[0001] Gegenstand der Erfindung sind eine Masse zur Erzeugung einer mantelartigen, entfernbaren
Schutzschicht nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Erzeugung
einer mantelartigen, entfernbaren Schutzschicht nach dem Oberbegriff des Anspruchs
4.
[0002] Sowohl in der Bau- wie auch in der Verfahrenstechnik ist es häufig nicht möglich,
Teile von Anlagen aus Werkstoffen zu fertigen, die gegen schädliche Einflüsse genügend
resistent sind. Die Gründe hierfür liegen darin, dass genügend resistente Werkstoffe
aus Gründen der Herstellung bzw. Formgebung, der Festigkeit oder des Preises nicht
verwendet werden können. Die schädlichen Einflüsse, denen Teile von Anlagen ausgesetzt
sein können, können sowohl von der Umgebung wie auch von in den Anlagen verarbeiteten
oder im Zusammenhang mit der Funktion der Anlagen verwendeten Stoffen ausgehen. Es
besteht daher in vielen Fällen die Notwendigkeit, solchen schädlichen Einflüssen ausgesetzte
Flächen mit einem entsprechend resistenten Oberflächenschutz zu versehen. Hierfür
sind im wesentlichen zwei Verfahren bekannt.
[0003] Beim ersten dieser Verfahren werden die zu schützenden Fläche mit einer haftenden
Schicht in der Art einer Imprägnierung oder Lackierung versehen; das Anbringen dieser
Schutzschicht geschieht dadurch, dass auf die zu schützenden Flächen das entsprechenden,
im allgemeinen flüssigen oder pastösen Mittel aufgebracht wird, was zum Beispiel durch
Bepinseln oder Besprühen mit dem Mittel oder durch Eintauchen in das Mittel erfolgen
kann. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es verhältnismässig schnell
und einfach durchführbar ist, wobei es sich nicht nur für verhältnismässig einfache
Flächen wie Ebenen eignet, sondern dass auch geometrisch komplizierteste Flächen damit
geschützt werden können. Das Verfahren weist aber auch stark ins Gewicht fallende
Nachteile auf. So ist es kaum oder nur mit beträchtlichem Aufwand möglich, die Schutzschicht
wieder von der zu schützenden Fläche zu entfernen, und zwar insbesondere dann, wenn
die geometrische Form der Fläche kompliziert ist. Eine Entfernung der Schutzschicht
ist aber in vielen Fällen notwendig, beispielsweise wenn die Schutzschicht mechanisch
oder chemisch angegriffen ist, sei es durch Abnützung oder weil an den zu schützenden
Teilen Veränderungen oder Reparaturen vorgenommen wurden; dabei ist es im allgemeinen
nicht möglich, im Laufe eines zusätzlichen Beschichtungsvorganges örtlich eine zusätzliche
Schicht aus dem schützenden Fluid aufzubringen, da eine solche im allgemeinen auf
der schon vorhandenen bzw. restlichen Schicht nicht haften würde. Die Reste der noch
vorhandenen Schutzschicht müssen also vor einer erneuten Beschichtung entfernt werden,
was im allgemeinen sehr aufwendig ist. Häufig kann die Schutzschicht nicht mechanisch
entfernt werden, sondern es müssen Lösungsmittel verwendet werden, die einerseits
kostspielig sind und anderseits meist umweltschädlichen Charakter haben. Schliesslich
fällt die entfernte Schutzschicht als Abfall an und lässt sich kaum einer Rezyklierung
zuführen.
[0004] Beim zweiten der Verfahren zum Anbringen einer Schutzschicht auf einer Fläche wird
eine Schicht aus einem festen Werkstoff auf der zu schützenden Fläche aufgebracht.
Herbei kann es sich bei zu schützenden Flächen mit einfacher geometrischer Formgebung
um Platten handeln, die mit Hilfe von mechanischen Befestigungselementen oder Klebstoffen
montiert werden. Kompliziertere Flächen wie beispielsweise Rohrleitungen, insbesondere
wenn sie Flansche oder T-Stücke mit Schraubenverbindungen aufweisen, werden dagegen
mit flexiblen Bändern umwickelt. Diese beispielsweise textilen Bänder sind im allgemeinen
mit imprägnierenden Stoffen, beispielsweise aus Erdölprodukten, getränkt. Bei derart
geschützten Flächen ist es nicht allzu schwierig, sie bei Bedarf entweder zu entfernen
oder zu ergänzen. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt aber darin, dass das Anbringen
der Schutzschicht, also das Umwickeln der Rohrleitungen, sehr zeitaufwendig ist und
nicht maschinell erfolgen kann. Probleme ergeben sich insbesondere dort, wo die zu
schützende Fläche Unregelmässigkeiten wie rückspringende oder vorspringende Teile
aufweist. Entfernte Bänder können ausserdem nicht wiederverwertet werden.
[0005] Es ist somit Aufgabe der Erfindung,
- eine Masse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die oben beschriebenen Nachteile
vermeidet und aus welcher in einfacher Weise ein einwandfreie Schutzschicht nicht
nur auf eine beliebige Flächen aufgebracht sondern bei Bedarf auch problemlos wieder
von dieser Fläche entfernt werden kann, sowie
- ein Verfahren zur Erzeugung einer mantelartigen, entfernbaren Schutzschicht aus dieser
neuen Masse vorzuschlagen.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst
- für die neue Masse durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1, und
- für das neue Verfahren durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs
4.
[0007] Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemässen Masse und des erfindungsgemässen
Verfahrens werden durch die abhängigen Ansprüche
2 bis
3 bzw.
4 bis
7 definiert.
[0008] Die Schutzschicht wird erfindungsgemäss durch Aufbringen einer geeigneten Masse in
Fluidform auf die zu schützende Fläche erzeugt. Hierfür wird die ursprünglich bei
Umgebungstemperatur feste Masse in Fluidform gebracht und auf die zu schützenden Fläche
aufgebracht, wo sie aushärtet. Das Aufbringen in Fluidform ist einfach durchführbar
und eignet sich insbesondere auch für zu schützende Flächen mit geometrisch komplizierter
Konfiguration. Die aufgebrachte Masse verbindet sich aber nicht mit der zu schützenden
Fläche sondern bildet nach ihrer Härtung eine mantelartige Schutzschicht, im weiteren
kurz als Mantel bezeichnet, in der Art eines in sich zusammenhängenden Körpers, der
die zu schützende Fläche kokonartig be- bzw. ummantelt. Die Masse, aus welcher der
Mantel entsteht, bildet nach ihrer Aushärtung einen in sich zusammenhängenden, dichtenden
Körper ohne unwillkürliche Durchbrüche und mit beträchtlicher Zähigkeit. Dieser Mantel
deckt zwar die zu schützende Fläche ab und folgt deren Form, auch dort, wo sie Ein-
und Ausbuchtungen oder krasse Richtungsänderungen aufweist, ohne jedoch mit ihr gewissermassen
zu verschmelzen bzw. an ihr anzubacken. In jedem Falle soll die Reissfestigkeit des
Mantels bzw. die Kohäsion seiner Masse grösser sein als die Haftung des Mantels an
der zu schützenden Fläche. Der Mantel lässt sich daher bei Bedarf als ganzes bzw.
in grossen Abschnitten mühelos durch Abschälen bzw. Abziehen von der zu schützenden
Fläche entfernen. Hierbei müssen weder abrasive mechanische Methoden wie Schleifen
noch chemische Methoden wie die Verwendung von Lösungsmitteln angewandt werden; dadurch
vermeidet man auch eine unwillkürliche Beschädigung der Fläche bei der Entfernung
des Mantels. Ein grosser Vorteil des neuen Verfahrens ist es ferner, dass der Mantel
bei thermischen oder mechanischen Deformationen der zu schützenden Fläche nicht reisst
sondern intakt bleibt, da er elastisch ist und ggfs. relativ zu der zu schützenden
Fläche in geringem Ausmass beweglich ist; dadurch wird die Lebensdauer des Mantels
stark erhöht. Das neue Verfahren eignet sich sowohl für ebene wie auch für ein- oder
mehrfach gekrümmte Flächen beliebiger Art, Richtung und Abmessung, und sowohl für
nach aussen wie nach innen gewandte Flächen. Im Falle von Rohrleitungen dient beispielsweise
ein Aussenmantel gegen eine Beschädigung der Rohraussenfläche durch Umgebungseinflüsse,
während eine Innenmantel das Rohr innen vor Beschädigung durch die in ihm geführten
Granulate, Flüssigkeiten oder Gase schützt.
[0009] Das Aufbringen der zur Bildung des Mantels bestimmten Masse erfolgt vorteilhaft durch
Sprühen.
[0010] Im allgemeinen wird zur Bildung des Mantels eine Masse bzw. ein Material vorgesehen,
das durch Erwärmung in Fluidform gebracht wird, wodurch sich die Verwendung von Lösungsmitteln
erübrigt.
[0011] Sowohl vom ökonomischen wie auch vom ökologischen Standpunkt aus ist es besonders
vorteilhaft, den von der zu schützenden Fläche entfernten Mantel wieder zu verwerten.
Dies geschieht einfach dadurch, dass der den Mantel bildende Stoff wieder erwärmt
und erneut aufgebracht wird. Ggfs. muss der den Mantel bildende Stoff in fester und/oder
flüssiger Form gereinigt, also gewaschen bzw. filtriert, werden. Dies hat mehrere
Vorteile; einerseits wird für die erneute Erzeugung eines Mantels kein neues Material
benötigt, es sei denn, das noch vorhandenen und rezyklierte Material müsse mengenmässig
ergänzt werden; anderseits fällt infolge der Rezyklierung des Mantels praktisch kein
Abfall an, der wiederum unter Kostenentstehung entfernt werden müsste.
[0012] Die Beschaffenheit der Masse, aus welcher der Mantel hergestellt wird, ist vom jeweiligen
Verwendungszweck abhängig. Grundsätzlich soll die Zähigkeit der Masse höher sein als
ihre Haftung an der zu schützenden Fläche. Bei der Wahl der geeigneten Masse sind
die Eigenschaften der zu schützenden Fläche, die Umgebung bzw. die durch diese ausgeübten
chemischen und mechanischen Wirkungen auf den Mantel und die Temperatur zu berücksichtigen,
unter welcher der Mantel benutzt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Masse
alterungsbeständig ist, unter anderem auch in dem Sinne, dass sie sich mehrmals abwechselnd
durch Wärmezufuhr in flüssigen und durch Wärmeabfuhr in festen Zustand bringen lässt.
[0013] Mäntel dieser Art sind erfindungsgemäss besonders geeignet zur Ummantelung von Rohrleitungen
und Rohrleitungsverbindungen, wie sie in grossen Stückzahlen auf Erdöl-Bohrplattformen
vorkommen. Dort sind solche Rohrleitungsverbindungen äusserst korrosionsgefährdet,
einerseits durch die salzhaltige Umgebungsatmosphäre und Spritzwasser, auch wenn sie
sich ausserhalb des Meerwassers befinden, und anderseits durch das Meerwasser selbst,
wenn sie in dieses eingetaucht sind. Besonderer Korrosion unterliegen Bereiche mit
Schraubenverbindungen, die die Schrauben und die durch sie verbundenen Flansche im
allgemeinen bezüglich der elektrischen Spannungsreihe unterschiedliche Werte aufweisen,
so dass sie einer heftigen Bimetallkorrosion unterliegen, wobei das salzhaltige Meerwasser
den entsprechenden Elektrolyten bildet. Diese Bimetallkorrosion ist um so intensiver,
je salzhaltiger das Meerwasser und je höher die Temperatur ist., wird aber durch die
erfindungsgemässen Massnahmen vollständig und dauerhaft unterbunden.
[0014] Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung weder auf die Ummantelung von
Rohrleitungen noch auf die Verwendung im Zusammenhang mit Erdöl-Bohrplattformen beschränkt
ist, sondern dass sie in praktisch allen Bereichen anwenden lässt, in welchen Oberflächen
vor äusseren Einflüssen zu schützen sind, wobei natürlich das zur Bildung des Mantels
bestimmte Material in Abstimmung auf die jeweiligen Umstände ausgewählt werden muss.
[0015] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
und mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugten Mantels
zum Schutz einer Rohrverbindung;
- Fig. 2
- eine Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrösserter Darstellung;
- Fig. 3
- eine vereinfachte schematische Darstellung der Erzeugung des Mantels; und
- Fig. 4
- eine vereinfachte, schematische Darstellung des Vorgehens bei der Entfernung des Mantels.
[0016] Fig. 1 zeigt eine Rohrleitungsverbindung
10 eines ersten Rohres
12 mit einem zweiten Rohr
14. Das erste Rohr
12 weist an seinem zu verbindenden Ende einen Flansch
13 auf, und das zweite Rohr
14 weist an seinem zu verbindenden Ende einen Flansch
15 auf. Die beiden Flansche
13, 15 sind mittels Schraubenbolzen
16 und Muttern
18 dichtend zusammengespannt. Die zu schützende Fläche
20 umfasst also einerseits die Aussenwandungen der Rohre
12, 14, die nach aussengewandten kreisringförmigen bzw. zylindermantelförmigen Flächen der
Flansche
13, 15 sowie die nach aussen gewandten Flächen der Schraubenbolzen
16 und der Muttern
18. Die zu schützende Fläche
20 ist mit einem Mantel
22 umgeben, der die gesamte Rohrleitungsverbindung
10 dichtend ummantelt, wobei eine Art Kokon gebildet wird, und dabei der Kontur der
Fläche
20 genau folgt. Dadurch werden der Zutritt von Wasser und Luft zur Fläche
20 verunmöglicht und somit jegliche Korrosion unterbunden.
[0017] Der in
Fig. 2 dargestellte Teil
11 der Rohrleitungsverbindung
10 zeigt, wie die den Mantel
22 bildende Masse auch kleinste Kavitäten
19 der Fläche
20 füllt, so dass selbst eine begonnene Korrosion gestoppt wird. Ausserdem gelangt mit
der den Mantel
22 bildenden Masse ein Korrosionsinhibitor
24 auf die Rohrleitungsverbindung
10, welcher sich auf der Fläche
20 absetzt.
[0018] Je nach dem Zustand der Fläche
20 empfiehlt es sich, diese vor dem Aufbringen des Mantels
22 zu reinigen, beispielsweise mittels einer Drahtbürste, und, je nach den Verhältnissen,
mit einem Primer zu versehen.
[0019] Fig. 3 zeigt schematisch das Aufbringen des Mantels
22 auf die Fläche
20. Hierzu wird eine Masse
21, welche zur Bildung des Mantels
20 vorgesehen ist, in einem heizbaren Behälter
30 erwärmt und dadurch verflüssigt bzw. in Fluidform gebracht, anschliessend durch einen
Schlauch
32 zu einer Spritzpistole
34 geführt und schliesslich, während sich die Spritzpistole relativ zur Fläche
20 in Richtung des Pfeiles
36 bewegt, auf die Fläche
20 gesprüht, wo sie sich im wesentlichen in Form des zu bildenden Mantels
22 absetzt und hierbei der Form der Fläche
20 präzis und in nächster Nähe folgt. Durch Abkühlung auf der Fläche
20 verfestigt sich die Masse
21 bzw. der Mantel
22 und bildet anschliessend einen in sich zusammenhängenden Körper bzw. eine Art Schale
oder Haut, wobei aber keine Verschmelzung oder Verklebung mit bzw. kein Anbacken an
die Fläche
20 erfolgt. Der Mantel
22 ist nun ein elastisches Gebilde und kann daher Wärme- oder Stressdilattationen des
Materials der Rohrleitungsverbindung
10 mitmachen ohne zu brechen.
[0020] Es kann vorkommen, dass der Mantel
22 nach einer gewissen Zeit erneuert werden muss, sei es, dass er aus irgendeinem Grunde
abgenützt ist, sei es, dass die Rohrleitungsverbindung
10 geöffnet oder ausgetauscht werden muss.
Fig. 4 zeigt die Entfernung des Mantels
22. Hierbei reicht es, den Mantel
22 an einer Stelle
23 längs einer kurzen Strecke zu perforieren oder aufzuschneiden - es sei denn, eine
solche Perforation sei bereits vorhanden und bilde die Ursache für die durchzuführende
Erneuerung des Mantels
22 - worauf sich der Mantel
22 insgesamt bzw. in sehr grossen flächigen Stücken von der Fläche
20 abziehen lässt.
[0021] Die von der Fläche
20 entfernte Masse
21 des ehemaligen Mantels
22 kann wiederverwendet werden. Es wird dazu, ggfs. nach einer Reinigung und Zerkleinerung,
erneut in den heizbaren Behälter
30 gebracht, wo es durch Erwärmung wiederum verflüssigt und somit versprühbar gemacht
wird.
[0022] Wie weiter oben erwähnt, können verschiedene Massen zur Erzeugung einer mantelartigen
Schutzschicht verwendet werden. Im folgenden werden Eigenschaften einer unter der
Bezeichnung E170 erhältlichen Masse beschrieben, welche sich als besonders geeignet
zum Schutz von Rohrleitungen, Flanschen, gelagerten Maschinen und Maschinenbestandteilen
und anderem, sowohl gegen atmosphärische wie auch gegen galvanische Korrosion erwiesen
hat. Es handelt sich um eine hochpolymere, lösungsmittelfreie, abschälbare und wiederverwendbare
Beschichtungsmasse.
Die Masse entspricht folgenden normierten Werten:
- ASTM B117-97 3'000 Stunden Salz-Nebel-Resistenz
- ASTM G62-87 Pinhole/Holiday-Test
- ASTM G62-87 Dielektrischer Wert
- ASM G53-96 Beschleunigtes
Die Masse ist honigfarben und transluzent, kann aber beliebig eingefärbt werden.
Der Flammpunkt liegt über 200°C.
Die Masse ist, wie schon erwähnt, lösungsmittelfrei, enthält also keine flüchtigen
organischen Bestandteile und keine weiteren schädlichen Zusätze. 100% der sprühbaren
Masse werden somit zu fester mantelartiger Beschichtung.
Die Masse enthält geeignete Korrosionsinhibitoren, welche sich nach der Aufsprühung
zwischen der zu schützenden Fläche und der mantelartigen Schutzschicht anlagern.
Im weiteren enthält die Masse Zusatzstoffe, durch welche ihr die Abschälbarkeit ohne
Reduktion der Adhäsivität verliehen wird.
Zusätzliche Additive wirken beispielsweise wärmestabilisierend.
Die dielektrischen Eigenschaften der Masse sind so, dass zwischen der mantelartigen
Schutzschicht und der zu schützenden Fläche keine Bimaterialkorrosion eintritt.
Geeignete Schichtdicken sind 1.0 bis 1.5 mm / 40 bis 60 mil bei normaler Korrosion,
sowie 2.0 bis 2.5 mm / 80 - 100 mil bei sehr aggressiver Korrosion.
Pro Durchgang ist bei Sprühen eine Schichtdicke von 750 bis 1'000 µm / 80 bis 100
mils erreichbar.
Die Schutzschicht ist in 1 bis 2 Minuten berührungstrocken, kann nach 5 bis 10 Minuten
übersprüht werden und ist in 10 Minuten so trocken, dass die mit ihr versehenen Teile
normal gehandhabt werden können.
Falls ein Primer der empfohlenen Art verwendet wird, ist dieser nach 30 bis 60 Minuten
übersprühbar.
Die Masse kann in der Originalpackung und bei 20°C 36 Monate aufbewahrt werden.
Die einzuhaltenden Temperaturen sind etwa die folgenden:
- Schmelztemperatur 140° C / 284° F
- Anwendungstemperatur 170°C bis 175°C / 338° F bis 344° F
- Maximaltemperatur 180° C / 212° F
- Maximale Substrat-Temperatur 100° C / 212° F.
Als Vorbereitungsarbeiten werden empfohlen
- mindestens Behandlung mit einer Stahldrahtbürste, Entfernung loser Farbteile
- üblicherweise zusätzliches Waschen mit reinem Wasser, eine Primer-Schicht
- optimal abrasive Hochdruckreinigung bis auf das blanke Metall, eine Primer-Schicht
[0023] Mit der oben beschriebenen Masse erhält man eine dreifache Schutzwirkung:
- Die Masse bildet nach ihrer Erstarrung eine mantelartige Schutzschicht, welche eine
zu schützende Fläche vollständig und porenfrei abdeckt bzw. ein zu schützendes Objekt
kokonartig umgibt.
- Wird die mantelartige Schutzschicht jedoch aus irgendwelchen Gründen perforiert, durch
unwillkürliche Beschädigung sei es durch gewollte Manipulation an den zu schützenden
Objekten, so behält der Korrosioninhibitor seine Wirkung, zur Verhinderung von kriechender
Korrosion bzw. als temporärer Schutz.
- Wird die mantelartige Schutzschicht völlig entfernt, so wirkt der Korrosionsinhibitor
bis zum neuerlichen Anbringen einer Schutzschicht.
1. Masse zur Erzeugung einer mantelartigen Schutzschicht (22), welche aus einem festen Zustand in einen flüssigen, auf eine Fläche (20) sprühbaren Zustand bringbar ist, und welche nach dem Versprühen wieder in ihren festen
Zustand gelangt,
wobei die Masse beim Erreichen ihres festen Zustandes einen in sich zusammenhängenden,
perforationsfreien Körper mit hoher Zähigkeit bildet, dessen Kohäsion grösser ist
als seine Haftung an der Fläche, derart, dass die mantelartige Schutzschicht (22) als Ganzes oder mindestens in grossen Abschnitten von der Fläche (20) abziehbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Masse mehrfach abwechselnd durch Wärmezufuhr verflüssigbar und durch Wärmeabfuhr
verfestigbar ist, wobei die aus der Masse erzeugbare mantelartige Schutzschicht (22) zum Schutz einer Aussenfläche, insbesondere einer Rohrleitungsverbindung (11) und insbesondere an einer Erdöl-Bohrinsel, bestimmt ist, um einen die Aussenfläche
einschliessenden Kokon zu bilden.
2. Masse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie einen Zusatzstoff, beispielsweise einen Korrosioninhibitor, enthält, welcher
bei ihrer Verfestigung ausgeschieden wird.
3. Masse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie im wesentlich aus E 170 besteht.
4. Verfahren zur Erzeugung einer entfernbaren Schutzschicht
(22) auf einer zu schützenden Fläche
(20) aus der Masse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass
- die Masse durch Erwärmung in Fluidform gebracht wird,
- in Fluidform auf die Fläche (20) aufgebracht wird,
- und sich unter Abkühlung verfestigt, um als Schutzschicht (22) einen in sich zusammenhängenden mantelartigen Körper zu bilden, und dass bei Bedarf
- die Schutzschicht (22) mindestens bereichsweise als Ganzes von der Fläche (20) abgezogen und durch eine weitere Erwärmung wieder in Fluidform gebracht wird, um
erneut auf eine Fläche (20) aufgebracht zu werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die die mantelartige Schutzschicht (22) erzeugende Masse durch Sprühen auf die Fläche (20) aufgebracht wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Masse vor oder nach der weiteren Erwärmung gereinigt, beispielsweise gewaschen
und/oder filtriert, wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die die mantelartige Schutzschicht (22) bildende Masse einen Korrosionsinhibitor (24) enthält, das sich nach dem Aufbringung der Masse auf der Fläche (20) absetzt und beim Entfernen der Masse auf der Fläche (20) verbleibt.