DE2835465C3

DE2835465C3 - Verfahren zur Korrosionsbeschichtung von Stahlrohren

Info

Publication number: DE2835465C3
Application number: DE19782835465
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz 3353 Bad Gandersheim Vahlbrauk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-12
Filing date: 1978-08-12
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE2835465A1; DE2835465B2

Description

Die Erfindung nach dem Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrosionsschutzbeschichtung von Stahlrohren, bei dem auf die Stahloberfläche wenigstens eine Feinstzinkpartikel enthaltende Cirundschicht und darauf eine Deckschicht aus Kunststoff aufgebracht werden. Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Innenbeschichtung von Trinkwasser-, Kondensat und Abflußleitungen.

Die Erfindung nach dem Hauptpatent besteht darin, daß auf die Stahloberfläche eine metallische Ciruiidsfhicht aus Feinstzink- und Feinstchrompartikeln mit Hilfe von Chromsäure als Trägermedium iiufgcbcicht und eingebrannt wird, daß nach dem Abkühlen auf die Gruiulschicht eine Zwischenschicht aus modifiziert», m Phenol-Formaldehyd aufgebracht und eingebrannt wird, und daß schließlich nach erneutem Abkühlen auf diese Zwischenschicht eine Deckschicht aus allylveräthertem Leiterpräpolymer aufgebracht und durch erneutes Einbrennen in das entsprechende Polymer überführt wird, wobei die Deckschicht mit einem nicht an die Oberfläche ausschwimmenden Aluminiumpulver pigmentiert ist.

Es hat sich gezeigt, daß mit Hilfe einer derartigen Beschichtung, und zwar insbesondere bei Innenbe-Schichtungen, jedoch auch bei allseitigen äeschichtungen von Stahlrohren, diese Rohre allen Anforderungen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit und der physiologischen Unbedenklichkeit und schließlich auch der Dauerlast-Standzeiten gewachsen sind. Dies wird dadurch erreicht, daß die aufgebrachten Schichten einander ergänzend zusammenwirken, um sämtliche erkannte Korrosionswirkungen auszuschließen. Die Wirkungen im einzelnen sind im Hauptpatent eingehend beschrieben.

-¹D Der Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Verbesserung der Korrosionsschutzwirkung der Rohrbeschichtur.g zu erreichen, und zwar ausgehend von den Grunderkenntnissen der Erfindung nach dem Hauptpatent und deren Prinzip. Dabei

-'> liegt der Zusatzerfindung die Erkenntnis zugrunde, daß eine Verbesserung der Schutzwirkung der Grundschicht und deren Verbindung mit der Stahloberfläche erzielt werden kunn und die in der Haupterfindung angewandte Zwischenschicht aus modifiziertem Phenol-Formaldehyd nicht in allen Anwendungsfällen erforderlich ist und ferner eine weitere besondere Pigmentierung der Deckschicht zur gesteigerten Korrosionsschutzwirkung beiträgt. Die Zusatzerfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Chromsäure als Trägermedium für sphärolytischen Zinkstaub eine passivierende Chromatschicht und gleichzeitig auf diese Schicht eine metallische Grundschicht aus Feinstzink aufgebracht wird und daß nach dem Abkühlen der Grundschicht unmittelbar auf diese die

in Deckschicht aas dem allylverät^crten Leiterpräpolymer auf Basis von Allyläther-Resolen von methylolgruppenhaltigen, mehrkernigen, aromatischen Komplexen in Verbindung mit Bisphenol A-Epichlorhydrin-Kondensaten ohne endständige Epoxidgruppen,

4. pigmentiert mit schuppenförmigen Aluminiumbronze-PigmcHcn mit einer Größe von ungefähr 10 bis 45 μπι in einer Menge von ungefähr 2 bis 4 Gewichtsantcilen l^eiterpräpolymer zu jeweils 1 Gewichtsanteil Ixiterpräpolymer zu jeweils 1 Gewichis-

vi anteil Pigment, aufgebracht wird und durch erneutes Einbrennen in das entsprechende l^iterpolymer überführt wird. Es ergibt sich dabei ein hochpolares Leiterpolymer aus einer Aneinanderreihung von cyclischen Strukturen in Form einer leiter.

-,-, Es hat sich gezeigt, daß die Chromatschicht als Salzschicht mit Bindung zur Stahloberfläche diese optimal passiviert und dann die Feinstzinkpariktelschicht ihre optimale aktive Schutzwirkung gegen Angriffe auf ein bei Beschädigungen (Rissebildung od. dgl.)

μ, freigelegtes Stahlmatcrial entfaltet F.rner wurde festgestellt, daß die unmittelbar auf die (irundsermlit aufgebrachte Deckschicht mit ihrer Pigmentierung den erhöhten mechanischen Schutz als Barriere insbesondere gegen Wasserdampf- und Sauerstoffdiffusion

_h-, zum Stahl ergibt und dabei die Grundschicht und die Deckschicht einander ergänA-nd derart zusammen wirken, daß die erkannten Korrosionswirkuncen ausgeschlossen werden. Die speziellen Wirkungen allci

Schichten als jeweilige Barriere verbinden sich mit der aufeinander abgestimmten Gesamtwirkung zum Korrosionsschutz und zugleich zur Wärmebeständigkeit mit erhöhten Dauerlast-Standzeiten, wie in dem Hauptpatent eingehend beschrieben ist, und zwar ohne die das Verfahren nach dem Hauptpatent noch belastende zusätzliche Zwischenschicht aus dem modifizierten Phenol-Formaldehyd.

Nach einer Ausführungsform dieser Erfindung kann eine zusätzliche mechanische Schutzwirkung, nämlich eine erhöhte Abriebfestigkeit, sowie eine erhöhte Laugenfestigkeit dadurch erzielt werden, daß auf die erste Deckschicht nach deren Abkühlen eine weitere Deckschicht aus dem gleichen Leiterpräpolymer, jedoch versehen mit Edelstahl-, insbesondere Chromstahlpigmenten in wenigstens angenähert gleicher Größe und wenigstens angenähert gleichen Gewichtsanteilen wie die Pigmente der ersten Deckschicht, aufgebracht und eingebrannt wird. Ein so wenigstens innen beschichtetes Rohr ist insbesondere für Abwasserleitungen besonders vorteilhaft.

Es hat sich ferner ge?<;igt, daß ein erhöhter Widerstand gegen Metallionenangriff, insbesondere gegen den Angriff von Cu-Ionen, erreicht werden kann, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auf die erste oder die zweite Deckschicht eine Schutzschicht aus modifiziertem Phenol-Formaldehyd aufgebracht und eingebrannt wird.

Das Aufbringen der Chromat- und der Grundschicht erfolgt zweckmäßig im Tauchverfahren in einem die Feinstzinkpartikel enthaltenden Chromsäurebad. Über der Chromsäure wird die Chromatschicht gebildet und so die Verklammerung mit der Stalloberfläche eingeleitet, die dann durch den nachfolgenden Einbrennvorgang abgeschlossen wird. Die erste Deckschicht mit der Pigmentierung wird zunächst als ailylveräthertes Leiterpräpolymer aufgebracht. Nach dem Einbrennen ergibt sich das hochpolare Leiterpolymer, das den innigen Verbund mit der Grundschicht eingeht. Es hat sich gezeigt, daß so auch ein vollständiger Schutz gegen Porenbildung innerhalb der Korrosionsschutzbeschichtung erreicht wird und oberflächlich eindiffundierende Gase auch wieder austreten können, so daß Blasenbildung und Wassertropfenbildung ausgeschlossen sind.

Die Chromatschicht und die Gmndschicht werden zweckmäßig gebildet aus 80 Vo'umen-% Chrom und 20 Volumen-% Zink. Diese Stoffanteile für beide Schichten hat sich für die geschilderte Schutzwirkung, insbesondere auch hinsichtlich der Wirkung als Barriere gegen WusM/rsl'^fionenwanderung als besonders zweckmäßig erwiesen.

Ais I. «isemittel für dxs Aufbringen der Deckschicht, als für das geschilderte Leiterpräpolymer, können folgende Stoffe verwendet werden:
Ketone wie Cyclohexanon, Isophoron,

Methvläthylketon

Alkohole - wie Athylenglycolmonoäthyläther Ester - wie Äthylenglycolmonoäthyläther-

acctat
Halogen-Wässcfstöffc - wie 1-1-2 Triehlor 1-2-2 Trifluor-

äthan
Aromaten - wie Xylol

Das Einbrennen der Chromat- und der Grundschicht wird vorteilhaft in zwei Stufen zunächst bei Wasserverdampfungstemperatur (mindestens ca. 100° C) und danach bei einer Temperatur von etwa 315^u C f ür iine Dauer von etwa 20 Minute η durchgeführt und das Einbrennen der ersten wie auch der zweiten Deckschicht bei einer Temperatur von etwa 315 bis 320° C für eine Dauer von etwa 30 Minuten. Schließlich hat sich als zweckmäßig eine Korngröße für die Feinstzinkpartikel der Gmndschicht eine solche kleiner als 5 um gezeigt.

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispid anhand der Zeichnung noch einmal erläutert, die ei-

i« nen Querschnitt durch ein Stahlrohr zeigt, das innen und außen mit einer Korrosionsschutzbeschichtung mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung versehen ist. Die Beschichtungen sind in der Zeichnung der größeren Deutlichkeit wegen in stark vergrößerter

ι i Dicke wiedergegeben, wobei Chromat- und Gmndschicht vereinfacht als eine Schicht dargestellt sind. So beträgt die tatsächliche Dicke der Chromat- und Gmndschicht 2 je nach der Korngröße nur wenige μπι. Auf die metallisch blanke Oberfläche des Stahl-

-'<> rohrs 1 wird durch Tauchen in ein Chromsäurebad mit sphärolytischen Feinstzinkpartikeln innen und außen die passivierende Chromatschkir; gleichzeitig mit der darauf befindlichen Gmndschicht aas Feinstzinkpartikeln gebildet. Im Ergebnis entstehen eine Chro-

-'i matschicht und eine Schicht aus Feinstzinkpbttierung, die sowohl gegen Diffusion von Wasser wie von Sauti-stoff widerstandsfähig ist. Der pH-Wert der wäßrigen Lösung ist kleiner als pH 3. Diese Chromat- und Gmndschicht 2 wird in zwei Stufen bei Wasserverdampfungstemperatur (mindestens 100° C) und danach bei etwa 315 ° C für die Dauer von etwa 20 Minuten eingebrannt.

Nach dem Abkühlen von Stahlrohr 1 und Chromat- und Grundschicht 2 wird auf die Gmndschicht 2 die pigmentierte Deckschicht aus allylveräthertem Leiterpräpolymer aufgebracht und durch erneutes Einbrennen bei einer Temperatur von etwa 315 bis 320° C für eine Dauer von etwa 30 Minuten in das entsprechende hochpolare Leiterpolymer überführt.

to Die große Temperaturbeständigkeit wird durch ein·: Aneinanderreihung von cyclischen Strukturen erreicht. Diese Deckschicht ist bei 3 in der Zeichnung dargestellt.

Auf die Deckschicht 3 ist gemäß der Zeichnung

4". eine zweite Deckschicht 4 aus dem gierchen Leiterpräpolymer, jedoch versehen mit Edelstahl-, insbesondere Chromstahlpigmenten, in wenigstens angenähert gleicher Größe und wenigstens angenähert gleichen Gewichtsanteiler, wie die Aluminium-

■>n bronze-Pigmente der ersten Deckschicht, aufgebracht und eingebrannt, und zwar geschieht auch hier das Einbrennen bei einer Temperatur von etwa 315 bis 320° C für eine Dauer von 30 Minuten, wobei iuch hier das Leiterpräpolymer in das entsprechende hoch-

-,·. puaie Leiterpolymer überführt wird.

Schließlich kann, wie dies in der Zeichnung mit gestrichelten Linien angedeutet ist, auf die zweite Deckschicht 4 oder, falls diese in einer Ausführungsform nicht vorhanden ist, auf die erste Deckschicht 3, eine

ho Schutzschicht aus modifiziertem Phenol-Formaldehyd aufgebracht und eingebrannt sein, wobei das Einbrennen zweckmäßig bei einer Temperatur von etwa 300 bis 320° C und für eine Dauer von etwa 20 Minuten erfolgt.

v-, Die Korrosionsschutzbeschichtung nach der Erfindung kann allseitig auf ein Stahlrohr aufgebracht sein. Es kann daher auch die Korrosionsschutzbeschichtung nach der Erfindung mit anderen und zusätzlichen Be-

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Schichtungen kombiniert werden. Insbesondere ist es und Anwendungsfall anders gearteten Kur

möglich, die Korrosionsschutzbeschichtung nach der schichtung zu versehen oder entsprechend ζ

Erfindung für die Innenbeschichtung von Trinkwas- teln. Auch für die Deckschicht 4 kann, wen

ser- und Kondensatleitungen zu verwende η und deren Anwendungsfall als zweckmäßig erscheinen

Außcnwandung mit einer für den jeweiligen Betriebs- '> weitere Kunststoffschicht aufgebracht wer

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Korrosionsschutzbeschichtung von Stahlrohren, insbesondere für die Innenbeschichtung von Trinkwasser- und Kondensatleitungen, bei dem auf die Stahloberfläche mit Hilfe von Chromsäure als Trägermedium eine Grundschicht aus Zink- und Chrombestandteilen und eine Deckschicht aus allylveräthertem Leiterpräpolymer auf Basis von Allyläther-Resolen von methylolgruppenhaltigen, mehrkernigen, aromatischen Komplexen in Verbindung mit Bisphenol A-Epichlorhydrin-Kondensaten ohne endständige Epoxidgruppen aufgebracht und eingebrannt werden, nach Patent 2743381, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stahloberfläche mit Hilfe der Chromsäure als Trägermedium für sphärolytischen Zinkstaub eine passivierende Chromatschicht und gleichzeitig auf dieser Schicht eine metallische Grundschicht aus Feinstzink aufgebracht wird und daß nach dein Abkühlen der Grundschicht unmittelbar auf diese Grundschicht die Deckschicht aus dem allylverätherten Leiterpräpolymer, pigmentiert mit schuppenförmigen Aluminiumbronze-Piginenten mit einer Größe von ungefähr 10 bis 45 um in einer Menge von ungefähr 2 bis zu 4 Gewichtsanteilen Leiterpräpoylmer zu jeweils 1 Gewichtsanteil Pigment, aufgebracht wird und durch erneutes Einbrennen in das entsprechende Leiterpolymer überführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß auf die erste Deckschicht nach deren Abkühlen eine w«:itere Deckschicht aus dem gleichen Leiterpräpolymei, jedoch versehen mit Edelstahl-, insbesondere Chromstahlpigmenten in wenigstens angenähert gleicher Größe und wenigstens angenähert gleichen Gewichtsanteilen wie die Pigmente der ersten Deckschicht, aufgebracht und eingebrannt wird.

^. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die erste oder zweite Deckschicht eine Schutzschicht aus modifiziertem Phenol-Formaldehyd aufgebracht und eingebrannt wird.