NO171471B - Fremgangsmaate for fremstilling av et sammensatt roer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av sammensatte rør som anvendes for tilførsel eller transport av vann, gass, kjemikalier, etc.

Rør av plast såsom polyetylen-rør og blyrør er hittil blitt brukt for tilførsel av vann eller gass eller for transport av kjemikalier etc. Disse rør har imidlertid følgende mangler. Blyrør har utilstrekkelig styrke. Plastrør har dårlig motstandsevne mot kjemikalier og radioaktivitet. Plastrør er dessuten noe gjennomtrengelige for vann og gass, og er således ikke lufttette. På grunn av svekket styrke ved høy temperatur, er det dessuten vanskelig å bruke et plastrør for tilførsel av varmt vann eller damp ved 80-110"C eller høyere.

For å løse dette problem er det foreslått sammensatte rør som dannes ved å kombinere et blyrør, som har meget god motstandsevne mot kjemikalier, og mot radioaktivitet, som ikke er vann-gjennomtrengelige, og har mekanisk styrke ved høye temperaturer, med et plastrør som har meget god motstandsevne mot trykk og korrosjon. Det er imidlertid vanskelig å belegge innerveggen på et plastrør med bly. Derfor er det blitt produsert sammensatte rør ved å plastbelegge den ytre overfla-te på et blyrør som har en forholdsvis liten innvendig diameter (f.eks. 25 mm) og er tykt (f.eks. 2-5 mm for et rør med 25 mm innvendig diameter).

Ved denne tidligere kjente fremgangsmåte må blyrøret som skal belegges med plast ha en tykkelse på 2 mm eller mer for å bibeholde sin form. (Selv om blyrørets tykkelse er over 2 mm, er det vanskelig å oppnå et blyrør med høy grad av rundhet og stor innvendig diameter, f.eks. 50 mm eller mer, uten noen deformasjon). Dette gir et tungt og dyrt sluttprodukt. Videre var det vanskelig å frembringe sammensatte rør med stor diameter og stor grad av rundhet ved denne tidligere kjente fremgangsmåte.

Som eksempler på kjent teknikk på området kan for eksem-pel vises til US-patentskrifter 4 233 101 og 4 273 605.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av et sammensatt rør som ikke har de ovennevnte mangler.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte som angitt i det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige, etter-følgende krav.

Det sammensatte rør fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er meget motstandsdyktig mot kjemikalier og radioaktivitet, det er lufttett, fleksibelt, har høy mekanisk fasthet ved høy temperatur og er lett i vekt og billig ettersom det har et tynt blylag på ytterrørets innside. Selv ved høye temperaturer på 100-200°C er den mekaniske fasthet tilstrekkelig høy til at røret kan anvendes. Selv om blylaget er tynt, er det sammensatte rør også utmerket når det gjelder motstandsevne mot trykk, motstandsevne mot deformasjon, form-bibehold og korrosjonsmotstand som følge av det ytre plastrør på blylagets utside.

Metallet bly (og blylegeringer) har et smeltepunkt på over 300°C og er fleksibelt, og har særlig høy forlengelse på 45-50% mot ca. 33% for aluminium som vanligvis brukes som fleksible rør (og som en metallstrømpe for elektriske lednin-ger) . På grunn av den høye forlengelse kan aluminium forlen-ges jevnt ved å påføre en strekk-kraft ved forholdsvis lav temperatur fra normal temperatur til f.eks. 150°C. Bly er et særdeles usedvanlig metall på dette punkt. Men bly har meget dårligere mekanisk fasthet enn aluminium (bly har en strekk-fasthet på 1,8-2,5 kg/mm<2> mot 8,5 kg/mm2 for aluminium). Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å frembringe særdeles anvendbare sammensatte rør ved å anvende de fordelaktige egenskaper ved aluminium for å ekspandere et blyrør og ved å anvende et plastrør som et ytterrør for å kompensere for dårlig mekanisk fasthet ved bly.

Plastrør deformeres lett og har utmerket gjenvinnings- og motstandsevne mot bøyning. Men for metallrør, såsom blyrør, er der en grense for veggtykkelsen i forhold til en gitt innvendig (eller utvendig) diameter for å sikre at ikke knekning oppstår. Forholdet mellom dem er gitt ved følgende L.G. Brazors ligning:

hvor t: er rørets veggtykkelse

r: er rørets ytterradius

l/K: er den minste teoretiske bøyeradius.

Grafen på fig. 10 viser forholdet mellom rørets ytterdiameter og veggtykkelsen som bestemt ved bruk av L. G. Brazors ligning. Ligningen betyr at dess større veggtykkelse, jo større er den minste tillatelige bøyeradius. Dvs., dess tynnere blyrøret er jo bedre er det. Ved fremstilling av blyrør, jo tynnere rørene er og jo større diameter de har, dess mer tilbøyelige vil de være til å deformeres og dess vanskeligere vil det være å opprettholde blyrørenes rundhet.

Oppfinneren av foreliggende oppfinnelse har lykkes i å tilveiebringe sammensatte rør med en stor diameter på f.eks. 50-150 mm (hittil umulig av ovennevnte grunn) og et innvendig blyrør så tynt som 1-3 mm ved å anordne et blyrør i et utvendig plastrør med en nødvendig veggtykkelse og ekspandere blyrøret til det kommer i nær berøring med ytterrørets innervegg. Med andre ord har han lykkes i å minske metallrørets veggtykkelse og følgelig det sammensatte rør, og derved redusert den tillatelige bøyeradius og således forbedret bøye-evnen.

I betraktning av at et hovedproblem ved fremstilling av rør av denne type sømløse og meget lange var vanskeligheter med å transportere slike rør, innebærer minsking av bøyeradien (for vikling av et rør rundt en trommel for transport) til ca. 1/25 til 1/30 (i ytterradius) øking av den transportable rørlengde til ca. det dobbelte eller mer. Denne markerte effekt skyldes redusert rør-veggtykkelse, slik det fremgår av grafen på figur 10.

For korte rør kan et blyrør innføres i et på forhånd formet plastrør. For lange rør kan et blyrør mates til en kontinuerlig ekstruderingsinnretning hvor et plastrør ekstruderes under omslutning av blyrøret som en kjerne.

Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan sammensatte rør med et tynt blylag på innerveggen til et plastrør lett fremstilles.

Andre formål og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende beskrivelse i tilknytning til de medfølgen-de tegninger, hvor: Figur 1-5 viser tverrsnitt av sammensatte rør fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, Figur 6-9 et tverrsnitt svarende til utføringsformene på henholdsvis figur 1-4, men før blyrøret er ekspandert, og Figur 10 er en graf som viser forholdet mellom rørets ytterdiameter og tykkelse.

Et sammensatt rør 1 ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter et ytterrør 2 fremstilt av plast såsom polyetylen og polyvinylklorid og et tynt blylag 3 som er anordnet i nær berøring med ytterrørets innervegg, idet blylaget 3 er dannet ved ekspandering av et blyrør 4.

I utføringsformen på figur 1 har røret 1 sirkulært tverrsnitt mens det i utføringsformen på figur 2 har kvadratisk tverrsnitt. Kvadratiske rør har den fordel at de kan legges i bygninger med mest mulig plass-utnyttelse i forhold til andre konstruksjoner og at de kan understøttes stabilt på en plan veggflate.

I utføringsformen på figur 3 er røret 2 rundt, og er ved en aksielt forløpende skillevegg 8 delt i to baner eller kamre med halvsirkelformet tverrsnitt. I hvert av disse to kamre er det dannet et blylag 3 i nær berøring med kammerets innervegg.

I utføringsformen på figur 4 er røret 2 kvadratisk og er ved hjelp av en aksielt forløpende skillevegg 8 delt i to kamre eller baner med kvadratisk tverrsnitt. I hvert av disse to kamre er der dannet et blylag 3 i nær berøring med kammerets innervegg.

Utføringsformen på figur 5 er lik utføringsformen på figur 3, men omfatter dessuten et varmeisolasjonslag 5 som er laget av et varmeisolerende materiale såsom glassvatt, asbest og skumplast og anordnet utenpå røret 2, et beskyttelseslag 6 av aluminium eller syrefast stål og anordnet utenpå laget 5, og et korrosjonsbeskyttende lag 7 av polyetylen eller polyvinylklorid og anordnet utenpå laget 6. Beskyttelseslaget 6 kan være korrugert.

De sammensatte rør 1 kan ifølge foreliggende oppfinnelse fremstilles på følgende måte.

Først ekstruderes et blyrør 4 ved hjelp av en kontinuerlig bly-ekstruderingsanordning. Blylaget 4 mates så til en kontinuerlig ekstruderings-anordning for syntetisk harpiks, ved hjelp av hvilken ekstruderingsanordning et rør 2 laget av plast såsom polyetylen og polyvinylklorid ekstruderes kontinuerlig samtidig som det omslutter blyrøret 4 som en kjerne med en viss klaring S mellom røret 2 og blyrøret 4, som vist i figur 6, 7, 8 og 9. Begge ender av blyrøret 4 blir så forseg-let og trykkmedium såsom gass eller væske tvinges inn i bly-røret 4 for å ekspandere det til nær berøring med rørets 2 innervegg. Samtidig utsuges luft i klaringen mellom røret 2 og blyrøret 4 ved hjelp av vakuum.

Ved ekspandering av blyrøret 4 bør det på forhånd oppvarmes til en temperatur på 150"C eller mindre. Dersom det ble oppvarmet til en høyere temperatur, ville blyrørets fasthet kunne bli svekket og lokale svekningspunkter kunne briste på grunn av det innvendige trykk. En slik høy temperatur kunne også skade ytterrøret 2 av plast.

Det innvendige trykk som anvendes for ekspandering av blyrøret 4 bør ikke være høyere enn 50 kg/cm<2>, slik at ytter-røret 2 ikke blir deformert selv om det har en stor diameter. Det høyest tillatelige trykk bør velges ved bruk av den kjente ligning (P <=> r' t hvor P: innvendig trykk i kg/cm2, t: veggtykkelse i cm, r' : innerradius i cm, tf: tillatelig spenning i kg/cm2) slik at det vil være under bruddfasthetsgrensen.

Når det gjelder måten det innvendige trykk ansettes, under hensyn til at ansetting av hele slutt-trykket på én gang ville kunne skade lokale svekningspunkter i blyrøret, foretrekkes en trinnvis øking av det innvendige trykk opp til det høyeste tillatelige trykk, f.eks. 5 kg/cm<2> i én time, så

10 kg/cm2 i én time, og så 15 kg/cm2 i én time.

Dersom det sammensatte rør 1 er forholdsvis kort kan det fremstilles ved å tildanne ytterrøret 2 og blyrøret 4 på - forhånd hver for seg, idet blyrøret innføres i ytterrøret, og blyrøret ekspanderes.

Sammensatte rør av kvadratiske tverrsnitt eller tverrsnitt med to løp som vist i fig. 2, 3 og 4 har vært meget vanskelige å fremstille. I henhold til foreliggende oppfinnelse kan slike sammensatte rør lett fremstilles i hvilken som helst ønsket lengde ved først å forme et blyrør eller flere blyrør 4 av sirkulært tverrsnitt, ekstrudere et rør 2 av plast ved hjelp av en ekstruderingsanordning under omslutning av blyrøret 4 som er innført som en kjerne, som vist i figur 7, 8 og 9, og fylle blyrøret 4 med trykkmedium for ekspandering av blyrøret til nær berøring med ytterrørets 2 innervegg.

Ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåte kan f.eks. et blyrør 4 med en tykkelse på 2 mm ekspanderes til å danne et tynt blylag med en tykkelse på 1 mm eller mindre i berøring med ytterrørets 2 innervegg.

<y>tterrørets materiale er ikke begrenset til polyetylen og polyvinylklorid. Det kan være polybuten, tverrbundet polyetylen, hd polyetylen, polypropyren, varmefast polyvinylklorid, polymetylpenten etc. Disse plaster kan anvendes avhengig av anvendelse. Materialet i det ytre plastrør bør velges under hensyn til kostnadene, arbeidstemperatur, mot-stand mot utvendig trykk såsom jordtrykk, og varmeisolasjon. Når det gjelder arbeidstemperatur er polyetylen, polyvinylklorid og hd polyetylen å foretrekke ved lave og middels temperaturer, f.eks. -50"C til 80°C, og polybuten, tverrbundet polyetylen, polypropyren, varmefast polyvinylklorid og polymetylpenten foretrekkes for bruk ved høye temperaturer såsom 80-120°C. Når det gjelder varmeisolasjon er polybuten omtrent dobbelt så bra som polyetylen. Polyetylen og polyvinylklorid er nesten det samme, men sistnevnte er noe bedre.

Ettersom ytterrøret er laget av plast, kan det sammensatte rør ifølge foreliggende oppfinnelse fremstilles ved ekstrudering i form av et sømløst langstrakt rør. Det sammensatte rør har generelt en utmerket bøyelighet ettersom det er sømløst og tynt. Det kan således transporteres viklet rundt en trommel for en større lengde og kan legges bøyd med en mindre krumningsradius.

Det sammensatte rør fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan således anvendes for mange for-skjellige oppgaver såsom ved oljeproduksjonsanlegg, som vann-rør eller damprør, som beholdere av langstrakte varmerør, som frosthindrende rør, i skip, ved atomkraftanlegg, i fabrikker etc.

Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan et tynt blylag dannes stabilt og sømløst til ytterrørets form, ettersom blylaget formes ved ekspandering av et blyrør. Ettersom ytterrøret og blyrøret kan dannes ved ekstrudering, kan sammensatte rør med stor diameter og god rundhet fremstilles. Også sammensatte rør med kvadratisk tverrsnitt eller med to kamre som strekker seg aksialt kan fremstilles.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse gjør god bruk av de fordelaktige egenskaper ved bly, høy forlengelse, jevnt ekspanderbar ved forholdsvis lave temperaturer under et forholdsvis lite innvendig trykk, og med iboende fleksibili-tet.

Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan det sammensatte rørs veggtykkelse minskes ved ekspandering av et blyrør som er anordnet i et ytterrør. Dette gjør det mulig å minske bøyeradien, for derved å kunne minske diameteren på den trommel som røret vikles på, øke transportabel rørlengde, og transportere et meget langt rør. Minskingen i bøyeradius har også stor virkning ved legging av røret.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et sammensatt rør (1) , omfattende anordning av et blyrør (4) i et ytterrør (2) fremstilt av plast med en viss klaring (S) mellom ytterrøret (2) og blyrøret (4), karakterisert ved ekspandering av blyrøret (4) ved forsegling av et trykkmedium i blyrøret (4) inntil det kommer i nær berøring med ytterrørets (2) innervegg for å danne et blylag.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at blyrøret anordnes i ytterrøret ved å forme bly-røret og ytterrøret separat og innføring av blyrøret i ytter-røret .

3. Fremgangsmåte ifølge krav l, karakterisert ved at blyrøret anordnes i ytterrøret ved å forme et blyrør, mate blyrøret til en kontinuerlig ekstruderings-anordning, og ekstrudering av ytterrøret under omslutning av blyrøret som en kjerne.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at både ytterrøret og blyrøret dannes ved kontinuerlig ekstrudering.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at blyrørets tykkelse før ekspandering ikke er mindre enn 2 mm.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at blyrørets tykkelse ikke er mer enn 1 mm.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at blyrøret oppvarmes til en temperatur som ikke er høyere enn 150°C før det ekspanderes.