隔绝组合物以及检测隔绝组合物中的水的方法

隔绝组合物以及检测隔绝组合物中的水的方法
【专利摘要】本发明公开一种隔绝组合物，包含以下层：（a）疏水透湿层（6），由纺织、非纺织或针织纤维材料构成，（b）亲水毛细层（7），（c）隔绝材料层（9）。
【专利说明】隔绝组合物以及检测隔绝组合物中的水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包含毛细层和隔热层的隔绝组合物(insulation composition)。本发明还涉及隔绝的金属传输管、从隔绝组合物中移除水分的方法以及检测隔绝组合物中水分的方法。
【背景技术】
[0002]保温层下腐蚀(⑶I)是指用在管、槽和其他制造和工艺设备上的绝热层下随时间推移而发生的腐蚀。无论管、槽或设备在哪里被隔热，都有发生⑶I的可能。这通常是由于冷凝水、雨水、清洁流体等渗入绝热层并侵袭上述设备的金属表面而造成的。无论绝热材料如何稳固地施用在基底材料上，都不可避免地存在水分可以渗入的区域，从而产生随后导致金属表面腐蚀和损坏的条件。由于上述原因，CUI可发生在任何位置和任何时间，甚至发生在最初认为很小可能或不可能发生腐蚀的位置或条件下。
[0003]许多公开文献涉及隔绝组合物或减少所述隔绝组合物中水含量的方法。
[0004]WO 2005/038330描述了一种隔热系统，其中隔热层围绕管设置。在隔绝材料的外部存在吸湿材料层和蒸气阻挡外层。
[0005]JP2002181280描述了一种方法，其中具有与内部部件的常规温度不同的温度的气体穿过围绕管缠绕的隔绝材料。该气体带走水分并将其在另一地点排出。
[0006]WO 91/18237描述了一种用于管道或容器的具有一层绝热层的隔绝系统，该管道或容器的表面温度低于环境空气的露点，特别描述了一种隔绝用于运输或存储冷却介质的冷管道、导管和容器的隔绝系统。该隔绝系统在隔热材料的两侧具有吸湿毛细材料层，该隔热材料围绕管道设置。这两层通过绝热材料中的开口彼此连通，因而冷凝液通过毛细管作用可从内层传输至外层。毛细材料被直接施加在冷管道自身的外部，或防扩散层(例如塑料膜)被设置成与冷管道的外部直接接触。该塑料膜应防止冷凝水与此外部表面直接接触，从而避免腐蚀。
[0007]WO 95/19523描述了围绕管道的隔绝材料，其中吸湿材料带材被沿管道的长度等距离地彼此间隔开。这些带材从与金属表面直接接触延伸至隔绝材料暴露于环境空气的外部，并形成蒸发表面。
[0008]现有技术解决去除冷凝液的问题的共同特征(例如WO 91/18237和WO 95/19523)在于吸湿材料被设置在冷凝液形成所在的金属表面上。另一个共同特征在于吸湿材料与环境空气直接接触。
[0009]上述隔绝组合物的问题在于当使用带材时水分仅被局部去除。当毛细层全部覆盖金属层时，还可发生腐蚀，特别是当金属表面具有相对高的温度时。这种高温金属表面例如在蒸汽的运输管道中出现。塑料膜的使用(如WO 91/18237)不会避免腐蚀。这是因为当这种膜损坏时，液态水将通过毛细管作用力进入膜与金属管表面之间的空间。因为这些水无法漏出，因此随后可能发生腐蚀。
【发明内容】

[0010]本发明涉及包含以下层的隔绝组合物
Ca)疏水、透湿层，由纺织、非纺织或针织纤维材料构成，
(b)亲水毛细(wicking)层，
(c)隔绝材料层。
[0011]本发明还涉及隔绝的金属传输管，其包括金属传输管以及上述隔绝组合物。
[0012] 申请人:发现，通过利用上述隔绝组合物，水分不太可能聚集在金属传输管的表面，因而进一步避免了金属表面的腐蚀。
[0013]本发明还涉及一种从隔绝的金属传输管去除水分的方法，所述隔绝的金属传输管包括金属传输管和隔绝组合物，其中隔绝组合物包括(bl)高空洞(high void)材料层，该方法通过将气体流在第一点供应至高空洞材料层并在第二点将气体流和从高空洞材料提取的任何水分排出。
[0014]本发明还涉及包含下述层的组合物
Ca)疏水、透湿层，由纺织、非纺织或针织纤维材料；
(b)未水毛细层；和 (bl)高空洞材料层。
[0015]本发明还涉及检测和定位隔绝组合物中液态水的方法，所述隔绝组合物围绕金属传输管设置并包括毛细材料层，其中毛细材料层包括用于测定液态水的存在的测定装置。
[0016]本发明还涉及隔绝的金属传输管，其包括金属传输管、隔绝材料和覆盖层(e)，其中在隔绝组合物和覆盖层(e)之间存在高空洞材料层(d)。
【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1是本发明的隔绝组合物。
[0018]图1a是图1的隔绝组合物的三维视图。
[0019]图2是本发明的优选隔绝组合物。
[0020]图2a是图2的隔绝组合物的三维视图。
[0021]图2b显示图2的隔绝组合物的运作。
[0022]图3是本发明的另一优选的隔绝组合物。
[0023]图4是本发明的传输管和隔绝组合物。
[0024]图5是传输管和具有用于添加传输气体的隔绝组合物。
[0025]图6是具有检测液态水的装置的隔绝的传输管的截面图。
【具体实施方式】
[0026]本发明将被更详细地描述，并将讨论优选的实施方式及它们的具体优点。
[0027]本发明的隔绝组合物包含由疏水、透湿层构成的层(a)，该疏水、透湿层由纺织、非纺织或针织纤维材料构成。该层的功能是将毛细层(可能含水)与要被隔绝的管或导管的金属表面分离。该层(a)应当足够地多孔并且薄，从而保证所述表面上的任何水分都物理性地压入毛细层(b)。层(a)是透湿的，该事实的优点在于没有液态水能被滞留在金属表面上。这避免了腐蚀。本文用来描述层(a)和层(b)的术语疏水和亲水的意思仅表示层(a)比毛细层(b)更不亲水。层的亲水性将由层的材料以及结构来界定。对于本发明，更加亲水的材料每体积的层材料将更快吸收一体积的水。层(a)比毛细层(b)更不亲水，该事实的结果是可能存在于要被隔绝的金属物体表面上的任何水分被容易地传输离开所述表面并进入毛细层。这些层的组合为将液态水运离要被隔绝的工艺设备的表面提供了有效的泵送系统，从而流出干燥表面。而且，毛细层改变了液滴的有效表面积，从存在于要被隔绝的设备的表面上的几平方米毫米改变到几平方厘米，导致水滴蒸发速度约100倍的改善。这允许通过蒸发和气态水传输移除液态水。
[0028]任选地，层(a)的材料可用表面活性剂或涂层处理或以其他方式处理以赋予期望水平的润湿性和亲水性。层(a)应当对水足够的多孔，因而水可容易渗透穿过其厚度。层
(a)可适当地由与卫生产品(例如尿布和卫生纸巾)中的顶层相同的材料构成，其中顶层是由合成纤维且与用户皮肤接触的片材。合适的层(a)纤维材料是合成纤维，例如碳纤维、聚酯纤维、聚醚纤维、聚乙烯(PE)纤维或聚丙烯(PP)纤维。层(a)的材料适当地以纺丝粘合幅材(spunbonded web)或粘合-粗疏幅材(bonded-carded web)存在，因为它们更容易制造。合适的层(a)的例子是非纺织的、纺丝粘合的、聚丙烯织物。对于温度可在-4至175°C间变化的应用，例如当隔绝材料被围绕精炼厂的传输管使用时，优选使用尺寸在这些条件下稳定的材料。用于这些应用的合适材料的例子是聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚醚砜。
[0029]层(a)的重量适当地为每平方米10至100克(gsm),优选为25 gsm至50 gsm。用在纺织、非纺织或针织材料中的纤维的纤维尺寸适当地为0.1至100微米。不止一个上述层(a)被设置在彼此顶部的实施方式也属于本发明的范围。 申请人:认为一层(a)已足够，但并不排除使用更多层(a)
层(b)是所谓的毛细层。该层的功能是将水分快速地运离层(a)，因而运离隔绝的金属表面，并适当地将水移除至排放点或者移除至优选的下一空洞层(bl)。毛细层应当足够的亲水和多孔，从而保证层(a)中的任何水分被轻易且快速地通过亲水作用力和毛细管作用力被吸入毛细层。毛细层应当足够的厚以避免被所述层的水分完全饱和。要避免完全饱和是因为那样的话毛细层(b)将失去其从层(a)移除任何水分的能力。从层(a)吸收水分适当地在几秒钟或几分钟内进行，而后续从层(b)中排出水分可较慢地从更大体积的毛细层
(b)进行。因此，层(b)不与金属传输管的外部表面直接接触。
[0030]毛细层(b)适当地由纺织、非纺织或针织织物构成，优选为非纺织织物，更优选为由亲水纤维或表面处理织物制成的非纺织织物，所述亲水纤维例如是棉花、纤维胶(例如Rayon)或聚酰胺，表面处理织物例如是聚丙烯。更优选的非纺织织物是非纺织尼龙，例如从像Fiberweb或Freudenberg公司获得。用于毛细层(b)的合适材料的其他例子有TO-A-2005/038330中描述的吸湿材料(该公开文献通过引用合并至本文中)和/或W0-A-99/09346中描述的填充材料(该公开文献通过引用合并至本文中)。毛细层(b)的重量优选为每平方米30至300克(gsm),更优选为约25 gsm至50 gsm。该织物的纤维尺寸为0.1至100微米。该织物优选由在约-5至175°C下尺寸稳定的聚合物支承。层(b)的厚度取决于材料的类型、从该层排出水分的方法以及要被局部移除的水分的预期体积。不止一层的上述毛细材料彼此叠加的实施方式也属于本发明的范围。 申请人:认为一层(b)已足够，但不排除使用多层(b)。
[0031]在本发明的优选实施方式中，在毛细层(b)和隔绝层(C)之间存在高空洞材料层(bl)。高空洞材料层(bl)是有利的，因为其提供排水作用，其可从毛细层(b)和/或隔绝层(C)吸收水分，随后提供传输通道将所述水分从隔绝材料排出。层(b)中存在的液态水将在层(b)和层(bl)之间的界面蒸发。因而，层(bl)允许该被蒸发的水分的快速运输。运输可以是被动运输，例如自然通风，或者可以通过传输气体进行，例如热空气(优选热干空气)，其在第一点被供应至层(bl)。在与所述第一点隔开的第二点，气体随后被从层(bl)和隔绝组合物中排出。通过这种方法，蒸发的水被在高空洞层提取并且获得了干燥隔绝组合物的有效且快速的方法。从隔绝组合物排出水分的这种方法比JP2002181280中描述的现有技术方法更有效，因为压降更低并且水分将集中在此层，使得利用传输气体提取更加有效。该方法相对于SU 1772509中描述的方法也是一种改进。该公开文献描述了使用局部定位的吸收剂，该吸收剂收集水分。该吸收剂通过将热气体泵送通过吸收剂而被再生。本发明的系统是有利的，因为它更简单并且使得连续排水成为可能。
[0032]高空洞材料适当地是结构上牢固的，从而在被用作隔绝组合物的一部分时保持高空洞性质。该材料是开放性结构，允许气体(例如传输气体)容易移动。而且，高空洞空间是有利的，因为在上述隔开的第一点和第二点之间的距离下，压降降低。
[0033]当隔绝组合物被用于要被隔绝的表面时，包含高空洞材料层(bl)的隔绝组合物的不同因素可被结合在一起。在优选的实施方式中，当将隔绝组合物纺织在要被隔绝的金属表面上时，包含层(a)、(b)和(bl)的中间组合物与隔绝材料层(C)结合。本发明还涉及这种中间组合物，其包含下述层(a)疏水、透湿层，由纺织、非纺织或针织纤维材料构成，(b)亲水毛细层，和(bl)高空洞材料层。该中间组合物可被用来制造本发明的隔绝组合物。此外，在隔绝不是使用的主要目的的情况下，该组合物也可被用来保持金属表面干燥。在这种使用情况下，不存在隔绝层(C)。当在这种非隔绝的其他应用中，该组合物还可包含聚合物或金属材料的覆盖层。聚合物覆盖层可为聚烯烃片材，例如PE或PP片材，金属覆盖层的例子为铝箔或被称为铝覆层的片材。因为与之前关于隔绝组合物所描述的相同原因，该组合物的高空洞材料层(bl)是有利的，表现在其提供排水作用，其可将毛细层(b)的水分吸收并且随后提供传输通道而将所述所分从组合物中排出。传输可为被动传输，或者更优选地，通过传输气体(例如热空气)进行，该热空气在第一点被供应至层(bl)。在与所述第一点隔开的第二点，随后气体被从层(bl)和所述组合物中排出。利用这种方式，蒸发的水被在高空洞层中提取并且获得了干燥组合物的有效且快速的方法。
[0034]高空洞才可为针织纤维材料，有时也称为Spacer 3D，或所谓的三维纤维网络。合适的针织纤维材料的例子是如从Heathcoat Fabrics Ltd.公司获得的Spacetec。合适的三维纤维网络是所谓的压花材料，其包括通过凸起物彼此间隔开的一个或多个纺织织物片材(如US5364686中所描述的)。所述凸起物是纺织织物片材的一部分，其从片材的基本平面上凸起。纤维的材料可为金属材料或聚合物材料，例如热塑性材料。这种网络可通过模制浸溃有热塑性材料的纺织织物而获得，更优选地通过模制热塑性织物而获得，其中模具的形状使得在模制时形成上述凸起物。这些凸起物可具有许多设计，并且高于片材的基本平面的约2至20 mm。织物可为纺织织物或针织织物，并且应当足够的透水和/或透水蒸气。热塑性材料优选为疏水纤维，直径为0.02 mm至0.2 mm,优选为0.05 mm。热塑性材料优选为在约-5至175°C尺寸稳定。优选的热塑性材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚醚砜。该层的空洞率e优选为5至50，其中空洞率被定义为Vv/Vs，其中Vv是空洞的体积，Vs是如果实心材料在高空洞材料中的体积。体积密度适当地为0.02 g/cc至0.2 g/cc。高空洞材料层(bl)的厚度应当足以将水分运离隔绝组合物，并具有可接受的压降。适当地，层(bl)至少为2 mm，更优选地，至少为5 mm厚。上限较不关键，但为了避免非常厚的隔绝组合物，层(bl)优选为最多20 mm厚。
[0035]可用于层(bl)的三维纤维网络材料可与用于医院病床和汽车座椅的垫子(如US6701556中描述的)的三维纤维网络相同。因为对于本发明，患者或驾车者的“感觉”不太重要，非最佳的三维纤维网络也可被用于这些应用，但应具有期望的高空洞和适用于本发明的结构强度性质。
[0036]隔绝材料层(C)的隔绝材料可为任何已知类型的隔绝材料。隔绝材料可为开孔或闭孔类型。闭孔型隔绝材料的例子是发泡橡胶或发泡塑料。开孔型隔绝材料的例子是矿棉，例如可从Rockwool International A/S获得的玻璃绒、矿毛绝缘纤维(rock wool)、熔洛(slag wool)、发泡开孔塑料和聚氨酯泡沫。或者,可进一步替代性地包括上述材料的组合。层的厚度取决于所需的隔绝。例如，可将一个至四个商业上可获得的隔绝材料组合，其中每个单层的厚度可为25至150 mm。
[0037]在优选的实施方式中，在隔绝材料层(C)上存在第二高空洞材料层(d)。该第二高空洞材料层(d)存在于层(C)未朝向之前提及的毛细层(b)或高空洞材料层(bl)的那侧。该第二高空洞层可有效地从外部在水分达到隔绝材料层(C)之前去除进入隔绝组合物的任何水分。可用于层(d)的高空洞材料与关于层(bl)所述的相同，其中对于隔绝组合物，层(bl)中的高空洞材料可与层(d)的高空洞材料相同或不同。层(d)的厚度可为2至20 _。
[0038] 申请人:发现这种高空洞层(d)也可与隔绝层(C)组合使用。因此，本发明还涉及隔绝组合物，其包括如上所述的隔绝材料层以及如上所述的高空洞材料层。本发明还涉及隔绝的金属传输管，其包括金属传输管、隔绝材料和覆盖层(e)，其中在隔绝材料和覆盖层(e)之间存在高空洞材料层(d)。
[0039]所述隔绝组合物适当地被用来隔绝金属导管、金属装置，更优选地为金属传输管。导管的例子是热交换器、存储槽和反应器。面向隔绝组合物的金属表面的温度可低于或高于水的露点。该隔绝可具有通过存在于金属表面的环境气体避免加热或避免冷却金属表面的功能。优选地，存在隔绝以避免金属表面的冷却。要被隔绝的金属表面的温度适当地为30至175°C。金属可为不锈钢，特别是碳钢和所谓的300系列不锈钢。特别是在存在液态水时容易发生腐蚀的那些表面和温度条件。在碳钢上，这表现为全面的或局部的壁损失。对于不锈钢管，通常表现为蚀损斑和腐蚀诱导的应力腐蚀开裂(corrosion induced stresscorrosion cracking, CISCC)。这种腐蚀现可通过利用本发明的隔绝组合物来避免。
[0040]本发明特别涉及精炼厂、LNG、GTL和常用的化学工艺管线以及蒸汽管线，这些管线由钢管制成并用本发明的隔绝组合物隔绝，且用铝覆层保护。管线和传输管在本发明中具有相同的含义。遗憾地是，这种管线的隔绝不能完全排除湿气，而且由于一天自然的热/冷循环，水蒸气在隔绝材料中冷凝并紧靠着管道收集。随着时间推移，这种冷凝可通过电化学反应而导致管道腐蚀。极端的情况下，这可导致液体、气体和浆液的泄露/释放。这可导致产率的损失、非故意的生产停滞和危险情况。而且，隔绝材料中存在水降低了其隔绝值并迫使经常更换隔绝材料。
[0041]因此，本发明特别涉及隔绝的金属传输管，其包括金属传输管和如上所述的隔绝组合物，其中透湿片层(a)接触金属传输管的外表面，并且覆盖层(e)存在于隔绝组合物的外部。覆盖层(e)是防扩散层，相对设置在内部的要被隔绝的管来说，位于隔绝组合物的外侦U。防扩散层可适当地为塑料箔或金属箔，例如铝箔或被称作铝覆层的片材。
[0042]上述隔绝组合物不仅适合于隔绝实际的传输管，也适合用于安装在内置于或附接至管的阀、法兰、配件等上。虽然覆盖层(e )基本上是防扩散的，但水可在覆盖层(e )受损的地方或在隔绝组合物不同部件连接的位置进入隔绝组合物。因为水分这种不可避免的进入隔绝组合物，液态水可在要被隔绝的金属表面聚集。通过使用本发明的隔绝组合物，可避免存在液态水，或者至少液态水存在于表面的时间被缩减。这降低了腐蚀的累积。
[0043]隔绝的金属传输管优选在毛细层(b)和隔绝层(C)之间存在高空洞材料层(bl)。优选地，层(bl)流体连接至将水分从所述层(bl)排至隔绝的金属管外部的装置。这种排放可为例如W0-A-2007061311描述的排放管。存在于隔绝组合物中的水可例如蒸发进入高空洞层(bl)并且随后通过被动运输被运输至用于排水的所示装置。另外，隔绝的传输管优选具有供应装置，用于向层(bl)添加传输气体，因而蒸发的水可在上述层(bl)的所述入口装置和出口装置之间被提取。
[0044]工业设备中的⑶I (保温层下腐蚀)检测被认为是重要的问题，其可影响槽和管的整体性并且导致寿命缩短，或者甚至导致昂贵工业基础设施的完全损坏。长期的检查以及设备损坏通常导致制造工厂停产，因此导致效率损失和相关成本的增加。⑶I的一种潜在方面在于由于绝热层存在而无法看见腐蚀。通常，工厂具有几英里长的管道和几千平方英尺的被隔热材料覆盖的设备。去除所有位置的隔绝材料从而实现直接检查既不现实也不经济。为评估⑶I，已使用了很多非破坏性的技术，如Michael Twomey, NDTnet1998 February, Vol.3 N0.2，INSPECTION TECHNIQUES FOR DETECTING CORROSION UNDERINSULATION中所述。这些技术的例子有测量壁厚的涡流测量法、射线照相技术、导波技术以及使用手持式热成像相机来识别湿热隔绝的位置。但是，这些已知的方法不是最佳的，原因在于它们的成本、复杂性、在检查前要移除隔绝材料和/或方法的高强度劳动性。其他缺陷在于大多数方法不适合持续测量和/或某些方法没有特异性。
[0045]因此，广泛地需要一种能够在多种工业制造和工艺环境中识别出可能的⑶I腐蚀位点的有效且准确的检测系统。
[0046]上述方法的例子将被简要讨论。W0201050617描述了一种检查方法，用于检查管道中隔热材料下的腐蚀，所述管道具有隔热器，该方法包括:将光纤Doppler传感器提供至管道；以及利用该光纤Doppler传感器在管道中检查腐蚀。该方法的缺点在于在腐蚀可被检测到之前必须出现第一次腐蚀。
[0047]W0201053813描述了一种检测隔绝材料下腐蚀的方法。该方法利用红外成像摄像机来检测工艺设备上的湿热特征的特有标记，并将所述腐蚀相关数据传输至操作者。该方法检测隔绝材料中的湿润区域。这是有利的，因为这将识别出发生腐蚀的风险很高的区域。该方法使得可以基于风险检查来维护设备。这是有利的，因为与实际检查相比需要移除的隔绝材料较少并且仅检查可能预期发生腐蚀的位置。该方法的缺点在于操作者必须用摄像机扫描管道的整个长度。
[0048]W0-A-2010/143948描述了一种系统，其中测定了围绕管线的隔绝材料中的局部温度和湿度值。据称，这些值是管线局部腐蚀和降解相关的指标。高湿度和特定温度可表面腐蚀会局部出现。但是， 申请人:认为该系统仍会给出许多虚假呼叫(falls call)。
[0049] 申请人:现发现一种检测并定位围绕隔绝的金属传输管设置的隔绝组合物中的液态水的新方法，其中隔绝组合物包括毛细材料层，并且其中毛细材料层包括用于测定液态水的存在的测定装置。 申请人:认为液态水的存在是腐蚀正在局部发生的更好指标，并且该方法将比W0-A-2010/143948中描述的方法具有更少的错误呼叫。该方法的另一个优点在于其更简单，表现为与现有技术方法相比其测量更少的隔绝材料内的性质，现有技术方法是基于温度、湿度、氯(有时)、氨和氮化物含量的测定来实现。
[0050]用于检测液态水的装置可为技术人员已知的那些装置。合适的装置的例子是水敏性涂层。水敏性涂层优选与单个薄的波导结合使用。在这种使用方式中，液态水的存在将改变涂层的颜色。通过将光穿过波导，可检测到颜色的改变。因为波导中光的速度是已知的，因而可以确定出颜色变化的位置，以及液态水的存在的位置。
[0051]检测液态水的另一手段是通过测定毛细层中的局部电导率来实现。该检测器适当地包括欧姆表或万用表以及一对电极。这种方法的一个例子在DE-A-3930530中描述。该方法比较隔绝材料内的一个点与金属管的电导率。这是不利的，因为工业环境中管的电势是变化的。优选地，液态水的存在通过测定毛细材料内局部电导率来测定，通过在该层本身设置两个测定电极来实现。
[0052]存在于两个测量电极之间的最少量的水将关闭所谓的电桥并允许小电流在两个电极之间运行。适当地，该检测器以所谓的I/O模式操作，以允许检测液态水的存在或不存在。毛细材料中电极对的数目取决于期望的准确度。欧姆表的输出可被输送至电子装置，用于引发动作、数据获取和/或存储。各种检测沿传输管与中央数据处理单元的通信可通过下述方式进行:将多路传输技术应用至各种信号，并将收集到的信号经一个单个的共轴电缆传输至所述中央数据处理单元。
[0053]该检测器的电极适当地包括非腐蚀性电导引材料，例如银制电线和长度；单页包括印刷在柔性、非电导引材料(例如聚乙烯)上的电导引部件。电极适当地被直接应用或交织在隔绝组合物的各毛细层中。该检测系统的检测限值取决于许多通常检测尺寸参数，使该系统可被调整以适应应用需要。这样的检测器已为技术人员所知。例如，该检测器可与所谓的Protimeter (—种商业上可获得的湿度计)中所用的检测器相同。
[0054]毛细层中的液态水的固有扩散导致要显著降低可检测的水的最小体积。当应用至传输管时，检测器适当地被均勻分布在毛细层中。一个检测器中的电极对可围绕传输管的轴线螺旋形缠绕特定的隔绝管长度。也可使用其他缠绕模式，以实现在例如非线性、非均匀应用中的足够的空间解决方案(spatial resolution),例如法兰和泵、反应器和/或其他工艺设备。
[0055]因为水会在毛细层中聚集，存在于隔绝组合物中的任何液态水将被有效地检测至IJ，而不须在整个隔绝组合物中使用大的测量装置阵列。如果在毛细层中没有检测到水，可以可靠地得出没有水正存在或已存在于金属表面的结论，因此，在该位置的腐蚀风险可被认为是低的。因此，腐蚀风险的位置可被识别，并且可以更简单的方式实施基于风险检查的维护。
[0056]因此，本发明还涉及隔绝的金属传输管，其具有围绕所述管设置的分层的隔绝组合物，其中隔绝组合物包括毛细层，其中毛细层包括用于测定所述层中局部电阻的装置。毛细层可为上述毛细层(b)。隔绝组合物优选为本发明的隔绝组合物。
[0057]通过上述方法检测水分可引起在水被检测的位置的隔绝材料的检查，或者可被用作引发事件从而开始将上述传输气体提供至高空洞层(bl)(如有)。传输气体的供应可在局部电导率的测量显示水已被除去时终止，或当离开隔绝组合物的传输气体中的水含量达到特定最低值时终止。传输气体及其如上所述的应用也可被有利地用来检测隔绝的工艺管线的泄露。这种泄露可能是由于法兰间的密封件损坏或非法窃取导致的。该方法包括将传输气体在一个位置供应至高空洞材料层，并在第二位置排放该传输气体，并分析离开隔绝组合物的传输气体的组成，以分析存在于隔绝的关系中的成分。该方法适合测定例如氢气或其他可燃成分的小的泄露。因此，本发明还涉及检测隔绝的金属传输管的泄露的方法，该隔绝的金属传输管包括金属传输管和隔绝组合物，其中隔绝组合物包括高空洞材料层(bl)，该方法将气流在第一位点供应至高空洞材料层，在第二位点将气流和来自隔绝的传输管的任何泄露的成分从高空洞材料排出，以及分析所述被排出的流体中的这样的成分。
[0058]附图的详细描述
附图中的层的绝对的和相对的尺寸仅用来更清楚的阐释所述组合物，并不必然是最佳的尺寸。
[0059]图1显示了一种隔绝组合物(1)，其具有疏水透湿层(2)、亲水毛细层(3)和隔绝材料层(4)。
[0060]图1a显不图1的隔绝组合物和金属表面的三维视图，也显不了管的金属表面(16)的一部分。
[0061]图2显示了本发明的隔绝组合物(5)以及要被隔绝的管的金属表面(16)的一部分。图2进一步显示了疏水透湿层(6)，也称为干燥层，作为薄的疏水织物，将金属表面(16)与毛细层(7)隔开。毛细层(7)通过干燥层(6)将水从金属表面(16)的表面吸走并将其快速分布至毛细层(7)的整个大区域。当分布在毛细层(7)中，水蒸发进高空洞材料层(8)中。在高空洞层(8)背离毛细层(7)的那一面存在隔绝材料层(9)。当潮湿时，该隔绝层(9)也通过从隔绝材料层(9)的水分自然蒸发而被干燥，或通过空气强制通过高空洞层(8)而被加速干燥。任选地，不透水的聚合物膜(8a)可被用来将隔离层(9)与高空洞层(8)隔开。
[0062]图2a显示图2的隔绝组合物和金属表面的三维视图。
[0063]图2b显示液态水滴50如何通过透水疏水层(6)和下一毛细层(7)的组合运作而被吸入到毛细层(7)中的。在毛细层中，液态水将被容易地分布至较大的体积，例如从具有几平方毫米尺寸的液滴(50)分布至几平方厘米的水/毛细层体积(51)。该较大的区域将极大地增强水分向下一高空洞层(8)的蒸发(53)。在该层，气态水可沿方向(54)被运离。
[0064]图3显示与隔绝组合物(5)相当的隔绝组合物(10)，后者具有疏水层(11)、毛细层
(12)、高空洞材料层(13)和隔绝材料层(14)。此外，在隔绝材料(14)不朝向层(13)的一侧存在额外的高空洞材料层(15)。
[0065]图4显示隔绝的金属传输管(17)的横截面图，其包括金属传输管(18)、隔绝材料层(19)和覆盖层(20)。在隔绝组合物(19)和覆盖层(20)之间存在高空洞材料层(21)。在层(21)和隔绝材料层(19)之间可存在不透水聚合物膜(21a)，从而避免水从高空洞材料层
(21)进入隔绝材料层(19)。因此，水将由于重力流向隔绝的传输管(17)的下端，并且随后可经由排放口(22)被从所述管排放。[0066]图5显示图2中的隔绝的传输管，其具有任选的高空洞材料层(23)。通常存在的覆盖层未在此图中显示。在图5中，高空洞材料层(8 )流体连接至用于在第一位置(25 )将气流供应至所述层(8 )的装置(24 )。层(8 )流体连接至用于在第二位置(27 )从所述层(8 )排出气体的装置(26)。如图5所示，第一和第二位置(25，27)沿隔绝的金属传输管的轴线
(28)轴向间隔开。
[0067]用于供应传输气体的装置和用于排放负载有水的气体的装置可在后续时间被添加至隔绝的传输管。例如，当几年之后，水问题对于某段隔绝的传输管来说变得明显时，可添加这种装置。这可能是有利的，以使得系统的初始投资和复杂性最小化。
[0068]图6显示本发明的隔绝的传输管(18)的截面图。在毛细层(7)(层(b))中，存在两对电极(29，30)，并且分别沿传输管(18)的纵轴(28)沿管段(31)和(32)螺旋延伸。如果一对电极(29)或(30)检测到水，通过参考检测到液态水的那对电极，人们将知道哪个管段检测到水。通过沿传输管的轴设置多对电极，例如电极对(29)和(30)，即可产生可以简单地检测和定位所述水的系统。通过改变每个单独的电极对对应的管段长度，可改变准确度。
[0069]图7显示具有凸起物(42)的三维纤维网络(40)的一个片材(41 )，该凸起物(42)是纺织纤维片材(41)的一部分，其凸起于片材(41)的基本平面(43)。
实施例
[0070]本发明将通过以下非限制性的实施例而说明。
[0071]对比实验例A
将平板加热至65°C以模拟油管线的表面。将一对薄电极(隔开0.5 mm间距)附加至该板上。两个电极之间的电阻通过欧姆表测定。低于100 kQ电阻，即认为存在水。等于或高于2000 kQ电阻，即认为表面是干燥的。为确认检测器起作用，将单个水滴放置在暴露的电极上，电阻从大于2000 kQ的值下降至小于100 kQ。当水被蒸发了，电阻升至大于2000kQ的值。
[0072]在具有电极的板上，放置由薄的、纺织的聚醚织物构成的毛细材料层。将5滴水添加至层上电极所在的位置。电极在90秒内检测到干燥表面。
[0073]实施例1
重复对比实验例A，只是在毛细层和具有电极的表面之间，一个平坦的、薄的、针织聚丙烯织物被放置在电极和毛细层之间。添加5滴水之后，在30秒内检测到干燥表面。
[0074]对比实验例B
尺寸为IOcm X IOcm x 5cm的玻璃纤维隔绝材料被直接放置在具有实验A的电极的板上。在玻璃纤维隔绝材料的中心高于电极0.5 mm处注射15 ml水。所有水都被隔绝材料吸收。电阻立即降至〈100 kQ并且仅在表面逐渐干燥时电阻才上升。虽然仅有约3ml的水从系统中蒸发(剩余的水包含在隔绝材料中)，电极和表面在9分钟内呈干燥状态。
[0075]实施例2
在水平安装的管道表面上放置检测器1，其由两个空白的0.5 mm铁丝(间隔2.5 cm)构成。铁丝或电极被连接至万用表(型号ELRO M300)，其能够以一定时间间隔测定两个电极之间至多2000 kQ的电阻。随后，在电极上放置一层聚丙烯层(层(a))。聚丙烯层具有以下性质:
纤维直接:15Mm 纤维长度:连续
纤维形状:32凸起带翼纤维(winged fiber)
纤维构造:含水非纺织纺丝粘合 基本重量:65 gsm。
[0076]在层(a)之上，放置作为毛细材料的层Switch, Nedac Sorbo (货号# 76348) (55%聚酯；25%聚酰胺；20%聚氨酯)，厚度为1mm。在毛细材料的外部，放置如上所述的另一组电极(检测器2)。随后，在层(b)上放置10 mm的高空洞材料层(bl)，层(bl)由空洞率e为20的针织PES构成。再放置从Rockwool (Rockwool 850)获得的4 cm的标准玻璃纤维隔绝材料层。在隔绝材料上，放置聚乙烯片材，并在所述片材顶部放置另一层高空洞3D材料层(d)，该3D材料为Dacron非纺织片材(100 gsm)，厚度为10 mm。整个管道和隔绝材料用一层铝箔覆盖。
[0077]铝箔被穿孔，在隔绝材料的顶端有I个穿孔，在隔绝材料的底端有一排穿孔(3个穿孔)，位于上部穿孔的正下方。每个穿孔的表面积为I cm2。
[0078]通过该顶部穿孔，向高空洞材料层(d)中注射20 ml水。约3秒后，将水从底部孔洞倒出，95%的水在一分钟内从管道的下端的孔去除。
[0079]检测器I或检测器2没有检测到液态水(在整个实验中检测到电阻R高于2000k欧姆)。在去除铝片材后，仅在高空洞层(d)中观察到非常少的水。检查后，如质子仪(protimeter)所测定的,没有检测到水进入绝热材料。
`[0080]实施例3
制造了实施例2的隔绝管道，只是层(bl)在本实施例中由5 _的“压花式(embossed)”黑3-D材料构成。该3-D材料是由针织PET纤维制成的压花材料，纤维直径为0.1 _，孔径开口为0.5至I _，其中针织纤维利用模具模制而成，模具的形状具有单面圆柱形凸起物，凸起物为0.5 cm X 0.5 cm圆柱形，以每cm I个凸起物规则地间隔开。
[0081]在管道的一端向该层(bl)供应35°C、相对湿度为35%的空气，并在沿管道纵轴的另一端排出空气。
[0082]将I ml的水注入层(b)(毛细层)。600秒后，打开空气流并持续150秒。检测器I和检测器2的结果总结在表1中。
[0083]表1
时间(秒)I检测器I信号(k欧姆)I检测器2信号(k欧姆)I动作 —
0_>2000_>2000_注水_
30>200035
300>200011
600>2000一24空气流打『
750|>2000|>2000I 空气流关闭
实施例4
重复实施例3，只是将2ml水注入层(b)(毛细层)。90秒后，打开空气流并持续450秒。检测器I和检测器2的结果总结在表2中。
[0084]表2
时间(秒)I检测器I信号(k欧姆)I检测器2信号(k欧姆)I动作 _
【权利要求】
1.隔绝组合物，包括以下层: Ca)疏水透湿层，由纺织、非纺织或针织纤维材料构成， (b)亲水毛细层， (C)隔绝材料层。
2.根据权利要求1的隔绝组合物，其中在毛细层(b)和隔绝层(C)之间存在高空洞材料层(b I)。
3.根据权利要求2的隔绝组合物，其中高空洞材料的空洞率e为5至50。
4.根据权利要求2-3的隔绝组合物，其中高空洞材料是三维纤维网络。
5.根据权利要求4的隔绝组合物，其中三维纤维网络是包含一个或多个纺织纤维片材的压花材料，所述片材具有凸起物，所述凸起物是纺织纤维片材的一部分，并且凸出于片材的基本平面。
6.根据权利要求2-5的任一项的隔绝组合物，其中高空洞材料层(bl)的厚度为2至20mm。
7.根据权利要求1-6的任一项的隔绝组合物，其中层(a)的纤维材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚醚砜。
8.根据权利要求1-7的任一项的隔绝组合物，其中高空洞层(d)位于层(c)不朝向毛细层(b)的一侧，或者如有的话，位于层(C)不朝向高空洞材料层(bl)的一侧。
9.根据权利要求8的隔绝组合物，其中在高空洞层(d)和隔绝层(c)之间存在不透水片材。
10.隔绝的金属传输管，其包括金属传输管和根据权利要求1-9的任一项的隔绝组合物，其中层(a)与金属传输管的外表面接触，并且其中在隔绝组合物的外部存在覆盖物(e)。
11.根据权利要求10的隔绝的金属传输管，其中在毛细层(b)和隔绝层(C)之间存在高空洞材料层(bl)，该层(bl)与将水从所述层(bl)排出至隔绝的金属传输管的外部的装置流体连接。
12.根据权利要求10-11的任一项的隔绝的金属传输管，其中毛细层(b)包括用于测定液态水的存在的测定装置。
13.根据权利要求12的隔绝的金属传输管，其中测定装置可通过测定局部电阻来测定液态水的存在。
14.将水从权利要求11-13的任一项的隔绝的金属传输管去除的方法，所述方法在沿管的第一位点将气流供应至高空洞材料层，并在第二点排出气流以及从高空洞材料中提取的任何水分。
15.检测和定位权利要求12的隔绝的金属传输管的隔绝组合物中液态水的方法，所述方法在沿所述隔绝的金属传输管的轴线的不同位置测定所述隔绝组合物的毛细层中的局部电导率。
16.进行权利要求12-13的任一项的隔绝的金属传输管的基于风险的维护的方法，其中相比未检测到水或检测到很少水的位置，所述隔绝在检测到液态水的位置被检查得更频夢
o
17.隔绝的金属传输管，包括金属传输管、隔绝组合物和覆盖层(e)，其中在隔绝组合物和覆盖层(e)之间存在高空洞材料层(d)。
18.根据权利要求17的隔绝的金属传输管，其中在高空洞层(d)和隔绝组合物之间存在不透水的片材。
19.根据权利要求15-16的任一项的隔绝的金属传输管，其中传输管被水平设置，并且其中在隔绝的管的下端，在覆盖层(e)中存在开口从而允许在高空洞层(d)中收集的任何水分被从所述层(d)排出至所述隔绝的传输管的外部。
20.将水从隔绝的金属传输管除去的方法，所述隔绝的金属传输管包括金属传输管和隔绝组合物，其中隔绝组合物包含高空洞材料层(bl )，所述方法在第一点将气流供应至高空洞材料层并在第二点将气流和从高空洞材料中提取的任何水分排出。
21.根据权利要求20的方法，其中高空洞材料的空洞率e为5至50。
22.根据权利要求20-21的任一项的方法，其中高空洞材料层(bl)的厚度为2至20mmD
23.根据权利要求20-22的方法，其中高空洞材料是三维纤维网络。
24.根据权利要求23的方法，其中三维纤维网络是包含一个或多个纺织纤维片材的压花材料，所述片材具有凸起物，所述凸起物是纺织纤维片材的一部分，并且凸出于片材的基本平面。
25.根据权利要求20-24的任一项的方法，其中高空洞材料层(bl)与金属传输管的金属表面直接接触。
26.`根据权利要求20-25的任一项的方法，其中隔绝组合物包括以下层 Ca)疏水透湿层，由纺织、非纺织或针织纤维材料构成， (b)亲水毛细层， (bl)高空洞材料层， (c)隔绝材料层，其中所述方法是在液态水在毛细层中被检测出后开始。
27.根据权利要求26的方法，其中层(a)的纤维材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚醚砜。
28.根据权利要求26-27的任一项的方法，其中液态水通过测定在毛细层中的局部电阻而被检测。
29.根据权利要求26-28的任一项的方法，其中所述方法被应用至在毛细层检测出液态水的传输管的管段，并且所述方法不被应用至未检测到液态水的管段。
30.隔绝的金属传输管，包括金属传输管和隔绝组合物，其中隔绝组合物包括高空洞材料层(bl )，该层(bl)与将气流在第一位置供应至所述层(bl)的装置流体连接，并且层(bl)与将气流在第二位置排出所述层(bl)的装置流体连接，其中第一和第二位置沿隔绝的金属传输管轴向间隔开。
31.根据权利要求30的隔绝的金属传输管，其中高空洞材料与金属传输管的金属表面直接接触。
32.根据权利要求30的隔绝的金属传输管，其中隔绝组合物包括以下层 (a)疏水透湿层，由纺织、非纺织或针织纤维材料构成，其与金属传输管的金属表面直接接触， (b)亲水毛细层，(bl)高空洞材料层， (c)隔绝材料层。
33.根据权利要求32的隔绝的金属传输管，其中毛细层(b)包括用于测定液态水的存在的测定装置。
34.根据权利要求33的隔绝的金属传输管，其中测定装置能够通过测定局部电阻来测定液态水的存在。
35.用于检测隔绝的金属传输管的泄露和/或窃用的方法，所述隔绝的金属传输管包括金属传输管和隔绝组合物，其中隔绝组合物包括高空洞材料层(bl )，所述方法将气流在第一点供应至高空洞材料层，并在第二点将气流和从隔绝的传输管提取的任何的泄露成分排出高空洞材料，并且分析所述排出流这种成分。
36.根据权利要求35的方法，其中隔绝的传输管是权利要求30-34的任一项的隔绝的传输管。
37.用于检测并定位围绕金属传输管设置的隔绝组合物中的液态水的方法，其中隔绝组合物包含毛细材料层，并且其中所述方法通过测定所述毛细层中的局部电导率而进行。
38.根据权利要求37的方法，其中在沿隔绝的金属传输管的轴向方向上的多于一个位置测定局部电导率。
39.根据权利要求37-38的任一项的方法，其中所述毛细材料中的局部电导率是通过存在于毛细材料中的电极对测定的。
40.根据权利要求37-39的任一项的方法，其中隔绝组合物包括以下层 Ca)疏水透湿层，由纺织、非纺织或针织纤维材料构成， (b)亲水毛细材料层，和 (c)隔绝材料层。
41.根据权利要求40的方法，其中在毛细层(b)和隔绝层(c)之间存在高空洞材料层(bl)。
42.根据权利要求41的方法，其中通过下述方法将水从排出隔绝组合物:将气流在沿管的第一点供应至高空洞材料层，并将气流和从高空洞材料提取的任何水分在与第一点轴向隔开的第二点排出。
43.根据权利要求42的方法，其中水被从在毛细材料中检测到液态水的隔绝组合物的管段中排出，并且其中权利要求43的方法不被应用至未检测到液态水的隔绝组合物的管段。
44.用于进行隔绝的金属传输管的基于风险的维护的方法，所述方法执行权利要求37-41的任一项的方法，并且其中与未检测到液态水或很少检测到液态水的位置相比，检测到液态水的位置被检查得更频繁。
45.隔绝组合物，包括隔绝材料层和毛细材料层，其中毛细材料层包括通过测定局部电导率检测液态水的装置。
46.组合物，包括下述层 Ca)疏水透湿层，由纺织、非纺织或针织纤维材料构成， (b)亲水毛细层，和 高空洞材料层(bl)。
【文档编号】F16L59/02GK103492780SQ201280014900
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年1月24日 优先权日:2011年1月25日
【发明者】佩特鲁斯·安东尼斯·卫芒特, 小华特·约翰·查普斯, 华特·约翰·查普斯 申请人:Rns技术有限公司