Thema des Monats Februar 2010


Abbildung 1: Die Polyamid 12-Formmasse VESTAMID® LX9020 wurde speziell für Offshore-Anwendungen entwickelt. Foto: Evonik Industries.

Rohre, Röhren und Schläuche erfüllen in der modernen Energietechnik eine zentrale Aufgabe. In diesen „Adern“ werden all die festen, flüssigen und gasförmigen Stoffe gefördert und transportiert, die technische Systeme antreiben, versorgen und schützen. Treibstoffleitungen, Schmierstoffsysteme und Anlagen zum Kühlen oder Heizen sind treffende Beispiele, die zeigen, dass diese Komponenten wichtige Funktionsträger innerhalb komplexer Anwendungen darstellen. Einfache Rohre begleiten die Menschheitsgeschichte bereits seit langer Zeit – man denke hier beispielsweise an Blasrohre zur Jagd, an Bambusrohre als Konstruktionselemente für Unterkünfte oder an die frühen Systeme zur Wasserversorgung. Heute dagegen sind Rohre anspruchsvolle Bauteile aus hochwertigen Materialien. Die Aussteller der Messen Wire und tube zeigen jedes Jahr erneut, wie Rohre mit maßgeschneidert eingestellten Eigenschaftsprofilen, die an sie gestellten Anforderungen optimal erfüllen können. Insbesondere im Bereich der Energietechnik überzeugt der Markt mit innovativen und intelligenten Produktentwicklungen, die auch für nutzbringende Transfers in andere Industriebranchen bereitstehen.

Leistungsfähige Offshore-Leitungen

Seit Jahrzehnten ist der Essener Konzern Evonik erfahren in der Entwicklung von hochwertigen Polyamid-Formmassen aus denen Leitungssysteme für Kraftfahrzeuge hergestellt werden. Die gesammelten Erfahrungen über diese Werksstoffklasse und das gewachsene verarbeitungstechnische Know-how haben Wissenschaftler und Ingenieure nun auf Materialsysteme zur Herstellung dickwandiger Rohre übertragen können. Aufgrund ihrer anwendungsrelevanten Vorteile, die beispielsweise im Kriechverhalten, in der Duktilität, in der thermische Ausdehnung sowie in der Methanol- und der Hydrolysebeständigkeit liegen, kommen diese Leitungen in der Öl- und Gasindustrie zunehmend zum Einsatz. Gemeinsam mit Wellstream International Limited hat Evonik intensive Anwendungstests durchgeführt, um die Einhaltung der internationalen Normen – wie beispielsweise API 17J „flexible risers“ und ISO 13628-2 – nachzuweisen. Die Ergebnisse führten dazu, dass Wellstream von Lloyd’s Register die Zulassung zum Einsatz der Polyamid 12-Formmasse VESTAMID® LX9020 bei der Herstellung flexibler Leitungen zum Transport von Produktions- und Injektionsflüssigkeiten in der Offshore-Rohölförderung erhielt. Zwischenzeitlich wird dieses Materialsystem weltweit in mehr als 300 Offshore-Leitungen erfolgreich eingesetzt.

Gegen Leckagen: Ein Verband für Rohre


Abbildung 2: Das Stopaq Wrappingband - mit dem Hauptbestandteil Oppanol® der BASF hält es Rohrleitungen dicht und schützt vor Korrosion und Haarrissen. Foto: BASF.

Das niederländische Unternehmen Stopaq Europe B.V. hat ein leistungsfähiges Klebeband entwickelt, das konventionelle Rohrleitungen und Pipelines vor Korrosion und Haarrissen schützen kann. Aufgrund seines stofflichen Aufbaus versiegelt das Stopaq® Wrappingband jede noch so kleine Fehlstelle und macht Oberflächen völlig undurchlässig für Wasser und Gase. Möglich wurde diese Entwicklung durch die Verwendung des Kunststoffs Oppanol® der BASF - einem fließfähigem Polyisobuten (PIB). Dieses Material bietet ein ideales Eigenschaftsprofil für diesen Anwendungsfall, denn das Polyisobuten bleibt unter allen klimatischen Verhältnissen und Temperaturbedingungen zähflüssig – egal ob es bei Applikationen in der Wüste oder im Eismeer zum Einsatz kommt. Gegenüber den konventionell zur Abdichtung von Pipelines eingesetzten – gesundheitlich nicht immer unbedenklichen – Epoxidharz-Systemen ist dies ein nicht zu unterschätzender Vorteil. Denn diese benötigen zur Verarbeitung in heißen Regionen klimatisierte Baustellenzelte, da sonst die enthaltenen Lösemittel in den Lacken einfach verdampfen und dadurch ein zuverlässiges Handling nicht mehr möglich wäre. Oppanol® ist zudem ungiftig, haftet selbst an rauen Oberflächen und verfügt aufgrund seiner Fließfähigkeit über einen Selbstheilungseffekt, der kleine Beschädigungen selbsttätig verschließt.

Innovativ: Das Rohr als Fügeelement

Ingenieure aus dem Team von Prof. Armin Lohrengel vom Institut für Maschinenwesen der TU Clausthal arbeiten an der Untersuchung einer neuen Fügetechnologie, mit der Bauteile ohne den Einsatz weiterer Verbindungselemente – wie etwa Schrauben oder Nieten – verbunden werden können. Die Realisierung neuartiger Leichtbaukonstruktionen und die Entwicklung wegweisender Strategien zur Materialeinsparung sind die zentralen Ziele, des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert Grundlagenprojektes, das aktuell Lebensdauer, Materialpaarungen und Verschleißverhalten von so genannten „innenhochdruckgefügter Pressverbindungen“ untersucht. Das intelligente Fügeverfahren basiert auf einer vergleichsweise einfachen Methode. Zunächst wird ein Metallring auf ein Rohr gesteckt. Danach wird das Rohr an der Stelle, an der sich der Ring befindet, von innen mit immensem Druck – der bis zu 4000 bar betragen kann – beaufschlagt. Durch den hohen Innendruck verformt sich das Rohr plastisch und bleibt auch dann mit dem Ring dauerhaft verbunden, wenn die Druckeinwirkung beendet wird. Mercedes nutzt bereits dieses neue Fügeverfahren bei der Fertigung von Nockenwellen. Allerdings steht bisher kein umfangreiches Datenmaterial für Anwendungen in anderen Industriebranchen zur Verfügung. Aufgrund der Einsparung der Masse von Verbindungselementen, bietet dieses Vorhaben großes Potenzial für neuartige Leichtbaukonzepte im Maschinen- und Anlagenbau. Zudem sind weitere Innovationen im Automobilbau denkbar. So könnten beispielsweise zukünftige Lenksäulen durch Pressverbindungen derart optimiert werden, dass sie bei einem bestimmten Aufpralldruck in sich zusammensacken – dies wäre ein enormer Fortschritt für den Insassenschutz.

Dr.-Ing. Christoph Konetschny
Material- und Nanoexperte
www.materialsgate.de


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