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Verfahren zum Füllen und Konservieren einer verlegten Rohrleitung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen und Konservieren der
inneren Oberfläche von in einem Fernwärmenetz mit Vor- und Rücklauf verlegten wärmeisolierten
Leitunysrohren, bei welchem die mediumführenden Rohre aus Stahl bestehen gegen Korrosionsangriff.
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Beim erstmaligen Füllen eines Fernwärmenetzes mit Wasser tritt ein
Problem auf, welches darin besteht, daß beim Einfüllen des Wassers durch die Strömung
an der Innenwandung des Rohres befindliche Rostpartikel abgelöst werden, sich zunächst
am Boden der Rohrleitung absetzen und allmählich von der Strömung mitgerissen werden.
Darüber hinaus enthält das eingefüllte Frischwasser üblicherweise eine Menge Sauerstoff,
der sich an der Rohrinnenwandung zu Rost umsetzt.
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Bei größeren Rohrleitungsnetzen kann die anfallende Rostmenge so groß
werden, daß die vorhandenen Filter- und Abscheidungsvorrichtungen nicht ausreichen,
um den Rost aus dem Rohrleitungsnetz zu entfernen.
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Man hat sich bisher dadurch beholfen, daß man bei der Füllung eines
Fernärmenetzes aufbereitetes Wasser, d. h. von Sauerstoff befreites Wasser, verwendet
hat.- Diese Vorgehensweise ist jedoch nur geeignet für kleinere Rohrleitungsnetze,
da die Kapazität der Aufbereitungsanlagen begrenzt ist.
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Eine andere Möglichkeit, den Rost- bzw. Schlammanfall zu reduzieren,
besteht darin, Rohre mit behandelter innerer Oberfläche, beispielsweise kunstharzbeschichtete
Rohre, zu verwenden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß beim Zusammenschweißen der
einzelnen Rohrleitungsstränge die Schutzschicht zerstört wurde und daß der Korrosionsangriff
im Bereich der Schweißnaht besonders stark war. Darüber hinaus führt eine Beschichtung
der inneren Oberfläche vielfach zu Fehlern in der Schweißnaht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schlammanfall bei der
Inbetriebnahme eines Fernwärmenetzes zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs-erslähnten Art dadurch
gelöst, daß man in das Netz Wasser einfüllt, daß man einen Teilabschnitt des Netzes
mit einer Beiziösung füllt, daß man das Wasser und die Beizlösung gemeinsam mindestens
einmal durch die Vorlauf- und Rücklaufleitung umpumpt, mindestens jedoch so lange,
bis die innere Oberfläche metallisch blank ist, und daß nach dem Beizen die innere
Rohroberfläche durch Phosphatieren korrosionsfest gemacht wird. Durch das Abbeizen-
der auf der Rohrinnenoberfläche vorhandenen Rostschicht, insbesondere der aus dem
Walzprozeß herrührenden Zunderschicht, verringert sich der Schlammanfall erheblich.
Dadurch, daß nach dem Beizen die innere Rohroberfläche durch Phosphatieren korrosionsfest
gemacht wird, reduziert sich der aus dem Sauerstoffgehalt des eingebrachten Wassers
resultierende Rostanfall jedenfalls merklich>bzw. es fällt kein Rost an. Eine
Vermischung der Beizlösung mit dem Wasser während des Umpumpens tritt nur begrenzt
auf, so daß ein pfropfenartig ausgebildetes Volumen der Beizlösung durch die Rohrleitung
hindurchgepumpt wird. Durch den Beizvorgang wird der Rost in eine wasserlösliche
bzw. säurelösliche Substanz umgewandelt und fällt somit nicht mehr als Schlamm an.
Wesentlich ist ferner, daß auch die Schweißverbindungen an der inneren Rohroberfläche
gebeizt und anschließend korrosionsfest gemacht werden.
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In Durchführung des Verfahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
nach dem Beizen die Beizflüssigkeit zu entfernen, die Phosphatierungslösung in gleicher
Menge und in der gewünschten Konzentration in den Teilabschnitt des Rohrnetzes einzufüllen
und das Wasser und die Phosphatierungslösung mindestens einmal durch die Vorlauf-
und Rücklaufleitung hindurchzupumpen,
mindestens jedoch so lange,
bis sich die Phosphatschicht an der Innenwandung des Rohres in der gewünschten Stärke
gebildet hat. Die Phosphatierungslösung wird ebenso wie die Beizlösung als "Pfropfen"
durch das Rohrnetz gepumpt. Der nach dem Beizen entstandene Flugrost ist nicht schädlich,
da die Phosphorsäure diesen vor dem Phosphatieren auflöst. Nachdem die Phosphatschicht
in der gewünschten Dicke auf der inneren Rohroberfläche erzeugt ist, wird die Phosphatierungslösung
vorteilhafterweise aus dem Rohrnetz entfernt und durch Wasser ersetzt. Die Phosphatierungslösung
besteht zweckmäßigerweise aus Orthophosphorsäure, der Inhibitoren zugesetzt sind.
Soll das Rohrnetz noch nicht sofort in Betrieb genommen werden, ist es zweckmäßig,
das Rohrinnere zu evakuieren und unter Vakuum zu belassen bzw. mit trockener Luft
zu füllen, bis die Füllung durchgeführt wird. Da die korrosionshindernde Wirkung
der Phosphatschicht nicht zeitlich unbegrenzt ist, ist die Konservierung der Phosphatschicht
durch das Vakuum bei einem längeren Zeitraum zwischen der Phosphatierung und der
Inbetri ebnahme unumgänglich.
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Beim erstmaligen Füllen des Rohrnetzes füllt man kaltes Brauchwasser
in das Netz, dem ein alkalisch reagierendes Mittel zugefügt ist. Für diesen Zweck
hat sich Natronlauge als vorteilhaft erwiesen. Die Natronlauge neutralisiert die
am Rohrnetz verbleibenden Reste der Phosphorsäure unter Bildung von Natriumphosphat.
Sodann wird das Wasser auf Betriebstemperatur erwärmt und dem erwärmten Wasser ein
bei erhöhter Temperatur sauerstoffbindendes Reagenz, vorteilhafterweise Hydrazin,
in geringer Konzentration zugefügt. Hydrazin hat sich für den genannten Zweck in
der Praxis bereits durchgesetzt.
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Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin
zu sehen, daß der Schlammanfall bei Inbetriebnahme eines Fernwärmenetzes stark verringert
wird. Die Erfindung ist mit Vorteil wirtschaftlich anwendbar bei Fernwärmenetzen
großer Dimension, d. h. großer Länge bzw. großen Durchmessers der Rohre, wobei durch
das Umpumpen von pfropfenartig ausgebildeten Volumina -von Beiz- und Phosphatierungslösung
nur geringe Mengen davon benötigt werden.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Das Rohrleitungsnetz besteht aus einer Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung,
die dazu dienen, das in einem Kraftwerk erwärmte Wasser einem nicht
mehr
dargestellten Verbraucher, beispielsweise einem Verteilernetz zuzuführen. Vor- und
Rücklaufleitung bestehen aus einem Stahlrohr, auf dem eine Wärmeisolationsschicht
angeordnet ist, die von einem Außenmantel umgeben ist. Das Rohrleitungsnetz ist
aus einzelnen Rohrleitungslängen aufgebaut, die miteinander verschweißt sind. Die
Stahlrohre weisen an ihrer inneren Oberfläche eine herstellungsbedingte Zunderschicht
sowie eine sich im Laufe der Zeit ausbildende Rostschicht auf.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Innenrohre
der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung an ihrem einen Ende durchverbunden und
an ihrem anderen Ende unter Zwischenschaltung einer Pumpe ebenfalls durchverbunden.
Die Pumpe dient dazu, das im Leitungsnetz befindliche Medium umzupumpen. Im Verlauf
des Rohrleitungsnetzes sind mehrere Schieber angeordnet, die ein Absperren des Innenrohres
ermöglichen. Erfindungsgemäß wird nun das Netz zum größten Teil mit Wasser gefüllt.
Der verbleibende Rest des Netzes wird mit einer Beiziösung gefüllt, die vorteilhafterweise
aus 1 - 2%-iger Flußsäure besteht, der Inhibitoren zugesetzt sind, die einen Angriff
der Flußsäure auf das Metall verhindern. Nach dem Schließen der Einfüllöffnungen
werden das Wasser und die Beizlösung durch die Pumpe in dem Rohrleitungsstrang solange
umgewälzt, bis die innere Oberfläche des Innenrohres metallisch blank ist. Es hat
sich gezeigt, daß die Beizlösung im Rohrleitungsstrang umgewälzt werden kann, ohne
daß sie sich wesentlich mit dem angrenzenden Wasser vermischt. Die Beiziösung wird
also in Form eines Pfropfens durch den Rohrleitungsstrang hindurchgepumpt. Nach
Abschluß des Beizvorgangs wird die Beizlösung entfernt, wobei die Lage der Beizlösung
durch bekannte Maßnahmen, wie die lessung des PH-Wertes oder der elektrischen Leitfähigkeit
bzw. durch Einfärbung, festgestellt wird. Nach dem Beizen wird die Rohrleitung intensiv
gespült, um Reste der Beizlösung zu entfernen. Sodann wird in den Rohrleitungsstrang
die Phosphatierungslösung eingebracht und mehrfach umgepumpt.
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Die Phosphatierungslösung besteht im wesentlichen aus Phosphorsäure
in einer Konzentration von 1,5 %, der Inhibitoren zugesetzt sind. Während des Phosphatierungsvorgangs
kann verbrauchte Phosphatierungslösung abgezogen und durch frische Phosphatierungslösung
ersetzt werden. Auch beim Phosphatieren wird man - wie beim Beizen - die Pfropfenmethode
anwenden, d. h. die Phosphatierungslösung in einer relativ geringen Menge mit einer
großen Wassermenge umpumpen. Nachdem eine ausreichend dicke Phopshatschicht an der
inneren Rohroberfläche erzeugt ist, wird die Phosphatierungslösung entfernt und
Natronlauge zugegeben, welche die Aufgabe hat, Reste der Phosphorsäure zu neutra-
lisieren.
Bei diesem Neutralisierungsvorgang bildet sich Natriumphosphat, welches üblicherweise
dem Wasser in Fernwärmenetzen zugesetzt wird. Mittels des Kraftwerks wird das in
dem Rohrleitungsstrang befindliche Wasser nun erwärmt und dem Wasser Hydrazin'in
geringer Menge zugegeben, welches bei 0 Temperaturen oberhalb 80Q C die Eigenschaft
hat, freien Sauerstoff zu binden. Das Fernwärmenetz ist nun betriebsfertig und kann
an das Verteilernetz bzw. an einen Wärmeverbraucher angeschlossen werden.