Verbundwerkstoff- versus Metall-Rohrleitungssysteme
Da immer mehr Rohre aus Verbundwerkstoffen zum Einsatz kommen, gibt es einen Aufschwung in der Forschung und Entwicklung in Bezug auf die Mechanik von Verbundwerkstoffrohren und die Vorhersage von Versagen unter verschiedenen Belastungsbedingungen.
Verbundwerkstoffrohre bieten mehrere Vorteile gegenüber metallischen Systemen, insbesondere wenn die Kontroll- und Schadensbegrenzungsmaßnahmen nicht korrekt befolgt werden. Metallische Konstruktionen erfordern in der Regel mehr Inspektionen, Reparaturen und Wartungsarbeiten während ihrer Lebensdauer, was bedeutet, dass Abschaltungen eingeplant werden müssen und die Ausgaben steigen. Diese Abschaltungen werden durch Verbundrohre gemildert, da sie alle Probleme im Zusammenhang mit Korrosion sowie die Notwendigkeit von Korrosionsschutzmitteln oder kathodischem Schutz beseitigen.
Durch das Fehlen von Verzunderung und anderen Beeinträchtigungen der Rohrinnenseite haben Verbundrohre im Vergleich zu metallischen Rohren ein besseres internes Fließverhalten. Verbundrohre weisen außerdem eine hervorragende Festigkeit und Steifigkeit bei viel geringerem Gewicht auf, was die Handhabung ohne Hebezeuge erleichtert und somit die Lebenszyklus-, Transport- und Installationskosten reduziert.
Allerdings können Rohre aus Verbundwerkstoffen teurer sein als vergleichbare Rohre aus Metall, wobei diese Kosten oft durch die geringeren Montagekosten für Verbundwerkstoffrohre ausgeglichen werden können.
Anwendungen
Es gibt eine Reihe von Anwendungen für Verbundwerkstoffrohre, unter anderem in der Öl- und Gasindustrie, wo sie teure korrosionsbeständige Metalle wie Titan oder Duplex-Edelstahlrohre ersetzen können.
Verbundwerkstoffrohre werden in Wasserleitungen für Feuerlösch- oder Kühlsysteme, Entwässerungs- und Abwassersysteme sowie für in Trinkwasserleitungen verwendet. Mit Filament gewickelte Verbundrohre werden auch in Sektoren wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Schifffahrt, dem Bauwesen und sogar im Sport eingesetzt.
Was ist ein flexibles Verbundohr?
Wie andere Verbundwerkstoffrohre besteht ein flexibles Verbundrohr (Flexible Composite Pipe, FCP) aus mehreren Schichten, die in der Regel mindestens einen thermoplastischen Liner, verstärkende Mittelschichten und einen äußeren thermoplastischen Schutzmantel umfassen. Aufgrund seiner Flexibilität kann ein FCP für einen effizienten Transport und eine schnelle Installation auf eine Spule aufgerollt werden, ohne dass so viele Verbindungen erforderlich sind.
FCPs gibt es in verschiedenen Ausführungen, darunter verstärkte thermoplastische Rohre (RTPs) und thermoplastische Verbundrohre (TCPs). Allerdings sind FCPs in der Regel teurer als die metallischen Alternativen und können je nach Rohrwandstärke und verwendeten Materialien in Bezug auf Durchmesser, Temperatur und Druck leiden. Diese Kosten können später durch geringere Kosten für Transport, Installation, Betrieb und Wartung ausgeglichen werden.
Was ist ein TCP-Rohr?
Wie bereits erwähnt, werden thermoplastische Werkstoffe in TCP-Systemen (thermoplastische Verbundwerkstoffrohre) verwendet, um dem Rohr Festigkeit und Steifigkeit zu verleihen. Diese spulbaren Rohre bestehen aus mehreren vollverklebten Lagen, z.B. einer polymeren Innenauskleidung sowie einem faserverstärkten Polymerlaminat und einem Außenmantel zum äußerlichen Schutz. Diese äußere Mantelschicht kann je nach Anwendung beschichtet werden, um zusätzliche Eigenschaften wie UV-Beständigkeit zu erreichen.
Fazit
Rohre aus Verbundwerkstoffen werden bereits erfolgreich für viele Anwendungen in unterschiedlichen Branchen eingesetzt. Diese Rohre, die bereits in großem Umfang für den Transport verschiedener Arten von Wasser verwendet werden, werden zunehmend auch in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt, wo sich ihre Festigkeit, ihr geringes Gewicht und das Fehlen von Korrosionsproblemen als vorteilhaft erweisen.
Sie sind einfach zu transportieren und zu installieren und benötigen einen sehr geringen Bedarf an Wartung und Inspektion. Diese Vorteile von Verbundwerkstoffrohren wiegen die höheren Materialkosten auf. Da sie in einer Reihe von verschiedenen Materialtypen und als spulbare, flexible Optionen erhältlich sind, wird der Einsatz von Verbundwerkstoffrohren voraussichtlich weiter zunehmen.