DE60203974T2

DE60203974T2 - Rohrstück mit Innenbeschichtung aus Fluorharz, insbesondere Polytetrafluorethylen

Info

Publication number: DE60203974T2
Application number: DE60203974T
Authority: DE
Inventors: Olivier Macheret; Pascal Dugand
Original assignee: CARBONE LORRAINE EQUIPEMENTS G; Carbone Lorraine Equipements Genie Chimique SAS
Current assignee: CARBONE LORRAINE EQUIPEMENTS G; Carbone Lorraine Equipements Genie Chimique SAS
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2022-08-17
Also published as: EP1286100A1; EP1286100B1; FR2828724B1; DE60203974D1; FR2828724A1; ES2241974T3; ATE294943T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rohrstücke mit einer Innenbeschichtung aus Fluorharz, insbesondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE).
In zahlreichen Industriezweigen, beispielsweise in der Halbleiterindustrie und in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, werden für den Transport stark korrosiver Medien gewöhnlich Rohrleitungen aus Metall, insbesondere aus Stahl eingesetzt, die innen mit einem chemisch inerten Material, zum Beispiel einem Fluorharz wie PTFE beschichtet sind.
Die PTFE-Innenbeschichtung kann mit beliebigen geeigneten Verfahren, insbesondere durch isostatisches Pressen in den Rohrstücken angebracht werden.
Solche innenbeschichteten Rohrstücke erweisen sich im Allgemeinen während des Gebrauchs in einem breiten Temperaturbereich bei Drücken nahe dem Atmosphärendruck als zufriedenstellend.
Das Auftreten von Defekten bedingt durch einen "Kollapseffekt" der Innenbeschichtung aus PTFE wird allerdings dann beobachtet, wenn das Rohrstück selbst in geringem Maße Vakuumbedingungen bei relativ hohen Temperaturen ausgesetzt wird.
So wurde festgestellt, dass bei einem genormten T-Rohrstutzen aus Stahl von 12 Zoll Durchmesser (30,48 cm) mit einer 12 mm dicken PTFE-Innenbeschichtung eine ernsthafte Beschädigung einsetzt, wenn er auf einem absoluten Druck unterhalb 790 mbar (600 mm Hg) gehalten wird.
Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, ein Rohrstück aus Metall, insbesondere aus Stahl, mit einer chemisch inerten Innenbeschichtung aus Fluorharz, insbesondere aus PTFE herzustellen, das auch bei längerem Einsatz unter Vakuum und bei hohen Temperaturen ein verbessertes Verhalten zeigt, wobei die erfindungsgemäßen Rohrstücke überraschenderweise ihre Eigenschaften hinsichtlich der Beschichtung bei Drücken von etwa 65 mbar (50 mm Hg) beibehalten.
Ein erfindungsgemäßes Rohrstück ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen Ring aufweist, der in der Dicke der Innenbeschichtung versenkt ist.
Der vorzugsweise kreisförmige Querschnitt des bzw. der Ringe und ihr Durchmesser sind so gewählt, dass der bzw. die Ringe ganz von der Innenbeschichtung umhüllt sind, sowohl zum Inneren des Rohrstücks hin als auch nach außen gegen die Innenfläche des metallischen Rohrstücks.
Der bzw. die Ringe sind vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus Stahl, der einer Antikorrosionsbehandlung unterzogen wurde.
Je nach Art des Rohrstücks kann man einen oder mehrere Ringe vorsehen.
So kann man bei T-förmigen Flanschstutzen mindestens einen Ring in jedem der Schenkel des T-Stutzens mit Abstand von den Endflanschen vorsehen.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, einen Ring in einem der Schenkel, beispielsweise dem abzweigenden Schenkel, und zwei Ringe in jedem der weiteren Schenkel, beispielsweise den Hauptrohrschenkeln anzubringen.
So weist das als T-Stutzen ausgebildete Rohrstück gemäß der Erfindung insgesamt fünf vorzugsweise gleiche Ringe auf.
Bei zwei oder mehr Ringen im selben Rohrstück oder im selben Schenkel eines Rohrstücks sind die Ringe voneinander beabstandet.
So kann man zum Beispiel bei einem 90°-Flanschstutzen drei vorzugsweise gleiche Ringe vorsehen, die voneinander und von den Endflanschen beabstandet sind.
Die vorliegende Erfindung eignet sich für alle Rohrstücke mit chemisch inerter Innenbeschichtung insbesondere aus Fluorharz, wie zum Beispiel, abgesehen von den oben erwähnten T-Bogen und T-Stücken, Kreuzstutzen und alle Arten von Reduzier- und Abzweigstutzen. Sie eignet sich auch für gerade Rohrquerschnitte.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen nun als nicht einschränkende Beispiele zwei besondere Ausführungsarten mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei
1 ein erfindungsgemäßes Rohrstück in Form eines T-Stutzens darstellt,
2 eine schematische Schnittansicht des Rohrstücks aus 1 zeigt und
3 eine Schnittansicht eines als Rohrbogen ausgebildeten Rohrstücks gemäß der Erfindung darstellt.
Das in 1 dargestellte Rohrstück ist ein T-Stutzen aus Stahl 1 mit drei Befestigungsflanschen 2, wobei der Stutzen eine Innenbeschichtung 3 aus PTFE aufweist.
Die PTFE-Beschichtung wurde durch isostatisches Pressen angebracht, und während der Befüllung wurden in die Dicke des PTFE fünf Ringe 4 eingesetzt, deren Anordnung aus 2 hervorgeht.
Bei einem T-Stutzen von 12 Zoll Durchmesser (30,48 cm) wird jeder der Ringe aus rostschutzbehandeltem Stahl beispielsweise mittels Plasma realisiert. Jeder Ring weist einen Außendurchmesser von 292 mm und einen kreisförmigen Querschnitt von 5 mm auf.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsart sind vier Ringe 4 paarweise in den Hauptrohrschenkeln angeordnet, wobei die Ringe desselben Paars 50 mm voneinander entfernt und die äußersten Ringe 85 mm vom entsprechenden Flansch entfernt angeordnet sind.
Ein Ring 4 ist mit dem gleichen Abstand vom entsprechenden Endflansch im abzweigenden Schenkel angeordnet.
Die PTFE-Beschichtung weist eine Dicke von 12 mm auf, wobei die Ringe 4 ganz in der PTFE-Beschichtung versenkt sind, und zwar in einem Abstand von mindestens 2,7 mm zur Innenfläche der PTFE-Beschichtung, die mit den gewöhnlich korrosiven chemischen Medien, die in der Rohrleitung fließen werden, in Kontakt kommt. Der so vorgesehene Abstand zwischen den Ringen und der Innenfläche der Beschichtung bildet eine chemische Barriere gegenüber dem Medium, das aufgrund der inhärenten Permeabilität des PTFE in die Beschichtung eindringen könnte, wobei die Gefahr der Beschädigung der Ringe auch in diesem Fall durch die Antikorrosionsbehandlung, der sie vor der Montage unterzogen werden können, reduziert ist.
Nach Einsetzen der Ringe wurde das Rohrstück gesintert und mit elektrischem Test auf eventuelle Porositäten oder Risse untersucht, die durch das Einbringen der Ringe hätten entstehen können.
Da kein Defekt festgestellt wurde, wurde die Vakuumbeständigkeit des Rohrstücks nach ASTM/F1545 gemessen. Diese Norm sieht eine Prüfung der Rohrleitungen unter Vakuum vor, wobei das Rohrstück für eine Dauer von acht Stunden mit dem gewünschten Vakuum beaufschlagt wird, um dem natürlichen Fließen des PTFE Rechnung zu tragen.
Das so realisierte Rohrstück wurde während zwölf Stunden auf 200°C erwärmt und mit einem Druckwert an der Vakuumpumpe von 65 mbar (50 mm Hg) während acht Stunden unter Vakuum gesetzt.
Dabei wurde keine Beschädigung der PTFE-Beschichtung und insbesondere keine "kollapsartige Druckverformung" festgestellt.
Bei der Ausführungsart der 3 eines als Rohrbogen 10 ausgebildeten Rohrstücks mit Flanschen und einer PTFE-Innenbeschichtung 30 wurden drei voneinander beabstandete gleiche Ringe 40 im Mittelteil des Rohrbogens mit Abstand zu den Endflanschen angeordnet.
Es versteht sich, dass die beiden erläuterten Ausführungsarten keineswegs einschränkend sind und die Erfindung mit beliebigen Rohrstücken durchgeführt werden kann, entweder mit gewöhnlichen geraden Rohren oder mit Rohrkupplungen, wobei die Zahl und die Dimensionierung der Ringe, welche gewissermaßen eine Armierung für die PTFE-Beschichtung darstellen, je nach Form und Dimensionen des herzustellenden Rohrstücks bestimmt werden kann.

Claims

Rohrstück aus Metall, insbesondere aus Stahl, mit einer Innenbeschichtung aus Fluorharz, insbesondere aus PTFE, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen Ring (4; 40) aufweist, der in der Dicke der Innenbeschichtung (3; 30) des metallischen Rohrstückes (1; 10) versenkt ist.
Rohrstück nach Anspruch 1 in Form eines T-förmigen Flanschstutzens, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen, zu den Endflanschen (2) beabstandet angeordneten Ring (4) in jedem der Schenkel des T-Stutzens aufweist.
Rohrstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Ring (4) in einem der Schenkel, insbesondere dem abzweigenden Schenkel, und zwei Ringe (4) in jedem der anderen Schenkel, insbesondere den Hauptrohrschenkeln aufweist.
Rohrstück nach Anspruch 1 in Form eines 90°-Flanschstutzens (10), dadurch gekennzeichnet, dass es drei Ringe (40) aufweist, die voneinander und von den Endflanschen (20) beabstandet sind.
Rohrstück nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (4; 40) aus Stahl sind.