DE2754788A1

DE2754788A1 - Verfahren zum nachweis defekter stellen von metalltanks mit waermedaemmschichten aus polyurethanschaum

Info

Publication number: DE2754788A1
Application number: DE19772754788
Authority: DE
Inventors: Takashi Kaihara; Toshitsugu Kusaka; Masao Taneoka
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1976-12-09
Filing date: 1977-12-08
Publication date: 1978-06-15
Also published as: US4174480A; JPS5747423B2; JPS5371889A

Description

Oil Company, Ltd.

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis oder zur Ermittlung von defekten Stellen oder Bereichen eines Metalltanks zur Lagerung von heißen Kohlenwasserstoffölen, der an den Seitenwänden bzw. den Außenwandungen einen Wärmedämmüberzug oder eine thermische Schutzschicht aus einem Polyurethanschaum aufweist, d.h. zum Nachweis der korrodierten Bereiche der Seitenwände und der defekten Stellen des Schutzüberzugs aus dem Polyurethanschaum, die die Korrosion der Tankseitenwände verursachen.

Zur Wärmedämmung oder zur Isolation von Tanks, wie Tanks zur Lagerung von heißen Kohlenwasserstoffölen, wurden bislang im allgemeinen Wärmedämmaterialan, wie poröse oder faserartige Mineralprodukte, wie Calciumsilicat und Steinwolle, zusammen mit Deckmaterialien, wie verzinktem Stahlblech,verwendet.

Seit etwa 1969 werden diese Tanks in der Weise konstruiert, daß durch Aufspritzen mit Hilfe einer Spritzpistole in situ auf den Seitenwänden des Tanks ein Schutzüberzug aus einem harten Polyurethanschaum gebildet wird. Dies ist in mehrerer Hinsicht von Vorteil. Unter anderem kann dieses Material eine Struktur mit geschlossenen Zellen aufweisen und zeigt daher im Vergleich mit den herkömmlichen porösen oder faserartigen Wärmedämmaterialien einen geringeren Wassergehalt oder eine geringere Wasseraufnahme und besitzt eine größere Fähigkeit die Wärme zurückzuhalten. Weiterhin ist kein Deckmaterial, wie verzinktes Stahlblech, erforderlich. Die Baukosten sind daher gering und die Bauzeiten sind kurz. Tanks dieser Art können leicht repariert werden und machen kein Gerüst erforderlich.

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Die Erfindunq sei anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen mit einem

Polyurethanschaumüberzug versehenen Metalltank,

Fig. 2 anhand einer Kurve den Zusammenhang zwischen

dem Wassergehalt oder der Wasseraufnahme eines typischen gcschlossenzelligen, harten Polyurethanschaums in Abhängigkeit von der Temperatur,

Fig. 3 anhand einer Kurve den Zusammenhang zwischen dem Wassergehalt eines typischen harten Polyurethanschaums und seiner thermischen Leitfähigkeit,

Fig. 4 anhand einer Kurve die Beziehung zwischen der

Oberflächentemperatur und der Dicke eines PoIyurethanschaums und

Fig. 5 anhand von Thermographien bzw. Infrarotwärmebildern den Zusammenhang zwischen der Verteilung der Oberflächentemperatur und der korrodierten Bereiche der Seitenwände.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, kann man die Seitenwand des Tanks mit einem überzug aus einem Polyurethanschaum versehen, indem man die Oberfläche der Seitenwand 1 des Tanks mit einer einen harten Polyurethanschaum bildenden Zubereitung bespritzt, die überwiegend aus mindestens einem Polyol, mindestens einem Polyisocyanat und einem Treibmittel, wie einem fluorierten Kohlenwasserstoff (Freon) besteht, wodurch eine Schicht 2 aus geschäumtem Polyurethan gebildet wird.

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Damit der gebildete harte Polyurethanschaum die erforderliche Flammbeständigkeit besitzt, werden üblicherweise halogenhaltige oder phosphorhaltige organische Verbindungen zu der den Polyurethanschaum bildenden Zubereitung zugesetzt oder man verwendet für die Bildung des Polyurethans Reaktionsteilnehmer, die in ihrem Molekül Halogenatome und/oder Phosphoratome aufweisen. Gewünschtenfalls kann man die äußere Oberfläche des harten Polyurethanschaumüberzugs 2 durch Bespritzen mit einem feuerfesten überzug 3 versehen.

Bei solchen Stahltanks, die einen Schutzüberzug aus Polyurethanschaum aufweisen, insbesondere bei Tanks, die während mehreren Jahren für die Lagerung von heißen Kohlenwasserstoffölen, wie heißen Brennölen, mit einer Temperatur von etwa 70⁰C bis etwa 80⁰C verwendet worden sind, ist in jüngster Zeit das Auftreten von lokalen Korrosionen an der Oberfläche der Seitenwände des Tanks festgestellt worden, die einer Behandlung bedürfen. Es hat sich gezeigt, daß die Absorption von Wasser durch den Polyurethanschaum solche Korrosionen verursacht, die unregelmäßig und lokal auftreten.

Obwohl der harte Polyurethanschaum als solcher an sich wasserabstoßend ist und einen geschlossenzelligen Aufbau aufweist, wird angenommen, daß der Polyurethanschaum aus den folgenden Gründen Wasser absorbiert oder sich so verändert, daß er Wasser absorbieren kann.

1.) Bereiche, bei denen der Schäumvorgang sehr intensiv abgelaufen ist, können offene Zellen aufweisen, die Wasser absorbieren können.

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2.) Wenn der Polyurethanschaum während längerer Zeit erhöhten Temperaturen von etwa 70 bis etwa 80⁰C ausgesetzt wird, wird er nach und nach abgebaut und derart verändert, daß er Wasser absorbiert. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, daß der Wassergehalt oder die Wasseraufnahme eines typischen geschlossenzelligen, harten Polyurethanschaums drastisch mit der Temperatur zunimmt (siehe Fig. 2).

3.) Regen kann über jene Bereiche eindringen, bei denen die Lackschicht zur Verhinderung des Eindringens von Feuchtigkeit nicht gut ist, welche Lackschicht auf die oberen und unteren Enden des Polyurethanschaumüberzugs oder jene Bereiche aufoebracht wird, in denen eine Trepoe oder Leiter angeordnet ist, oder kann über jene Bereiche eindringen, bei denen sich Risse in dem überzug gebildet haben oder bei denen eine Auftragsschicht der Überzugszubereitung an eine andere Auftragsschicht angrenzt.

4.) Gegebenenfalls kann ein etwaiger Flammschutzüberzug 3 hydrophob sein und Wasser absorbieren, wodurch die Wasseraufnahme des Polyurethanschaumüberzugs begünstigt wird.

Nachdem Wasser einmal in den Polyurethanschaum eingedrungen ist, reagiert es mit Cl und/oder PO. unter Bildung von Säuren, die eine Korrosion der metallischen Seitenwände des Tanks verursachen.

Die Analyse von Wasserproben, die in einem Polyurethanschaum-Schutzüberzug vorhanden waren zeigen einen pH-Wert von 4,0 bis 6,0 und die Anwesenheit von Cl , PO. und P.

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Um einen Polyurethanschaumüberzug, der in erheblichem Umfang Wasser absorbiert hat, vollständig zu reparieren, müssen der gesamte Oberzug oder mindestens jene Bereiche des Oberzugs, die die unteren Abschnitte der Seitenwände des Tanks bedecken, wo eine intensive Korrosion erfolgt ist, abgenommen und durch ein frisches Dämmaterial ersetzt werden. Eine solche Methode ist offensichtlich hinsichtlich der notwendigen Reparaturkosten und des Energieverbrauchs zur Aufrechterhaltung der Wärme des Tankinhalts während der Reparatur zu kostspielig.

Demzufolge ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, ein Verfahren zum Nachweis defekter Stellen von Metalltanks zur Lagerung von heißen Kohlenwasserstoffölen, die an den Seitenwänden oder Außenwandungen mit einer Wärmedämmschicht aus Polyurethanschaum versehen sind, anzugeben, d.h. zum Nachweis der defekten Bereiche oder Stellen des Oberzugs, die Wasser enthalten und demzufolge der darunter liegenden korrodierten Bereiche der Seitenwände, welches Verfahren es ermöglicht, bei geringen Kosten die defekten Bereiche sowohl des Überzugs als auch der Tankseitenwände schnell und einfach festzustellen und somit die Bereiche zu ermitteln, die repariert werden müssen.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß die thermische Leitfähigkeit eines Polyurethanschaums der Wasser absorbiert hat, zunimmt, was zur Folge hat, daß Wärme von dem heißen Kohlenwasserstofföl in dem Tank durch die Seitenwand und den überzug aus dem feuchten Polyurethanschaum zur äußeren Oberfläche des Überzugs geleitet wird, was zu einem Anstieg der Oberflächentemperatur des Überzugs führt.

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Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren der in den Patentansprüchen definierten Art.

Die Fig. 3 verdeutlicht den Zusammenhang zwischen dem Wassergehalt V (in VoL-%) einer Probe eines typischen, harten Polyurethanschaums und der thermischen Leitfähigkeit Λ (in kcal/m h ⁰C) der Probe, wobei die aufgetragenen Punkte die experimentell bestimmten Werte von X-wiedergeben, die mit Hilfe einer nicht-stationären Wärmestrahlungsmethode ermittelt wurden, während die gerade Linie die theoretisch berechneten Werte X. , gemäß der folgenden Gleichung (1) wiedergibt:

3- = 0,0166 + 0,494 V/100 [kcal/mh ⁰C J (1)

worin V für den Wassergehalt des Polyurethanschaums in

Vol.-% und X., für den theoretischen Wert der thermischen tn

Leitfähiqkeit eines Polyurethanschaums, der V Gew.-% Wasser enthält, stehen.

Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, stimmen die gemessenen Werte X der thermischen Leitfähigkeit des Polyurethanschaums gut mit den theoretischen Werten λ , stehen ^tn

überein und in quter Korrelation zu dem Wassergehalt V des Polyurethanschaums. Diese Tatsache könnte auch an einem tatsächlichen Tank festgestellt werden, der mit einem Polyurethanschaumüberzug versehen ist, indem man die thermische Leitfähigkeit des Polyurethanschaumüberzugs über die Oberflächentemperatur des Überzugs und die Temperatur des in dem Tank gelagerten Öles ermittelt, und den Zusammenhang zwischen der festgestellten thermischen Leitfähigkeit und dem Wassergehalt des Überzugs überprüft.

Es ist anzunehmen, daß die Oberflächentemperatur des

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Polyurethanschaums nicht nur von dem Wassergehalt des Schaums sondern auch von der Dicke der Schaumschicht abhängt. Daher wurde von der Anmelderin der Zusammenhang zwischen der Oberflächentemperatur und der Oberzuqsdicke für verschiedene Polyurethanschaumüberzüge mit unterschiedlich Wassergehalten ermittelt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 4 zusammengestellt.

Als Ergebnis hat sich gezeigt, daß innerhalb eines für die Praxis geeigneten Dickenbereichs von mindestens etwa 20 mm, die Oberflächentemperatur des Oberzugs mehr von dem Wassergehalt des Überzugs als von der Dicke des Oberzugs beeinflußt wird. Dies bedeutet, daß geringfügige Änderungen der Dicke der aufgespritzten und aufgeschäumten Polyurethanschicht die Oberflächentemperatur des gebildeten Polyurethanschaumüberzugs nicht stark beeinflussen und daß es möglich ist, den ungefähren Wassergehalt von Bereichen des Polyurethanschaumüberzugs des Tanks dadurch zu ermitteln, daß man die Oberflächentemperaturen der entsprechenden Bereiche des Überzugs mißt.

In der Praxis ist es für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, die Verteilung der Oberflächentemperaturen des Polyurethanschaumüberzugs dadurch zu bestimmen, daß man ein Infrarotwärmebild oder eine Thermographie der äußeren Oberfläche des Oberzugs aufnimmt und das in dieser Weise gewonnene Wärmebild analysiert oder untersucht, um jene Bereiche des Oberzugs mit relativ hohen Temperaturen festzustellen. Für diesen Zweck ist es von Vorteil, sogenannte Thermographievorrichtungen zu verwenden, wie die von der Firma Cannon K.K. erhältliche Wärmebildkamera "Thermo-Kamera"CT-4B, oder die von der Firma Nippon Denshi K.K. erhältiche Vorrichtung "Thermoviewer" JTG-IB. Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung kann man eine genaue Verteilung der Temperaturen als photographisches Bild oder als Fernsehbild aufnehmen.

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Dies ist von Vorteil, da die Oberflächentemperaturen einer großen Oberfläche, wie der äußeren Oberfläche der Seitenwände eines Tanks, gleichzeitig innerhalb einer kurzen Zeit festgestellt werden können.

Eine bevorzugte Arbeitsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist beispielsweise die folgende:

1.) Man füllt den Tank soweit mit heißem Kohlenwasserstofföl, daß das ölniveau oberhalb des oberen Randes des Polyurethanschaumschutzüberzugs liegt, der auf die Seitenwände des Tanks aufgetragen ist.

2.) Dann nimmt man in Abwesenheit von direktem Sonnenlicht, d.h. bei Nacht oder an einem wolkigen Tag, mit Hilfe einer geeigneten Thermographievorrichtung ein Infrarotwärmebild der äußeren Oberfläche des Überzugs auf, und stellt auch die Position fest, auf der die Thermographieeinrichtung gerichtet worden ist.

3.) Dann nimmt man mit einer normalen Kamera aus der gleichen markierten Position ein normales photographisches Bild des Tanks auf.

4.) Dann bringt man das Wärmebild durch Vergrößern oder Verkleinern mit dem normalen photographischen Bild in Übereinstimmung.

5.) Das erhaltene Wärmebild wird auf eine transparente Folie übertragen, wobei man verschiedene Farben für entsprechende Bereiche unterschiedlicher Temperaturen verwendet.

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6.) Dann legt man das farbige Bild auf der transparenten Folie auf das normale photographische Bild und befestigt es.

7.) Mit dem in dieser Weise erhaltenen Bild ist es möglich, den Ort, die Form und die Dimensionen der defekten Stellen des Tanks festzustellen.

Unter Verwendung einer Thermographievorrichtung, die zum Nachweis von Temperaturen von -20⁰C bis 1 850⁰C geeignet ist und ein Temperaturauflösungsvermögen von 0,1⁰C besitzt und 20 000 Bildelemente aufweist, wird bei Nacht ein Infrarotwärmebild eines mit einem Polyurethanschaum überzogenen Tanks aufgenommen, der mit einem Heizöl mit einer Temperatur von 75°C gefüllt ist. Dann wird der Polyurethanschaumüberzug abgezogen und in kleine quadratische Abschnitte zerschnitten. Dann bestimmt man für jeden Abschnitt des Polyurethanschaums die Dicke und den Wassergehalt und untersucht auch den unter diesem Abschnitt liegenden Bereich der Seitenwand, um das Ausmaß der Korrosion festzustellen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 5 (1 bis 4) wiedergegeben. Die Fig. 5 (1) zeigt die Dickenverteilung des Schaums, wobei der Buchstabe A für relativ dicke Bereiche, der Buchstabe B für Bereiche mittlerer Dicke und der Buchstabe C für relativ dünne Bereiche stehen. Die Fig. 5 (2) zeigt die Verteilung des Wassergehalts des Schaums, wobei der Buchstabe A für Bereiche mit relativ hohem Wassergehalt, der Buchstabe B für Bereiche mit mittlerem Wassergehalt und der Buchstabe C für Bereiche mit relativ geringem Wassergehalt stehen. Die Fig. 5 (3) zeigt die Verteilung der korrodierten Bereiche der Seitenwände des Tanks, wobei der Buchstabe A für ziemlich stark korrodierte Bereiche, der Buchstabe B für schwach korrodierte Bereiche und der Buchstabe C für nicht korrodierte Bereiche stehen. Die Fig. 5 (4) zeigt

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die Verteilung der Oberflächentemncraturen des Schaums, wobei der Buchstabe A für Bereiche mit relativ hohen Temperaturen, der Buchstabe B für Bereiche mit mittleren Temperaturen und der Buchstabe C für Bereiche mit relativ niedrigen Temoeraturen stehen.

Es ist aus den Fig. 5 (2), (3) und (4)ohne weiteres zu ersehen, daß die Verteilung der Oberflächentemperaturen des Polyurethanschaums, wie sie in der FiQ. 5 (4) dargestellt ist, ziemlich gut mit der Verteilung des Wassergehalts des Schaums, der in der Fig. 5 (2) dargestellt ist, und der Verteilung der korrodierten Bereiche der Seitenwände, die in der Fig. 5 (3) angegeben ist, übereinstimmt. Weiterhin läßt die Fig. 5 (1) erkennen, daß Änderungen der Dicke des Schaums bezüglich der Verteilung der anderen Parameter völlig ohne Relevanz ist.

Es ist somit ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren es ohne weiteres und schnell ermöglicht, defekte Bereiche eines Überzugs aus einem Polyurethanschaum und korrodierte Bereiche der Seitenwände des Tanks festzustellen, Die aufgefundenen defekten Stellen und korrodierten Bereiche können dann in geeigneter Weise repariert werden.

Nach Berechnungen der Anmelderin hat sich gezeigt, daß die Reparaturkosten, die auftreten, wenn man mit Hilfe des erfindungscremäßen Verfahrens die defekten Stellen des Polyurethanschaums feststellt und nur diese aufgefundenen Stellen repariert, lediglich etwa 20 bis 30 % der Kosten ausmachen, die dann aufzuwenden sind, wenn der gesamte Schutzüberzuq abgenommen und durch einen neuen Oberzug ersetzt werden muß.

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NIPPON OIL COMPANY, LIMITED No. 3-12, 1-chome, Nishishimbashi, Minato-ku, Tokyo, Japan

Verfahren zum Nachweis defekter Stellen von Metalltanks mit Wärmedämmschichten aus Polyurethanschaum

Patentansprüche

l1. ^erfahren zum Nachweis defekter Stellen von Metalltanks zur Lagerung heißer Kohlenwasserstofföle, die an den Seitenwänden mit einem Wärmedämmüberzug aus Polyurethanschaum versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die korrodierten Bereiche der Tankseitenwände und die defekten Stellen des Polyurethanschaumüberzugs, die die Korrosion der Tankseitenwände verursachen, durch Bestimmung der Verteilung der Oberflächentemperaturen des Polyurethanschaumüberzugs festgestellt werden.

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ORtQlNAL INSPECTED

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2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h qekennzeichnet , daß die Verteilung der Oberflächentemperaturen des Polyurethanschaumüberzugs dadurch ermittelt wird, daß ein Infrarotwärmebild der äußeren Oberfläche des Polyurethanschaumüberzugs aufgenommen und hinsichtlich der Bereiche untersucht wird, die relativ hohe Temperaturen aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Infrarotwärmebild der äußeren Oberfläche des Polyurethanschaumüberzugs in Abwesenheit von direkter Sonnenstrahlung aufgenommen wird, wenn der Tank so weit mit der darin zu lagernden Flüssigkeit gefüllt ist, daß das Flüssigkeitsniveau in dem Tank oberhalb des oberen Randes des Polyurethanschaumüberzugs liegt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Polyurethanschaumüberzug eine Dicke von mehr als etwa 20 mm aufweist .

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