DE2304157C3

DE2304157C3 - Process for the production of corrosion-protected metal bodies and means for carrying out the process

Info

Publication number: DE2304157C3
Application number: DE19732304157
Authority: DE
Inventors: Erhard; Schröder Günter; 7920 Heidenheim Altenbrandt
Original assignee: Johannes Erhard, H. Waldenmaier Erben Süddeutsche Armaturenfabrik, 7920 Heidenheim
Filing date: 1973-01-29
Publication date: 1976-01-29

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit einer K01 rosionsschutzschicht aus Zementmörtel versehenen Metallkörpern, insbesondere von ausgekleideten Rohren und Armaturen, durch Aufspritzen einer mit Wasser angemachten Mörtelmischung auf die zu schützenden Flächen, und Mittel /ur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for producing with a corrosion protection layer from cement mortar provided metal bodies, in particular of lined pipes and fittings Spraying a mortar mixture mixed with water onto the surfaces to be protected, and agents / ur carrying out the procedure.

Der Schutz von Stahlrohren durch Zementmörtelausklcidungen ist aus den folgenden Druckschriften bekannt:The protection of steel pipes by cement mortar linings is known from the following publications:

G.Heim: »Untersuchung des chemischen und elektrochemischen Verhaltens von zementmörtelausgekleideten Stahlrohren in kohlensäurehaltigen Wässern«, in »Werkstoffe und Korrosion« 1968, 786 bis 792. G. Heim und M. Junker: »Zemenimörtelausfcleidungen von Stahlrohren, ein Beispiel wirksamen Korrosionsschutzes«, in »Die Wasserwirtschaft« 1970, 157 bis 161. M.Junker: »Zementmörtelauskleidung von Stahlrohren«, in »Neue DELIWA-Zeit-•chrift« 1970,451 bis453.G. Naber: »Überdie Zementmörtel-Auskleidunggroßer Stahlrohre«, in »be ton HERSTELLUNG VERWENDUNG« 1971.441 bis 444. W. Wiederholt: »Taschenbuch des Metallschutzes« I960. S. 568 bis 573.G.Heim: "Investigation of the chemical and electrochemical behavior of cement mortar-lined steel pipes in carbonated water", in "Materials and Corrosion" 1968, 786 to 792. G. Heim and M. Junker: "Zemenimortelausfcleidungen von Stahlrohren, an example of effective corrosion protection", in »Die Wasserwirtschaft« 1970, 157 to 161. M.Junker: »Cement mortar lining of steel pipes«, in »Neue DELIWA-Zeitschrift« 1970, 451 to 453.G. Naber: "About the cement mortar lining of large steel pipes", in " BEON MANUFACTURING USE" 1971, 441 to 444. W. Repeated: "Pocket book of metal protection" 1960. Pp. 568 to 573.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 6X05 9<S6 ist es ferner bekannt, Absperrschiebergehäuse durch eine Setonauskleidung zu schützen.From the German utility model 6X05 9 <S6 is it is also known to protect gate valve housing by a Seton lining.

Qbwohl mit der Entwicklung von Rohrauskleidungen durch Zementmörtel bereits etwa seit Mitte des letzten Jahrhunderts begonnen wurde vergleiche die Einleitung des obengenannten Aufsatzes von G. Heim - ist es bisher nicht gelungen, Korrosionsschutzschichten aus Zementmörtel herzustellen, die dünner als 4 bis 6 mm sind. Die bekannter, Zoinemmörtelauskleidungen von Stahlrohren weisen ferner den großen Nachteil auf. daß ihre minimal erforderliche Dicke eindeutig mit dem Durchmesser der auszukleidenden Rohre zunimmt, worauf G. Naber in seinem obengenannten Aufsatz auf der 2. Seite in den Spalten i und 2 ausdrücklich hinweist. Bereits bei Rohren mit einem Innendurchmesser von HKK) hj_s 1500 mm ist eine Zementmörtelschicht von mindestens 10 mm notwendig, und größere Kaliber eilordern eine noch dickere Auskleidung. Dabei hat sich gezeigt, daß bei 14 bis 15 mm Zementmörtddicke eine Grenze liegt, oberhalb der zwei Arbeitsgänge zur Aufbringung durchgeführt werden müssen, wodurch das Verfahren allgemein sehr verteuert wird, i finz.ii kommt der Nachteil, daß bei Aufbringen dicker Mo₁-. telschichten die Gefahr des Ablösens von Frischmörtel im Rohrscheitel in erhöhtem Maße gegeben ist und die Qualität der Auskleidung überhaupt leidetAlthough the development of pipe linings using cement mortar began around the middle of the last century, see the introduction to the above-mentioned article by G. Heim - it has not yet been possible to produce anti-corrosion layers from cement mortar that are thinner than 4 to 6 mm. The known Zoinem mortar linings of steel pipes also have the major disadvantage. that their minimum required thickness clearly increases with the diameter of the pipes to be lined, as G. Naber expressly points out in his above-mentioned article on the 2nd page in columns i and 2. For pipes with an inner diameter of HKK) hj _s 1500 mm, a cement mortar layer of at least 10 mm is necessary, and larger calibres require an even thicker lining. It has been shown that in 14 to 15 mm Zementmörtddicke a limit, must be carried out above the two operations for application, is generally very expensive thereby making the process, i finz.ii comes the disadvantage that when applying thicker Mo ₁ -. telschichten there is an increased risk of fresh mortar peeling off in the top of the pipe and the quality of the lining generally suffers

Die bekannten Zementmmörtelauskleidungen \on Stahlrohren, die einen selbsttragenden, vom Stahlrohr gestützten Körper bilden, weisen außerdem den Nachteil auf, daß sie bei leichten Formveränderungen des Rohres und bei Erschütterungen, insbesondere beim Zersägen eines Rohres, leicht brennen und abblättern. The well-known cement mortar linings \ on steel pipes, the one self-supporting, from the steel pipe Form supported body, also have the disadvantage that they are with slight changes in shape the pipe and in the event of vibrations, especially when sawing a pipe, easily burn and flake off.

Schließlich muß noch der Nachteil genannt werden. daß die bekannten Zementmörtelauskleidungen im allgemeinen keine glatte, sondern eine »orangehautähnliche« Ooerflache aufweisen.Finally, there is the disadvantage. that the known cement mortar linings in the generally not a smooth one, but an "orange-skin-like" one Have Ooerflache.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 157129h sind ein gemahlenes SiO₂ enthaltendes Bindemittel für Mörtel- und/oder Putz sowie aus diesem hergestellte Mörtelmischungen bekannt. Ein Hinweis auf die Auskleidung von Metallkörpern mit einer Schutzschicht aus Zementmörtel ist dieser Druckschrift jedoch nicht zu entnehmen.German Offenlegungsschrift 157129h discloses a ground binding agent for mortar and / or plaster containing _{ground SiO 2, as well as mortar mixtures produced therefrom.} However, there is no reference to the lining of metal bodies with a protective layer of cement mortar from this publication.

Aus der deutschen Patentschrift 9IS859 ist ein Verfahren zur Verbesserung des elektrischen Leitwiderstands von Formkörpern aus Beton durch Zusatz von gemahlenem SiO₂, insbesondere von Eisenbahnschwellen aus Stahlbeton, bekannt. Hin Hinweis auf die Verringerung der Dicke von Zemcntmörtelausklcidungcn von Rohren ist dieser Druckschrift jedoch ebenfalls nicht zu entnehmen.A method for improving the electrical conductivity of molded bodies made of concrete by adding ground SiO ₂ , in particular railway sleepers made of reinforced concrete, is known from German patent specification 9IS859. However, this publication likewise does not provide any indication of the reduction in the thickness of cement mortar cladding in pipes.

Bekannt sind ferner Innenauskleidungen von Roh rcn und Armaturen mit Kunststoffen oder mit Emaille. Diese Innenauskleidungen sind nicht nur teuer, sondern sie weisen zusätzlich den Nachteil auf. daß sie gegenüber dem Rohr einen artfremden, lediglich passiven Korrosionsschutz bilden, da sie von schadhaften Stellen aus unterwandert werden.Also known are inner linings of raw rcn and fittings with or with plastics Enamel. These inner linings are not only expensive, but they also have the disadvantage. that they form an alien, merely passive corrosion protection compared to the pipe, since they are of damaged areas are infiltrated.

Aulgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren /ur Herstellung von Metallkörpern mit einer Zementmörtelschicht zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Zementmörtelschichtcn nicht aufweist.The object of the invention is to provide a method / ur production of metal bodies with a cement mortar layer to create which does not have the disadvantages of the known cement mortar layers.

Diese Aufgabe ist bei Verfahren der eingangs ge nannten Art dadurch gelöst, daß eine Zementmörtelinisehung aufgespritzt wird, die Zemeit und Quarzsand einer Korngröße kleiner 0.3 mm in einem Mischungsverhältnis von wenigstens I 1 Gev.iehtsteilcn und etwa. 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die trockene Mörtelmischung, auf eine Korngröße im μηι-Bcreich gemahlenes Siliciumdioxid enthält.This object is achieved in the method of the type mentioned GE in that a cement mortar line is sprayed on, the time and quartz sand with a grain size of less than 0.3 mm in one Mixing ratio of at least I 1 parts and about. 1 percent by weight, based on the dry mortar mixture, on a grain size in μηι-Bcreich contains ground silicon dioxide.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erlin-According to an advantageous development of the Erlin-

dung wird cine Zementmörtelmischung aufgespritzt, die Zeme.it und Quarzsand in einem Mischungsverhältnis von 1,5:1 Gewichtsteilen enthält.A cement mortar mixture is sprayed onto the mixture, the Zeme.it and quartz sand in a mixing ratio of 1.5: 1 parts by weight.

Eine Zement und Zuschlagstoffe enthaltende Zemcnimörtelmischung zur Durchführung dieses Vorfahrens enthält Zement und Quarzsand einer Korngrüße kleiner 0,3 mm in einem Mischungsverhältnis von wenigstens 1 : 1 Gewichisteilen und etwa 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die trockene Mörtelmischung, auf eine Korngröße im //m-Bereich gemahlenes Siliziumdioxid.A cement mortar mix containing cement and aggregates to carry out this preliminary procedure contains cement and quartz sand of a grain size less than 0.3 mm in a mixing ratio of at least 1: 1 parts by weight and about 1 percent by weight, based on the dry mortar mixture, on a grain size in the // m range of ground Silicon dioxide.

Die angemachte Zementmörtelmischung wird auf die zu schützenden Flächen aufgeschleudert. Dies geschieht z.B. in der Weise, wie es in der eingangs genannten Druckschrift »beton HERSTELLUNG VERWENDUNG« 1471,441 bis444 beschrieben ist. Zur Auskleidung son Hohlkörpern wird die angemachte Zementmörtelmischung vorteilhafterweise mit einer Schnecke kontinuierlich einem durch den Hohlkörper laufenden, bzw. relativ zum bewegten Hohlkörper feststehenden, rotierenden Verteiler zugeführt und von diesem an die Innenwandung des Hohlkörpers geschleudert. Dabei wird der rotierende Verteiler zweckmäßigerweise längs der Mittellinie des Hohlkörpers durch diesen hindurchgeführt, bzw. konzentrisch zum bewegten Hohlkörper gehallen.The prepared cement mortar mixture is thrown onto the surfaces to be protected. This is done, for example, in the manner described in the publication " concrete MANUFACTURING USE" 1471, 441 to 444 mentioned at the beginning. For lining such hollow bodies, the prepared cement mortar mixture is advantageously fed continuously with a screw to a rotating distributor running through the hollow body or stationary relative to the moving hollow body and thrown by this onto the inner wall of the hollow body. In this case, the rotating distributor is expediently guided through the hollow body along the center line of the latter, or is held concentrically to the moving hollow body.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß das erfindungsgemiiße Verfahren die Erzeugung von besonders gleichmäßigen und glatten Zementmörtelschichten ermöglicht, die nur etwa 0,5 mm dick sind, also nur ¹Z₁₀ so dick wie die dünnsten bekannten Zementmörtelschichten. It has surprisingly been found that the process according to the invention enables the production of particularly uniform and smooth cement mortar layers which are only about 0.5 mm thick, i.e. only ^{1 in} ₁₀ as thick as the thinnest known cement mortar layers.

Die erfindungsgemäßen Zementmörtelmischungen eignen sich vorzüglich zum Schutz von Metallkörpern durch eine Korrosionsschutzschicht. Sie eignen sieh insbesondere zur Auskleidung von Armaturen und von Rohren aus Grauguß oder unlegiertem Stahl zum Schutz gegen aggressive Wässer.The cement mortar mixtures according to the invention are particularly suitable for protecting metal bodies through a corrosion protection layer. They are particularly suitable for lining fittings and of pipes made of gray cast iron or unalloyed steel for protection against aggressive water.

Die erfindungsgemäßen Zementmörielauskleidungen weisen zunächst sämtliche Vorteile auf, die den bereits bekannten dicken Zementmörtelauskleidungen zu ihrer häufigen Verwendung als Korrosionsschutzschicht in Stahlrohren verhelfen haben. Die erfindungsgemäßen Zementmörtelauskleidungen bilden im Lauf der Zeit eine glättende Sielhaut, die ein Zuwachsen der ausgekleideten Armatur bzw. des ausgekleideten Rohres verhindert. Außerdem bilden diese Zementmörtelauskleidungen einen aktiven Korrosionsschutz, da Risse und Spalten in der Schicht durch die alkalische Reaktion von selbst zuheilen. Hinzu kommt der in dem Aufsatz von Ci. Naher beschriebene Effekt der Bildung einer Zwischenschicht zwischen dem Stahl und dem Zementmörtel, wodurch die Haltung des Zementmörtels an der Rohrwand noch erhöht wird.The cement mortar linings according to the invention initially have all the advantages that the already known thick cement mortar linings have helped to their frequent use as an anti-corrosive layer in steel pipes. The invention Over time, cement mortar linings form a smooth drainage membrane, which is a Overgrowth of the lined fitting or the lined pipe is prevented. Also educate These cement mortar linings provide active protection against corrosion, as cracks and crevices in the layer self-healing through the alkaline reaction. In addition, there is the one in the essay by Ci. Described in more detail Effect of the formation of an intermediate layer between the steel and the cement mortar, whereby the holding of the cement mortar on the pipe wall is increased.

Darüber hinaus weisen die erfindungsgemäßen Zementmörtelauskleidungen viele Vorteile auf, die aus der Tatsache resultieren, daß diese Auskleidungen in einer Dicke von nur etwa 0,5 mm hergestellt werden können. Da diese Schichtdicke nur etwa '/,„ der dünnsten bekannten Zcmentmörtelschicht beträgt, wird mit der Erfindung der Vorteil erzielt, daß zur Auskleidung von Rohren und Armaturen auch nur höchstens ¹ ,„ der bisher notwendigen Zementmörtelmenge benötigt wird. Diese enorme Materialersparnis wächst mit dem Durchmesser tier auszukleidenden Armaturen bzw. Rohre, da die Dicke der erfindungsgemäßen Zementmörtelauskleidung, die nicht einen selbsttragenden Körper bildet, sondern wie eine Haut an dem Metall haftet, im Gegensatz zu den bekannten Zementmörtelauskleidungen auch bei Armaturen und Rohren großen Durchmessers gleich dünn hergestellt werden kann.In addition, the cement mortar linings according to the invention have many advantages resulting from the fact that these linings can be manufactured to a thickness of only about 0.5 mm. Since this layer thickness is only about 1/2 "of the thinnest known layer of cement mortar, the invention has the advantage that only at most ¹ " of the amount of cement mortar previously required is required for lining pipes and fittings. This enormous saving in material increases with the diameter of the fittings or pipes to be lined, since the thickness of the cement mortar lining according to the invention, which does not form a self-supporting body, but adheres to the metal like a skin, in contrast to the known cement mortar linings, also for valves and pipes with a large diameter can be made equally thin.

Die Erfindung weist weiterhin den Vorteil aiii, daß diese neue Zementmörtelauskleidung, weil sie so dünn ist. stets in einem Arbeitsgang aufgebracht werden kann. Es besteht auch im Gegensatz zu dicken Auskleidungen keine Gefahr, daß der Mörtel sich au! Grund seines Eigengewichts im Rohrscheitel ablöst.The invention also has the advantage that this new cement mortar lining because it's so thin. can always be applied in one operation can. In contrast to thick linings, there is no danger that the mortar will ooze! Due to its own weight in the top of the pipe.

Hinzu kommt noch der große Vorteil, daß die erfindungsgemäße Zementmörtelschicht wesentlich elastischer ist als die bekannten dicken Schichten. Die dünne Zementmörtelhaut paßt sich Formvei änderungen des ausgekleideten Körpers an, ohne zu brechen oder zu reißen. Sie haftet so fest, daß sie selbst beim Zersägen des ausgekleideten Körpers nicht abblättert. In addition, there is the great advantage that the cement mortar layer according to the invention is much more elastic is known as the thick layers. The thin cement mortar skin adapts to shape changes of the lined body without breaking or tearing. She sticks so tightly that she even with Sawing the lined body does not peel off.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist weiterhin den Vorteil auf, daß die aufgeschleuderte dünne Zeinentmörtelschicht so glatt ist, daß sic nicht nachgearbeitet werden muß.The method according to the invention furthermore has the advantage that the thin layer of cement mortar applied is so smooth that it does not have to be reworked.

Schließlich ist auch noch der Vorteil zu nennen, daß die dünne Zementmörtelauskleidung gemäß der Erfindung den Durchmesser des auszukleidenden Körpers praktisch überhaupt nicht verringert, so daß das Erfordernis einer Auskleidung mit einer Korrosionsschutzschicht in keinem Falle eine größere Dimensionierung des auszukleidenden Körpers bedingt. E--können also stets die gleichen Armaturteile verwendet werden, die auch bei den nicht ausgekleideten Armaturen verwendet werden. Nach dem erfindungsgema-IJeη Verfahren können auch sehr kleine Armaturen mit einer Zementmörtelschicht ausgekleidet werden. Durch die geringe Schichtdicke und die glatte Oberfläche wird bei Absperrarmatuien mit elastischem Abschlußkörper eine einwandfreie Abdichtung selbst bei einem Differenzdruck von I6kp/cnr erreicht.Finally, there is also the advantage that the thin cement mortar lining according to the invention the diameter of the body to be lined practically not reduced at all, so that the requirement of a lining with a corrosion protection layer in no case a larger dimensioning of the body to be lined. E - the same valve parts can always be used which are also used for the unlined fittings. According to the invention Procedure, even very small fittings can be lined with a layer of cement mortar. Due to the thin layer and the smooth surface, shut-off valves are made with elastic Closing body achieves a perfect seal even with a differential pressure of I6kp / cnr.

Die Erfindung ermöglicht die Auskleidung mit Zementmörtelmischungen, die nicht nur gegen Wässer mit Kohlensäureüberschuß und gegen Salzwässer resistent sind, sondern auch gegen heiße Wässer. Die nach der Lehre der Erfindung mit einer Korrosionsschutzschicht ausgekleideten Armaturen und Rohre können deshalb auch in der chemischen Industrie sowie bei der Erdölgewinnung angewendet werden.The invention enables lining with cement mortar mixtures, which are not only resistant to water with excess carbon dioxide and to salt water but also against hot water. According to the teaching of the invention with an anti-corrosion layer Lined fittings and pipes can therefore also be used in the chemical industry as well be used in oil production.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment.

Zur Auskleidung einer Armatur aus Grauguß oder aus unlegiertem Stahl wird eine Zementmörtelmischungaus 1.5Gewichtsteilen Zement. 1 Gewichtsteil Quarzsand mit einer Korngröße unter 0,3 mm und einer Beimischung aus 1 Gewichtsprozent, bezogen aui die trockene Mörtelmischung, auf eine Korngröße im //ni-Bereich gemahlenes Siliciumdioxid verwendet, die mit Wasser angemacht ist. Diese angemachte Zementmörtelmischung wird fein dosiert einem Schleuderrad zugeführt, welches konzentrisch zum Armaturendurchgang angeordnet ist. Das von einem Luftmotor angetriebene, hochtourig laufende Schleuderrad schleudert die Mischung an die Gehäusewand einer Armatur, die auf einem Schlitten mit kontinuierlichem Vorschub in Richtung auf das Schleuderrad und konzentrisch über dieses hinweg gefahren wird, und zwar so weit, daß der ganze Innenraum der Armatur ausgekleidet wird. Die Fahrgeschwindigkeit des Schlittens wird entsprechend der gewünschten Schichtdicke ein-A cement mortar mixture is used to line a valve made of gray cast iron or unalloyed steel 1.5 parts by weight of cement. 1 part by weight Quartz sand with a grain size of less than 0.3 mm and an admixture of 1 percent by weight, based on aui the dry mortar mixture, using silicon dioxide ground to a grain size in the // ni range, which is dressed with water. This prepared cement mortar mixture is finely metered and fed to a centrifugal wheel, which is concentric to the fitting passage is arranged. The high-speed blower wheel driven by an air motor hurls the mixture against the housing wall of a fitting that runs on a slide with continuous Feed is driven in the direction of the centrifugal wheel and concentrically over it, namely so far that the entire interior of the fitting is lined will. The travel speed of the slide is adjusted according to the desired layer thickness.

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ι Δ..Γ fliese Weise ist gewährleistet, daß selbstι Δ..Γ tile way ensures that even

gestellt. Bei Armaturkörpern mit unrundem Innen- scm Auf _stc^e Rippen von beiden Sehen in ci-placed. In the case of valve bodies with non-round inner scm on _stc ^ e ribs of both ends in ci-

Faum oder Unterbrechungen durch Rippen im GuB- ^^7^^™^^ werden. Die nach dic-Faum or interruptions by ribs in the GuB- ^^ 7 ^^ ™ ^^. The after dic-

■ - werden zwei Schleudernde, m,t gegenlauf.- ^^^J^^n Schichten sind so glatt.■ - two slingshots, m, t counter- rotating. - ^^^ J ^^ n layers are so smooth.

5 daß sie nicht mehr nachgearbeitet werde,, müssen.5 that it is no longer required to be reworked.

Claims

Claims.

ί. Procedure for i! Ersieliuiig vuu with a Corrosion protection layer made from metal bodies provided with cement mortar, in particular from lined bodies Pipes and fittings, by spraying a mortar mixture mixed with water on the surfaces to be protected, characterized in that a cement mortar mixture is sprayed on, the cement and quartz sand with a grain size of less than 0.3 mm in one Mixing ratio of at least 1: 1 parts by weight and about 1 percent by weight, based on the dry mortar mix, on a grain * 5 size in the «m range contains ground silicon dioxide.

2. The method according to claim! characterized in that a cement mortar mixture is sprayed on, which contains cement and quartz sand in a mixing ratio of 1.5: 1 parts by weight.

3. Cement mortar mixture containing cement and aggregates for carrying out the method according to one of claims 1 and 2, characterized in that it contains cement and quartz sand with a grain size of less than 0.3 mm in one Mixing ratio of at least 1: 1 parts by weight and about 1 percent by weight, based on on the dry mortar mixture, silicon dioxide ground to a grain size in the // m range contains.