NO300821B1 - Fremgangsmåte for kunststoffmantling av ståldeler - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å omslutte stålgjenstander på hvis mantelflate det anbringes et kunst-stoff belegg, som i det minste i områder kan bringes hhv. står i kontakt med et innleiringsmateriale, hvor den grenseflate som dannes av kunststoffbeleggets ytterflate mot innleiringsmaterialet er forsynt med profileringsfremspring.

Videre vedrører oppfinnelsen en ståldel som er forsynt med et kunststoffbelegg, og som i det minste i visse områder kan være eller er innleiret i et innleiringsmateriale, hvorved den av kunststoffbelegningens ytterflate dannede grenseflate mot innleiringsmaterialet er forsynt med profileringsfremspring.

Vedrørende teknikkens stand henvises til US-PS 3,599,435. Fra denne publikasjon er det kjent å utstyre et stålrør med matriksharpiksaktig masse, hvoretter det også i den ma-triksharpiksaktige masse formes fremspring av ringaktig forløpende forhøyninger som strekker seg på tvers av rørets lengdeakse. Når det gjelder ståldelen er det av betydning at forhøyningene består av samme materiale som belegningen, altså i så måte oppviser samme hårdhet.

Videre henvises til DE-OS 35 31 618. Her blir et stålrør forsynt med et termoplastisk kunststofflag, som deretter påføres et ytre belegg på betongbasis. Belegning med kunst-stoff skjer ved skruelinjeformet, overlappende vikling med et ekstrudert foliebånd, som er forsynt med minst en for-tykkelse som forløper over hele foliebåndets lengde. For-tykkelsen er anordnet på den kanten av foliebåndet som ikke blir overlappet med et etterfølgende lag av foliebåndet.

Betongbelegningen har særlig den funksjon å gjøre rørene tyngre, slik at den hydrostatiske oppdrift av de tomme rør blir utbalansert av ekstra vekt når offshore-rørledninger legges ut. Ved utlegning av slike rør opptrer betydelige strekkbelastninger, som overføres til stålrørene via den påførte mantel av utlegningsfartøyets holdeinnretninger. De stripeformede fortykkelser av foliebåndet, som er innleiret i betongbelegget, øker adhesjonen mellom kunststoffmantelen og betongmantelen.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å tilveie-bringe en fremgangsmåte av innledningsvis nevnte type, samt en tilsvarende ståldel, som på en særlig enkelt måte fører til økt adhesjon mellom kunststoffbelegg og innleiringsmateriale. Spesielt skal det ikke kreves spesielle ekstrude-ringsdyser ved en termoplastisk kunststoffbelegning.

Oppgaven løses ifølge oppfinnelsen ved at profileringsfremspringene er dannet av sideflankene av en spiralformet ribbe, som er ekstrudert på det oppvarmde kunststoffbelegg. Hvis stålkonstruksjonsdelen er en langstrakt gjenstand, f.eks. et rør, danner profileringsfremspringene trinn, som ligger på tvers av gjenstandens lengderetning. Som følge av en slik utformning fremkommer en binding som er sikret mot forskyvning mellom kunststoffmantelen og innleiringsmaterialet, som fortrinnsvis kan være utformet som betong-mantel. Hvis slike stålkonstruksjonsdeler i form av rør blir lagt ut i sjøen, vil lengdeforskyvningskreftene som opptrer mellom mantelmaterialet og røret bli fanget opp av den formtilpassede forbindelse som opprettes ved hjelp av profileringsfremspringene. Som følge av den spiralformede ribbe, dannes trinn som ligger på tvers av rørets lengderetning. Trinnenes størrelse er her avhengige av rørets diameter hhv. vekten av betongmantelen og selve stålrøret. Ifølge oppfinnelsen blir ståldelen først forsynt med kunststoffbelegget og i tilslutning ekstruderes den spiralformede ribbe på dette belegg. Ved kunststoffbelegget dreier det seg fortrinnsvis om et termoplastlag, slik at påførin-gen av belegg og spiralformet ribbe etter hverandre medfø-rer den fordel at det ikke må brukes spesielle ekstrude-

ringsdyser, som kjent fra teknikkens stilling (DE-OS

35 31 618), som samtidig produserer belegg og ribbe. Belegning skjer snarere uavhengig av ribbeutformningen, slik at den til enhver tid form- eller størrelsesmessig korrekte ekstruderingsdyse for ribben kan velges - avhengig av anvendelsestilfellet - uavhengig av ekstruderingsdysen for kunststoffbelegget. Dermed kan belegningsanlegget meget raskt tilpasses det til enhver tid ønskede anvendelsestil-felle ved en enkel utskifting av ekstruderingsdysen for den spiralformede ribben.

Videre skal den spiralformede ribbe anbringes på termo-plastbelegget tidsmessig umiddelbart etter påføring av dette og under påvirkning av banens utside og/eller den spiralformede ribbes festeside med en varmekilde for opprettholdelse av overflate-smeltetemperatur. Stålkonstruksjonsdelen som ennå befinner seg i varm tilstand etter påføring av plastbelegget, blir dermed umiddelbart i tilslutning forsynt med ribben, hvilket er energiteknisk hensiktsmessig. For sikring av en fast forbindelse mellom plastbelegget og ribben, må kunststoffbelegget hhv. ribbens festeside holdes på overflate-smeltetemperatur. Det er i denne forbindelse tilstrekkelig at noen få /nm av overflaten holdes i smeltetilstand. På berøringsstedet skjer en intim sammensmeltning.

Ved en videreføring av oppfinnelsen kan det påførte plastbelegg avkjøles, inntil den spiralformede ribbe blir på-ført, slik at plastbeleggets strukturelle styrke økes. Dette har den fordel at det avkjølte plastblegg er i stand til å oppta krefter slik at krympespenningene som i tilslutning utøves av den spiralformede ribbe, som følge av dennes avkjøling kan opptas uten skadevirkninger. Den nye, begynnende smelting av plastbeleggets overflate som finner sted ved påføring av ribbene, vil ikke forstyrre fordi begynnende smelting bare skjer i et dybdeområde på få ixm, og dette svekker ikke den strukturelle styrke som er opp-

nådd i de øvrige områder som følge av avkjølingen.

I tillegg ligger et fordelaktig trekk i at det er sørget for forskjellig hårdhet av profileringsfremspringene og belegget, særlig av den ekstruderte bane. Et særlig sterkt forbindelsesinngrep med innleiringsmaterialet kan spesielt oppnås ved at profileringsfremspringene består av det hårdere materialet.

Det kan være slik at innleiringsmaterialet til fiksering av stålgjenstanden, som fortrinnsvis har formen av et rør, er stasjonært anordnet. Særlig kan innleiringsmaterialet være utformet som en ankerblokk som kan fikseres i terrenget. Dermed blir det mulig å fiksere de enkelte, sammensveisede rør, f.eks. i en rørledning, stasjonært i bestemte punkter. Ved at ankerblokken, som fortrinnsvis består av betong, blir fiksert i terrenget, er stålrøret fiksert på dette sted, da det på grunn av profileringsfremspringene ifølge oppfinnelsen foreligger en fast binding mellom stålrør og ankerblokk.

Ifølge en variant for fiksering av konstruksjonsdelen av stål forsynt med profileringsfremspring, vil et rørparti som er forsynt med holdeankere omgi konstruksjonsdelen av stål, hvor rørpartiet på sin innside er forsynt med en profilering som opptar aksialkrefter, og det ringformede rom mellom stålkonstruksjonsdel og rørparti er fylt med en herdet forbindelsesmasse. Også på denne måten kan konstruksjonsdelen av stål, f.eks. et rør, fikseres stasjonært, idet hodeankrene eksempelvis er forankret i et betongfunda-ment eller blir festet til en tilsvarende konstruksjon. Via holdeankrene er rørpartiet fiksert, som i sin tur står i en ikke forskyvbar forbindelse med profileringspartiene via den herdede forbindelsesmasse. Forskyvning av forbindelses-massen er utelukket, da denne dels griper inn i profileringsfremspringene i belegget og dels er fastholdt av profileringen av innsiden av rørpartiet.

Som forbindelsesmasse kan det eksempelvis brukes betong, men fortrinnsvis benyttes kunstharpiks.

Som profilering av rørpartiets innside kan det benyttes et spiralformet steg som er festet der, f.eks. et fastsveiset spiralformetå steg av stål, såfremt rørpartiet likeledes består av stål.

Oppfinnelsen er illustrert på tegningene ved hjelp av flere utførelseseksempler, og på tegningene viser: fig. 1 en gjengivelse i perspektiv av et stålrør ifølge en første utførelsesform,

fig. 2 et parti av røret i lengdesnitt,

fig. 3 en skjematisk gjengivelse av påføringen av en ekstrudert bane foruten ribbe på et stålrør,

fig. 4 et partielt lengdesnitt av røret ved en utførelses-form som er forsynt med pulver- hhv. granulatlegemer,

fig. 5 likeledes en skjematisk gjengivelse av anbringelse av den ekstruderte bane på røret og av pulverkorn hhv. granulat på banen,

fig. 6 en skjematisk gjengivelse i perspektiv av en stålgjenstand i form av et rør, som er fiksert ved hjelp av en ankerblokk, hvor profileringsfremspringene er dannet av pulver- hhv. granulatkorn,

fig. 7 en gjengivelse ifølge fig. 6, hvor profileringsfremspringene er dannet av en spiralformet ribbe,

fig. 8 en gjengivelse, delvis i snitt, hvor et rør er fiksert ved hjelp av et rørparti, og hvor det som profile-ringsf remspring er anbragt pulver- hhv. granulatkorn på rørets kunststoffbelegg, og

fig. 9 en gjengivelse som i fig. 8, hvor det er anordnet en spiralformet ribbe som profileringsfremspring.

Ifølge fig. 1 omfatter rør 101, som er utformet som rørled-ningsrør, et indre, overflatekondisjonert stålrør 102, som utgjør en ståldel 102. Kondisjoneringen kan eksempelvis være en fosfatisering. Ytterligere en bestanddel av rørled-ningsrøret 101 er en innvendig mantel 103 av plast, som omgir stålrøret 102. Til dette vil særlig termoplast være egnet. Dessuten er det anordnet en ytre mantel 104 av armert betong.

For at motstanden mot innbyrdes lengdeforskyvning mellom det mantlede stålrør 102 og betongmantelen 104 skal bli optimal, er det ifølge den utførelsesform som er vist i fig. 2, anordnet en spiralformet forløpende ribbe 105 som går ut fra indre mantel 103. Sideflankene 105' av spiral-vindingene av den flate ribben 105 danner profilfremspring som rager inn i betongmantelen 104 og fører til dannelse av en formtilpasset forbindelse. Ribben 105 som er anordnet i spiralform, går ut fra indre mantels 103 mantelflate 103' og er fast forbundet med denne. Når det gjelder ribben 105, er også denne fremstilt av et termoplastisk materiale, som er valgt hårdere enn materialet i mantelen 103.

Belegningen av det overflatekondisjonerte rør 102 med indre mantel 103 fremgår av fig. 3. På stålrøret 102, som er forsynt med et tynt klebesjikt 106 vikles en bane 108 som kommer ut av en ekstruderingsdyse 107. Stålrøret 102 utfø-rer da en overlagret bevegelse. Foruten å dreie i retning av pil x, beveges det i retning av pil y, langs og forbi ekstruderingsdysen 107. På denne måten blir den ekstruderte bane 108 viklet i spiralform på stålrøret 102 og danner indre mantel 103. Under denne påføring blir røret varmet opp til den nødvendige temperatur.

I nærheten av ekstruderingsdysen 107 er det anordnet en tilleggsekstruderingsdyse 109. Gjennom denne utformes ribben 105 som vikles i spiralform på mantelen 103. Denne påføring av ribben 105 skjer ved sammensmeltningstempera-tur, slik at det ikke oppstår noen gjennomsmeltingseffekt. Da påføringen av ribben 105 følger etter, er en innfrarød strålingskilde 110 anordnet motstående tilleggsekstruderingsdysen 109 for at det skal oppnås tilstrekkelig smeltetemperatur.

Innleiring av røret som er forsynt med den indre mantel 103 og ribben 105, kan skje på vanlig måte i en etterfølgende arbeidsomgang som fører til at betongen trer inn i mellom-rommene mellom de spiralformede ribber. De sistnevnte danner trinn som ligger på tvers av rørets lengderetning og som medfører høy posisjonsstabilitet i aksial retning av betongmantelen på stålrøret 102. Fig. 4 og 5 illustrerer fremstilling av en utførelsesform, hvor en konstruksjonsdel av stål er utformet som et rør, og hvor indre mantel 103 blir anbragt på samme måte som ovenfor nevnt, idet en bane 108 som kommer ut av ekstruderingsdysen 107 vikles på stålrøret 102 som utfører en overlagret bevegelse.

I motsetning til ovenfor omtalte utførelsesform, foreligger det en beskikningsanordning 111 bak ekstruderingsdysen 107. Denne inneholder forvarmet, malt pulver hhv. granulat av plast, som blir anbrakt på det plastmantlede røret på en egnet måte. Overfor beskikningsnordningen 111 er det likeledes anordnet en infrarød strålingskilde 113, som produserer den forskriftsmessige sammensmeltingstemperatur. Granulatene 112 forbindes med indre mantel 103, men uten gjen-nomsmeltingsef f ekt, slik at det dannes profileringsfremspring, som rager opp av mantelens 103 mantelflate 103'

(jfr. spesielt fig. 4). Granulat-profileringsfremspringene 112 danner likeledes trinn 112', som forløper på tvers av rørets lengderetning, og som fører til en formtilpasset forbindelse mellom betongmantel 104 og indre mantel 103.

Pulverkornene hhv. granulatene kan ha varierende størrelse, avhengig av anvendelsesformål og størrelse av rørene. Også ved denne versjon kan granulatene 112 ha større hårdhet enn den indre mantel 103.

Det er fordelaktig at det påførte plastbelegg blir avkjølt for oppnåelse av økt strukturell styrke, inntil den spiralformede ribbe blir anbragt. En anordning for avkjøling av plastbelegget er skjematisk vist i fig. 5 og betegnet med henvisningstall 120. Kjøleanordningen 120 ligger mellom ekstruderingsdysen 107 for plastbelegget og beskikningsan-ordningen 111 for påføring av profileringsfremspring. En slik kjøleanordning kan også foreligge ved utførelseseksem-plet ifølge fig. 3 (ikke vist); den vil da ligge mellom ekstruderingsdysen 107 og tilleggsekstruderingsdysen 109. Ved avkjøling av plastbelegget som ble påført under varme-påvirkning får belegget en strukturell styrke som gjør at krympespenningene, som oppstår etter at den spiralformede ribbe er påført i tilslutning, kan opptas ved avkjøling uten at belegget tar skade. Ved avkjøling blir imidlertid også plastbeleggets overflatetemperatur så sterkt redusert at påføring av profileringsfremspring i tilslutning ikke kan finne sted. Her kommer varmekildene (infrarød strålingskilde 110, infrarød strålingskilde 113) til nytte, idet de bare smelter rørbeleggets overflate i en dypde på få nm, slik at det oppnås en intim sammensmelting med de aktuelle profileringsfremspring. Den strukturelle styrke som er oppnådd ved avkjøling vil i det vesenlige bibehol-des. Ved hjelp av avkjølingen kan også inntrengningsdybden av pulver- 112 hhv. granulatkorn styres ved utførelsesek-semplet i fig. 5.

Ifølge oppfinnelsen kan en stålgjenstand som er forsynt med plastbelegg og profileringsfremspring fikseres ved hjelp av innleiringsmaterialet. Dette er vist i fig. 6, hvor stålgjenstanden er et rør med plastmantel og innsmeltede pulver- hhv. granulatkorn, som vist i fig. 5. Det skal i denne forbindelse også nevnes at plastbelegget ikke må være fremstilt av ekstruderte vindinger. Det er også mulig å ekstrudere en slange som anbringes på stålrøret. Ifølge fig. 6 er innleiringsmaterialet ikke - som tidligere nevnt - utformet som et rørparti som omgir røret og fortrinnsvis består av betong, men utgjør en parallellepipe-tisk blokk 130. Blokken 130 kan fortrinnsvis bestå av betong og bare strekke seg over en del av rørets lengde. Det mantlede rør 102 er i det minste i området for blokken 130 forsynt med et plastbelegg med pulver- hhv. granulatlegemer 112, slik at det opprettes en intim forbindelse mellom blokken 130 og plastbelegget. Røret 102 som passerer gjennom blokken 130 er for så vidt ikke forskyvbart fiksert i forhold til blokken 130. Blokken 130 kan utgjøre en ankerblokk, hvis denne eksempelvis graves ned i terrenget eller fikseres på annen måte. Ved rørledninger kan man eksempelvis opprette fikseringspunkter på denne måten, som fikserer røret som ekspanderer ved varme og trekker seg sammen i kulde.

I fig. 7 er det vist ytterligere et utførelseseksempel, som bare skiller seg fra eksemplet i fig. 6 ved at røret har profileringsfremspring som er utformet som en spiralformet ribbe 105.

Ytterligere en utførelsesvariant for fiksering av røret fremgår av fig. 8. Røret 102 er stedvis koaksialt omgitt av et rørparti 131, samtidig som det er opprettet et ringfor-met rom 132 mellom røret 102 og rørpartiet 131. På innsiden av rørpartiet 131 er det utformet en profilering 133, som kan være utformet som et spiralformet steg 134 som er forbundet med innsiden av rørpartiet 131. Det spiralformede steg 134 danner trinn i rørpartiets aksialretning. Røret 102 er plastbelagt og er i det minste i området for rør-partiet 131 forsynt med profileringsfremspring, som ifølge fig. 8 er utformet som pulver- hhv. granulatkorn 112. På utsiden av rørpartiet 131 er det festet holdeankere 135, som er leiret i et fikseringsmateriale 136. Fikseringsmaterialet 136 kan eksempelvis være en konstruksjonsdel av betong, som i sin tur er fiksert i jorden eller lignende. Dessuten er det mulig å feste holdeankeret 135 til tilsvarende andre konstruksjoner. Det ringformede rom 132 er fylt med en herdende forbindelsesmasse 137. Slik oppnås en intim forbindelse mellom røret 102 og rørstussen 131, da forbin-delsesmassen 137 før herding har trengt inn mellom profileringsfremspringene 112 og profileringen 133 og for så vidt hindrer aksial forskyvning mellom rørpartiet 133 og røret 102. Rørpartiet 133 blir fastholdt ved hjelp av holdean-kerne 135 i fikseringsmaterialet 136. På denne måte er det således - på samme måte som vedrørende fig. 6 og 7 - skapt en fikseringsmulighet for røret 102.

Fig. 9 viser ytterligere et utførelseseksempel, som bare skiller seg fra fig. 8 ved at røret ikke er forsynt med profileringsfremspring av pulver- hhv. granulatkorn, men har en spiralformet ribbe 105 på sitt plastbelegg.

Som forbindelsesmasse 137 kan det med fordel benyttes kunstharpiks. Det er imidlertid også mulig å bruke betong.

Det skal til slutt også nevnes at det ved anbringelse av den ringformede ribbe 105 på plastbelegget på røret kan anordnes pressvalser, som presser det spiralformde steg fast mot plastoverflaten og på denne måte fremmer fiksering av det spiralformede steg.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for mantling av ståldeler (102), særlig rør, hvor det på ståldelens overflate anbringes et kunststoffbelegg som i det minste delvis kan bringes i, eller har kontakt med, et innleiringsmateriale, hvor grenseflaten mot innleiringsmaterialet som dannes av kunststoffbeleggets ytterflate, er forsynt med profileringsfremspring (105), karakterisert ved at profileringsfremspringene (105) dannes av sideflankene (105') av en spiralformet ribbe (105) som ekstruderes på det oppvarmede kunst-stof f belegg (bane 108).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav l, karakterisert ved at den spiralformede ribbe (105) anbringes på det termoplastiske kunststoffbelegg (108) tidsmessig umiddelbart etter påføring av belegget, hvorved beleggets utside og/eller festesiden av den spiralformede ribbe påvirkes med en varmekilde (110, 113) for opprettholdelse av en overflatesmeltetemperatur.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det påførte kunst-stof fbelegg (2, 103) blir avkjølt inntil påføring av den spiralformede ribbe (105) eller pulver/granulatkorn (112) for at kunststoffbeleggets (2, 103) strukturelle styrke skal økes.

4. Ståldel som er forsynt med et kunststoffbelegg, og som i det minste i visse områder kan være eller er innleiret i et innleiringsmateriale, hvorved den av kunststoffbelegningens ytterflate dannede grenseflate mot innleiringsmaterialet er forsynt med profileringsfremspring (105), karakterisert ved at profileringsfremspringene og kunststoffbelegget har forskjellig hårdhet (ekstrudert bane 108).

5. Ståldel som angitt i krav 4, karakterisert ved at innleiringsmaterialet (130, 137) til fiksering av materialet spesielt utformet som et rør (101, 102), er stasjonært anordnet.

6. Ståldel som angitt i krav 5, karakterisert ved at innleiringsmaterialet er utformet som en ankerblokk (130) som kan fikseres i terrenget.

7. Ståldel som angitt i krav 5, karakterisert ved at et rørparti (131) som er forsynt med holdeankere (135) omgir stålkonstruksjonsdelen som er forsynt med profilfremspring for å fiksere denne, hvor rørpartiet (131) på sin innside er forsynt med en profilering (133) som opptar aksialkrefter, og at det ringformede rom (132) mellom stålkonstruksjonsdelen og rørpartiet (131) er fylt med en herdet bindemiddelmasse (137) .

8. Ståldel som angitt i krav 7, karakterisert ved at bindemiddelmassen (137) er kunstharpiks.

9. Ståldel som angitt i krav 7 og/eller 8, karakterisert ved at profileringen (133) dannes av et spiralformet steg (134) som er forbundet med innsiden av rørpartiet (131).