DE19509781A1 - Korrosionsschutz für Stahlrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Korrosionsschutz für Rohrleitungen aus Stahlrohren, die mit einer Schutzschicht aus einem faser­ verstärkten gehärteten Kunstharz überzogen sind.

Stahlrohre für unterirdisch verlegte Rohrleitungen sind gewöhn­ lich durch eine Schutzschicht aus Polyethylen gegen Korrosion ge­ schützt. Dieser Korrosionsschutz reicht dann aus, wenn die Rohre direkt in Gräben im Erdreich verlegt werden. Sie ist jedoch nicht ausreichend, wenn die Rohrleitung unter Hindernissen, z. B. Flüs­ sen, Straßen, Autobahnen, Eisenbahnlinien oder kleineren Hügeln hindurch geführt werden soll. Hier wird das Rohr entweder in ein mittels Horizontalbohrung hergestelltes Bohrloch eingeführt oder durch vibrierende Bewegung in das Erdreich getrieben, wobei es - z. B. durch spitze Steine oder scharfkantige Felsstücke - zu Be­ schädigung der Schutzschicht des "Vortriebsrohrs" kommen kann. Die auf den Rohren aufgebrachte Polyethylenbeschichtung hält in vielen Fällen dieser Beanspruchung nicht stand.

EP-A 132 219 beschreibt ein korrosionsschutzbeschichtetes Stahl­ rohr, das mit einer mindestens 1 mm dicken Schicht aus Glasfa­ sern, Füllstoffen und einem lichthärtbaren Polyesterharz, z. B. nach DE-A 29 31 379, beschichtet ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die üblichen ungesättigten Polyesterharze auf Basis von Ver­ esterungsprodukten aus Dicarbonsäuren und Diolen eine zu geringe Schlagzähigkeit aufweisen, so daß daraus hergestellte Schutz­ schichten bei hoher Beanspruchung geschädigt werden. Auch der hohe Füllstoffgehalt (im Beispiel der EP-A 132 219 enthält die Schicht 50 Vol.-% gemahlenen Glasabfall) setzt die Schlagzähig­ keit herab.

Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, einen Korrosions­ schutz für Rohrleitungen aus Stahlrohren zu entwickeln, der eine gute Haftung sowohl auf Stahl als auch auf Polyethylen aufweist und eine hochschlagzähe Beschichtung ergibt, die auch starke me­ chanische Beanspruchungen beim Eintreiben der beschichteten Rohre in das Erdreich aushält. Außerdem sollte die Beschichtung vor Ort einfach und sicher durchführbar sein.

Diese Aufgabe wird durch Verwendung einer von faserverstärkten Vinylesterharzen gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Korrosionsschutz für Rohrleitungen in Form einer 2 bis 6 mm dicken Schicht aus einem faserverstärkten gehärteten Kunstharz, wobei die Schicht 40 bis 80 Gew.-% eines Vinylesterharzes, 60 bis 20 Gew.-% Verstärkungs­ fasern und weniger als 10 Gew.-% Füllstoffe enthält.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen der Korrosionsschutz­ schicht auf ein Stahlrohr besteht darin, daß man Matten, Gewebe, Vliese oder Rovings aus Verstärkungsfasern, vorzugsweise Glasfa­ sern, mit einem Vinylesterharz tränkt, um das Rohr wickelt und anschließend das Harz härtet.

Vinylesterharze sind Lösungen von 40 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 75 Gew.-% eines Vinylesters in 60 bis 20 Gew.-%, vorzugs­ weise 50 bis 25 Gew.-% eines copolymerisierbaren Monomeren.

Unter Vinylestern versteht man gemeinhin Umsetzungsprodukte von Polyepoxiden mit ungesättigten Monocarbonsäuren, vorzugsweise Methacrylsäure. Diese Harze werden beispielsweise in den US-PS 3,066,112 und 3,179,623 beschrieben, wobei bevorzugt Vinyl­ esterharze auf Basis von Bisphenol A zur Anwendung kommen. Sie zeichnen sich durch hohe Zähigkeit und gute Chemikalienbeständig­ keit bei begrenzter Wärmeformbeständigkeit aus.

Kennzeichnend für die Klasse der Vinylester ist die Gruppe

Die Vinylesterharze enthalten als Monomeres bevorzugt Styrol. Das Verhältnis Polyester: Styrol liegt dabei vorzugsweise zwischen 20 : 80 und 90 : 10, insbesondere zwischen 50 : 50 und 75 : 25. Styrol als Comonomeres kann teilweise durch andere übliche ethylenisch polymerisierbare Monomere ersetzt werden, z. B. Vinylverbindungen, wie substituierte Styrole, Ester der Acryl- und Methacrylsäure oder Allylverbindungen, wie Diallylphthalat.

Damit die harzgetränkten Verstärkungsfasern gut handhabbar sind und auf die Rohre gewickelt werden können, ohne daß das Harz aus­ fließt, sollte dieses thixotropiert oder eingedickt vorliegen. Zu diesem Zweck setzt man dem Vinylesterharz 0,1 bis 10%, vorzugs­ weise 0,2 bis 5%, bezogen auf sein Gewicht, eines Thixotropier- oder Eindickmittels zu. Geeignete Thixotropiermittel sind z. B. hochdisperse Kieselsäuren, Aluminiumoxid, Bentonit oder Rizi­ nusöl.

Geeignete Eindickmittel sind Oxide oder Hydroxide des Magnesiums, Calciums, Lithiums oder Aluminiums, gegebenenfalls zusammen mit Eindickbeschleunigern, wie z. B. Cholinchlorid. Da die Vinylester­ harze normalerweise keine Carboxylgruppen enthalten, muß das Ein­ dickmittel mit Eindickadditiven, wie carboxylgruppenhaltigen Vinylpolymeren (nach EP-A 501 176) oder Halbestern aus einem Polyetherpolyol und einem Dicarbonsäureanhydrid (nach DE-A 44 06 646) kombiniert werden.

Um eine schnelle Härtung des Harzes zu bewirken, werden bevorzugt lichthärtende Vinylesterharze eingesetzt, die 0,02 bis 5 Gew.-% eines Photoinitiators enthalten. Bevorzugte Photoinitiatoren sind Acylphosphinoxide, Bisacylphosphinoxide, Benzoinether und Benzil­ ketale.

Die erfindungsgemäße Korrosionsschutzschicht enthält 40 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 75 Gew.-% Vinylesterharz, 60 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 25 Gew.-% Verstärkungsfasern und weniger als 10 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 2 Gew.-%, ins­ besondere überhaupt keine Füllstoffe. Als Füllstoffe können ge­ ringe Mengen Glasmehl, Aluminiumoxidhydrat oder Kreide zugesetzt werden.

Der erfindungsgemäße Korrosionsschutz ist von besonderer Bedeu­ tung bei sogenannten Vortriebsrohren, die unter einem Hindernis unterirdisch in das Erdreich eingetrieben werden. Man geht dabei aus von Stahlrohren, die üblicherweise - entsprechend der Länge der Transportmittel - etwa 10 bis 25 m lang sind. Die Rohre kön­ nen mit Polyethylen vorbeschichtet sein, wobei aber die beiden Ende etwa 5 bis 25 cm weit unbeschichtet sind; man kann aber auch von nicht-vorbeschichteten Stahlrohren ausgehen. Ein solches Rohr wird mit der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzschicht versehen, in einen Graben vor dem Hindernis eingelegt und durch vibrierende Bewegung weitgehend in das Erdreich eingetrieben. Dann wird an das aus dem Erdreich herausragende Ende des Rohr ein weiteres Rohr angeschweißt. Auf dieses Rohr mitsamt der Schweißstelle wird wieder der erfindungsgemäße Korrosionsschutz aufgebracht. Die verschweißten Rohre werden dann weiter in das Erdreich eingetrie­ ben und ein drittes Rohr angeschweißt. Dies wird so lange fortge­ setzt bis die Rohrleitung vollständig unter dem Hindernis durch­ geführt ist.

Bei kürzeren Hindernissen kann man auch ein Bohrloch mittels Ho­ rizontalbohrung herstellen und in dieses einen Rohrstrang aus miteinander verschweißten und dann erfindungsgemäß mit der Korro­ sionsschutzschicht versehenen Rohren einziehen.

Zum Umwickeln der Rohre mit den harzgetränkten Verstärkungsfasern werden vorzugsweise 5 bis 100 cm breite Glasfasergewebestreifen eingesetzt, die mit thixotropiertem Vinylesterharz getränkt sind. Man kann aber auch harzgetränkte Glasfaserrovings um die Rohre wickeln. Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß man vor­ gefertigte, bandförmige, 5 bis 100 cm breite Glasfasermatten verwendet, die mit Eindickmittel enthaltendem Vinylesterharz ge­ tränkt und eingedickt wurden. Die dabei erhaltenen Prepregs werden um das Rohr gewickelt und gehärtet.

Der erfindungsgemäße Korrosionsschutz ist besonders für Gas- und Erdölleitungen geeignet, er kann aber auch bei Abwasser- und Was­ serleitungen angewandt werden.

Beispiel

Auf ein Stahlrohr (Durchmesser 300 mm, Wanddicke 5 mm), welches eine 3 mm starke Polyethylenbeschichtung aufweist, wurde schrau­ benförmig eine vorgefertigte, 50 mm breite, mit einem eingedick­ ten Vinylesterharz imprägnierte Glasfasermatte gewickelt. Das Vinylesterharz auf Basis Bisphenol A (PALATAL A 430 der BASF) enthielt 0,62 Gew.-% Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, es war eingedickt worden durch Zusatz von 1,5 Gew.-% Magnesiumoxid und 5 Gew.-% eines Halbesters aus dem Polyetherpolyol LUPRANOL VP 9205 (Funktionalität 3) und Maleinsäureanhydrid.

Unmittelbar nach Zusatz des Eindickmittels wurde eine 50 mm breite Glasfasermatte durch ein mit dem Harz gefülltes Tränkbad gezogen, anschließend wurde das Harz eingedickt. Der erhaltene Prepreg hatte einen Glasfasergehalt von 35 Gew.-%.

Um das Rohr wurden so lange mehrere Lagen des bandförmigen Pre­ pregs gewickelt, bis die Beschichtung eine Dicke von 4 mm auf­ wies. Dann wurde mit Hilfe einer UV-Lampe das Harz gehärtet. Bei der Härtung schrumpft das Harz etwas; dies bewirkt eine gute Haf­ tung auf dem Rohr, auch ohne daß eine chemische Bindung zwischen der Polyethylen-Vorbeschichtung und der Vinylesterharz-Schutz­ schicht vorliegt.

Claims (8)

1. Korrosionsschutz für Rohrleitungen in Form einer 2 bis 6 mm dicken Schicht aus einem faserverstärkten gehärteten Kunst­ harz, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht 40 bis 80 Gew.-% eines Vinylesterharzes, 60 bis 20 Gew.-% Verstär­ kungsfasern und weniger als 10 Gew.-% Füllstoffe enthält.

2. Verfahren zum Aufbringen der Korrosionsschutzschicht nach An­ spruch 1 auf ein Stahlrohr, dadurch gekennzeichnet, daß man Matten, Gewebe, Vliese oder Rovings aus Verstärkungsfasern mit einem Vinylesterharz tränkt, um das Rohr wickelt, und an­ schließend das Harz härtet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinylesterharz aus 40 bis 80 Gew.-% eines Vinylesters mit der Endgruppe und(R=CH₃ oder H)60 bis 20 Gew.-% eines copolymerisierbaren Monomeren besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinylesterharz 0,1 bis 10 Gew.-% eines Eindick- oder Thixo­ tropiermittels enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinylesterharz lichthärtend ist und 0,02 bis 5 Gew.-% eines Photoinitiators enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinylesterharz kalthärtend ist und 0,2 bis 5 Gew.-% eines Be­ schleunigers und 0,2 bis 5 Gew.-% eines organischen Peroxids enthält.

7. Verfahren zum unterirdischen Verlegen von Rohrleitungen unter Hindernissen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein 10 bis 25 m langes Stahlrohr mit einem Durchmesser von 10 bis 200 cm nach Anspruch 2 mit der Korrosionsschutzschicht versieht, in einen Graben vor dem Hindernis einlegt, durch vibrierende Bewegung weitgehend in das Erdreich eintreibt, an das herausragende Ende des Rohrs ein weiteres Rohr anschweißt, dieses Rohr mit­ samt der Schweißstelle wieder mit der Korrosionsschutzschicht versieht und dies so lange fortführt, bis die Rohrleitung unter dem Hindernis durchgeführt ist.

8. Verfahren zum unterirdischen Verlegen von Rohrleitungen unter Hindernissen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Rohr­ strang aus miteinander verschweißten Rohren nach Anspruch 2 mit der Korrosionsschutzschicht versieht und komplett in ein mittels Horizontalbohrung hergestelltes Bohrloch einzieht.