NL1040210C2 - Werkwijze voor het tegengaan van vochtmigratie in een thermisch geïsoleerde buis, alsmede volgens deze werkwijze vervaardigde buis. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het tegengaan van vochtmigratie in een thermisch geïsoleerde buis, alsmede volgens deze werkwijze vervaardigde buis.

GEBIED VAN DE UITVINDING

De uitvinding heeft in zijn algemeenheid betrekking op geïsoleerde buizen. De uitvinding heeft meer in het bijzonder betrekking op buizen die, in hun bedrijfs-toestand, zijn ingegraven in de bodem, en de uitvinding zal specifiek voor dergelijke buizen worden uitgelegd, maar de uitvinding is ook toepasbaar op niet-ingegraven buizen.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Het is vrij gebruikelijk dat transportbuizen voor het transporteren van een gas of vloeistof zijn ingegraven in de grond, waarbij de diepte onder het grondoppervlak meerdere meters kan bedragen. Met name wanneer het te transporteren medium een temperatuur heeft die substantieel afwijkt van de bodemtemperatuur, bij voorbeeld in het geval van een warmwater-netwerk of een stoom-netwerk, of om andere redenen, is die buis dan voorzien van een thermisch isolerende mantel. De isolerende mantel kan ook de functie hebben van elektrische isolatie of geluidsisolatie. Het materiaal van de buis is vaak staal, maar kan ook kunststof zijn, bijvoorbeeld PE of PP. Met name PE 100 is een veel toegepast materiaal. Zoals schematisch is geïllustreerd in figuur 1, is rondom de transportbuis 1 een tweede buis 2 aangebracht, die zal worden aangeduid als "buitenbuis". De binnendiameter van de buitenbuis 2 is groter dan de buitendiameter van de transportbuis 1, en de ringvormige ruimte 3 tussen beide buizen is gevuld met een isolatiemateriaal 4, dat doorgaans een PU-schuim is. Het systeem is zodanig ontworpen, dat er een goede hechting is tussen het PU-schuim 4 en de transportbuis 1, en dat er een goede hechting is tussen het PU-schuim 4 en de buitenbuis 2; indien nodig, is daartoe een voorbehandeling uitgevoerd op het binnenoppervlak van de buitenbuis 2 en/of op het buitenoppervlak van de transportbuis 1, maar die voorbehandeling is op zich bekend en valt buiten het kader van de onderhavige uitvinding, zodat deze niet zal worden besproken. Opgemerkt wordt nog dat, in het geval van een stalen transportbuis 1, het buitenoppervlak van de transportbuis 1 is voorzien van een corrosie-werende coating, eveneens op zich bekend.

Het moge duidelijk zijn dat de dikte van de PU-schuim 4 laag is gekozen in afhankelijkheid van de isolatie-eisen.

Wanneer de transportbuis in een vochtige omgeving ligt, zoals bijvoorbeeld wanneer de grond vochtig is of wanneer de buis in het grondwater ligt, en wanneer er zich door welke oorzaak dan ook een beschadiging (lek) voordoet in de buitenbuis 2, kan er water of vocht door de buitenbuis 2 heen het PU-schuim 4 bereiken. Het binnendringende vocht/water trekt snel door het gehele isolatiemateriaal, dat verzadigd raakt. Hierdoor zullen in elk geval de isolerende eigenschappen van het PU-schuim 4 drastisch verminderen. Daarenboven kan het PU-schuim 4 zelf worden aangetast door het water/vocht; doorgaans is PU-schuim niet bestand tegen hydrolyse. Een consequentie is dan dat, zelfs bij een relatief klein lek in de buitenbuis 2, de volledige isolatiemantel (buitenbuis 2 plus PU-schuim 4) moet worden vervangen, althans over een bepaalde lengte. Hoe langer het tijdverloop tussen het ontstaan van het lek en de reparatie, des te groter is de lengte die vervangen moet worden. In het geval de transportbuis 1 een stalen buis is, kan de transportbuis 1 inmiddels door het vocht zijn aangetast; in dat geval is het zelfs noodzakelijk om de gehele buis te vervangen, althans over een bepaalde lengte. Dit kan ook nodig zijn indien het vervangen van de isolatiemantel veel arbeidsintensiever en duurder is dan het vervangen van een deel van de volledige buis. Een complicerende factor daarbij is, dat het niet altijd duidelijk is, of gemakkelijk is om vast te stellen, hoever de aantasting zich inmiddels heeft uitgebreid en hoeveel buis men dus moet vervangen, zodat men noodgedwongen vaak een onnodig lang deel van de buis vervangt.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Een belangrijk doel van de uitvinding is het elimineren of althans verminderen van het genoemde probleem. Dit doel wordt bereikt door de maatregelen van conclusie 1. Kort gezegd wordt op één of meerdere posities een waterbarrière aangebracht, die het PU-schuim in axiale richting (d.w.z. lengterichting van de transportbuis) onderbreekt. Eventueel het PU-schuim binnendringend vocht kan dan in axiale richting niet verder migreren dan tot aan de eerste waterbarrière. Niet alleen wordt hierdoor een verdere uitbreiding van de schade daadwerkelijk voorkomen, maar ook kan met zekerheid een plaats worden aangewezen waar de aantasting niet voorbij is gegaan. Hoe korter de onderlinge afstand tussen opeenvolgende waterbarrières, des te korter de lengtes van de buisdelen die vervangen zouden moeten worden.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

Deze en andere aspecten, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen nader worden verduidelijkt door de volgende beschrijving van één of meerdere uitvoeringsvoorbeelden onder verwijzing naar de tekeningen, waarin gelijke verwijzingscijfers gelijke of vergelijkbare onderdelen aanduiden, waarin aanduidingen "onder/boven", "hoger/lager", "links/rechts" etc uitsluitend betrekking hebben op de in de figuren weergegeven oriëntatie, en waarin: figuur 1 een schematische langsdoorsnede toont van een gedeelte van een geïsoleerde transportbuis; de figuren 2A-2D schematisch het aanbrengen van een waterbarrière in een geïsoleerde transportbuis illustreren; de figuren 3A-3B schematisch het lassen van buissegmenten illustreren; de figuren 4A-4B schematisch het axiaal verschuiven van een cylindervormige huls illustreren; de figuren 5A-5C schematisch het vormen van een huls door het wikkelen van een plaat illustreren; de figuren 6A-6B schematisch het vullen van de huls illustreren; figuur 7 schematisch een waterbarrière illustreert.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

Figuur 2A toont schematisch een thermisch geïsoleerde transportbuis 1, vergelijkbaar met figuur 1, die bij een zekere positie P moet worden voorzien van een waterbarrière volgens de onderhavige uitvinding. De manier waarop die positie P is bepaald, is niet van belang voor de onderhavige uitvinding.

Figuur 2B illustreert schematisch dat als eerste stap in een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding de buitenbuis 2 en het PU-schuim 4 zijn verwijderd over de volledige omtrek van de transportbuis 1 en over een axiale lengte L, die niet kritisch is en bijvoorbeeld gekozen kan worden in het gebied van 5 tot 30 cm. Een grotere lengte mag ook, maar zal in het algemeen niet nodig zijn voor een beter effect. Een kleinere lengte mag ook, maar het is verstandig om die lengte niet te klein te kiezen. Duidelijk is zichtbaar, dat in het gebied waar de isolatiemantel verwijderd is, de transportbuis 1 bloot ligt.

De hierboven besproken situatie van figuren 2A en 2B kan zich voordoen bij bestaande buizen, zelfs bij buizen die reeds zijn ingegraven (reparatie), maar kan zich ook voordoen bij nieuwe buizen die nog geplaatst moeten worden (preventief).

Een transportleiding, die vele kilometers lang kan zijn, wordt in situ opgebouwd uit vooraf vervaardigde buissegmenten. Deze buissegmenten hebben een bepaalde standaard lengte die bijvoorbeeld 6m kan zijn maar die ook wel 20m kan zijn. Zij worden in een fabriek vervaardigd, naar de bouwplaats getransporteerd en daar aan elkaar gelast. Bij het vervaardigen in de fabriek worden steeds de beide uiteinden van het buissegment vrij gelaten, of de isolatiemantel wordt na het vervaardigen bij elk uiteinde verwijderd over een lengte van bijvoorbeeld ongeveer 20 cm. Dat verwijderen kan worden gedaan in de fabriek, of op de bouwplaats.

Figuur 3A toont twee eindgedeelten van twee transportbuissegmenten 21,31, die tegenover elkaar zijn geplaatst om aan elkaar gelast te worden. Elk buissegment 21, 31 is voorzien van een isolatiemantel met een buitenbuis 22, 32 en een PU-schuim vulling 24, 34 van de ringvormige tussenruimte 23, 33. Bij de eindgedeelten is de isolatiemantel verwijderd, of in elk geval afwezig, over een lengte L2 respectievelijk L3, van bijvoorbeeld ongeveer 20 cm.

Figuur 3B toont dezelfde twee eindgedeelten van dezelfde twee transportbuissegmenten 21, 31 nadat de transportbuissegmenten 21, 31 aan elkaar zijn gelast door een las 5.

Het moge duidelijk zijn dat de nu bereikte situatie vergelijkbaar is met de situatie van figuur 2B, namelijk een doorlopende transportbuis 21/31 waarvan de isolatiemantel over een lengte L onderbroken is.

Als volgende stap in de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt over het gebied waar de isolatiemantel afwezig is, een thermoplastische krimphuls 40 aangebracht. De krimphuls 40 heeft een axiale lengte groter dan de lengte L van de onderbreking in de isolatiemantel, en heeft een binnendiameter die een weinig groter is dan de buitendiameter van de buitenbuis 2. De dikte is, afhankelijk van de omstandigheden, bijvoorbeeld ongeveer 3 mm - 50 mm.

In de situatie van de figuren 3A-3B, waar nieuwe buissegmenten aan elkaar gelast worden of waarbij een reparatiesegment in een bestaande leiding wordt gelast, kan men als krimphuls gebruik maken van een cylindrische huls. Deze cylindrische huls wordt op één van de buissegmenten geschoven voordat de buissegmenten aan elkaar worden gelast, en in dat geval kan die cylindrische huls na het lassen eenvoudigweg in axiale richting worden verschoven om over het onderbrekingsgebied te worden geplaatst. In de situatie van de figuren 2A-2B, waar een stuk mantel wordt verwijderd van een bestaande buis, wordt de krimphuls gevormd door een stuk plaatmateriaal om de buis te vouwen. Uiteraard kan men ook in het geval van de situatie van de figuren 3A-3B een stuk plaatmateriaal om de buis vouwen.

De figuren 4A-4B illustreren schematisch het axiaal verschuiven van een cylindervormige huls 40.

De figuren 5A-5C illustreren schematisch het wikkelen van een plaat 50 om aldus een huls 40 te vormen. De elkaar overlappende uiteinden van de plaat 50 worden aan elkaar vast gemaakt, bijvoorbeeld door lassen.

Als volgende stap in de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt de krimphuls 40 verwarmd, tot een temperatuur die past bij het materiaal van de krimphuls 40, om aldus de krimphuls te laten krimpen. De diameter van de krimphuls neemt hierbij af. De diameter-reductie kan bijvoorbeeld 10% of meer bedragen, afhankelijk van het gekozen materiaal. De oorspronkelijke binnendiameter van de krimphuls 40 was ongeveer gelijk aan (figuur 5C) of minder dan 10% groter dan (figuur 4A) de buitendiameter van de buitenbuis 2, zodat na het uitvoeren van de verwarmingsstap de krimphuls 40 stevig om de buitenbuis 2 geklemd zit (zie figuur 6A).

Bij voorkeur worden vervolgens de axiale eindranden van de krimphuls 40 vastgelast aan de buitenbuis 2, om een goede waterdichte verbinding tussen de buitenbuis 2 en de krimphuls 40 te bereiken (zie figuur 6B).

De hierbij gebruikte lasmethode is niet kritisch, maar bij wijze van voorbeeld kunnen de materialen met elkaar worden versmolten door middel van een heet gas, of er kan gesmolten kunststofmateriaal in de vorm van een extrusierups worden toegevoerd.

Tussen de gekrompen krimphuls 40 en de transportbuis 1 is nu een ringvormige ruimte 60 ontstaan, die in axiale richting wordt begrensd door de buitenbuis 2 en het PU-schuim 4. Als volgende stap in de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt deze ringvormige ruimte 60 gevuld met een uithardend materiaal 70. Het vullen gebeurt in vloeibare vorm. Hiertoe wordt eerst in de krimphuls 40 een gat (of meerdere gaten) gemaakt, waardoorheen het vloeibare materiaal wordt ingebracht. Dat gat kan aan de bovenzijde worden gemaakt, zodat het vloeibare materiaal eenvoudigweg middels een trechter in de ringvormige ruimte 60 kan worden gegoten. Ook is het mogelijk dat het gat (of meerdere gaten) aan de onderzijde wordt gemaakt, zodat het vloeibare materiaal in de ringvormige ruimte 60 omhoog wordt geïnjecteerd of gepompt; daarbij kan dan ook aan de bovenzijde een gat (of meerdere gaten) worden gemaakt om lucht te laten ontsnappen uit de ringvormige ruimte 60. Bij voorkeur wordt het ontluchten gestimuleerd door op het bovenzijdige gat een vacuümpomp aan te sluiten. Na het uitharden van het vulmateriaal 70 wordt het gat / worden de gaten dichtgelast.

Het vulmateriaal wordt geselecteerd om, na uitharding, de volgende eigenschappen te hebben: a- een goede verbinding met het materiaal van de transportbuis 1; b- een goede verbinding met het PU-schuim 4; c- een goede verbinding met het materiaal van de krimphuls 40; d- massief en waterdicht

Bij wijze van voorbeeld kan het vulmateriaal een PU-hars omvatten, bijvoorbeeld een tweecomponentenhars. Na het uitharden, dat afhankelijk van het gekozen materiaal ongeveer 1 min tot ongeveer 60 min duurt, vormt dit materiaal 70 een barrière tegen eventueel in het schuim 4 migrerend water (zie figuur 7).

Opgemerkt wordt, dat het materiaal van de krimphuls niet kritisch is.

Geschikte voorbeelden van thermoplastische materialen die tasbaar zijn, zijn bijvoorbeeld PE (polyetheen / polyethyleen), PP (polypropeen / polypropyleen), PVC (polyvinylchloride), PVDF (polyvinylideenfluoride), E-CTFE (Ethyleen -Chloortrifluorethyleen-Copolymeer), PFA (perfluoroalkoxy). Voor een goede hechting aan de PU-hars wordt de krimphuls bij voorkeur aan zijn binnenoppervlak voorzien van een glasvezel gaas. De goede hechting met het materiaal van de huls en met het materiaal van de transportbuis voorkomt, dat er een spleet ontstaat waar water doorheen kan kruipen. Bij testen, uitgevoerd met de "Automatic Adhesion Tester" van het merk: DeFelsko / Positest AT-A; sn.AT06631, volgens ASTM D4541/D7234, ISO 4624/16276-1, AS / NZS 1580.408.5, met trekdolly's met een diameter van 20 mm, zijn breeksterkten gerealiseerd van minimaal 3,5 MPa.

Voor het verhogen van de bindingssterkte tussen de huls 40 (uitgevoerd als cylinder of als gebogen plaat) en het vulmateriaal 70 wordt het binnenoppervlak van de huls 40 bij voorkeur voorbehandeld. Het voorbehandelen omvat bij voorbeeld, en met voorkeur, het aanbrengen van een vezellaag, bij voorkeur een glasvezellaag, een en ander zoals omschreven in het Nederlandse octrooi 1033399.

Voorts heeft het de voorkeur dat de huls 40 (uitgevoerd als cylinder of als gebogen plaat) is gemaakt van een althans gedeeltelijk transparant materiaal, zodat het mogelijk is het vullen van de ringvormige ruimte 60 met het vulmateriaal 70 visueel te volgen.

De uitvinding voorziet voorts nog enkele verdere uitwerkingen voor het bereiken van een nog beter resultaat.

Het vulmateriaal 70 heeft niet alleen de functie van het tegengaan van watermigratie door het isolatieschuim, maar heeft ook een functie van het beschermen en isoleren van de transportbuis 1. Daarenboven is het vulmateriaal 70 (hars) vrij duur. Om kosten te sparen, stelt de onderhavige uitvinding voor dat het vulmateriaal 70, althans op het moment van aanbrengen, bestaat uit een vloeibare fractie en een korrelvormige fractie. De vloeibare fractie is dan de in het voorgaande besproken, uithardende PU-hars. Het korrelvormige materiaal wordt primair gekozen om een goede hechting met die hars te hebben. Afhankelijk van de gekozen vulgraad, dat wil zeggen het volume vloeibare hars dat vervangen is door volume korrelvormig materiaal, wordt een kostenbesparing bereikt. Gunstige voorbeelden van geschikte materialen om te worden toegepast als korrelvormige fractie zijn zand, fijn grind, gips, steenwol, poreuze steen, lavasteen, houtsnippers, kurk.

De bereikte isolatiewaarde zal ook afhangen van het gekozen korrelvormige materiaal. Bijzonder gunstige resultaten zijn verkregen bij gebruik van kurk.

Het verdient aanbeveling dat de korrels niet te groot worden gekozen. Een geschikte maat voor de korrels is een diameter van enkele millimeters.

Het is mogelijk om de korrelvormige fractie en de vloeibare fractie met elkaar te mengen voor dat het vulmateriaal 70 wordt ingebracht in de ringvormige ruimte 60. Het heeft echter de voorkeur om eerst de korrels in te brengen in de ringvormige ruimte 60, bijvoorbeeld door aanzuiging, zodanig dat de ringvormige ruimte 60 vrijwel volledig gevuld is met de korrels, en om daarna de tussen de korrels resterende ruimten te vullen met de vloeibare hars.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de in het voorgaande besproken uitvoeringsvoorbeelden, maar dat diverse varianten en modificaties mogelijk zijn binnen de beschermingsomvang van de uitvinding zoals gedefinieerd in de aangehechte conclusies. Zelfs indien bepaalde kenmerken zijn vermeld in verschillende afhankelijke conclusies, heeft de onderhavige uitvinding ook betrekking op een uitvoeringsvorm die deze kenmerken gezamenlijk heeft. Kenmerken die niet uitdrukkelijk zijn beschreven als zijnde essentieel, mogen ook worden weggelaten. Eventuele in een conclusie gebruikte verwijzingscijfers dienen niet te worden uitgelegd als beperkend voor de omvang van die conclusie.

Claims (13)

1. Werkwijze voor het tegengaan van axiale vochtmigratie in een schuim-isolatielaag (4) van een thermisch geïsoleerde transportbuis (1), welke werkwijze de stappen omvat van: het verschaffen van een gebied (L) van de transportbuis (1) waar de schuim-isolatielaag (4) afwezig is; het rondom genoemd gebied (L) aanbrengen van een krimpmof (40), waarbij die krimpmof (40) een grotere axiale lengte heeft dan genoemd gebied (L) en aan weerszijden overlapt met een zich rondom de schuim-isolatielaag (4) uitstrekkende buitenbuis (2); het door verwarmen laten krimpen van de krimpmof (40), zodat de axiale uiteinden van de krimpmof (40) zich vastklemmen om genoemde buitenbuis (2); het desgewenst vastlassen van de axiale uiteinden van de krimpmof (40) aan genoemde buitenbuis (2); het vullen van de tussen de transportbuis (1) en de krimpmof (40) gedefinieerde, ringvormige ruimte (60) met een uithardende substantie (70), waarbij het materiaal van deze substantie (70) is gekozen om, althans na uitharden, waterdicht te zijn en goed te hechten aan de transportbuis (1), aan de krimpmof (40), en aan de schuim-isolatielaag (4).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de uithardende substantie (70) een PU-hars (poly-urea) bevat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de uithardende substantie (70) bij het inbrengen een vloeibare fractie en een korrelvormige fractie bevat.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de korrelvormige fractie korrels bevat van zand en/of fijn grind en/of gips en/of steenwol en/of poreuze steen en/of lavasteen en/of houtsnippers en/of kurk, waarbij kurk de voorkeur geniet.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, waarbij de ringvormige ruimte (60) eerst wordt gevuld met de korrelvormige fractie en waarbij vervolgens de vloeibare fractie wordt ingebracht in de tussen de korrels resterende ruimte.

6. Werkwijze volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, waarbij de krimpmof (40) is gemaakt van een kunststof, bij voorkeur een althans gedeeltelijk transparante kunststof en/of voorzien van een althans gedeeltelijk transparant venster.

7. Werkwijze volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, waarbij de krimpmof (40) is gemaakt als een gesloten cylinder of als een gebogen plaat.

8. Werkwijze volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, waarbij de krimpmof (40) op zijn binnenoppervlak is voorzien van een vezellaag, bij voorkeur een laag van glasvezels.

9. Werkwijze volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, waarbij het gebied (L) wordt gevormd door het over een bepaalde lengte van de buis verwijderen van de buitenbuis (2) en de schuim-isolatielaag (4).

10. Werkwijze volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, waarbij het gebied (L) wordt gevormd door het axiaal aan elkaar vastlassen van buissegmenten waarvan de uiteinden zijn ontdaan van de buitenbuis (2) en de schuim-isolatielaag (4).

11. Thermisch geïsoleerde transportbuis (1), voorzien van een om de transport-buis (1) heen aangebrachte buitenbuis (2) en een in de ringvormige ruimte (3) tussen de transportbuis (1) en de buitenbuis (2) aangebracht isolatieschuim (4), welke transportbuis op ten minste één plaats is voorzien van een ringvormige onderbreking van het isolatieschuim (4), welke onderbreking is gevuld met een goed aan de transportbuis hechtend en goed aan het isolatieschuim (4) hechtend, massieve en waterdichte substantie (70).

12. Thermisch geïsoleerde transportbuis (1) volgens conclusie 11, waarbij bij genoemde ten’minste ene plaats een krimphuls (40) is vastgemaakt aan de buitenbuis (2) en waarbij genoemde waterdichte substantie (70) ook goed hecht aan die krimphuls (40).

13. Thermisch geïsoleerde transportbuis (1) volgens conclusie 11 of 12, waarbij de waterdichte substantie (70) een korrelvormig materiaal bevat, ingebed in een matrix van uitgeharde PU-hars.