DE3318524C2 - - Google Patents

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DE3318524C2
DE3318524C2 DE3318524A DE3318524A DE3318524C2 DE 3318524 C2 DE3318524 C2 DE 3318524C2 DE 3318524 A DE3318524 A DE 3318524A DE 3318524 A DE3318524 A DE 3318524A DE 3318524 C2 DE3318524 C2 DE 3318524C2
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Paolo Della Fagiana Carimate It Porta
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16L59/00Thermal insulation in general
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    • F16L59/18Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like adapted for joints
    • F16L59/184Flanged joints
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand.
Es ist sehr oft erwünscht, ein Fluid, dessen Temperatur sich von der der Umgebung unterscheidet, von einem Ort zu einem anderen mit einem Minimum an Wärmeaustausch zwischen dem Fluid und der Umgebung zu übertragen.
Beispielsweise ist warmes Petroleumgas und/oder warme Petroleumflüssigkeit durch Rohrleitungen zu pumpen, die unter arktischen Bedingungen angeordnet sind. Eine über­ mäßige Verringerung der Temperatur der Fluide führt zu einer Erhöhung von deren Viskosität bis zu einem solchen Ausmaß, daß ein wirtschaftliches Pumpen schwierig oder unmöglich wird. Weiterhin besteht die Gefahr, wenn die Rohrleitungen durch Dauerfrost-Bereiche verlaufen, diese Bereiche geschmolzen werden mit einem nachfolgenden Verlust von deren mechanischen Tragfunktion.
Bei der Fernheizung wird heißes Wasser von einer zentralen Quelle, wie einer Kraftwerkstation oder einem geother­ mischen Bereich zu einer großen Gruppe von Benutzern transportiert, die in einigem Abstand von der Quelle liegen.
Chemische Prozeßtechnik erfordert oftmals den Transport von Fluiden bei sehr hohen Temperaturen während deren Transformation in ein Endprodukt.
Die Wirtschaftlichkeit dieser Verfahren hängt, neben anderen Faktoren, davon ab, in welchem Ausmaß Wärmeverluste ver­ hindert oder zumindest auf ein Minimum herabgesetzt werden können.
Ein anderes Beispiel, bei welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem in einer Pipeline transportierten Fluid und der Umgebung soweit als möglich herabgesetzt werden muß, ist der Transport von kryogenen Flüssigkeiten oder verflüssigten Gasen. Solche kryogenen Flüssigkeiten werden beispielsweise zum Kühlen von supraleitenden elektrischen Netzleitungen oder Magneten oder als ein Brennstoff in einem Raketenantrieb benutzt.
Was auch immer die Beschaffenheit oder der Zweck des Fluids ist, es muß eine gewisse Form von thermischer Isolierung um das Rohr vorgesehen werden, welches das Fluid transpor­ tiert.
Lagen aus thermisch isolierendem Material, wie geschäumter Kunststoff, Asbest oder Glasfasern sind vorgeschlagen worden, diese können jedoch leicht mit Feuchtigkeit durch­ setzt werden und ihre isolierenden Eigenschaften verlieren. Ihre mechanische Widerstandskraft ist sehr gering und sie können während des Transportes oder durch rauhe Be­ handlung leicht beschädigt werden.
Vakuum ist als ein isolierendes Material vorgeschlagen worden. Dies kann erreicht werden durch die Benutzung von zwei konzentrischen Rohren, von welchen das innere Rohr für den Transport des Fluids benutzt wird, während der Mantel-Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr evakuiert ist. Siehe beispielsweise US-PS 11 40 633.
Während sich die Benutzung von Vakuum-Isolierung als sehr effektiv insofern erwiesen hat, als der Wärmeaustausch zwischen dem transportierten Fluid und der äußeren Um­ gebung beachtlich herabgesetzt worden ist, hat es sich als schwierig erwiesen, das Vakuum auf einem genügend niedrigen Druck zu halten, der ausreicht, die Wirksamkeit der Isolierung für eine genügend lange Zeit aufrechtzuerhalten. Wenn das evakuierte Volumen einen Rest-Gasdruck von mehr als etwa 10-4 Torr (1.3·10-2 Pa) - 10-3 Torr (1.3·10-1 Pa) aufweist, wird der Wärmeaus­ tausch zwischen der Innenwand und der Außenwand aufgrund von Leitung und Konvektion bedeutend. Ein kontinuierliches Ausgasen aus den mit dem Vakuum in Berührung stehenden Oberflächen führt dazu, daß der Druck ansteigt und gelegent­ lich die isolierenden Eigenschaften der Struktur zerstört. Theoretisch ist es möglich, den Raum in bestimmten Zeit­ intervallen erneut zu evakuieren, dies erfordert jedoch zusätzliche Arbeitskosten und oftmals sind die Pipelines an abgelegenen und unzugänglichen Stellen angeordnet, wie in der arktischen Tundra, oder sie sind unterirdisch vergraben.
Es ist vorgeschlagen worden, in dem Vakuumraum Zeolithe anzuordnen, z. B. US-PS 33 69 826, um zu versuchen, den erforderlichen Vakuumgrad aufrechtzuerhalten, da Zeolithe bekanntlich geeignet sind, Gas zu sorbieren. Nachteiliger­ weise müssen Zeolithe auf kryogene Temperaturen abgekühlt werden damit sie eine bemerkenswerte Gas-Sorption-Wirkung zeigen. Zusätzlich wird von Zeolithen bevorzugt Wasserdampf sorbiert, wodurch vordringlich bzw. vorzeitig deren Sorption von anderen Gasen unterbunden wird. Wenn sie von den kryogenen Temperaturen aufgeheizt werden, werden die sorbierten Gase freigegeben.
Holzkohle und PdO sind ebenfalls vorgeschlagen worden, z. B. US-PS 39 92 169, jedoch kann PdO nur H2 sorbieren. Außerdem ist Paladium teuer.
Deshalb ist es erforderlich, einige Mittel vorzusehen, um ein Vakuum in den Raum zwischen den Rohren für lange Zeiten aufrechtzuerhalten ohne das Erfordernis für ein menschliches Eingreifen oder die Benutzung einer auto­ matischen und kostenaufwendigen zusätzlichen Ausrüstung.
Außerdem muß darauf geachtet werden, daß jegliches Auf­ heizen der Rohre nicht zu metallogischen Phasenänderungen führt, welche deren physikalische bzw. körperliche oder mechanische Eigenschaften ändern würden.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen wirkungsvolleren und zuver­ lässigeren vakuumdichten Rohrleitungsabschnitt zum Aufbau einer Fluid­ transportleitung und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen, der die vorstehend aufgeführten Nachteile bekannter Fluid­ transport-Rohrleitungsabschnitte nicht aufweist, vielmehr derart vakuumisoliert ist, daß ein zufrieden­ stellender Grad an Vakuum über lange Zeiten aufrechter­ halten wird, und zwar durch die Benutzung eines Getter­ materials, welches zur permanenten Sorption aktiver Gase und zur reversiblen Sorption von Wasserstoff geeignet ist unter Vermeidung metallogischer Phasenänderungen der für die Kon­ struktion benutzten Metalle während der Herstellung.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruches 1 bzw. 4 gelöst.
Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Teils von drei vakuumisolierten Fluid-Transport-Pipeline­ abschnitten gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht einer Gettereinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang Linie 3-3′ in Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht einer anderen Gettereinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang Linie 5-5′ in Fig. 4;
Fig. 6 eine Stirnansicht eines vakuumisolierten Fluid- Transport-Pipelineabschnittes während dessen Herstellung;
Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung eines Teils in Fig. 6, welche ein Detail eines Teils einer nicht­ verdampfbaren Gettereinrichtung gemäß der Er­ findung zeigt; und
Fig. 8 eine Stirnansicht eines anderen vakuumisolierten Fluid-Transport-Pipelineabschnittes während dessen Herstellung.
Nach Fig. 1 umfaßt eine Anordnung 100 einen Teil eines ersten Fluid-Pipeline-Abschnitts 102, dessen Enden an gleichen Abschnitten 104, 106 angeschlossen sind. Bei der dargestellten Ausführungs­ form umfaßt der Pipelineabschnitt 102 ein inneres Metall­ rohr 108 in der Form eines Zylinders und ein im wesent­ lichen koaxiales äußeres Metallrohr 110 ebenfalls in der Form eines Zylinders. Eine erste Verbindungseinrichtung in der Form eines Metallflansches 112 ist an die ersten angrenzenden Enden 114, 116 des inneren bzw. äußeren Rohres 108, 110 in einer vakuumdichten Weise angeschweißt. Eine zweite Verbindungseinrichtung in der Form eines Metall­ flansches 118 ist an die zweiten aneinander grenzenden Enden 120, 122 des inneren bzw. äußeren zylindrischen Rohres 108, 110 in einer vakuumdichten Weise angeschweißt.
Diese Struktur begrenzt ein eingeschlossenes Volumen 124 oder einen Mantel, der durch ein nicht gezeigtes Ventil oder durch andere, nachfolgend beschriebene Mittel evakuiert werden kann. Die erste und zweite Flansch-Ver­ bindungseinrichtung 112, 118 kann mit gleichen Flanschen an zusätzlichen Pipelineabschnitten 104 bzw. 106 in einer fluiddichten Weise verbunden werden. Bei der dargestellten Ausführungsform gewährleisten Dichtringe 126, 126′, 126′′, 126′′′ die fluiddichte Verbindung von Abschnitt zu Ab­ schnitt. Die Flansche 112, 118 sind mit zentralen Öff­ nungen 128 bzw. 130 ausgebildet, deren Durchmesser näher­ ungsweise gleich dem Innendurchmesser des Innenrohres 108 ist. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Fluid­ strömung durch das innere Metallrohr. Eine Getterein­ richtung 132, die ein nichtverdampfbares Gettermaterial 134 enthält, welches aktive Gase permanent und Wasserstoff reversibel sorbieren kann, behandelt sich in thermischem Kontakt mit einer Wand in dem Mantel 124, in diesem Fall mit der Innenwand 136 des äußeren Metallrohres 110.
Die Gettereinrichtung kann irgendeine geeignete Form für die Aufrechterhaltung eines thermischen Kontaktes mit einer Wand in den Mantel aufweisen, beispielsweise in der Form einzelner Pellets oder eines Pulvers mit direkter Anbringung an der Wand mittels Kleber. Ein kontinuierlicher Metallstreifen mit auf einer oder beide Oberflächen des Streifens aufgebrachter Getterpulver- Kompressionspackung kann ebenfalls benutzt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Gettereinrichtung 200 ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt, welches ein kontinuierlich verlaufendes Längsstück eines dünnen Metallstreifens 202 umfaßt. Eindrückungen 204, 204′ sind in regelmäßigen Abständen in dem Streifen hergestellt und sind mit nichtverdampfbarem Gettermaterial 206 gefüllt, so daß Gettermaterial -Stützbereiche 208, 208′ vorge­ sehen sind. Die Bereiche 210 des Metallstreifens zwischen benachbarten Stützbereichen können gewünschtenfalls mit Schlitzen 212 vorgesehen sein, um abwechselnde Biegeab­ schnitte 214 vorzusehen. Hierdurch ist ein leichtes Konturieren des Streifens möglich, um ihn an die ge­ krümmte Oberfläche der Mantel-Wände anzupassen, während ein adäquater thermischer Kontakt noch aufrechterhalten wird.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine andere bevorzugte Ausführungs­ form 400 einer Gettereinrichtung für eine erfindungs­ gemäße Benutzung. In einem kontinuierlich verlaufenden Längsstück eines dünnen Metallstreifens 402 benutzen die Gettermaterial-Stützabschnitte 404 das Streifenmaterial der Biegeabschnitte 406, um Wände 408 für jeden Stütz­ abschnitt 404 zu formen.
Bei der Benutzung wird das erforderliche Längenstück des Streifens geschnitten und in Kontakt mit einer Wand in den Mantel angeordnet, wie es in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt ist, in welchen gleiche Teile wie in den Fig. 1 bis 3 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
Das benutzte Gettermaterial ist ein nichtverdampfbares Gettermaterial, das für die permanente Sorption aktiver Gase und die reversible Sorption von Wasserstoff in der Lage ist. Daher wird das nichtverdampfbare Gettermaterial aus der folgenden Gruppe gewählt, die umfaßt:
  • a) eine Legierung von Zirkonium mit Aluminium, in welcher der Anteil an Aluminium zwischen 5 und 30 Gewichts-% liegt;
  • b) eine teilweise gesinterte Mischung aus Kohlenstoffpulver mit zumindest einem Metallpulver, das aus der Gruppe Ta, Hf, Nb, Ti, Th und U ausgewählt worden ist, wobei das Kohlenstoffpulver bis zu 30 Gewichts-% vorhanden ist;
  • c) eine teilweise gesinterte Mischung aus
    • i) einer partikulierten Zr-Al-Legierung mit 5-30 Gewichts-% Al, im übrigen Zr; und
    • ii) zumindest einem partikulierten Metallpulver, das aus der Gruppe Hf, Nb, Ti, Th und U ausgewählt worden ist;
  • d) eine pulverisierte Legierung aus Zr-V-Fe, deren Zusammensetzung in Gewichts-%, wenn sie in einem Diagramm für eine Zusammensetzung mit drei Variablen in Gewichts-% Zr, Gewichts-% V und Gewichts-% Fe aufgetragen wird, in einem Polygon liegt, dessen Ecken durch die folgenden Punkte definiert sind:
    • i) 75% Zr - 20% V -  5% Fe,
    • ii) 45% Zr - 20% V - 35% Fe,
    • iii) 45% Zr - 50% V -  5% Fe;
  • e) eine teilweise gesinterte Mischung aus
    • i) zumindest einem partikulierten Metall, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Ti und Zr, und
    • ii) einer pulverisierten Legierung aus Zr-V-Fe, deren Zusammensetzung in Gewichts-%, wenn sie in einem Diagramm für eine Zusammensetzung mit drei Variablen in Gewichts-% Zr, Gewichts-% V und Gewichts-% Fe in Punkten aufgetragen wird, in einem Polygon mit den Ecken liegt, die durch die folgenden Punkte definiert sind:
      • i) 75% Zr - 20% V -  5% Fe,
      • ii) 45% Zr - 20% V - 35% Fe,
      • iii) 45% Zr - 50% V -  5% Fe.
Der Pipelineabschnitt ist bevorzugt mit Expansionsmittel bzw. einer Dehnungseinrichtung vorgesehen, die die Unter­ schiede in der thermischen Ausdehnung bzw. dem ther­ mischen Zusammenziehen zwischen dem inneren und äußeren Rohr ausgleichen, und die Flansche oder Segment-Verbindungs­ einrichtungen können so ausgelegt sein, daß die Wärme­ leitung zwischen dem Fluid und der äußeren Umgebung auf ein Minimum herabgesetzt ist, jedoch sind diese Aspekte nicht Teil der vorliegenden Erfindung.
Bei der Herstellung eines Rohrleitungsabschnitts zum Aufbau einer Fluidtrans­ portleitung gemäß der Erfindung werden ein erstes Ende eines inneren Metallrohres und ein be­ nachbartes erstes Ende eines im wesentlichen koaxialen äußeren Metallrohres mit einer ersten Verbindungsein­ richtung bzw. Kopplungseinrichtung in einer vakuumdichten Weise durch Schweißen verbunden. Die Rohre sind bevorzugt zylindrisch und als Verbindungseinrichtung dient be­ vorzugt ein Flansch, der geeignet ist für eine fluiddichte Verbindung und einem weiteren Pipelineabschnitt in einer solchen Weise, daß eine kontinuierliche Fluidströmung durch das innere Rohr möglich ist. In den Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Metallrohr ist eine nichtver­ dampfbare Gettereinrichtung eingesetzt, die geeigneter­ weise in der Form eines dünnen Metallstreifens vorgesehen sein kann, der das Gettermaterial in der vorstehend be­ schriebenen Weise trägt.
Wenn die Rohrleitung für den Transport von warmen oder heißen Fluiden gedacht ist, dann wird der Streifen geeigneterweise in thermischen Kontakt mit dem inneren Metallrohr gebracht, so daß das Gettermaterial während des Fluid-Transports auf einer geeigneten Tem­ peratur gehalten wird. Die Temperatur des Fluids kann selbst hoch genug sein, gewisse Gettermaterialien zu aktivieren. Dies ist der Fall, wenn das Fluid ein Hoch­ druckdampf mit einer Temperatur von 300 bis 450°C ist, wobei der nichtverdampfbare Getter auf näherungsweise die gleiche Temperatur aufgeheizt wird. Wenn das zu transportierende Fluid ein kryogenes Fluid ist, dann sollte der Streifen in thermischem Kontakt mit der äußeren Metallwand angeordnet werden, so daß das Gettermaterial auf Umgebungstemperaturen während der Fluidströmung gehalten wird.
Nach dem Einsetzen der Gettereinrichtung in den Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr, werden das zweite Ende des inneren Metallrohres und das zweite Ende des äußeren Metallrohres an einer Verbindungseinrichtung, die wiederum bevorzugt ein Flansch ist, in vakuumdichter Weise angebracht. Der Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr wird dann bis zu einem Druck von weniger als 1.3 Pa (10-2 Torr) und bevorzugt weniger als 1.3·10-2 Pa (10-4 Torr) evakuiert. Während der Mantelraum weiter­ hin ausgepumpt wird, wird der Pipelineabschnitt auf eine Temperatur von mehr als 150°C und bevorzugt etwa 250°C aufgeheizt. Diese Temperatur sollte für eine Dauer von einigen Stunden aufrechterhalten werden, um die Mantel­ oberflächen zu entgasen. Der Mantel wird dann dicht ab­ geschlossen und von dem Pumpsystem getrennt. Wenn das Gettermaterial derart beschaffen ist, daß es bei niedrigen Temperaturen aktiv wird, dann ist der Entgasungsprozeß ebenfalls ausreichend, es zu akti­ vieren. Wenn diese Temperatur nicht hoch genug ist, um das Gettermaterial genügend zu aktivieren, dann kann der Bereich des Rohres, in welchem die Gettereinrichtung lo­ kalisiert ist, von außerhalb des Mantels erhitzt werden.
Dies kann durch irgendwelche geeigneten Mittel ausge­ führt werden, beispielsweise indem eine Flamme über die Oberfläche bewegt oder Induktionsheizung in den geeigneten Bereichen angewendet wird. Wenn die Oberflächen der Rohre innerhalb des Mantels mit einem Metall wie Zink plattiert worden sind, um besser reflektierende Oberflächen zu er­ halten und infolgedessen die Mantel-Wärme-Isolierungs­ eigenschaften zu verbessern, dann sollten die Bereiche, wo das Gettermaterial getragen wird, bevorzugt von dem Plattieren freigehalten sein.
Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des Pipe­ lineabschnittes wird der überwiegende Teil der Verfahrens­ schritte in einem Vakuumofen ausgeführt. Das erste Ende eines inneren Metallrohres und ein benachbartes erstes Ende eines im wesentlichen koaxialen äußeren Metallrohres werden an eine erste Verbindungseinrichtung in einer vakuumdichten Weise durch Schweißen angebracht. Die Rohre sind bevorzugt zylindrisch und die Verbindungseinrichtung ist bevorzugt ein Flansch, der für eine Verbindung mit einem weiteren Pipelineabschnitt in einer fluiddichten Weise geeignet ist, und zwar in der Weise, daß eine kon­ tinuierliche Fluidströmung durch das innere Rohr möglich ist. Die mit der ersten Verbindungseinrichtung verbundenen Rohre werden dann zusammen mit einer zweiten Verbindungs­ einrichtung in einem Vakuumofen angeordnet. Wenn das Gettermaterial unter den für das Entgasen der Rohre in dem Vakuumofen benutzten Temperatur-Zeit-Bedingungen genügend aktiviert werden kann, dann wird der Getter ge­ eigneterweise in dem Raum zwischen das innere und äußere Rohr eingesetzt, bevor die Gesamtheit in den Vakuumofen angeordnet wird. In diesem Fall sollte die Getterein­ richtung nach der ersten Verbindungseinrichtung angeordnet werden, so daß während des Entgasens freigesetzte Gase nicht über den Getter strömen und dessen Sorptionseigen­ schaft nicht wesentlich reduzieren. Wenn das Gettermaterial eine relativ hohe Aktivierungstemperatur erfordert, um es für das Sorbieren von Gas in die Lage zu versetzen, dann kann die Gettereinrichtung in dem Vakuumofen getrennt von den Rohren und der zweiten Verbindungseinrichtung angeordnet werden. Nach dem Evakuieren des Ofens und dem Aufheizen der darin enthaltenen Komponenten bis zur Ent­ gasungstemperatur wird die Gettereinrichtung getrennt bis zu ihrer Aktivierungstemperatur durch geeignete Mittel, wie eine Induktionsheizung aufgeheizt, und dann in den Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr angeordnet. Am Ende der Entgasung werden das zweite Ende des inneren Metallrohrs und das zweite Ende des äußeren Metallrohrs in einer vakuumdichten Weise, beispielsweise durch Elektronenstrahlschweißen an einer zweiten Verbindungs­ einrichtung angebracht, die bevorzugt wiederum ein Flansch ist. Nach dem Verbinden des zweiten Flansches zur Her­ stellung eines Vakuum-Mantels kann der Pipelineabschnitt abkühlen und wird dann aus dem Vakuumofen entfernt.
Mit dem Begriff Kohlenstoffpulver ist Kohlenpulver umfaßt.

Claims (7)

1. Vakuumdichter Rohrleitungsabschnitt (102) zum Aufbau einer Fluidtransportleitung (100), wobei der Rohrlei­ tungsabschnitt (102) aus einem inneren Metallrohr (108), einem koaxialen äußeren Metallrohr (110), einer ersten Einrichtung (112) zur Verbindung der ersten benachbarten Enden (114, 116) des inneren und äußeren Metallrohres (108, 110) in vakuumdichter Weise und einer zweiten Ein­ richtung (118) zum Verbinden der zweiten benachbarten Enden (120, 122) des inneren und äußeren Metallrohres (108, 110) in vakuumdichter Weise zur Umgrenzung eines evakuierten Mantels (124) besteht und die Verbindungs­ einrichtungen des Rohrleitungsabschnitts (102) außerdem mit gleichen Verbindungseinrichtungen (112, 118) weite­ rer Rohrleitungsabschnitte (104, 106) in fluiddichter Weise zu der Fluidtransportleitung (100) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht verdampfbares, für die permanente Sorption von aktiven Gasen und die reversible Sorption von Wasser­ stoff geeignetes Gettermaterial (134), ausgewählt aus der Gruppe
  • a) einer Legierung aus Zirkonium mit Aluminium, in wel­ cher Aluminium einen Anteil von 5 bis 30 Gew.-% hat;
  • b) einer teilweise gesinterten Mischung aus Kohlenstoff­ pulver und zumindest einem Metallpulver, welches aus­ gewählt ist aus der Gruppe Ta, Hf, Nb, Ti, Th und U, wobei das Kohlenstoffpulver mit bis zu 30 Gew.-% vor­ handen ist;
  • c) einer teilweise gesinterten Mischung aus
    • i) einer partikulierten Zr-Al-Legierung mit 5 bis 30 Gew.-% Al, im übrigen Zr; und
    • ii) zumindest einem partikulierten Metallpulver, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Th, Hf, Nb, Ti und U;
  • d) einer pulverisierten Legierung aus Zr-V-Fe, deren Zusammensetzung in Gew.-%, wenn sie in einem Diagramm für eine aus drei Variablen bestehende Zusammensetzung in Gew.-% Zr, Gew.-% V und Gew.-% Fe in Punkten aufgetragen wird, in einem Polygon liegt, dessen Ecken durch die folgenden Punkte definiert sind: 75% Zr - 20% V -  5% Fe,
    45% Zr - 20% V - 35% Fe,
    45% Zr - 50% V -  5% Fe;
  • e) einer teilweise gesinterten Mischung aus
    • i) zumindest einem partikulierten Metall, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Ti und Zr, und
    • ii) einer pulverisierten Legierung aus Zr-V-Fe, deren Zusammensetzung in Gew.-%, wenn sie auf einem Diagramm für eine Zusammensetzung mit drei Variablen in Gew.-% Zr, Gew.-% V und Gew.-% Fe in Punkten aufgetragen wird, in einem Polygon liegt, dessen Ecken durch die folgenden Punkte definiert sind: 75% Zr - 20% V -  5% Fe,
      45% Zr - 20% V - 35% Fe,
      45% Zr - 50% V -  5% Fe,
  • auf einem Träger in thermischem Kontakt mit entweder der Innenwand des äußeren Metallrohrs (110) oder der Außen­ wand des inneren Metallrohrs (108) angeordnet ist und dieser Träger aus einem dünnen Metallstreifen (202) be­ steht, der mit alternierenden Biegeabschnitten (214) und Gettermaterial-Lagerbereichen (208) versehen ist.
2. Rohrleitungsabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste und zweite Verbindungseinrich­ tung (122, 118) Flansche sind.
3. Rohrabschnitt nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des äußeren Metallrohrs (110) und/oder die äußere Oberfläche des inneren Metallrohrs (108) mit Ausnahme der Gettermate­ rial-Lagerbereiche (208) mit einer reflektierenden Ober­ fläche aus Metall plattiert sind.
4. Verfahren zur Herstellung eines vakuumdichten Rohrleitungs­ abschnitts zum Aufbau einer Fluidtransportleitung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch die Schritte
  • A) Anbringen eines ersten Endes eines inneren Metall­ rohrs und eines benachbarten ersten Endes eines im wesentlichen koaxialen äußeren Metallrohrs in vakuum­ dichter Weise an einer ersten Verbindungseinrichtung;
  • B) Aufbringen eines nichtverdampfbaren Gettermaterials auf einem Träger in thermischem Kontakt entweder mit der Innenwand des Außenrohres oder der Außenwand des Innenrohres, wobei der Träger aus einem dünnen Metallstreifen besteht und mit alternierenden Biege­ abschnitten und Gettermaterial-Lagerbereichen verse­ hen ist und das Gettermaterial zur permanenten Sorb­ tion von aktiven Gasen und zur reversiblen Sorption von Wasserstoff geeignet und ausgewählt ist aus der Gruppe
    • a) einer Legierung aus Zirkonium mit Aluminium, in welcher Aluminium einen Anteil von 5 bis 30 Gew.-% hat;
    • b) einer teilweise gesinterten Mischung aus Kohlenstoffpulver und zumindest einem Metallpulver, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Ta, Hf, Nb, Ti, Th und U, wobei das Kohlenstoffpulver mit bis zu 30 Gew.-% vorhanden ist;
    • c) einer teilweise gesinterten Mischung aus
      • i) einer partikulierten Zr-Al-Legierung mit 5 bis 30 Gew.-% Al, im übrigen Zr; und
      • ii) zumindest einem partikulierten Metallpulver, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Th, Hf, Nb, Ti und U;
    • d) einer pulverisierten Legierung aus Zr-V-Fe, deren Zusammensetzung in Gew.-%, wenn sie in einem Diagramm für eine aus drei Variablen bestehende Zusammensetzung in Gew.-% Zr, Gew.-% V und Gew.-% Fe in Punkten aufgetragen wird, in einem Polygon liegt, dessen Ecken durch die folgenden Punkte definiert sind: 75% Zr - 20% V -  5% Fe,
      45% Zr - 20% V - 35% Fe,
      45% Zr - 50% V -  5% Fe;
    • e) einer teilweise gesinterten Mischung aus
      • i) zumindest einem partikulierten Metall, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Ti und Zr, und
      • ii) einer pulverisierten Legierung aus Zr-V-Fe, deren Zusammensetzung in Gew.-%, wenn sie auf einem Diagramm für eine Zusammensetzung mit drei Variablen in Gew.-% Zr, Gew.-% V und Gew.-% Fe in Punkten aufgetragen wird, in einem Polygon liegt, dessen Ecken durch die folgenden Punkte definiert sind: 75% Zr - 20% V -  5% Fe,
        45% Zr - 20% V - 35% Fe,
        45% Zr - 50% V -  5% Fe;
  • C) Evakuieren des Raumes zwischen dem inneren und dem äußeren Metallrohr auf einen Druck von weniger als 1,3 Pa (10-2 Torr), bevorzugt auf einen Druck von weniger als 1,3·10-2 Pa (10-4 Torr);
  • D) Erhitzen der Rohre auf eine Temperatur von mehr als 150°C;
  • E) Anbringen des zweiten Endes des inneren Metallrohrs und des zweiten Endes des äußeren Metallrohrs in vakuumdichter Weise an einer zweiten Verbindungsein­ richtung, so daß ein Mantelraum umgrenzt ist und je­ der der so gebildeten Rohrleitungsabschnitte über erste und zweite Verbindungseinrichtungen zu der Transportleitung verbindbar ist, so daß eine kontinu­ ierliche Fluidströmung durch das innere Metallrohr möglich ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte A bis E in der Reihenfolge A, B, E, C, D ausgeführt werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 5, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt
  • F) daß das Gettermaterial auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die unterhalb der Phasenänderungstemperatur des Metalls der Rohre liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte A bis F in der Reihenfolge A, B, E, C, D, F ausgeführt werden.
DE19833318524 1982-05-20 1983-05-20 Vakuumdichter fluid-transport-pipelineabschnitt Granted DE3318524A1 (de)

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