DE102022121332A1

DE102022121332A1 - Metallrohr mit einer Kunststoffummantelung

Info

Publication number: DE102022121332A1
Application number: DE102022121332.3A
Authority: DE
Inventors: Daniel Welker; Patrick Godbout; Ruirui Welker
Original assignee: Tdc Int AG; Tdc International AG
Current assignee: Tdc Int AG; Tdc International AG
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2024-02-29
Also published as: WO2024042129A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rohr (100) mit einer Korrosionsschutzschicht (145), einer Adhäsionsschicht (148), einer Thermoplastummantelung (150) und einer die Thermoplastummantelung (150) umschließenden, glasfaserverstärkten Schutzummantelung (180) gelöst. Die Schutzummantelung (180) ist von mehreren Lagen Glasfasermatte oder Glasfasergewebe oder einer Kombination aus beiden gebildet, wobei die Lagen im Nass-in-Nass-Verfahren unter Verwendung eines Vinylester-, Polyester- oder Epoxydharzes auf die Thermoplastummantelung (150) aufgebracht sind. Erfindungsgemäß ist die Kombination aus Korrosionsschutzschicht, Thermoplastummantelung und Schutzummantelung so konfiguriert, dass sie die folgenden Korrosionsschutzeigenschaften gemäß ISO 21809-1:2018, Anhänge H und L und ISO 62:2008, Verfahren 1 erfüllt:- eine kathodische Unterwanderung von weniger als 4 mm bei einer Prüfung gemäß ISO 21809-1:2018, Anhang H unter Anwendung der folgenden Prüfbedingungen:- eine Fehlstellenbohrung mit einem Durchmesser von 6,5 mm,- eine Prüfspannung von 3,5 Volt,- eine Prüftemperatur von 65°C und- eine Prüfdauer von 168 Stunden.

Description

Die Erfindung betrifft zum einen ein Metallrohr mit einer Kunststoffummantelung, insbesondere mit einer Thermoplastummantelung und einer die Thermoplastummantelung umschließenden faserverstärkten Schutzummantelung.
Es ist bekannt, erdverlegte Stahlrohre zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Medien mit einer relativ dünnen Ummantelung aus Kunststoff, bevorzugt aus Polypropylen Polyethylen, Fusion-bonded Epoxy (FBE) oder Polyurethan, zu versehen, um beispielsweise eine Korrosion des metallischen Rohrmaterials zu verhindern. Derartige Schichten aus Polypropylen, Polyethylen, FBE oder Polyurethan sichern einerseits einen ausgezeichneten Korrosionsschutz, da die Erdfeuchte und/oder sonstige Elektrolyte mit dem metallischen Rohrmaterial nicht in Kontakt gelangen können. Sie weisen aber andererseits in nachteiliger Weise nur eine relativ geringe mechanische Festigkeit auf. Zum Schutz vor einem unerwünschten mechanischen Abrieb der Polypropylen-, Polyethylen-, FBE- oder Polyurethan-Ummantelung ist es bekannt, das Rohr zusätzlich mit einer Faserzementhülle oder einer GfK-Ummantelung zu versehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Metallrohr mit einer Kunststoffummantelung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Metallrohr mit einer Korrosionsschutzschicht, einer optionalen Thermoplastummantelung und einer die Korrosionsschutzschicht bzw. die optionale Thermoplastummantelung umschließenden Schutzummantelung aus faserverstärktem Duromer gebildet. Die Schutzummantelung ist von mehreren Lagen faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff (GfK) gebildet, wobei die Lagen aus faserverstärkten Kunststofffasern, vorzugsweise Glasfasern in Form von Rovings, Glasfasergewebe, Multiaxialgewebe, UD-Gelege, Glasfasermatte oder einer Kombination aus diesen gebildet sind und die Lagen im Nass-in-Nass-Verfahren unter Verwendung eines Vinylester-, Polyester- oder Epoxydharzes auf die Thermoplastummantelung aufgebracht sind.
Anstelle von Glasfasern können auch andere Fasern, insbesondere Polypropylen (PP) oder Polyesterfasern vorgesehen sein.
Die Kombination aus Korrosionsschutzschicht und Schutzummantelung ist so konfiguriert, dass sie die folgenden Korrosionsschutzeigenschaften gemäß ISO 21809-1 :2018, Anhänge H und L und ISO 62:2008, Verfahren 1 erfüllt:

- eine kathodische Unterwanderung gemäß ISO 21809-1:2018, Anhang H bei einer Prüfung
- - mit einer Fehlstellenbohrung mit einem Durchmesser von 6,5 mm,
- - bei einer Prüfspannung von 3,5 Volt,
- - bei einer Prüftemperatur von 65°C und
- - einer Prüfdauer von 24 Stunden
von weniger als 6 mm, vorzugsweise weniger als 4 mm, besonders bevorzugt weniger als 2 mm,

- eine kathodische Unterwanderung gemäß ISO 21809-1:2018, Anhang H bei einer Prüfung
- - mit einer Fehlstellenbohrung mit einem Durchmesser von 6,5 mm,
- - bei einer Prüfspannung von 3,5 Volt,
- - bei einer Prüftemperatur von 65°C und
- - einer Prüfdauer von 168 Stunden
von weniger als 6 mm, vorzugsweise weniger als 4 mm und besonders bevorzugt weniger als 2 mm

- kein Adhäsionsverlust in einem Immersionsversuch von 1120 Stunden Dauer mit 80°C heißem Wasser gemäß ISO 21809-1:2018, Anhang L.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass die Korrosionsschutzwirkung aus dem Stand der Technik bekannter Ummantelungen aus Kunststoff, z.B. aus Polypropylen, Polyethylen, Fusion-bonded Epoxy (FBE) oder Polyurethan zwar bereits ausgezeichnet ist, aber insbesondere hinsichtlich einer langandauernden Schutzwirkung noch verbessert werden kann indem eine an sich bekannte Thermoplastummantelung durch eine Schutzummantelung ergänzt oder ersetzt wird, die nicht nur einen verbesserten mechanischen Schutz bietet, sondern in Kombination mit der Korrosionsschutzschicht und einer optionalen Thermoplastummantelung auch einen erheblich verbesserten Korrosionsschutz bietet.
Dies gilt insbesondere dann, wenn die Schichtdicke der Schutzummantelung gleich oder größer als die Schichtdicke einer herkömmlichen Thermoplastummantelung ist und die Schichtdicke der Schutzummantelung vorzugsweise mehr als 2,5 mm, besonders bevorzugt mehr als 4 mm beträgt. Schutzummantelungen mit einer Schichtdicke zwischen 3 mm und 5 mm sind bevorzugt.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die Schutzummantelung die Korrosionsschutzwirkung der Korrosionsschutzschicht und ggf. der Thermoplastummantelung selbst verbessert, weil die Schutzummantelung eine Unterwanderung der Korrosionsschutzschicht auch dort zu unterbinden vermag, wo beispielsweise Feuchtigkeit und/oder sonstige Elektrolyte unmittelbar an die Korrosionsschutzschicht gelangen kann, wie dies beispielsweise bei einer Prüfung auf Beständigkeit gegen kathodische Unterwanderung gemäß ISO 21809-1:2018, Anhang H der Fall ist.
Die verbesserten Korrosionsschutzeigenschaften des Metallrohrs mit einer Korrosionsschutzschicht, optionaler Thermoplastummantelung und einer Schutzummantelung aus faserverstärkten Kunststoff ist nach dem Verständnis der Anmelderin darauf zurückzuführen, dass wenigstens ein Teil der Fasern der Schutzummantelung unter Zug standen während sie um das Metallrohr gewickelt wurden. Zugkräfte in der Größenordnung von bis zu 0,5 der Garnfeinheit (gemessen in tex: Gramm/1000m) haben sich bei Glasfasern als vorteilhaft erwiesen. Wenn die Garnfeinheit eines Rovings also beispielsweise 2000 tex (also 2000 Gramm pro 1000 Meter) beträgt, kann die Zugkraft bis zu 1kg - oder präziser: 9,81 Newton - betragen. Die Zugkraft beim Wickeln hat eine radial nach innen gerichtete Kraft zur Folge, die das Bilden von Wasserstoffblasen durch elektrolytische Korrosion - und damit die Unterwanderung der Korrosionsschutzschicht - unterbinden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn die radial nach innen gerichtete Kraft einen Druck bewirkt, der größer ist, als der in den entstehenden Wasserstoffblasen herrschende Druck, so dass Wasserstoffblasen mit gasförmigem Wasserstoff (H₂) gar nicht erst entstehen.
Zum Nachweis der Korrosionsschutzeigenschaften wurden entsprechende Prüfungen durchgeführt.
Für die durchgeführten Prüfungen gemäß ISO 21809-1:2018, Anhänge H und L wurden Probenkörper verwendet, die jeweils ein 150 mm langer Abschnitt eines Stahlrohrs gemäß DN 250 mit folgender Beschichtung waren:

- eine 3LPE Beschichtung mit 3 mm Dicke, die
- - eine Epoxi-Pulver-Beschichtung (Fusion Bonded Epoxy; FBE) als Korrosionsschutzschicht
- - eine Adhäsionsschicht in Form eines Copolymers und
- - eine Polyethylen-Schicht als Thermoplastummantelung
umfasst, sowie
- eine GfK-Beschichtung mit 5,5 mm Dicke als Schutzummantelung.

Bevorzugt ist ein Metallrohr, dass bei einer Prüfung analog zu ISO 62:2008, Verfahren 1 eine Gewichtsveränderung von weniger als 20 Gramm pro m² Außenoberfläche bei einer Prüfung auf Wasseraufnahme analog ISO 62:2008, Verfahren 1 (Wassertemperatur 23°C) über eine Prüfdauer von 1050 Stunden mit einem Probenkörper in Form eines beschichteten Stahlrohrs DN 250 mit 25 mm Länge aufweist.
Für Prüfung auf Wasseraufnahme analog ISO 62:2008 wurden Probenkörper verwendet, die jeweils ein 25 mm langer Abschnitt eines Stahlrohrs gemäß DN 250 mit folgender Beschichtung waren:

Die Probenkörper für die Prüfung auf Wasseraufnahme analog ISO 62:2008 unterschieden sich also nurdurch die Länge von den Probenkörpern fürdie Prüfungen gemäß ISO 21809-1 :2018, Anhänge H und L.
Die Prüfung gemäß ISO 62:2008, „Methode 1“ wurde bei einer Wassertemperatur von 23°C und über verschiedene Eintauchdauern von 24 h (Stunden), 48 h, 94 h, 208 h, 573 h, 742 h, 935 h und 1051 h durchgeführt, d.h. die ersten Probenkörper wurden nach 24 Stunden Eintauchdauer aus dem Wasserbad genommen und die letzten Proben nach 1051 Stunden.
Die Proben wurden vor dem Eintauchen sechs Tage lang bei 50°C getrocknet und auf zehntel Gramm genau gewogen.
Nach der Entnahme aus dem Wasserbad wurde anhaftendes Wasser entfernt und die Probe erneut gewogen. Aus der Massedifferenz vor dem Eintauchen in das Wasserbad und nach der Entnahme aus dem Wasserbad wurde die Wasseraufnahme bestimmt.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Lage der Schutzummantelung von kreuzgewickelten Textilglasrovings, Glasfasergeweben, Multiaxialgeweben, UD-Gelegen oder Glasfasermatten oder einer Kombination dieser Gläser gebildet. Kreuzgewickelt bedeutet, dass die Glasfasern durch Wickeln auf das Rohr aufgebracht werden, wobei die eine (Glas-) Lage mit einem ersten Wicklungssinn und eine zweite (Glas-) Lage mit einem diesem Wicklungssinn entgegengesetzten Wicklungssinn aufgebracht werden. Die beiden Glaslagen überkreuzen sich dabei nicht.
Es hat sich herausgestellt, dass eine Schutzummantelung mit kreuzgewickelten Textilglasrovings, Glasfasergeweben, Multiaxialgeweben, UD-Gelegen oder Glasfasermatten die Korrosionsschutzwirkung im Vergleich zu anderen glasfaserverstärkten Kunststoffummantelungen noch einmal verbessert.
Vorzugsweise ist wenigstens die am weitesten außenliegende Lage der Schutzummantelung - hier Außenlage genannt - kreuzgewickelt. Eine derartige Außenlage bietet den Vorteil, dass das mit der Schutzummantelung versehene Rohr in beliebiger Richtung vorgetrieben werden kann. Bei bekannten Rohren gibt es typischerweise eine Richtung, bei der eine größere Gefahr besteht, dass die Schutzummantelung Schaden nimmt, als bei der entgegengesetzten Richtung. In Bezug auf die Korrosionsschutzwirkung kommt hinzu, dass das Umwickeln des Metallrohrs mit Fasern, die beim Wickeln unter Zug stehen, besonders wirksam ist, wenn die beim Wickeln unter Zug stehenden Fasern die Außenlage bilden und die gesamte Schutzummantelung nass-in-nass hergestellt wird. In diesem Fall bewirkt die Zugkraft auf die äußeren Fasern, dass die aus der Zugkraft resultierende, radial nach innen gerichtete Kraft auch unmittelbar auf weiter innen liegende Fasern wirken kann, da das die Matrix der Schutzummantelung bildende Harz noch nicht - zumindest nicht vollständig - ausgehärtet ist.
Dass die Fasern der Schutzummantelung mit unterschiedlicher Steigung bzw. unterschiedlichem Wickelsinn - also kreuzgewickelt - sind, unterstützt die Korrosionsschutzeigenschaften.
Vorzugsweise sind die auf das Rohr gewickelten Glasfasern in Form von Rovings, insbesondere Wickelrovings, Glasfasergewebe, Multiaxialgewebe, UD-Gelege oder Glasfasermatten vorgesehen.
Die Schutzummantelung kann neben den Fasern und dem die Matrix bildenden Kunstharz auch chemisch verstärkende und/oder inerte Zusatzstoffe mit Verstärkungseigenschaften, wie beispielsweise Quarzsand enthalten.
Die gemäß einiger Ausführungsvarianten - also optional - vorgesehene Thermoplastummantelung ist vorzugsweise direkt auf das Metallrohr aufgebracht. Das Metallrohr ist vorzugsweise ein Stahlrohr.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Schutzummantelung an den Längsenden des Rohres auf einer Länge von ca. 100 mm maximal einen halben Meter eine annähernd stetig abnehmende Dicke hat, wobei die Schutzummantelung in ihrem Bereich abnehmender Dicke auf ihrer Außenseite mit einem Abreißgewebe versehen ist. Diese Maßnahme trägt dazu bei, dass die Längsenden der Rohre vor dem Auftrag der bauseitigen Schutzummantelung nicht angeschliffen werden müssen.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die von Glasfasermatten oder Glasfasergewebe gebildeten Lagen der faserverstärkten Schutzummantelung - mit der Ausnahme der Außenlacke - von Glasfaserbahnen gebildet sind, die derart um das Rohr gewickelt sind, dass sich die Ränder einer jeweiligen Glasfaserbahn teilweise überlappen. Dies führt dazu, dass jede Lage der Schutzummantelung lückenlos aufgebaut und in sich geschlossen ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante besitzt die Schutzummantelung eine innere Lage oder zwei innere Lagen, die jeweils von einer Glasfasermatte oder Glasfasergewebe mit einer Grammatur zwischen 300 und 500 g/m², vorzugsweise von etwa 450 g/m² gebildet sind. Als innere Lage oder innere Lagen sind hierbei jene Lagen der Schutzummantelung bezeichnet, die der Thermoplastummantelung am nächsten gelegen sind.
Besonders bevorzugt wechseln Lagen aus Wickelrovings und axialen Glasfasern, insbesondere Multiaxialgewebe oder UD-Gelege ab, d.h. es werden Lagen aus Wickelrovings und axialen Glasfasern im Wechsel aufgebracht. Die erforderlichen Materialanteile von Reaktionsharz in Bezug auf Glasfasern können in Abhängigkeit der Anforderungen variieren. Vorzugsweise werden etwa 600 g/m² Wickelroving als Verstärkung in radialer Richtung, sowie etwa 400 g/m² in axialer Rohrrichtung im Wechsel verarbeitet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante werden axiale Glasfasern, insbesondere Multiaxial-Gewebe oder UD-Gewebe lagenweise aufgebracht.
Auch der Einsatz von geschnittenen Glasfasern (Schnittroving) oder chemisch verstärkenden und/oder inerten Zusatzstoffen mit Verstärkungseigenschaften, wie Quarzsand zwischen den einzelnen Glaslagen ist möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante sind mehrere einzelne lokal begrenzte Schutzummantelungen in Form von Spanten oder Gleitkufen vorgesehen, die beim Einbau des Rohres als Abstandshalter zu einem Hüllrohr dienen und somit einen Schutz der Thermoplastummantelung gegen mechanische Belastungen bieten.
Weiterhin bevorzugt sind auch Kombinationen aus einer sich über die Länge eines Rohres erstreckenden Schutzummantelung und kürzeren Spanten oder Gleitkufen.
Die innere Lage oder die inneren Lagen sind dabei vorzugsweise von gewickelten Glasfaserbahnen gebildet, die eine Breite von weniger als 35 cm haben. Wenn die Breite der Glasfaserbahn beispielsweise 30 cm beträgt und diese mit einem Überlapp von 3 cm um das Rohr gewickelt werden, hat die resultierende Wicklung im Ergebnis eine Steigung von 27 cm.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Schutzummantelung wenigstens eine mittlere Lage oder zwei mittlere Lagen aufweist, die jeweils von einer Glasfasermatte oder Glasfasergewebe mit einer Grammatur (Flächengewicht) zwischen 800 g/m² und 1200 g/m² gebildet sind, und zwar vorzugsweise mit einer Grammatur von etwa 1000 g/m², z.B. 1030 g/m². Die mittlere Lage oder die mittleren Lagen der Schutzummantelung befinden sich in radialer Richtung des Rohres zwischen der wenigstens einen inneren Lage und der Außenlage.
Die wenigstens eine mittlere Lage der Schutzummantelung ist vorzugsweise von einer gewickelten Glasfaserbahn mit einer Breite von maximal 40 cm gebildet. Bei einem Überlapp von etwa 5 cm ergibt dies eine Steigung von 35 cm pro Wicklung.
Die Thermoplastummantelung des Rohres ist vorzugsweise von Polyethylen, Polypropylen, Fusion-Bonded Epoxy (FBE) oder Polyurethan gebildet.
Das Rohr hat vorzugsweise einen Nenndurchmesser zwischen 100 und 2.500 mm und die Dicke der Schutzummantelung beträgt vorzugsweise zwischen 3 und 8 mm, besonders bevorzugt etwa 4 bis 5 mm.
Ein weiterer Erfindungsaspekt betrifft Rohrverbindungen, die vor Ort, also beim Verlegen der Rohre vorgenommen werden und die nach Herstellung der Schweißnaht ebenfalls beschichtet werden müssen. Als Korrosionsschutzschicht ist es bevorzugt, eine Polyurethanschicht vollflächig über den gesamten Schweißnahtbereich bis über die werkseitig hergestellte Korrosionsschutzschicht hinweg aufzusprühen. Nach Aushärtung dieser Schicht wird die Oberfläche aufgeraut, vorzugsweise mittels Sandstrahlung, und eine glasfaserverstärkte Schutzummantelung aufgetragen. Diese Schutzummantelung ist von mehreren Lagen Glasfasermatte oder Glasfasergewebe oder einer Kombination aus beiden gebildet, wobei die Lagen im Nass-in-Nass-Verfahren unter Verwendung eines Vinylester-, Polyester- oder Epoxydharzes auf die Polyurethanummantelung aufgebracht werden. Die Dicke dieser bauseitigen Schutzummantelung beträgt vorzugsweise zwischen 3 und 8 mm, besonders bevorzugt etwa 5 mm.
Weitere Merkmale und Eigenschaften sowie Varianten erfindungsgemäßer Rohre und erfindungsgemäßer Rohrverbände sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele wird somit die Erfindung näher erläutert. Von den die Ausführungsbeispiele illustrierenden Figuren zeigen die einzelnen Figuren folgendes:

1: ist ein ausschnittsweiser Längsschnitt durch ein Rohr mit einer Thermoplastummantelung und einer diese umschließenden faserverstärkten Schutzummantelung;
2: zeigt beispielhaft einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ummanteltes Rohr; und
3: zeigt ein Längsende eines Rohres mit einer Schutzummantelung mit zum Längsende hin abnehmender Dicke;
4: illustriert das Aufbringen der Fasern der Schutzummantelung mit einem ersten Wickelsinn, wobei die Fasern unter Zug stehen und die Zugkraft Fz ist;
5: illustriert das Aufbringen der Fasern der Schutzummantelung mit einem zweiten Wickelsinn, wobei die Fasern unter Zug stehen und die Zugkraft Fz ist; und
6: zeigt einen Längsschnitt durch einen Rohrabschnitt mit einem Rohr mit einer Thermoplastummantelung und einer die Thermoplastummantelung umschließenden faserverstärkten Schutzummantelung sowie hierauf aufgebrachten Gleitkufe als Abstandshalter zu einem Hüllrohr.

1 ist ein ausschnittsweiser Längsschnitt durch ein Rohr 100, das von einem Ausgangsrohr 105 beispielsweise aus Stahl, einer darauf aufgebrachten Thermoplastummantelung 150 und einer die Thermoplastummantelung 150 umschließenden faserverstärkten Schutzummantelung 180 gebildet ist.
Das dargestellte Ausgangsrohr 105 hat einen Nenndurchmesser von 500 mm und ist aus mehreren spiralgeschweißten, durch eine Schweißnaht 130 miteinander verbundenen Rohrabschnitten 110 und 120 zusammengesetzt.
Eine Wandung 140 des Rohrs 100 besteht aus Stahl und trägt eine als Korrosionsschutzschicht dienende Fusion-Bonded-Epoxy-Schicht (FBE) 145 sowie eine Thermoplastummantelung 150 aus Polyethylen (PE). Zwischen der Fusion-Bonded-Epoxy-Schicht (FBE) 145 und der Thermoplastummantelung 150 ist vorzugsweise eine Adhäsionsschicht 148 vorgesehen, die die Anbindung der Thermoplastummantelung 150 an die Fusion-Bonded-Epoxy-Schicht (FBE) 145 verbessert und vorzugsweise von einem Copolymer gebildet ist.
Im Bereich der Schweißnaht 130 ist die Thermoplastummantelung 150 unterbrochen und durch eine Schrumpfmanschette oder ein Reparaturband 170 aus Polyethylen ersetzt, um die Unterbrechung der Thermoplastummantelung 150 zu überbrücken. Um die Rohrabschnitte 110 und 120 miteinander verschweißen zu können, wird die Thermoplastummantelung 150 an den Enden 115 und 125 der Rohrabschnitte 110 und 120 vorderen Zusammenschweißen entfernt und nach dem Schweißvorgang durch die Schrumpfmanschette oder das Reparaturband 170 aus Polyethylen ersetzt.
1 ist zu entnehmen, dass die Dicke der faserverstärkten Schutzummantelung 180 gleich oder etwas größer als die Dicke der Thermoplastummantelung 150, und etwa 5 mm beträgt. Beispielsweise können die FBE-Schicht 145 und die Thermoplastummantelung 150 zusammen eine Dicke zischen 2,5 mm und 3,5 mm haben und die Schutzummantelung 180 hat eine Dicke zwischen 4mm und 7mm, z.B. 5 mm bis 6 mm.
Die Schutzummantelung 180 besitzt ein oder zwei innere Lagen 182 und ein oder zwei mittlere Lagen 184 sowie eine Außenlage 186.
Jede dieser Lagen ist von Glasfaser-verstärkten Kunststoff gebildet, und zwar von um das Rohr 100 gewickelten Textilglasfasern, die in eine Harzmatrix aus Vinylesterharz, Polyesterharz oder Epoxidharz eingebettet sind.
Die Faserbahnen, die die innere Lage 182 oder die inneren Lagen 182 bilden sowie die Faserbahnen, die die mittlere Lage 184 oder die mittleren Lagen 184 bilden sind dabei derart im das Rohr 100 gewickelt, dass sich die beiden Ränder einer jeweiligen Faserbahn um etwa zwei bis fünf Zentimeter überlappen.
Die innere Lage 182 oder die inneren Lagen 182 sind im Ausführungsbeispiel von einer Glaserfasermatte mit einer Grammatur von etwa 450 g/m² gebildet, während die mittlere Lage 184 oder die mittleren Lagen 184 von einer Glaserfasermatte mit einer Grammatur von etwa 1030 g/m² gebildet sind.
Die Außenlage 186 ist im Unterschied zu der inneren Lage 182 oder den inneren Lagen 182 und der mittleren Lage 184 oder den mittleren Lagen 184 nicht mit einen für jede Lage einheitlichen Wicklungssinn aufgebracht, sondern kreuzgewickelt, das heißt, die Außenlage ist von zwei Faserbahnen gebildet, die mit gegensinnigen Wicklungssinn gewickelt sind und sich überkreuzen. Dies ist in den 4 und 5 illustriert. Beim Wickeln stehen die Fasern unter Zug und die jeweilige Zugkraft Fz hat vorzugsweise eine Größenordnung von bis zu 0,5 der Garnfeinheit des Glases - genauer: bis zur Hälfte des Wertes, der sich ergibt, wenn der Tex-Wert mit 1000 (Meter) multipliziert wird und die sich ergebende Masse in eine Kraft umgerechnet wird (Eine Masse von 1kg entspricht einer Kraft von 9,81 Newton).
Alle Lagen 182, 184 und 186 sind nass-in-nass auf Thermoplastummantelung 150 aufgebracht, das heißt eine jeweils folgende Lage wird auf die vorangehende Lage aufgebracht, bevor das die Harzmatrix bildende Harz der vorangehenden Lage ausgehärtet ist. Auf diese Weise sind die Lagen 182, 184 und 186 innig miteinander verbunden.
Der Glasanteil der Schutzummantelung 180 beträgt mindestens 35 Masse Prozent, d.h. der Harzanteil ist kleiner als 65 Prozent.
2 zeigt beispielhaft einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ummanteltes Rohr 100.
3 zeigt ein Längsende eines Rohres 100 mit einer Schutzummantelung 180, deren Dicke auf einer Länge L zum Längsende des Rohres 100 hin abnimmt. Die Schutzummantelung 180 ist in ihrem Bereich L abnehmender Dicke auf ihrer Außenseite mit Abreißgewebe 300 versehen. Beide Maßnahmen - die abnehmende Dicke sowie das Abreißgewebe 300 - tragen dazu bei, dass die Längsenden der Rohre 100 leicht durch Schweißen miteinander verbunden werden können und dass nach dem Verschweißen der Rohre im Bereich der Schweißnaht auf einfache Art und Weise eine Schutzummantelung aufgebaut werden kann. Das Abreißgewebe sorgt dabei dafür, dass die ursprüngliche Schutzummantelung im Bereich der Rohrenden nicht angeschliffen werden muss. Die abnehmende Dicke die ursprünglichen Schutzummantelung führt dazu, dass es einen annähert stetigen Übergang von der ursprünglichen Schutzummantelung zu der nach dem Verschweißen der Rohre im Bereich der Schweißnaht erstellen, lokalen Schutzummantelung gibt.
6 zeigt einen Längsschnitt durch einen Rohrabschnitt mit einen Rohr 100 mit einer Thermoplastummantelung 150 und einer die Thermoplastummantelung 150 umschließenden faserverstärkten Schutzummantelung 180 sowie hierauf aufgebrachten Gleitkufe 450 als Abstandshalter zu einem Hüllrohr 500. Das Hüllrohr 500 dient hier als äußerer Schutz, in den das Rohr 100 mitsamt der darauf aufgebrachten Thermoplastummantelung 150, Schutzummantelung 180 und Gleitkufen 450 hineingeschoben ist. Vorzugsweise sind mehrere Gleitkufen 450 mit einem Längsabstand voneinander vorgesehen.
Bezugszeichenliste

100: Rohr
105: Ausgangsrohr aus Metall
110, 120: Rohrabschnitt
115, 125: Längsende eines Rohrs
130: Schweißnaht
140: Wandung
145: FBE-Schicht
148: Adhäsionsschicht
150: Thermoplastummantelung
170: Reparaturband
180: Schutzummantelung
182: innere Lage der Schutzummantelung
184: mittlere Lage der Schutzummantelung
186: Außenlage der Schutzummantelung
300: Abreißgewebe
450: Gleitkufe
500: Hüllrohr

Claims

Metallrohr (100) mit einer Korrosionsschutzschicht (145), einer Adhäsionsschicht (148), einer optionalen Thermoplastummantelung (150) und einer die Korrosionsschutzschicht (145) und ggf. die Thermoplastummantelung (150) umschließenden Schutzummantelung (180) aus einem faserverstärkten Duroplast, wobei die Schutzummantelung (180) eine Schichtdicke von mindestens 2,5 mm hat und von mehreren Lagen Textilglasfasern gebildet ist, die im Nass-in-Nass-Verfahren unter Verwendung eines Vinylester-, Polyester- oder Epoxidharzes auf die Korrosionsschutzschicht (145) bzw. die Thermoplastummantelung (150) aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination aus Korrosionsschutzschicht, optionaler Thermoplastummantelung und Schutzummantelung so konfiguriert ist, dass sie wenigstens eine der folgenden Korrosionsschutzeigenschaften gemäß ISO 21809-1:2018, Anhänge H und L und ISO 62:2008, Verfahren 1 erfüllt: - eine kathodische Unterwanderung von weniger als 6 mm, vorzugsweise weniger als 4 mm, besonders bevorzugt weniger 2 mm bei einer Prüfung gemäß ISO 21809-1:2018, Anhang H unter Anwendung der folgenden Prüfbedingungen: - eine Fehlstellenbohrung mit einem Durchmesser von 6,5 mm, - eine Prüfspannung von 3,5 Volt, - eine Prüftemperatur von 65°C und - eine Prüfdauer von 24 Stunden und/oder - eine kathodische Unterwanderung von weniger als 6 mm, vorzugsweise weniger als 4 mm bei einer Prüfung gemäß ISO 21809-1:2018, Anhang H unter Anwendung der folgenden Prüfbedingungen: - eine Fehlstellenbohrung mit einem Durchmesser von 6,5 mm, - eine Prüfspannung von 3,5 Volt, - eine Prüftemperatur von 65°C und - eine Prüfdauer von 168 Stundenund/oder - kein Adhäsionsverlust in einem Immersionsversuch von 1120 Stunden Dauer mit 80°C heißem Wasser gemäß ISO 21809-1:2018, Anhang L.
Metallrohr (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination aus Korrosionsschutzschicht, optionaler Thermoplastummantelung und Schutzummantelung so konfiguriert ist, dass sie bei einer Prüfung analog zu ISO 62:2008, Verfahren 1 eine Gewichtsveränderung von weniger als 20 Gramm pro m² Außenoberfläche bei einer Prüfung auf Wasseraufnahme analog ISO 62:2008, Verfahren 1 (Wassertemperatur 23°C) über eine Prüfdauer von 1050 Stunden mit einem Probenkörper in Form eines beschichteten Stahlrohrs DN 250 mit 25 mm Länge aufweist.
Metallrohr (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr ein Stahlrohr (100) ist.
Metallrohr (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, vorzugsweise alle Lagen der Schutzummantelung (180) von kreuzgewickelten Textilglasfasern gebildet sind, die unter Spannung mit einer Zugkraft um das Stahlrohr gewickelt wurden, wobei die Zugkraft in Abhängigkeit der Garnfeinheit eingestellt ist.
Metallrohr (100) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äu-ßeren Lagen der Schutzummantelung unter Zug und mit einander entgegensetzten Wicklungssinn und/oder entgegengesetzter Steigung um das Stahlrohr gewickelt sind.
Metallrohr (100) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft maximal die Hälfte der Garnfeinheit, multipliziert mit 1000 m und umgerechnet in eine Kraft (Einheit: Newton) beträgt.
Metallrohr (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzummantelung (180) an den Längsenden des Metallrohres (100) auf einer Länge von ca. 100 mm auf ihrer Außenseite mit Abreißgewebe (300) versehen ist.
Metallrohr (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von Glasfasermatten oder -gewebe gebildeten Lagen der faserverstärkten Schutzummantelung (180) mit Ausnahme der Außenlage (186) von Glaserfaserbahnen gebildet sind, die derart um das Metallrohr (100) gewickelt sind, dass sich die Ränder der jeweiligen Glasfaserbahn teilweise überlappen.
Metallrohr (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Thermoplastummantelung (150) aus Polyethylen, Polypropylen, Fusion-bonded Epoxy (FBE) oder Polyurethan zwischen der Korrosionsschutzschicht und der Schutzummantelung vorgesehen ist.
Metallrohr (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (100) eine Nennweite zwischen 100 und 2.500 Millimetern hat und dass die Dicke der Schutzummantelung (180) zwischen zwei und acht Millimetern, vorzugsweise zwischen zwei und fünf Millimetern beträgt.