DE102022101796A1

DE102022101796A1 - Verfahren zur Verbindung von Verbundrohren

Info

Publication number: DE102022101796A1
Application number: DE102022101796.6A
Authority: DE
Inventors: Walter Espenschied
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2023-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stirnseitigen Verbindung eines ersten Rohrabschnittes (7) mit einem zweiten Rohrabschnitt (9), wobei beide Rohrabschnitte (7, 9) ein Innenrohr (2) aus einem thermoplastischen Kunststoff, ein Außenrohr (3) aus einem faserverstärkten Kunststoff und an ihren zu verbindenden Stirnseiten (8, 10) jeweils einen ersten Bereich aufweisen, an dem das Innenrohr (2) nicht von dem Außenrohr (3) überdeckt ist. Das Verfahren umfasst die Schritte:e) stoffschlüssiges Verbinden der Innenrohre (2) der beiden Rohrabschnitte (7, 9) an ihren Stirnseiten (8, 10),f) Anbringen eines Rings (11) aus einem thermoplastischen Kunststoff um die verbundenen Stirnseiten (8, 10) der Innenrohre, wobei der Ring (11) einen Teil der ersten Bereiche des ersten Rohrabschnittes (7) und des zweiten Rohrabschnittes (9) überdeckt,g) stoffschlüssiges Verbinden des Rings (11) mit den äußeren Oberflächen der Innenrohre (2) beider Rohrabschnitte (7, 9),h) vollflächige Beschichtung des Rings (11) und der ersten Bereiche der Rohrabschnitte (7, 9) mit einem faserverstärkten Kunststoff.Weiterhin betrifft die Erfindung ein derart hergestelltes Verbundrohr (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stirnseitigen Verbindung eines ersten Rohrabschnittes mit einem zweiten Rohrabschnitt, wobei beide Rohrabschnitte ein Innenrohr aus einem thermoplastischen Kunststoff und ein Außenrohr aus einem faserverstärkten Kunststoff aufweisen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verbundrohr, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Verbundrohre mit einem Innenrohr aus einem thermoplastischen Kunststoff und einem Außenrohr aus einem faserverstärkten Kunststoff werden häufig eingesetzt, um chemisch aggressive Fluide wie Säuren zu transportieren. Das Außenrohr gewährleistet dabei die mechanische Stabilität, während das Innenrohr gegen Korrosion und andere Beschädigungen schützt, die das transportierte Fluid verursachen kann.
In der industriellen Praxis, insbesondere in der chemischen Prozesstechnik, kann es vorkommen, dass trotz einer geeigneten Wahl des Werkstoffs des Innenrohres Teile des transportierten Fluids im Laufe der Zeit in den Werkstoff eindiffundieren und dessen Struktur und Stabilität negativ beeinflussen. Bei fortgeschrittener Schädigung kann es zu Undichtigkeiten im Innenrohr kommen, die dazu führen, dass das Fluid auch in den Werkstoff des Außenrohrs eindringt und diesen schädigt, sodass eine Leckage des Verbundrohrs entstehen kann.
Sobald derartige Leckagen entdeckt werden, muss aus Sicherheitsgründen häufig zumindest die betreffende Rohrleitung entleert und repariert werden, was oftmals einen Stillstand von Anlagen zur Folge hat, die über die Rohrleitung verbunden sind. Rohrleitungen setzen sich meistens aus Rohrleitungsabschnitten zusammen, die über Flansche miteinander und mit anderen Anlagenteilen wie Behältern verbunden sind. Die technische einfachste Möglichkeit der Reparatur einer Rohrleitung besteht darin, den betreffenden defekten Rohrleitungsabschnitt zwischen zwei Flanschen durch einen neuen Rohrleitungsabschnitt zu ersetzen. Gerade bei chemisch aggressiven Fluiden werden meistens lange Rohrleitungen eingesetzt, um die Anzahl an Flanschen zu reduzieren, da Flansche im Vergleich zu Rohrleitungen ein höheres Risiko von Undichtigkeiten aufweisen, was gerade bei chemisch aggressiven Fluiden möglichst reduziert werden soll. Insbesondere in solchen Fällen ist der Austausch eines gesamten Rohrleitungsabschnitts mit hohen Kosten verbunden und ist oftmals nicht kurzfristig durchführbar, zum Beispiel aufgrund von langen Lieferzeiten für neue Verbundrohre.
Als Alternative zum Austausch ganzer Rohrleitungsabschnitte sind unterschiedliche Verfahren zur Reparatur der defekten Stelle in der Rohrleitung bekannt.
Das Dokument EP 0 141 450 A1 offenbart ein Verfahren zur Verbindung der Enden zweier Rohrleitungen, die aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt sind. Die zu verbindenden Rohrenden weisen einen verringerten Außendurchmesser auf, auf den ein entsprechendes Adapterstück geschoben und an den Rohren radial umlaufend verklebt ist. Das Adapterstück und jeweils ein Teil der angrenzenden Rohre sind mit einer umlaufenden Laminatschicht überzogen. Zur Reparatur von Verbundrohren, die durch chemisch aggressive Fluide geschwächt sind, ist diese Art der Verbindung allerdings ungeeignet, unter anderem aufgrund des reduzierten Durchmessers der Innenschicht an der Verbindungsstelle und der Möglichkeit, dass das aggressive Fluid durch kleine Zwischenräume an der Verbindungsstelle bis zur Klebeschicht durchdringen und diese schädigen oder zersetzen kann.
Das Dokument EP 0 612 953 A1 offenbart ein Verfahren zur Verbindung zweier Verbundrohre, die eine Innenschicht aus thermoplastischem Kunststoff und eine Außenschicht aus faserverstärktem Kunststoff aufweisen. An den zu verbindenden Rohrenden ragen die jeweiligen Innenschichten über die Außenschichten hinaus und werden in eine Muffe gesteckt. In der Muffe sind Heizelemente vorgesehen, mittels derer die Muffe auf die Innenschichten aufgeschmolzen werden kann. Die Außenschichten der Rohrenden werden kraftschlüssig mit der Muffe verbunden. Zur Verbindung von neuwertigen Rohren mag diese Verbindungstechnik geeignet sein. Zur Reparatur von Verbundrohren, die durch chemisch aggressive Fluide geschwächt sind, ist diese Art der Verbindung jedoch ungeeignet, da durch eine radiale Verschmelzung der Oberfläche der Innenschicht mit der Muffe keine ausreichende Festigkeit erzielt werden kann. Weiterhin nachteilig ist der komplexe Aufbau der Muffe und die Tatsache, dass die Qualität der Schmelzverbindung nicht kontrolliert werden kann, da sie innerhalb der abgeschlossenen Muffe erfolgt.
Das Dokument DE 699 27 484 T2 offenbart ein Verfahren zur Verbindung zweier Verbundrohre, die drei Schichten aufweisen, eine Innenschicht und eine Außenschicht aus thermoplastischem Kunststoff und eine dazwischen angeordnete Zwischenschicht aus faserverstärktem Kunststoff. Zur Herstellung der Verbindung werden die Rohrenden zunächst an ihren Stirnseiten stoßverschweißt. Anschließend wird ein Verstärkungsmantel aus verstärktem Thermoplastwerkstoff um die Schweißstelle aufgebracht und mit Hilfe von beheizten Halbschalen derart auf die Außenschicht aufgepresst, dass der Verstärkungsmantel durch die Außenschicht hindurch auf die Zwischenschicht gedrückt und mit dieser verschmolzen wird. Für die im Dokument DE 699 27 484 T2 erwähnte Verwendung der Verbundrohre für eine städtische Kanalisation mag das beschriebene Verbindungsverfahren ausreichen. Für die Verbindung von Rohren, durch die chemisch aggressive Fluide gefördert werden, besteht die Gefahr, dass das Fluid durch kleine Öffnungen in der Schweißstelle nach außen dringt und die Verbindungsstelle schädigt, sodass Leckagen entstehen können.
Es stellte sich die Aufgabe, bekannte Verfahren zur Verbindung von Verbundrohren derart weiterzuentwickeln, dass eine zuverlässige und robuste Verbindung zwischen den Rohren dauerhaft gewährleistet ist. Das Verfahren sollte sowohl zur Herstellung von Verbindungen für neuwertige Rohre als auch zur Reparatur bereits im Betrieb befindlicher Rohrleitungen geeignet sein. Weiterhin sollte das Verfahren einfach in der Anwendung und schnell umzusetzen sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie ein Verbundrohr gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und des Verbundrohres sind in den Ansprüchen 2 bis 7 und 9 angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ein erster Rohrabschnitt und ein zweiter Rohrabschnitt stirnseitig verbunden. Beide Rohrabschnitte weisen ein Innenrohr aus einem thermoplastischen Kunststoff und ein Außenrohr aus einem faserverstärkten Kunststoff auf. An ihren zu verbindenden Stirnseiten weisen beide Rohrabschnitte jeweils einen ersten Bereich auf, in dem das Innenrohr nicht von dem Außenrohr überdeckt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte:

a) stoffschlüssiges Verbinden der Innenrohre der beiden Rohrabschnitte an ihren Stirnseiten,
b) Anbringen eines Rings aus einem thermoplastischen Kunststoff um die verbundenen Stirnseiten der Innenrohre, wobei der Ring einen Teil der ersten Bereiche des ersten Rohrabschnittes und des zweiten Rohrabschnittes überdeckt,
c) stoffschlüssiges Verbinden des Rings mit den äußeren Oberflächen der Innenrohre beider Rohrabschnitte,
d) vollflächige Beschichtung des Rings und der ersten Bereiche der Rohrabschnitte mit einem faserverstärkten Kunststoff.

Das erfindungsgemäße Verbundrohr umfasst einen ersten Rohrabschnitt und einen zweiten Rohrabschnitt, die beide ein Innenrohr aus einem thermoplastischen Kunststoff und ein Außenrohr aus einem faserverstärkten Kunststoff aufweisen. Die Innenrohre des ersten Rohrabschnittes und des zweiten Rohrabschnittes sind an ihren Stirnseiten stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Rohrabschnitte weisen an ihren miteinander verbundenen Stirnseiten jeweils einen ersten Bereich auf, in dem das Innenrohr nicht von dem Außenrohr überdeckt ist. Um die verbundenen Stirnseiten der Innenrohre ist ein Ring aus einem thermoplastischen Kunststoff angebracht, der einen Teil der ersten Bereiche des ersten Rohrabschnittes und des zweiten Rohrabschnittes überdeckt und der stoffschlüssig mit den äußeren Oberflächen der Innenrohre beider Rohrabschnitte verbunden ist. Der Ring und die ersten Bereiche der Rohrabschnitte sind vollflächig mit einem faserverstärkten Kunststoff beschichtet. Das Verbundrohr kann durch das erfindungsgemäße Verfahren zur stirnseitigen Verbindung eines ersten Rohrabschnittes mit einem zweiten Rohrabschnitt hergestellt sein.
Das stoffschlüssige Verbinden der Stirnseiten der Innenrohre der beiden Rohrabschnitte und das stoffschlüssige Verbinden des Rings mit den äußeren Oberflächen der Innenrohre beider Rohrabschnitte gewährleistet eine dichte, sichere und dauerhafte Verbindung zwischen den Innenrohren. Selbst wenn die stirnseitige Verbindung der Innenrohre schadhaft ist und ein durch das Innenrohr strömendes Fluid in die Verbindungsstelle eintritt, verhindern die zusätzlichen stoffschlüssigen Verbindungen auf der Außenseite der Innenrohre, dass das Fluid aus dem Innenrohr in das Außenrohr eindringen kann. Im Falle einer Reparatur eines Verbundrohres, dessen Innenrohr aufgrund der Einwirkung chemisch aggressiver Substanzen geschädigt ist, hat die Verbindung über den Ring den besonderen Vorteil, dass die für die Dichtheit wichtige Verschweißung auf der Außenseite der Innenrohre erfolgt, die typischerweise weniger geschädigt sind als die Rohrinnenseite. Die Beschichtung aus faserverstärktem Kunststoff auf der Rohraußenseite stabilisiert die Verbindung der Innenrohre in vergleichbarer Weise wie das Außenrohr dem Verbundrohr Stabilität verleiht.
Die erfindungsgemäße Verbindung zweier Rohrabschnitte ist schnell und einfach herzustellen. Zudem bietet das Verfahren den Vorteil, dass während der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindungen eine Sichtkontrolle oder anderweitige Qualitätsprüfung, z.B. eine Druckprüfung, der Verbindungen möglich ist. Verbundrohre, deren Rohrabschnitte durch das erfindungsgemäße Verfahren miteinander verbunden wurden, eignen sich insbesondere zum Einsatz in der chemischen Prozesstechnik, in der aggressive chemische Fluide gehandhabt werden.
Bei den beiden zu verbindenden Rohrabschnitten kann es sich um neuwertige Rohre oder um bereits in Gebrauch befindliche Rohre handeln. Bei neuwertigen Rohren sind die ersten Bereiche, in denen das Innenrohr nicht von dem Außenrohr überdeckt ist, vorzugsweise bereits nach der Herstellung der Rohrabschnitte vorhanden.
Bei Rohren, die bereits in Gebrauch waren, kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft eingesetzt werden, um defekte Stellen in den gebrauchten Rohren zu reparieren. Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht dazu vor, dass der erste Rohrabschnitt und der zweite Rohrabschnitt dadurch erhalten werden, dass ein Rohr an einer Schnittebene durchtrennt wird, und die Außenrohre in den jeweils ersten Bereichen der Rohrabschnitte entfernt werden, sodass die äußere Oberfläche der Innenrohre in den ersten Bereichen freigelegt ist.
Dabei kann zunächst das Rohr durchtrennt werden, bevor Teile der Außenrohre entfernt werden. Alternativ kann zunächst ein Teil des Außenrohres entfernt werden, bevor das Rohr durchtrennt wird. Auch ein teilweises Entfernen gefolgt vom Durchtrennen der Rohre und anschließender vollständiger Entfernung von Teilen des Außenrohres ist möglich.
Eine bevorzugte erste Variante eines Verfahrens zur Reparatur eines Verbundrohres, das ein Innenrohr aus einem thermoplastischen Kunststoff und ein Außenrohr aus einem faserverstärkten Kunststoff aufweist, umfasst die folgenden Schritte:

a) Durchtrennen des Verbundrohres an einer Schnittebene unter Erhalt eines ersten Rohrabschnittes mit einer ersten Stirnseite und eines zweiten Rohrabschnittes mit einer zweiten Stirnseite,
b) Entfernung der Außenrohre in einem jeweils ersten Bereich der Rohrabschnitte an ihren zu verbindenden Stirnseiten, sodass die äußere Oberfläche der Innenrohre in den ersten Bereichen freigelegt ist,
c) stoffschlüssiges Verbinden der Innenrohre der beiden Rohrabschnitte an ihren Stirnseiten,
d) Anbringen eines Rings aus einem thermoplastischen Kunststoff um die verbundenen Stirnseiten der Innenrohre, wobei der Ring einen Teil der ersten Bereiche des ersten Rohrabschnittes und des zweiten Rohrabschnittes überdeckt,
e) stoffschlüssiges Verbinden des Rings mit den äußeren Oberflächen der Innenrohre beider Rohrabschnitte,
f) vollflächige Beschichtung des Rings und der ersten Bereiche der Rohrabschnitte mit einem faserverstärkten Kunststoff.

Eine bevorzugte zweite Variante eines Verfahrens zur Reparatur eines Verbundrohres, das ein Innenrohr aus einem thermoplastischen Kunststoff und ein Außenrohr aus einem faserverstärkten Kunststoff aufweist, umfasst die folgenden Schritte:

a) Entfernen des Außenrohres in einem ersten Bereich, der sich von einer Schnittebene zur Durchtrennung des Rohres in beide axiale Richtungen erstreckt, sodass die äußere Oberfläche des Innenrohres in dem ersten Bereich freigelegt ist,
b) Durchtrennen des Verbundrohres an der Schnittebene unter Erhalt eines ersten Rohrabschnittes mit einer ersten Stirnseite und eines zweiten Rohrabschnittes mit einer zweiten Stirnseite,
c) stoffschlüssiges Verbinden der Innenrohre der beiden Rohrabschnitte an ihren Stirnseiten,
d) Anbringen eines Rings aus einem thermoplastischen Kunststoff um die verbundenen Stirnseiten der Innenrohre, wobei der Ring einen Teil der ersten Bereiche des ersten Rohrabschnittes und des zweiten Rohrabschnittes überdeckt,
e) stoffschlüssiges Verbinden des Rings mit den äußeren Oberflächen der Innenrohre beider Rohrabschnitte,
f) vollflächige Beschichtung des Rings und der ersten Bereiche der Rohrabschnitte mit einem faserverstärkten Kunststoff.

Das Entfernen der Außenrohre in den ersten Bereichen kann beispielsweise durch mechanischen Abtrag erfolgen, z.B. durch um den Umfang des Rohres umlaufendes Abfräsen.
Die Stirnseiten der Rohrabschnitte können jede Form aufweisen, die geeignet ist, sie miteinander zu verbinden. Vorzugsweise befinden sich die Stirnseiten der Rohrabschnitte in einer Ebene senkrecht zur Rohrachse. Unter dem Begriff „Rohrachse“ wird dabei die Achse an den Enden des Rohrabschnittes verstanden. Beispielsweise sind die Rohrachsen bei einem geraden Rohr mit zwei gegenüberliegenden Enden identisch, während sie bei einem 90°-Rohrbogen in einem Winkel von 90° zueinander stehen. Vorzugsweise werden die Stirnseiten vor ihrer stoffschlüssigen Verbindung in einen für die Verbindung geeigneten Zustand gebracht, beispielsweise ausgerichtet oder plan geschliffen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Rohrabschnitte an ihre jeweiligen ersten Bereiche angrenzend jeweils einen zweiten Bereich auf, in dem der Außendurchmesser der Außenrohre reduziert ist. Die Beschichtung in Schritt d) umfasst in diesem Fall auch die zweiten Bereiche. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Beschichtung mit dem faserverstärkten Kunststoff nicht nur an dem thermoplastischen Werkstoff des Rings und der Innenrohre anliegt, sondern auch eine Überlappung mit dem faserverstärkten Kunststoff der Außenrohre aufweist. Die Stabilität der Rohrverbindung wird dadurch gesteigert.
Das stoffschlüssige Verbinden der Innenrohre der beiden Rohrabschnitte an ihren Stirnseiten sowie des Rings mit den äußeren Oberflächen der Innenrohre beider Rohrabschnitte kann auf jede Art erfolgen, die eine dauerhafte und dichte Verbindung ermöglicht. Bevorzugt erfolgt das stoffschlüssige Verbinden in den Schritten a) und c) des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Verkleben, Verlöten und/oder Verschweißen, bevorzugt durch Verschweißen. Geeignete Methoden sind beispielsweise Heizelement-Stumpfschweißen oder Warmgas-Ziehschweißen. Falls nach dem stoffschlüssigen Verbinden der Innenrohre an ihren Stirnseiten auf der äußeren Oberfläche der Innenrohre an der Verbindungsstelle eine Erhebung entstanden ist, beispielsweise eine Schweißnaht, die über die äußere Oberfläche der Innenrohre in radialer Richtung hinausragt, wird diese Erhebung vorzugsweise entfernt, bevor der Ring angebracht wird.
Das Anbringen des Rings aus thermoplastischem Kunststoff um die verbundenen Stirnseiten kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In einer bevorzugten Variante wird der Ring um das Innenrohr dadurch hergestellt, dass ein Band aus thermoplastischem Kunststoff in Umfangsrichtung um die verbundenen Stirnseiten der beiden Rohrabschnitte gelegt und die einander zugewandten Bandenden verbunden, bevorzugt stoffschlüssig verbunden, besonders bevorzugt verschweißt werden.
In einer weiteren bevorzugten Variante ist der Ring vorgebogen und weist einen Schnitt in axialer Richtung auf, sodass er durch temporäres Aufbiegen um die verbundenen Stirnseiten gelegt und anschließend an der Schnittstelle verbunden, bevorzugt stoffschlüssig verbunden, besonders bevorzugt verschweißt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Variante wird der Ring vor dem Verbinden der Stirnseiten auf die Stirnseite des ersten Rohrabschnittes oder des zweiten Rohrabschnittes aufgeschoben und nach dem Verbinden der Stirnseiten über die verbundenen Stirnseiten geschoben. Die Anbringung des Rings ist bei dieser Variante zwar aufwändiger als bei den vorgenannten, hat aber den Vorteil, dass der Ring bereits geschlossen ist und nicht nachträglich geschlossen werden muss.
Vorzugsweise wird der Ring formschlüssig um die verbundenen Stirnseiten der Innenrohre angebracht. Besonders bevorzugt entspricht der Innendurchmesser des Rings dem Außendurchmesser der verbundenen Innenrohre. Die Breite als axiale Ausdehnung des Rings beträgt vorzugsweise das 0,2-Fache bis 4-Fache, besonders bevorzugt das 0,5-Fache bis 2-Fache des Außendurchmessers des Innenrohres. Es hat sich gezeigt, dass bei einer Wahl der Breite des Rings in den bevorzugten Bereichen eine ausreichende Überdeckung der verbundenen Stirnseiten erreicht werden kann, bei der sowohl die Dichtheit der Verbindung als auch die mechanische Stabilität gewährleistet sind.
Für eine stabile formschlüssige Verbindung des Rings mit den äußeren Oberflächen der Innenrohre ist es von Vorteil, wenn der Werkstoff des Rings hinsichtlich seiner Materialeigenschaften auf den Werkstoff der Innenrohre abgestimmt ist. Vorzugsweise ist der thermoplastische Kunststoff des Rings derselbe Werkstoff wie der thermoplastische Kunststoff der Innenrohre.
Thermoplastische Kunststoffe für den Einsatz als Innenrohre von Verbundrohren sind im Stand der Technik bekannt. Vorzugsweise enthält der thermoplastische Kunststoff Polyethylen, besonders bevorzugt besteht er im Wesentlichen aus Polyethylen.
Der faserverstärkte Kunststoff für die Beschichtung wird vorzugsweise derart ausgewählt, dass aufgrund seiner Materialeigenschaften die Anforderungen an eine dauerhaft haltbare Beschichtung und an die mechanische Stabilität gewährleistet sind. Bevorzugt ist der faserverstärkte Kunststoff der Beschichtung in Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens derselbe Werkstoff wie der faserverstärkte Kunststoff der Außenrohre.
Faserverstärkte Kunststoffe für den Einsatz als Außenrohre von Verbundrohren sind im Stand der Technik bekannt. Vorzugsweise enthält der faserverstärkte Kunststoff Glasfasern.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Verweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind als Prinzipdarstellungen zu verstehen. Sie stellen keine Beschränkung der Erfindung dar, beispielsweise im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder Ausgestaltungsvarianten, sofern sich aus der Beschreibung der Zeichnungen nichts Gegenteiliges ergibt. Es zeigen:

1: Längsschnitt durch ein geschädigtes Verbundrohr vor einer Reparatur.
2: Längsschnitt durch das Verbundrohr gemäß 1 während der Reparatur gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
3: Längsschnitt durch das Verbundrohr gemäß 1 und 2 nach der Reparatur gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1: Verbundrohr
2: Innenrohr
3: Außenrohr
4: Rohrachse
5: Schadstelle im Außenrohr
6: Leckage
7: Erster Rohrabschnitt
8: Erste Stirnseite
9: Zweiter Rohrabschnitt
10: Zweite Stirnseite
11: Ring
12: Schweißnaht
13: Beschichtung

Beispiel
Nachfolgend wird beispielhaft die Reparatur eines im Betrieb befindlichen Verbundrohres anhand der 1 bis 3 beschrieben. Die 1 bis 3 zeigen jeweils Längsschnitte der rotationssymmetrischen Rohre bzw. Rohrabschnitte durch eine Ebene entlang der Rohrachse 4. Es ist jeweils nur die obere Hälfte der symmetrischen Längsschnitte dargestellt.
1 zeigt schematisch ein Verbundrohr 1, das im Betrieb von einem chemisch aggressiven Fluid durchströmt wurde, beispielsweise einer Säure. Das Verbundrohr 1 umfasst ein Innenrohr 2 aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, und ein Außenrohr 3 aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK). Über einen längeren Betriebszeitraum, während dessen das chemisch aggressive Fluid durch das Innere des Verbundrohres 1 geströmt ist, sind Teile des Fluids in den Werkstoff des Innenrohres 2 diffundiert und haben diesen geschwächt. Dies ist in 1 durch die gepunkteten Flächen symbolisiert. An einer Stelle wurde das Innenrohr 2 derart geschädigt, dass das Fluid durch das Innenrohr in den Werkstoff des Außenrohres 3 diffundieren konnte. An dieser Schadstelle 5 im Außenrohr hat sich aufgrund dessen eine Leckage 6 gebildet, sodass das Verbundrohr 1 außer Betrieb genommen und repariert werden musste.
In einem ersten Schritt wurde das Verbundrohr 1 an der Stelle der Leckage 6 als Schnittebene vollständig durchtrennt, sodass ein erster Rohrabschnitt 7 mit einer ersten Stirnseite 8 und ein zweiter Rohrabschnitt 9 mit einer zweiten Stirnseite 10 erhalten wurden. Das Außenrohr 3 wurde bei beiden Rohrabschnitten in einem ersten Bereich entfernt, sodass die äußere Oberfläche der Innenrohre 2 beider Rohrabschnitte in den ersten Bereichen freigelegt war. Die ersten Bereiche erstreckten sich ausgehend von der jeweiligen Stirnseite 8, 10 über eine Länge, die etwa dem Außendurchmesser des Innenrohres 2 entsprach. Weiterhin wurde jeweils in einem zweiten Bereich, der an den jeweiligen ersten Bereich angrenzte, ein Teil des Außenrohres 3 entfernt, sodass der Außendurchmesser der Außenrohre 3 in den zweiten Bereichen reduziert war. Die axiale Ausdehnung der zweiten Bereiche entsprach etwa der halben Länge der ersten Bereiche. 2 zeigt die beiden Rohrabschnitte nach dieser Bearbeitung.
Ein Ring 11 aus demselben thermoplastischen Werkstoff wie das Innenrohr 2 wurde angefertigt und über die erste Stirnseite 8 auf das Innenrohr des ersten Rohrabschnittes 7 aufgeschoben. Der Innendurchmesser des Rings 11 entsprach dem Außendurchmesser des Innenrohres 2. Die Breite des Rings 11 entsprach dem 0,5-Fachen des Außendurchmessers des Innenrohres 2. Anschließend wurden die beiden Stirnseiten 8, 10 durch Verschweißen miteinander verbunden, wobei sich eine Schweißnaht 12 auf der Innenseite und der Außenseite des Innenrohres 2 bildete. Die Schweißnaht auf der Außenseite wurde abgetragen, sodass sich wieder eine plane Oberfläche ergab. Der Ring 11 wurde über die Nahtstelle geschoben, sodass er jeweils hälftig einen Teil des ersten Bereichs des ersten Rohrabschnittes 7 und einen Teil des ersten Bereichs des zweiten Rohrabschnittes überdeckte. Der Ring 11 wurde in Umfangsrichtung umlaufend mit den äußeren Oberflächen der beiden Innenrohre 2 unter Bildung von Schweißnähten 12 verschweißt. Als letzter Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine Beschichtung 13 aus einem faserverstärkten Kunststoff vollflächig auf die Oberflächen des Rings 11, der ersten Bereiche und der zweiten Bereiche beider Rohrabschnitte 7, 9 aufgebracht. Das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren reparierte Verbundrohr ist in 3 dargestellt. Das auf diese Art reparierte Verbundrohr erwies sich im weiteren Betrieb als zuverlässig und robust. Die Verbindungsstelle war mechanisch stabil, und es trat keine Leckage an der Reparaturstelle auf.
Auch wenn das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Reparatur eines Verbundrohres beschrieben wurde, ist das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auch analog auf die Verbindung neuwertiger Rohrabschnitte anwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0141450 A1 [0006]
EP 0612953 A1 [0007]
DE 69927484 T2 [0008]

Claims

Verfahren zur stirnseitigen Verbindung eines ersten Rohrabschnittes (7) mit einem zweiten Rohrabschnitt (9), wobei beide Rohrabschnitte (7, 9) ein Innenrohr (2) aus einem thermoplastischen Kunststoff, ein Außenrohr (3) aus einem faserverstärkten Kunststoff und an ihren zu verbindenden Stirnseiten (8, 10) jeweils einen ersten Bereich aufweisen, in dem das Innenrohr (2) nicht von dem Außenrohr (3) überdeckt ist, das Verfahren umfassend die Schritte: a) stoffschlüssiges Verbinden der Innenrohre (2) der beiden Rohrabschnitte (7, 9) an ihren Stirnseiten (8, 10), b) Anbringen eines Rings (11) aus einem thermoplastischen Kunststoff um die verbundenen Stirnseiten (8, 10) der Innenrohre, wobei der Ring (11) einen Teil der ersten Bereiche des ersten Rohrabschnittes (7) und des zweiten Rohrabschnittes (9) überdeckt, c) stoffschlüssiges Verbinden des Rings (11) mit den äußeren Oberflächen der Innenrohre (2) beider Rohrabschnitte (7, 9), d) vollflächige Beschichtung des Rings (11) und der ersten Bereiche der Rohrabschnitte (7, 9) mit einem faserverstärkten Kunststoff.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (7, 9) an ihre jeweiligen ersten Bereiche angrenzend jeweils einen zweiten Bereich aufweisen, in dem der Außendurchmesser der Außenrohre (3) reduziert ist, und die Beschichtung in Schritt d) auch die zweiten Bereiche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das stoffschlüssige Verbinden in den Schritten a) und c) durch Verkleben, Verlöten und/oder Verschweißen, bevorzugt durch Verschweißen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (11) vor dem Verbinden der Stirnseiten (8, 10) auf die Stirnseite des ersten Rohrabschnittes (7) oder des zweiten Rohrabschnittes (9) aufgeschoben und nach dem Verbinden der Stirnseiten über die verbundenen Stirnseiten (8, 10) geschoben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff des Rings (11) derselbe Werkstoff ist wie der thermoplastische Kunststoff der Innenrohre (2).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärkte Kunststoff der Beschichtung in Schritt d) derselbe Werkstoff ist wie der faserverstärkte Kunststoff der Außenrohre (3).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rohrabschnitt (7) und der zweite Rohrabschnitt (9) dadurch erhalten werden, dass ein Rohr an einer Schnittebene durchtrennt wird, und die Außenrohre (3) in den jeweils ersten Bereichen der Rohrabschnitte (7, 9) entfernt werden, sodass die äußere Oberfläche der Innenrohre (2) in den ersten Bereichen freigelegt ist.
Verbundrohr (1) umfassend einen ersten Rohrabschnitt (7) und einen zweiten Rohrabschnitt (9), die beide ein Innenrohr (2) aus einem thermoplastischen Kunststoff und ein Außenrohr (3) aus einem faserverstärkten Kunststoff aufweisen, wobei die Innenrohre (2) des ersten Rohrabschnittes (7) und des zweiten Rohrabschnittes (9) an ihren Stirnseiten (8, 10) stoffschlüssig miteinander verbunden sind, und die Rohrabschnitte (7, 9) an ihren miteinander verbundenen Stirnseiten (8, 10) jeweils einen ersten Bereich aufweisen, in dem das Innenrohr (2) nicht von dem Außenrohr (3) überdeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass um die verbundenen Stirnseiten (8, 10) der Innenrohre (2) ein Ring (11) aus einem thermoplastischen Kunststoff angebracht ist, der einen Teil der ersten Bereiche des ersten Rohrabschnittes (7) und des zweiten Rohrabschnittes (9) überdeckt und der stoffschlüssig mit den äußeren Oberflächen der Innenrohre (2) beider Rohrabschnitte (7, 9) verbunden ist, und dass der Ring (11) und die ersten Bereiche der Rohrabschnitte (7, 9) vollflächig mit einem faserverstärkten Kunststoff beschichtet sind.
Verbundrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (7, 9) an ihre jeweiligen ersten Bereiche angrenzend jeweils einen zweiten Bereich aufweisen, in dem der Außendurchmesser der Außenrohre (2) reduziert ist, und die Beschichtung mit dem faserverstärkten Kunststoff auch die zweiten Bereiche umfasst.
Verbundrohr nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ausdehnung des Rings (11) das 0,2-Fache bis 4-Fache des Außendurchmessers des Innenrohres (2) beträgt.