DE3500699C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine erdverlegte Leitung, insbe­ sondere Rohrleitung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Für erdverlegte Transportrohrleitungen werden heute ver­ stärkt Stahlrohre mit Kunststoffumhüllung oder einer bitumösen Umhüllung verwendet. Für die Verteilung von Fernwärme werden seit einigen Jahren darüber hinaus Mantel­ rohre mit vollwandiger Hochdruckpolyäthylenaußenschicht verwendet. Die Umhüllungen der einzelnen Rohrabschnitte werden werksseitig aufgebracht, wobei die Rohrenden im Bereich der freien Enden vom Umhüllungsmaterial freige­ halten werden, an denen die Rohrabschnitte zum Aufbau der Gesamtleitung miteinander verbunden werden. Nach Aufbau der Verbindung werden die Rohrverbindungsstellen mit Nachumhüllungsmaterialien nachumhüllt. Zur Nachum­ hüllung können die Verbindungsstellen z. B. mit Korrosionsschutzbinden auf Kunststoff- bzw. Bitumenbasis umwickelt werden oder es werden Schrumpfschläuche auf derselben Materialbasis eingesetzt. Auf diese Grund­ schicht wird eine Schutzschicht zur Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit der baustellenseitigen Isolierung aufgebracht.

Hier kommen sog. Felsschutz- oder Steinschutzmatten zum Einsatz, wie dies aus der DE-Z gwf-gas/erdgas (1983), Heft 6, Seiten 294-300 bekannt ist. Diese werden aus Chemiefasern hergestellt oder sind extrudierte Poly­ äthylen-Gittermatten. Die Schutzschicht kann ein- oder mehrlagig um die Baustellenverbindung herumgelegt werden. U.U. reicht es aber aus, wenn z. B. die Korrosionsschutz­ binden mit einer aufgelagerten Kunststoffolie zum Einsatz kommen.

Insbesondere bei warmgehenden Leitungen können Schäden an der Nachumhüllung durch das wiederholte thermische Ausdehnen und Zusammenziehen der Rohrleitung auftreten. Hierdurch werden zyklische Spannungen an der Grenz­ fläche zwischen den Nachumhüllungen und dem umgebenden Erdreich induziert. Die Nachumhüllung weist nicht dieselbe mechanische Festigkeit auf, wie die werksseitig aufge­ brachte Umhüllung. Werden diese Grenzflächenschälbean­ spruchungen in Bezug auf die eingesetzten Umhüllungs­ materialien entweder hinsichtlich ihrer Größenordnung oder hinsichtlich der Anzahl der auftretenden Zyklen zu groß, kann die Nachumhüllung beschädigt werden. Als Umhüllungsfehler treten dann im allgemeinen faltige Rohr­ umhüllungen auf. Dies tritt entweder entlang der Rohr­ leitung auf, wo der Schälwiderstand gegen die Längsbe­ wegung wirkt, oder aber an Rohrkrümmungen, wo der Erd­ boden seitlichen Widerstand leistet.

Während bei warmgehenden Rohrleitungen die Relativbewegung zum Erdboden durch die thermische Ausdehnung und Kontraktion hervorgerufen wird, können die Umhüllungen aber auch durch Bewegungen des Erdreiches beansprucht werden, z. B. infolge von bergbaulicher Einwirkung.

Der Einfluß und die Größe des Ausmaßes der Schäden hängt in allen Fällen von der Bewegung, der Bodenart, der Bodendichte, der Verlegungstiefe und im Falle warmgehender Leitungen von der Temperatur des in der Rohrleitung transportierten Mediums ab. Ähnliche Probleme wie bei Rohrleitungen treten bei im Erdreich verlegten Strom-, Steuer- und Meldekabeln oder anderen Leitungen auf, die im Erdreich an den sog. Baustellen­ umhüllungen erhöhten mechanischen Belastungen bedingt durch Temperaturdehnungen und/oder Bodenbewegungen ausgesetzt sind.

Aus der DE-U-71 05 905 ist eine Korrosionsschutzbinde bekannt, bei der die äußere Lage des Korrosionsschutz­ bandes, die aus einem aufkaschierten synthetischen Kautschuk besteht, gewährleisten soll, daß beim Wickeln die für die Dichtigkeit der Umhüllung wichtige Verwachsung zweier Lagen aus synthetischem Kautschuk und gleichzeitig den mechanischen Schutz durch die Zwischenlage in Folien oder Gewebe bzw. in Vliesform oder in Gestalt einer Kombination von Folie und Gewebe erreicht. Das Korrosions­ schutzband führt somit zu einer ausreichenden Verwachsung im Überlappungsgebiet, so daß die Zwischenschicht nicht als Trennschicht zwischen der inneren und der äußeren Schicht des Korrosionsschutzbandes dient, sondern als Schutzschicht gegen mechanische Verletzung.

Durch die CH-PS 4 47 735 ist eine erdverlegte Rohrleitung bekanntgeworden, bei der über eine Verbindungsstelle nach Verbindung der Rohre durch eine Schweißnaht zwei vorfabrizierte Isolierschalen übergeschoben und mittels Bandagen abgedichtet werden. Zum Schutz dieser Verbindungs­ stelle wird über die Stoßstelle eine Verbindungsmuffe geschoben, die sich auf den Isolierungen der beiden Rohrenden abstützt und nicht in Berührung mit den beiden Halbschalen kommt. D.h. die beiden vorfabrizierten Iso­ schalen werden durch die Verbindungsmuffe nicht be­ lastet, da nur diese im Boden verankert ist. Die Muffe selbst ist auf ihrer Außenseite im Leitungsgraben durch eine Betonauffüllung fixiert, während die Rohre in der sie umgebenden Sand- und Humusschicht relativ zur Muffe bzw. in derselben gleiten können.

Schließlich ist aus der DE-AS 23 35 802 ein kunststoff­ beschichtetes Stahlrohr mit einer inneren korrosionsbe­ ständigen Schicht aus Kunststoff und einer darauf ange­ brachten Trennmittelschicht und einer äußeren Schicht aus Kunststoff bekannt geworden.

Das Trennmittel übt bei erhöhter Temperatur eine Schmier­ wirkung zwischen der innenliegenden und der außenliegenden Kunststoffschicht aus, so daß bei Transport oder bei vertikaler oder geneigter Anordnung des Stahlrohres Gleit­ bewegungen auftreten können.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine erd­ verlegte Leitung der im Anspruch 1 genannten Art zu schaffen, bei der eine Zerstörung der Nachumhüllung infolge einer Relativbewegung zwischen Leitung und umgebendem Erdreich im Bereich der Verbindungsstellen weitgehendst vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Leitung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind Ausbildungen der Leitung nach Anspruch 1 angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Schutzkonstruktion baut die Schutzschicht nicht nur eine mechanische Schutzwirkung für die Grundschicht der Nachumhüllung auf, sondern sorgt infolge des Aufbaus der reibungsarmen Gleitebene zwischen Trennschicht und Schutzschicht dafür, daß die Grundschicht in gesicherter Weise von dem die Leitung umgebenden Erdreich abgekoppelt ist. Die auf ihrer Außenseite strukturierte Schutz­ schicht ist einerseits mit dem Erdboden fest verankert und stellt mit ihrer glatten Innenseite den Gleitbe­ reich sicher. Einerseits wird bei Bodenbewegungen die Schutzschicht der Bewegung des Erdreichs folgen und schädliche Reibkräfte über die Gleitebene von der Grundschicht fernhalten und andererseits wird bei Rohrbewegungen infolge thermischer Beaufschlagung die im Boden verankerte Schutzschicht sich nicht bewegen, da in der Gleitebene eine Relativbewegung zwischen Trennschicht und Schutzschicht möglich ist, so daß auch hier die angreifenden Bodenkräfte von der baustellenseitig aufgebrachten Grundschicht abge­ koppelt sind.

Zum Erreichen des Aufbaus der reibungsarmen Gleitebene werden die Werkstoffe von Trennschicht und Schutzschicht aufeinander abgestimmt. Die Schutzschicht kann in Form von Folien oder Vliesmaterial vorliegen. Bevor­ zugt werden Kunststoffolien, wobei wiederum bevorzugt Polyäthylen oder Polyester zum Einsatz konmen können.

Die außenliegende Schutzschicht ist vorzugsweise als außenseitig strukturierte Kunststoffolie ausgebildet.

Dabei kann die Struktur der Schutzschicht als Hohl­ struktur oder als Massivstruktur ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße glatte Ausbildung der Innenseite der Schutzschicht umfaßt auch den Fall, daß sich die als Hohlstruktur ausgebildete Struktur der Schutz­ schicht auf der Außenseite zur Innenseite der Schutz­ schichtfolie hin öffnet, z. B. nach Innen offene Hohlzylinder. Die Öffnungsweite wird dabei so gewählt, daß es zu keinem den Reibungseingriff vergrößernden Formschluß unter Druck zwischen der Außenseite der Trennschicht und der Innenseite der Strukturschicht kommen kann. Wesentlich ist, daß zwischen der Trenn­ schicht und der strukturierten Schutzschicht durch Abstimmung der Werkstoffe für die beiden Schichten und die Eingriffsgeometrie zumindest eine weitgehend reibungsarme Gleitebene aufgebaut wird. Die Abkopplung zwischen Schutzschicht und Grundschicht wird weiter verbessert, wenn die Werkstoffe von Grundschicht, Trennschicht und Schutzschicht und deren Eingriffs­ geometrie derart gewählt sind, daß auf beiden Seiten der Trennschicht reibungsarme Gleitebenen aufgebaut sind, insbesondere durch Einsatz einer beidseitig glatten Folie oder Vlies.

Vorzugsweise ist die Schutzschicht als Kunststoffolie ausgebildet, die auf einer Seite mit gleichmäßig verteilten zylinderartigen Noppen versehen ist. Der­ artige Noppenfolien sind bekannt und werden zum Schutz von Grundmauern gegenüber dem umgebenden Erdreich eingesetzt, wobei die freien Enden der Noppen an dem Mauerwerk anliegen.

Um den seitlichen Angriff des Erdreichs an der Nach­ umhüllung zu verringern, ist es zweckmäßig, daß die Schutzschicht längs ihrer um die einzelnen Verbindungs­ stellen umlaufenden Kanten auf der werksseitigen Umhüllung mit Abstand von den umlaufenden Kanten der Grundschicht aufliegt.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren im Zusammenhang mit einer warmgehenden Rohrleitung beschrieben werden. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine aus mit Kunststoff ummantelten Rohrabschnitten aufgebauten Fernwärmelei­ tung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine solche Leitung.

Die Rohrleitung ist aus einzelnen Rohrabschnitten 1 aufgebaut, die jeweils aus einem inneren Stahlrohr 2 und einer werksseitig aufgebrachten Umhüllung 3 be­ stehen. Um eine Verschweißung 4 der Rohrabschnitte zu ermöglichen, sind die Rohrenden vom Umhüllungsmate­ rial 3 auf beiden Seiten der aufzubauenden Schweißver­ bindung freigehalten.

Die Schweißverbindung 4 und die Enden der werksseitigen Umhüllung 3 sind mit Korrosionsschutzbinden 5 umwickelt.

Um die Korrosionsschutzbinden 5 ist eine beidseitig glatte und werkstoffmäßig auf den Werkstoff der Korro­ sionsschutzbinden 5 abgestimmte Trennfolie 6 aufgelegt, wobei die axiale Abmessung der Trennfolie im Sinne der Fig. 1 größer gewählt ist als die axiale Abmessung der aus Korrosionsschutzbinden 5 aufgebauten Grund­ schicht (vgl. insbesondere Fig. 1).

Um die Trennfolie ist eine auf ihrer Innenseite glatte und auf ihrer Außenseite mit massiven Noppen 7 versehene Schutzfolie 8 aufgebracht. Die Werkstoffe für die Trennfolie 6 und die strukturierte Schutzfolie 8 sind so gewählt, daß sich zwischen ihnen eine reibungs­ arme Gleitebene 9 aufbaut. Die Schutzfolie 8 ist infolge des Eingriffes der Noppen 7 fest mit dem die Rohrleitung umgebenden Erdreich 10 verankert.

Die Trennfolie 6 und die Strukturfolie 8 können z. B. aus Polyester oder Polyäthylen bestehen.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, liegen die Kanten 8 a und 8 b der Strukturfolie auf der Außenseite der werks­ seitigen Umhüllung 3 auf, so daß die Schutzfolie infolge einer Querbewegung des Erdreiches nicht relativ zur Trennfolie bzw. Grundschicht verschoben wird, sondern wegen der Schrägneigung zumindest mit einer Kraftkomponente gegen die Umhüllung 3 gepreßt wird (vgl. Fig. 1).

Wenn es infolge der thermischen Beaufschlagung der Leitung zu einer Rohrbewegung im Sinne des in der Fig. 1 gezeigten Doppelpfeils DP kommt, erfolgt zumindest eine Gleitbewegung in der Gleitebene 9 zwischen der Trennfolie 6 und der Schutzfolie 8, ohne daß es zu einer Schälbeaufschlagung der Trenn­ schicht 6 bzw. der Schutzschicht 5 kommt.

Bei entsprechender Materialwahl ist es möglich, daß sich auch eine reibungsarme Gleitebene zwischen der Grundschicht 5 und der Trennfolie 6 aufbaut, so daß es zu einer zweifachen Abkopplung zwischen der die Verbindung 4 schützenden Grundschicht 5 und der Schutz­ schicht 8 gegen mechanische Beanspruchung kommt.

Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, ist die axiale Erstrek­ kung der Grundschicht 5 und der Trennschicht 6 kleiner als die der Schutzschicht 8, so daß die umlaufenden Kanten 5 a und 5 b der Grundschicht einen vorgegebenen axialen Abstand von den Kanten 8 a bzw. 8 b der Schutz­ schicht aufweisen und die umlaufenden Kanten 6 a und 6 b der Trennschicht 6 noch überdecken.

Claims (6)

1. Erdverlegte Leitung, insbesondere Rohrleitung, bestehend aus einer Vielzahl von werksseitig mit einer Umhüllung versehenen Leitungsabschnitten, die im Bereich der Verbindungsstellen, insbesondere Schweißstellen, baustellenseitig mit in einander berührenden Schichten übereinander aufgebrachten Nachumhüllungsmaterialien nachumhüllt sind, wobei zunächst auf die Verbindungsstelle eine Korrosions­ schutzgrundschicht und auf dieser zumindest eine Schutzschicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Korrosionsschutzgrundschicht (5) und der Schutzschicht (8) eine Trennschicht (6) einge­ bracht ist derart, daß zumindest zwischen Außenfläche der Trennschicht und Innenseite der Schutzschicht eine reibungsarme Gleitebene (9) aufgebaut ist, und daß die Schutzschicht (8) eine auf ihrer Außenseite zur Verankerung der Schutzschicht im Erdboden strukturierte (7) und auf ihrer Innenseite glatt ausgebildete geschlossene Kunststoffolie ist.

2. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht als Folie oder Vlies ausge­ bildet ist.

3. Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur der Schutzschicht als Hohlstruk­ tur oder als Massivstruktur ausgebildet ist.

4. Leitung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe von Grundschicht (5), Trenn­ schicht (6) und Schutzschicht (8) derart gewählt sind, daß auf beiden Seiten der Trennschicht reibungsarme Gleitebenen aufgebaut sind.

5. Leitung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kunststoffolie ausgebildete Schutz­ schicht (8) auf einer Seite mit gleichmäßig ver­ teilten zylinderartigen Noppen (7) versehen ist.

6. Leitung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (8) längs ihrer um die einzelnen Verbindungsstellen umlaufenden Kanten (8 a und 8 b) auf der werksseitigen Umhüllung (3) mit Abstand von den umlaufenden Kanten (5 a, 5 b) der Grundschicht (5) aufliegt.