konzentration von Gleichstrom- oder Wechselstromanteilen, insbesondere an Fehlstellen des Isoliermaterials kommt. Dadurch wird verhindert, dass eine die Korrosion begünstigende Gleichstrom- oder Wechselstromdichte an der Rohrleitung, insbesondere an beschädigten Stellen im Isoliermaterial, anliegt, die bisher nur durch teuere Wechselstromkompensationsanlagen zu kompensieren war.
Folglich können die erfindungsgemäß isolierten Rohre vorteilhaft auch in Hochspannungstrassen (Energietrassen) ohne Wechselstrom kompensationsanlagen eingesetzt werden und wären trotzdem gegen Wechselstromkorrosion ausreichend geschützt. Ein verbesserter Korrosionsschutz gegen elektrische Gleichstromanlagen ist durch die erfindungsgemäße Rohrleitung auch gegeben.
Ein besonders effektiver Korrosionsschutz kann für die erfindungsgemäße Rohrleitung dadurch erwirkt werden, dass das Isoliermaterial als leitfähiges Mittel Kohlenstoff, insbesondere Ruß, Graphit und/oder Kohlefasern umfasst. Vorstellbar ist es auch, dass das Isoliermaterial Schlacke in Pulverform als leitfähiges Mittel enthält. Durch die elektrische Leitfähigkeit von Kohlenstoff, insbesondere Ruß, kann das Isoliermaterial derart leitfähig gemacht werden, dass sich ein elektrisches Feld über die gesamte Oberfläche des Isoliermaterials und somit auf die gesamte Metalloberfläche verteilt und es dadurch zu keiner Konzentration der Stromdichte im Schadensbereich des Isoliermaterials kommt.
Der elektrische Widerstand des Isoliermaterials könnte weiter herabgesetzt werden, indem das Isoliermaterial Leitruß umfasst. Leitruß, bedingt durch seine Primärteilchengröße und seine weit verzweigten Aggregate, ermöglicht eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Isoliermaterial Acetylen-Ruß umfasst, der als Zusatz die elektrische Leitfähigkeit des Isoliermaterials besonders stark erhöht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist als leitfähiges Mittel in das Isoliermaterial der Rohrleitung Aluminium, insbesondere in Pulverform, beigemischt. Wegen seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit ermöglicht es der Aluminiumgehalt, dass sich elektrische Einflüsse großflächig über die Oberfläche des Isoliermaterials verteilen, wodurch die Korrosionsbeständigkeit der Rohrleitungen erhöht werden kann. Alternativ dazu ist es auch möglich andere reine Metallpulver oder Metallstäube aus Eisen, Zink oder Magnesium im Isoliermaterial vorzusehen. Schließlich umfasst das Isoliermaterial in einer weiteren Ausführung Legierung aus Metallpulver, um den elektrischen Widerstand im Isoliermaterial zu senken.
Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn der Anteil des leitfähigen Mittels im Isoliermaterial derart vorliegt, dass der Oberflächenwiderstand des Isoliermaterials gleichmäßig nicht größer als vorzugsweise 10⁵ Ω ist. Dadurch kann verhindert werden, dass die Stromdichte an der Fehlstelle über den Wert von 20 A/m² steigt. Elektrostatische Aufladungen des Isoliermaterials können im ungünstigsten Fall dazu führen, dass es zu einer Entladung durch einen Funkenschlag kommt. Deshalb ist vorzugsweise vorgesehen, dass in leicht entzündlicher oder explosionsgefährdeter Umgebung das Isoliermaterial einen Oberflächenwiderstand von weniger als 10⁴ Ω aufweist.
Das leitfähige Mittel ist vorzugsweise gleichmäßig im Isoliermaterial eingebunden. Dadurch kann ein elektrisches Feld gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Isoliermaterials und somit auf die gesamte Metalloberfläche der Rohrleitung verteilt werden. Eine Konzentration der Stromdichte im Schadensbereich kommt somit nicht vor.
Das verwendete Isoliermaterial enthält vorzugsweise als Basismaterial Polyethylen, Polypropylen oder glasfaserverstärkten Kunststoff. Ein wesentlicher Vorteil dieser Materialien liegt in der mechanischen und chemischen Beständigkeit, die den Einsatz dieser Rohrumhüllungen in allen Bodenklassen und Aggressivitätsstufen ermöglicht. Um einen ausreichenden Korrosionsschutz zu erreichen sowie zu verhindern, dass die Rohrleitung bei der Verlegung durch angelegte Hebegurte oder das darauf fallende Schüttgut beschädigt wird, ist das Isoliermaterial vorzugsweise zwei bis drei Millimeter dick auf der Oberfläche der Rohrleitung aufgetragen.
Das leitfähige, den Widerstand des Isoliermaterials herabsetzende Mittel ist dem Isoliermaterial vorzugsweise so beigemischt, dass flächendeckend im Isoliermaterial ein elektrischer Widerstand von 10⁶ Ω nicht überschritten wird. Dadurch wird die Leitfähigkeit des Isoliermaterials erhöht, was zu einer gleichmäßigen geringen Strombelastung durch Induktionsspannung führt. Somit wird der Wechselstromkorrosion vorgebeugt, da hierdurch die Spannungskonzentration an der Fehlstelle auf Werte unter 20 A/m² fällt. Die erfindungsgemäße Rohrleitung bietet eine günstige, einfach herstellbare Alternative zu herkömmlichen passiven Korrosionsschutzmaßnahmen für Rohrleitungen, insbesondere deren Verwendung in Rohrfernleitungsanlagen. Dabei kann auf den Einsatz teurer, wartungsintensiver Wechselstrom-kompensationsanlagen verzichtet werden, weil mittels der erfindungsgemäßen Rohrleitung ein effizientes Ableiten von Gleich- oder Wechselstrom, im Isoliermaterial möglich ist. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Rohrleitung spielt es auch keine Rolle, ob im Nachhinein eine Hochspannungsleitung oder eine sonstige elektrische Anlage in der Umgebung der Rohrleitung installiert wird, weil dagegen durch das Vorsehen des leitfähigen Mittels im Isoliermaterial bereits ein effizienter Schutz besteht. Demzufolge kann auf teure Nachrüstarbeiten mit Wechselstromkompensationsanlagen oder zusätzlichen Erdungsanlagen verzichtet werden.

Claims

Rohrleitung, die vorzugsweise unterirdisch verlegbar ist, mit einem am Umfang vorgesehen Isoliermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial ein leitfähiges, den Widerstand des Isoliermaterials herabsetzendes Mittel enthält.
Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Mittel Kohlenstoff, insbesondere Ruß enthält.
Rohrleitung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Mittel Graphit enthält.
Rohrleitung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Mittel Kohlefasern enthält.
Rohrleitung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Mittel Schlacke in Pulverform enthält.
Rohrleitung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand des Isoliermaterials nicht größer als vorzugsweise 10⁶ Ω ist.
Rohrleitung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Isoliermaterial Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Glasfaser verstärkten Kunststoff (GFK) enthält.
Rohrleitung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial vorzugsweise zwei bis drei Millimeter dick ist.
Rohrleitung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial derart leitfähig ist, dass an vorhandenen Fehlstellen in der Rohrisolierung eine Wechselstromdichte von vornehmlich 20 A/m² nicht überschritten wird.
Rohrfernleitungsanlage mit einer Rohrleitung gemäß einem der vorigen Ansprüche.