DE2243741A1 - Verfahren zur kontinuierlichen erzeugung einer schicht aus thermoplastischen kunststoffen auf stahlrohren - Google Patents

Description

λογΙΑ. Br os e

Dipl.-Ing. D -8023 Mönchen - Pullach ♦

17358 München-Pullach, 6. .Septenter

Oesterreiehisch-Alpine Montangesellschaft

in Wien

Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung einer Schicht aus thermoplastischen Kunststoffen auf Stahlrohren

Es ist bekannt, Stahlrohre mit Kunststoffen zu ummanteln, um sie vor Korrosion zu schützen. Eine solche Korrosion ist insbesondere bei Rohren für im Erdreich verlegte Ferngasleitungen und Rohölleitungen kritisch. Eine Korrosion erfolgt bereits unter der Einwirkung der Erdfeuchtigkeit und wenn solche Rohrleitungen sich mit stromführenden Kabeln kreuzen, so können hohe Induktionsund Kriechströme entstehen, die die Korrosionserscheinungen um ein Vielfaches beschleunigen,, Die Korrosion kann so weit führen, daß die Rohre leck weriem umd ia diesem Falle ist bei Eohölleitwngea dia Gefahr ©liner Grundwasserverseuchung gegeben und !bei la dicht lbesiedelten Gebieten verlegten Ferngasleitung©!! isQsteht flie Gefahr von Gesundheitssehäden durch Sicfeerga@_o Es besteht deshalb die Vorschrift, solche Leitungen₉ Ha

309BS2/UB38

insbesondere Gastransportleitungen mit einer über 2 mm starken porenfreien Kunststoffschicht zu überziehen.

Für die Beschichtung von Stahlrohren mit Kunststoff sind verschiedene Verfahren bekannt. Bei einem solchen bekannten Verfahren, Welches kontinuierlich arbeitet, wird eine Schicht aus thermoplastischem Kunststoff auf den Stahlrohren in der Weise hergestellt, daß die Stahlrohre endlos gekuppelt werden und kontinuierlich durch Stationen hindurch transportiert werden, in welchen sie zuerst, beispielsweise durch induktive Erhitzung, auf die zum Aufschmelzen des Kunststoffes erforderliche Temperatur gebracht werden, worauf sie in einem Sinterprozeß mit Kunststoff beschichtet werden. Nach der Beschichtung werden sie beispielsweise in einem Wasserbad, gekühlt und hierauf auf einem Rollgang weitertransportiert. Die Kühlung soll hiebei den Effekt haben, die Kunststoffschicht so weit zu erhärten, daß sie durch den Weitertransport der Rohre auf Rollen nicht mehr beschädigt wird, jedoch wird der Erfolg in Frage gestellt, wenn die abgekühlte Kunststoffschicht nach dem Verlassen der Kühlstation dadurch wieder aufgewärmt wird, daß das Rohr innerlich noch nicht vollständig abgekühlt ist und seine Wärme auf die Kunststoffschicht überträgt. Es muß daher die Kühlung sehr intensiv sein und es hat sich gezeigt, daß bei nach diesem Verfahren hergestellten Rohren durch das schnelle Abschrecken der Kunststoffschicht im Wasserbad der Kunststoff auch unter seinem Glaspunkt amorph bleibt und die Rekristallisation erst nach einem längeren Zeitraum einsetzt. Dadurch neigt der Kunststoff in erhöhten Maße zur Bildung von Rissen, wodurch die Gefahr einer Spannungsrißkorrosion gegeben ist. Bei diesem bekannten Verfahren war daher eine nachträgliche Wärmebehandlung bzw. ein nachträgliches Tempern der Kunst

309812/0 83B

stoffschicht erforderlich.

' Die Erfindung geht nun von diesem bekannten Verfahren aus und zielt darauf afc, die Nachteile dieses bekannten Verfahrens zu vermeiden. Hiebei besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß anschließend an das

■ ·

Aufsintern des Kunststoffes und an die Abkühlung des Rohres auf den noch plastischen Kunststoffüberzug eine Bahn eines Verstärkungsmaterials aufgewickelt und in den Kunststoffüberzug eingebettet wird«, Dieses Verstärkungsmaterial kann organischer oder anorganischer Natur sein. Gemäß der Erfindung kann als Verstärkungsmaterial ein Gewebe, u.zw. insbesondere ein Glasfasergewebe verwendet werden. Es kann aber auch als Verstärkungsmaterial ein sog. Non Woven verwendet werden. Unter einem solchen Non Woven versteht man einen Vliesstoff, dessen Pasern unverwebt sind. Durch das Aufwickeln des Verstärkungsmaterials, wobei sich dieses Material in die Kunststoffschicht einbettet, wird die Kunststoffschicht unter Spannung gehalten und es wird die Bildung von Spannungsrissen verhindert. Abgesehen davon wird die Oberfläche der Kunststoffschicht so weit verfestigt, daß beim Weitertransport des Rohres eine Beschädigung der Oberflächenschicht nicht mehr zu befürchten ist. Dadurch wird eine dichte Ausbildung der Ummantelung gewährleistet und ein Ausschluß durch die Entstehung von Poren und Rissen mit weitgehender Sicherheit vermieden. Das Einbetten des Verstärkungsmaterials in den Kunststoffüberzug kann hiebe! in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß dieses Verstärkungsmaterial unter Spannung auf den Kunststoffüberzug aufgewickelt wird. Die Zeichnung zeigt ein Schema einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Einrichtung.

Stahlrohre 1 werden durch,nichtdargestellte

9812/0836

Verbindungsstücke, beispielsweise aus Buntmetall, zu einem Strang gekoppelt und durch die verschiedenen Stationen hindurchgeführt. Hiebei erfolgt der Transport über einen Rollgang 2 mit diaboloförmigen Rollen 3. Hiebei wird das Rohr 1 in der Richtung des Pfeiles k transportiert und gleichzeitig um seine Achse gedreht.

In der Station 5 wird das Rohr allseitig mit einem flüssigen Haftvermittler in dünner Schicht beschichtet. Hierauf gelangt das Rohr in die Station 6, in welcher es auf eine Temperatur erhitzt wird, welche der Schmelztemperatur des Kunststoffs, mit welchem es beschichtet werden soll, entspricht. Bei dieser Erhitzung wird auch der in der Station 5 aufgebrachte Haftvermittler eingebrannt. Die Erhitzungseinrichtung besteht aus einem Mittelfrequenzgenerator und einer Induktionsspule und es erfolgt hiebei eine an sich bekannte Mittelfrequenzerhitzung. In der darauf folgenden Pulverbeschichtungsstatlon 7, welche im wesentlichen aus einem Wirbelsinterbecken besteht, wird der pulverförmige Kunststoff durch Berührung mit dem erhitzten Rohr auf dieses aufgesintert. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise in der in der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 1,577.804 dargestellten Weise arbeiten. Die darauf folgende Station 8 ist ein Strahlungsofen, in welchem die Oberfläche der aufgesinterten Kunststoffschicht durch Erwärmung nachgeglättet wird. Anschließend gelangt das Rohr in eine Kühlstation 9, in welcher die Kunststoffschicht weitgehend erhärtet wird. In dieser Station wird das Rohr durch ein Wasserbad hindurchgeführt. Bei Verlassen der Station 9 ist aber die Kunststoffschicht noch immer plastisch deformierbar bzw. wird durch das innen noch heiße Rohr wieder aufgewärmt.

Erfindungsgemäß ist nun hinter der Kühl station

-I₁-

309812/083S

noch eine Bandagierstation 10 vorgesehen, in welcher auf das sich drehende Rohr eine Bahn il eines Verstärkungsmaterials aufgewickelt wird. Das Aufwickeln erfolgt hiebei unter Spannung, so daß das Verstärkungsmaterial in die noch plastische Kunststoffschicht eingebettet wird. Dieses Verstärkungsmaterial kann hiebei aus einem Gewebe, beispielsweise aus einem Glasfasergewebe, bestehen oder es kann ein sog. Non Woven sein bzw. ein unverwebtes Faservlies. Das unter Spannung aufgewickelte Glasfasergewebe od. dgl. dringt in die plastische Kunststoffoberfläche ein und verbindet sich fest mit dem Kunststoff. Auf diese Weise wird der Kunststoffüberzug des Rohres so weit verfestigt, daß er auf den nachfolgenden Rollgang 2' durch die Rollen 3' nicht mehr beschädigt oder abgequetscht wird. Die beschichteten Stahlrohre kühlen dann sehr langsam ab, was eben aurch ermöglicht wird, daß auf dem Rollgang 2¹ der Kunststoffüberzug noch nicht vollständig abgekühlt sein muß. Hiedurch wird der Kunststoff schon vom Glaspunkt weg beim Abkühlungsvorgang rekristallisiert und es wird eine nachträgliche Spannungsrißkorrosion vermieden.

Bei den in erfindungsgemäßer Weise hergestellten Rohren ist auch der Kunststoffüberzug bei einer späteren Verwendung wesentlich widerstandsfähiger und es sind daher Beschädigungen beim Transport und bei der Montage sowie auch bei der Verlegung im Erdreich nicht mehr zu befürchten.

Beispiel 1; k" Rohre aus Flußstahl mit einer Wandstärke von 6 nun werden, wie eingangs beschrieben, durch Kupplungsstücke aus Buntmetall zu alnem endlosen Strang gekuppelt und auf dem Rollgang 2 der Bescliichtungsanlage zugeführt. In dieser werden sie mit ainar. Geschwindigkeit von 1 m/Min_e weiterbefördert unä mit

30 9 812/0836

3 Upm gedreht. In der Haftvermittlerbeschichtungsstation 5 wird ein Primer auf Phenolharzbasis in einer Schichtstärke von 15 ju naß aufgetragen. In der darauffolgenden Erhitzungsstation 6 wird mit einer Spannung von ca. 530 V und einer Stromstärke von 90 Amp. das Rohr auf eine Temperatur von 380° C erwärmt. In der anschließenden PulverbeschichtungsstaMon 7 wird Hochdruckpolyäthylen mit einem Schmelzindex von 1,5 gr./lO Min. in einer Körnung von 80 - 250 Ai eingesetzt und in einem Wirbelsinterbecken wird eine 2,5 mm starke Polyäthylenschicht aufgeschmolzen, die in dem nachgeschalteten Strahlungsofen (Station 8) geglättet wird. In dem anschließenden Wasserbad (Station 9) werden die Rohre so weit heruntergekühlt, daß sie beim Verlassen desselben noch eine Oberflächentemperatur von 50° C aufweisen.Infolge der hohen Wärmekapazität des beschichteten Rohres, dessen Stahlseele noch eine Temperatur von ca. 180° C aufweist, beginnt nach dem Wasserbad der Polyäthylenüberzug wieder plastisch zu werden. Es wurde in der Kunststoffschicht eine Oberflächentemperatur von 115° C gemessen. Hierauf wird in der Bandagierstation 10 von einer Rolle 12 eine Bandage 11 aus Glasfasergewebe auf das sich drehende Rohr 1 aufgewickelt, wobei der Gewebestreifen so unter Spannung steht, daß das Glasfasergewebe in die plastische Kunststoffoberfläche eindringt und sich fest mit dem Kunststoff verbindet. Der mit dem Glasfasergewebe umwickelte Kunststoffüberzug des Rohres ist nun so formstabil, daß das beschichtete Rohr I¹ auf die nachfolgenden Diabolorollen 3¹ aufgelegt werden kann, ohne daß der noch warme, nicht durchgehärtete Kunststoffüberzug beschädigt oder abgequetscht wird.

Beispiel 2: Das Rohr wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, beschichtet und in der Station 9 abgekühlt.

Anschließend wird es in der Bandagierstation 10 mit j| einem Non Woven aus Polypropylen mit einem Gewicht von ' 25 gr./m und verarbeiteten Pasern von 1,5 den (Denier) ^(f* umwickelt. Auch die so ummantelten Rohre 1' konnten ohne ' .; Deformierung des Überzuges über die auf das Kühlwasserbad (Station 9) und die Bandagierstation 10 folgenden Diabolorollen geleitet werden.

Patentansprüche s

- 7 3098 12/0836

Claims (4)

1. Patentansprüche»

   Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung einer Schicht aus thermoplastischen Kunststoffen auf Stahlrohren unter Verwendung des Pulverschmelzverfahrens, wobei die Stahlrohre endlos gekoppelt/, durch insbesondere induktive Erhitzung auf die zum Aufschmelzen erforderliche Temperatur gebracht, hierauf im Sinterprozeß beschichtet und dann abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend auf den noch plastischen Kunststoffüberzug eine Bahn eines Verstärkungsmaterials aufgewickelt und in den Kunststoffüberzug eingebettet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsmaterial ein Gewebe, insbesondere ein Glasfasergewebe verwendet wird.
3. 3. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsmaterial ein Non Woven (Vliesstoff) verwendet wird.
4. 4. Verfahren naoh Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbetten des Verstärkungematerials in den Kunststoffüberzug durch Aufwickeln unter Spannung erfolgt.

   1.9.72/ra 309812/0836