DE3833376A1 - Verschlusskappen fuer kunststoffbeschichtete stahlrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verschlußkappen für Stahlrohre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-PS 27 28 498 sind Verschlußkappen aus Kunststoff für die Enden von Stahlrohren bekannt, die mit thermoplastischem Kunststoff beschichtet werden. Diese Verschlußkappen sind an ihren Kappenböden wechselweise mit Auswölbungen bzw. dazu komplementären Vertiefungen ausgestattet. Sie eignen sich daher als Kupplungskappen für die kontinuierliche Kunststoffummantelung von Stahlrohren z.B. nach dem Schlauchextrusionsverfahren, für das eine dichte Aneinanderreihung der Stahlrohre zu einem endlosen Strang erforderlich ist. Benachbarte Kupplungskappen hintereinanderliegender Stahlrohre können dabei mit ihren Auswölbungen in die entsprechenden Vertiefungen der jeweils anderen Kappen eingreifen und stellen dadurch eine koaxiale Ausrichtung der Stahlrohre sicher. Um den Korrosionsschutz der Rohrinnenoberfläche nach der Stahlrohrbeschichtung z.B. für eine Lagerung der Rohre im Freien zu verbessern, ist auf der Innenseite jeder Kupplungskappe in einer siebartigen Kapsel eine Korrosionsinhibitortablette angeordnet, die unter Wärmeeinwirkung eine dampfförmige Inhibitorsubstanz freisetzt.

Verschlußkappen, die ausschließlich für Korrosionsschutzzwecke eingesetzt werden, sind normalerweise nur Temperaturen ausgesetzt, die sicher unterhalb 70-80°C liegen. Bei gleichzeitiger Verwendung als Kupplungskappe müssen sie aber wegen der für die Stahlrohrbeschichtung jeweils erforderlichen Vorwärmtemperaturen höheren Belastungen standhalten. Bei Anwendung einer Epoxyharz-Grundierung vor Aufbringung einer thermoplastischen Ummantelung aus einer Äthylencopolymerisat-Kleberschicht und einer abschließenden Polyäthylen-Deckschicht sind Vorwärmtemperaturen von 200-220°C durchaus üblich.

Daher werden derartige Kupplungskappen bisher aus Polyamid hergestellt, für Anwendungsfälle bis 110°C auch aus Polyäthylen. Da diese Kappen durch Spritzgießen erzeugt werden, weisen sie herstellungsbedingt Wanddicken von etwa 1,5 mm auf, die zu einem erheblichen Verbrauch an hochwertigen Kunststoffen und somit zu beträchtlichen Kosten führen.

Darüberhinaus ist die Aktivierung der Inhibitorsubstanz vielfach nicht zufriedenstellend. Die Rostschutztablette ist nämlich durch den Kunststoffboden der Verschlußkappe und ein Kunststoffsieb, die beide sehr schlechte Wärmeleiter sind, eingekapselt und sozusagen wärmeisoliert. Je nach Art der verwendeten Inhibitorsubstanz gelangt daher in vielen Fällen bis zum endgültigen Erkalten der Rohre zu wenig Wärme aus dem Rohrbeschichtungsprozeß an die Inhibitortablette, um einen ausreichenden Dampfdruck der Inhibitorsubstanz im Rohrinneren zu erzeugen und einen hochwertigen längerfristigen Korrosionsschutz zu gewährleisten. Hierzu ist darüberhinaus ein sicherer Verschluß des Rohrinneren gegenüber Umwelteinflüssen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Rohrverschlußkappe der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß die Herstellung verbilligt wird und insbesondere ein besserer Wärmefluß zur Inhibitorsubstanz gewährleistet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Verschlußkappe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-12 angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrverschlußkappe,

Fig. 2 den schematischen Schichtaufbau der Rohrverschlußkappe gemäß Fig. 1,

Fig. 3 und 4 ein Paar als Kupplungskappen ausgebildeter erfindungsgemäßer Rohrverschlußkappen.

Die in Fig. 1 dargestellte Rohrverschlußkappe wird nach Durchführung der Stahlrohrbeschichtung auf das sich abkühlende Stahlrohr geschoben. Sie umgreift dabei mit ihrem Kragen 2 das Rohrende und verschließt es mit ihrem Kappenboden 1. Der Innendurchmesser des Kragens 2 ist so bemessen, daß er stramm auf der Rohroberfläche sitzt, d.h. sich beim Aufschieben aufweitet, damit auch nach endgültiger Abkühlung des Stahlrohres trotz dessen Schrumpfung noch ein sicherer Sitz der Rohrverschlußkappe gewährleistet ist. Der aus dem Kragen 2 und dem Kappenboden 1 gebildete Kappenkörper ist, wie aus dem schematischen Querschnitt in Fig. 2 hervorgeht, aus einem Verbundmaterial hergestellt. Hauptbestandteil ist eine Schicht aus Kunststoff 5, die die äußere Oberfläche der Verschlußkappe bildet und mindestens etwa 300-500 µm dick sein sollte. Auf der Innenseite der Verschlußkappe ist eine Metallfolie 6 angeordnet, die wegen der guten Wärmeleitfähigkeit vorzugsweise aus Aluminium gebildet ist und die mindestens den größten Teil der Innenoberfläche überdeckt.

Diese Aluminiumfolie sollte eine Dicke von mindestens 300 µm aufweisen. Da sie auf der Innenseite liegt, kommt sie unmittelbar mit der Rohroberfläche in Berührung. Dadurch kann eine direkte Wärmeleitung von dem im Beschichtungsprozeß z.B. auf 210°C erwärmten und nach Durchlaufen einer Kühlstrecke bei Aufschieben der Rohrverschlußkappe noch etwa 70°C warmen Stahlrohr in die Aluminiumfolie zustandekommen. Da erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß die Inhibitorsubstanz 3 auf der Metallfolie 6 des Kappenbodens 1 angeordnet und großflächig auf dieser Folie 6 verteilt ist, kann die geleitete Wärme unmittelbar an der Inhibitorsubstanz 3 zur Wirkung kommen und die gewünschte Verdampfung hervorrufen. Um eine möglichst große Oberfläche für die Wärmeaufnahme und Verdampfung der Inhibitorsubstanz 9 zur Verfügung zu haben, ist es vorteilhaft, wenn diese Substanz in pulvriger bzw. körniger Form vorliegt. Für diesen Fall kann es zweckmäßig sein, die Substanz 3 zwischen der Aluminiumfolie 6 und einer zweiten mit Ausdampflöchern versehenen Aluminiumfolie 4 einzukapseln, damit die Substanz 3 sich nicht in fester Form im Stahlrohr ablagern kann. Die Wärmeaufnahme ist in diesem Fall besonders gut, da die Zuführung zur Substanz 3 von zwei Seiten aus erfolgt. Wegen der Perforierung der Folie ist trotz dieser Kapselung eine ausreichende Ausdampfung gewährleistet. Eine andere Möglichkeit zur Befestigung der Inhibitorsubstanz 3 auf dem Kappenboden 1 ist in einer Verklebung mit möglichst dünner Klebstoffschichtdicke zu sehen, die in der Regel für die Herstellung vorteilhafter sein dürfte.

Um ein problemloses Aufweiten des Kragens 2 der Verschlußkappe beim Aufdrücken auf das Rohrende zu ermöglichen, ohne daß irreversible plastische Verformungen eintreten, die nach einem Abkühlen des Stahlrohres und der dann unterschiedlich starken Schrumpfung von Stahlrohr und Verschlußkappe zu einem unzulässig losen Sitz auf dem Rohrende führen würden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Aluminiumfolie 6 im Bereich des Kragens 2 Aussparungen 7 aufweist.

Diese Aussparungen können z.B. streifenförmig ausgebildet sein und parallel zu den Mantellinien des zylindrischen Kragens 2 verlaufen. In den Fig. 3 und 4 ist ein Paar von Rohrverschlußkappen dargestellt, die in Abwandlung zu Fig. 1 als Kupplungskappen geeignet sind, da die Auswölbung im Kappenboden 1 a in die dazu passende Vertiefung im Kappenboden 1 b der Rohrverschlußkappe auf dem benachbarten Stahlrohr eingreifen kann. In weiterer Abwandlung zu Fig. 1 sind die Aussparungen 7 der Metallfolie 6 im Bereich des Kragens 2 derart gestaltet, daß sich die Breite der Aussparungen zum Rand des Kragens 2 hin erweitert. Dies führt daher zum Rand hin zu zunehmender elastischer Dehnfähigkeit des Kragens 2. Es kann auch zweckmäßig sein, die Metallfolie 6 vor dem Rand des Kragens 2 vollständig fehlen zu lassen.

Weil die Kupplungskappen während der Rohrbeschichtung stärkerem Wärmeeinfluß ausgesetzt sind, wird als Kunststoff für die Herstellung von Kupplungskappen zweckmäßigerweise Polyäthylen (bis max. 100°C Betriebstemperatur), Polypropylen (bis etwa 120°C Betriebstemperatur) oder Polyamid (bis max. 220°C Betriebstemperatur) verwendet. Für reine Rohrverschlußkappen, die erst nach der Beschichtung auf die bereits abgekühlten Stahlrohre aufgeschoben werden, empfiehlt sich die Verwendung von Polystyrol oder Polyäthylen.

Die Gestaltung der erfindungsgemäßen Rohrverschlußkappen gewährleisten eine ausreichende Dehnfähigkeit unter Beibehaltung der elastischen Federkräfte. Die Kappen sind also in der Lage, auch auf einem durch niedrigere Temperaturen geschrumpftem Rohr noch fest zu sitzen. Die durch den Kunststoffanteil erreichte hohe Elastizität gewährleistet auch eine problemlose Anpassung der Rohrverschlußkappe an die auftretenden Toleranzen hinsichtlich der Formgenauigkeit der Rohre. Auf der anderen Seite wird eine deutliche Einsparung an hochwertigen Kunststoffen bei der Kappenherstellung im Vergleich zu den bisherigen Kappen und damit eine deutliche Kostenreduzierung erreicht.

Als Herstellverfahren bietet sich z.B. das Tiefziehen einer entsprechenden Kunststoff-Aluminium-Doppelfolie an. Durch die verbesserte Wärmeleitung findet eine wirksamere Aktivierung des Korrosionsinhibitors und damit eine Verbesserung der Korrosionsschutzwirkung statt. Zweckmäßigerweise wird die Inhibitorsubstanz so ausgewählt, daß sie bei Temperaturen oberhalb etwa 60°C einen ausreichenden Dampfdruck erzeugt. Dadurch wird während des relativ schnell ablaufenden Beschichtungsprozesses nur wenig Inhibitorsubstanz verdampft, was aus ergonomischen Gründen erwünscht ist; während der Endabkühlung der Rohre kann aber wegen der verbesserten Wärmeleitung noch genügend Substanz verdampft werden, um einen wirksamen Korrosionsschutz zu gewährleisten. Weiterhin gewährleistet die erfindungsgemäße Verschlußkappe einen wirksamen Langzeitkorrosionsschutz bei der Lagerung der Rohre im Freien dadurch, daß die durch Sonneneinstrahlung bewirkte Erwärmung der Rohre zu einer weiteren Verdampfung der Inhibitorsubstanz führt.

Claims (12)

1. Verschlußkappen mit jeweils einem aus einem Kappenboden und einem diesen außen umgebenden Kragen gebildeten Kappenkörper für mit thermoplastischem Kunststoff beschichtete Stahlrohre, die zum Schutz gegen Verschmutzung und Korrosion der Rohrinnenoberfläche die Rohrenden außen mit ihrem Kragen unter Vorspannung umgreifen und an deren Innenseite eine Substanz befestigt ist, die durch Wärmezufuhr verdampfbar ist und als Rostschutzinhibitor wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kappenkörper (1, 1 a, 1 b, 2) aus einem Kunststoff-Metall-Verbundwerkstoff besteht, wobei die Außenoberfläche durch eine Kunststoffschicht (5) und die Innenoberfläche überwiegend durch eine Metallfolie (6) gebildet ist, daß der Rostschutzinhibitor großflächig verteilt auf der Metallfolie (6) am Kappenboden (1, 1 a, 1 b) befestigt ist und daß die Metallfolie zur Erhöhung der elastischen Verformbarkeit im Bereich des Kragens (2) Aussparungen (7) aufweist.

2. Verschlußkappen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie (6) aus Aluminium gebildet ist.

3. Verschlußkappen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Aussparungen (7) streifenförmig parallel zu den Mantellinien des Kragens (2) verlaufen.

4. Verschlußkappen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aussparungen (7) in ihrer Breite zum Rand des Kragens (2) hin erweitern.

5. Verschlußkappen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kunststoffschicht (5) mindestens 300 µm beträgt.

6. Verschlußkappen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Metallfolie (6) mindestens 300 µm beträgt.

7. Verschlußkappen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkappen paarweise als Kupplungskappen für die Kunststoffbeschichtung der Stahlrohre ausgebildet sind, wobei sie jeweils wechselweise mit einem oder mehreren Auswölbungen im Kappenboden (1 a) in eine bzw. mehrere dazu komplementäre Vertiefungen im Kappenboden (1 b) einer benachbarten Verschlußkappe einführbar sind.

8. Verschlußkappen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Kunststoff aus Polyäthylen besteht.

9. Verschlußkappen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Kunststoff aus Polypropylen besteht.

10. Verschlußkappen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Kunststoff aus Polyamid besteht.

11. Verschlußkappen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rostschutzinhibitor (3) pulverförmig ist und durch eine mit Löchern für die Ausdampfung versehene zweite Metallfolie (4), insbesondere durch eine Aluminiumfolie abgedeckt ist.

12. Verschlußkappen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rostschutzinhibitor bei Temperaturen oberhalb 60°C einen ausreichenden Dampfdruck für einen wirksamen Korrosionsschutz der Rohrinnenoberfläche aufweist.