Korrosion von Kohlenstoffstahlrohren: Ursachen, Prävention und Lösungen

In vielen Branchen werden Rohre aus Kohlenstoff und Kohlenstofflegierungen verwendet. Diese Rohre werden für den Transport von Flüssigkeiten und Gasen verwendet. Rohre aus Kohlenstoffstahl haben eine hohe Festigkeit und eignen sich daher für den Einsatz im Bauwesen, in Wassersystemen und sogar in Kraftwerken. Diese Rohre sind langlebig, preiswert und widerstandsfähig gegen Beschädigungen. Sie haben jedoch einen großen Nachteil, nämlich Korrosion. Wenn ein Kohlenstoffstahlrohr nicht sorgfältig behandelt wird, kann es zu Lecks, Fehlern und kostspieligen Reparaturen führen. In diesem Artikel erfahren Sie, warum Rohre aus Kohlenstoffstahl anfällig für Korrosion sind, welche Vorsichtsmaßnahmen Sie ergreifen können, wie Sie sie verhindern können und welche Lösung es gibt.

Zusammensetzung von Kohlenstoffstahlrohren

Rohre aus Kohlenstoffstahl bestehen hauptsächlich aus Eisen, das geringe Mengen Kohlenstoff enthält (0,04-2,1% nach Gewicht). Er macht Kohlenstoffstahl stark und zäh. Rohre können auch Mangan (0,30-1,60%), Silizium, Phosphor, 2,6% Chrom oder eine geringe Menge Schwefel enthalten, die jedoch sehr gering gehalten werden, um die Qualität des Rohrs nicht zu beeinträchtigen. Verschiedene Stahlsorten, wie Stahl mit niedrigem, mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt, verändern die Festigkeit und Flexibilität des Rohrs. Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist weich und lässt sich leicht biegen, während Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt hart, aber weniger dehnbar ist.

Verständnis der Korrosion von Kohlenstoffstahlrohren

Wenn Kohlenstoffstahlrohre Chemikalien, Feuchtigkeit und hohen Temperaturen ausgesetzt werden, kann dies zu schweren Schäden führen. Es ist normal, dass das Eisen im Stahl mit dem in der Luft und im Wasser vorhandenen Sauerstoff interagiert und Rost (Eisenoxid) bildet. Dies beeinträchtigt die Marke der Kohlenstoffstahlrohre. Die Korrosion kann sichtbar sein (z. B. der Rost auf der Oberseite eines Rohrs), aber auch unbemerkt (im Inneren des Rohrs). Die korrodierte Wand kann sich im Laufe der Zeit vom Rohr ablösen, was zu Undichtigkeiten, Druckverlust oder einem vollständigen Ausfall führen kann.

Arten von Korrosion	Auswirkungen auf Rohre
Gleichmäßige Korrosion	Es korrodiert die gesamte Oberfläche der Stahlrohre und führt in Gegenwart von Feuchtigkeit und anderen Chemikalien zu einer allgemeinen Verschlechterung des Eisens.
Galvanische Korrosion	Wenn Wasser vorhanden ist, verhält sich Kohlenstoffstahl wie eine Anode und kann sehr schnell korrodieren, sobald er mit anderen Metallen wie Kupfer oder Edelstahl in Kontakt kommt.
Lochfraß / Spaltkorrosion	Lochfraß ist eine Form der Korrosion, bei der tiefe Löcher entstehen. Rissige Erosion tritt in engen Abständen auf und hat wenig Sauerstoff. Sie können sublimiert werden und sind sehr giftig.
Mikrobielle Korrosion	Einige Bakterien produzieren korrosive Substanzen im Inneren von Rohrleitungen. Dies wird als mikrobiologisch beeinträchtigter Krieg (Mic) bezeichnet und betrifft häufig industrielle Systeme. Sulfatreduzierende Bakterien sind in diesem Fall die Verursacher der Korrosion.

Man muss sich unbedingt darüber im Klaren sein, dass Korrosion nicht auf einmal auftritt, sondern erst nach einiger Zeit, aber kontinuierlich, z. B. an Rohren, die Feuchtigkeit, einer Chemikalie oder auch hohen Temperaturen ausgesetzt sind. In den meisten Fällen setzt diese Korrosion oberhalb von 0 °C ein und nimmt mit einem Temperaturanstieg zu. In geschlossenen Systemen wie Wasser-, Öl- oder Gasleitungen usw. kann sich Rost nicht lange halten. Wenn dieser innere Schaden aufbricht, ist alles ruiniert. Das liegt daran, dass die Rohrleitung nicht regelmäßig beobachtet wird.

Häufige Korrosionsursachen und ihre Auswirkungen

Es gibt viele Gründe, die sich auf die Qualität von Rohren aus unlegiertem und legiertem Stahl auswirken, einige davon sind die folgenden:

Verursacht	Wie es sich auf das Rohr auswirkt
Einwirkung von Feuchtigkeit oder Sauerstoff	Korrosion von Stahl tritt auf, wenn er mit Wasser und Sauerstoff in Berührung kommt. Unter nassen oder feuchten Bedingungen tritt sie sehr schnell auf, insbesondere in Meeresnähe.
Salz (Chlorid-Ionen)	Salz, wie z. B. Chloride, kann die Schutzschicht auf Stahl aus dem Meerwasser aufbrechen. Es beschleunigt die Korrosion und führt zu gefährlichen Schlägen.
Kohlendioxid / Säuregehalt	Das Kohlendioxid im belüfteten Wasser verwandelt sich leicht in Kohlensäure. Sie senkt den pH-Wert und beschleunigt den Korrosionsprozess, obwohl kein Sauerstoff vorhanden ist. Ebenso wird der Korrosionsprozess durch Schwefelsäure beschleunigt.
Hohe Temperatur	Durch heiße Rohre oder hohe Temperaturen werden chemische Reaktionen in Gang gesetzt, und durch Stress entstehen Risse oder Schwachstellen, an denen Rost entsteht.
Unsachgemäßes Schweißen	Die Verbindungen der Stahlrohre müssen geschweißt werden. Das Silber und die Konstruktion der Dichtung der Verbindungen sind wichtige Schritte, um sicherzustellen, dass das Stahlrohr nicht ohne weiteres anfällig für Korrosion ist.

Vorbeugende Strategien gegen Korrosion in Kohlenstoffstahlrohren

Um die Oberfläche der Stahlrohre vor Korrosion zu schützen, gibt es einige Methoden, wie zum Beispiel:

- Schutzschicht

Die Hersteller verwenden Anstriche, Epoxidschichten oder Zinkverzinkung. Dadurch wird eine Barriere zwischen Stahl und korrosiven Elementen geschaffen.

- Kathodischer Schutz

Bei dieser Methode wird das Stahlrohr in der Regel mit einem Opfermetall wie Zink oder Magnesium als Korrosionsschutzmittel verbunden. Diese Technik schützt die erdverlegten oder untergetauchten Rohre gut.

- Erosion

Fügen Sie der Rohrflüssigkeit Chemikalien zu, um einen Schutzfilm zu erzeugen. Es reduziert den inneren Krieg, besonders in Öl- oder Wasserleitungen.

- Design und Materialauswahl

Wählen Sie eine umweltfreundliche Kohlenstoffstahlqualität. Verwenden Sie erforderlichenfalls polyethylenbeschichtete Rohre oder hochwertige Rohre in API-Qualität. Planen Sie die Rohrführung so, dass stabile Bereiche vermieden und Belastungspunkte reduziert werden.

- Isoliertes Metall

Bei diesem Verfahren verwendet der Hersteller Auskleidungen, Verschleißpolster oder Rohrschuhe, um Kohlenstoffstahl von anderen Metallen zu trennen und galvanische Korrosion zu verhindern.

- Unterstützt die Vermeidung von Vibrationen und Reibung

Bügel, Nasen, Rohrschuhe und Aufhängungen reduzieren mechanischen Verschleiß und Rissbildung. Dadurch wird das Risiko an den Kontaktstellen minimiert.

- Umweltkontrolle

Halten Sie den Bereich trocken, stellen Sie sicher, dass die Abflusslöcher frei sind, verwenden Sie Dichtungsmittel und vermeiden Sie den Kontakt mit einer sauren oder salzhaltigen Umgebung.

Bestehende Korrosionsmanagement-Lösungen

Die Korrosion von Kohlenstoffstahlrohren ist ein ernstes Problem, aber es gibt heute viele innovative Lösungen, um die Auswirkungen zu bewältigen und zu verringern.

1. Regelmäßige Inspektion und Überwachung

Eine der wirksamsten Maßnahmen zur Korrosionsbekämpfung besteht darin, die Korrosion schnell zu bekämpfen. Durch häufige Inspektionen besteht die Möglichkeit, kleinere Formen von Korrosion oder Schäden zu erkennen, bevor sie sich zu größeren Problemen auswachsen. Ultraschalltests, Röntgenaufnahmen und Sichtkontrollen sind die Werkzeuge, die Fachleute zur Überwachung der Dicke und der Oberflächenposition einsetzen. Einige Unternehmen verwenden auch intelligente Sensoren oder Korrosionsüberwachungskontrollen im Inneren des Rohrs, um Echtzeitdaten zu erhalten.

2. Rohrumwicklung und Muffe

Das Verpacken von Rohren mit Schutzbändern, Glasfaser- oder Harzmänteln hilft Ihnen, eine wesentliche Barriere gegen Feuchtigkeit, Salz und Luft zu schaffen. Diese Methode wird in der Regel für obere Länder und Außenrohre verwendet, insbesondere in Gebieten mit hoher Luftfeuchtigkeit oder in Meeresnähe.

3. Kathodisches Schutzsystem

Dies ist eine sehr wirksame Methode für unterirdische oder Unterwasserrohre. Sie funktioniert durch die Verwendung einer Opferzahl (z. B. Zink oder Magnesium) oder durch das Senden eines kleinen elektrischen Stroms durch das Rohr. Es schützt Kohlenstoffstahl, indem es den Verlust von Elektronen verhindert (ein wesentlicher Teil des Korrosionsprozesses).

4. Halterungen und Schuhe für Rohre

Mechanische Abnutzung und Vibrationen können dort Schäden verursachen, wo das Rohr die Metalloberflächen berührt. Eine außergewöhnliche Unterstützung, wie z. B. Rohrschuhe, Isolatoren und Schellen, reduziert die Bewegung, verhindert Reibung und verhindert, dass die Feuchtigkeit stecken bleibt. Dies ist vor allem in großen industriellen Anlagen von Vorteil.

5. Korrosionshemmende Chemikalie

Bei wasser-, öl- oder gasführenden Rohrleitungen kann die Zugabe von Korrosionsschutzmitteln dazu beitragen, die interne Korrosion zu verlangsamen. Diese Chemikalien beschichten die Innenseite des Rohrs und verhindern Reaktionen zwischen dem Stahl und der Flüssigkeit.

6. Reparatur und Ersatz

Wenn ein Rohr bereits beschädigt ist, kann es gereinigt oder stattdessen vom Rost befreit und durch den Austausch des beschädigten Teils repariert werden. Wenn der Rost jedoch tief oder breit ist, ist der Austausch dieses Teils des Rohrs in den meisten Fällen die sicherere und zuverlässigere Alternative.

Defensive Aktionspläne der Hersteller von Kohlenstoffstahlrohren

Es gibt spezifische Strategien, die ein Hersteller anwenden kann, um zu verhindern, dass das Kohlenstoffstahlrohr korrodiert. In der Tabelle finden Sie Einzelheiten zu den Vorteilen, die mit diesen Methoden verbunden sind:

Strategie	Nutzen Sie
Stahl von niedrigem Reinheitsgrad	Bei den verwendeten Rohstoffen (mit niedrigem Importanteil) und den Materialien mit kontrolliertem Kohlenstoffgehalt sollte es sich um Stahl mit niedrigem Reinheitsgrad handeln, um eine frühzeitige Korrosion zu verhindern.
Einhaltung der internationalen Normen	Nehmen Sie Normen, z. B. ASTM A106/A53, ISO 3183, API oder ASME, um sicherzustellen, dass die Korrosion die Norm erfüllt.
Beschichtungen in der Fabrik	Beschichten Sie die Rohre vor dem Versand mit Epoxidverzinkung oder Polyethylen, um eine Beschädigung der Rohre zu verhindern.
Benutzerdefinierte Optionen für die Beschichtung bereitstellen	Empfiehlt PE-Leitungen, angepasste Auskleidungen, kathodische Systeme oder spezifische Beschichtungen je nach Anwendungsfall des Kunden
Angebot Wartungshinweise	Bieten Sie einfache Anleitungen zu Rohrschuhen, Wartung, Inspektion, Nutzung von Hindernissen und dem Support-Team.

FAQs

Welche sind die gängigsten Korrosionsarten bei Kohlenstoffstahlrohren?

Gleichmäßige Korrosion: Sie ist gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche.
Lochfraß: Es bilden sich tiefe und kleine Löcher.
Spaltkorrosion: Dies geschieht an Fugen und geschlossenen Stellen.
Galvanische Korrosion: Sie tritt auf, wenn Kohlenstoffstahl mit einem anderen Metall in Kontakt kommt.
Spannungskorrosionsrisse (SCC): Spannungskorrosionsrisse, die nicht immer sichtbar sind

Was ist die beste Beschichtung für Kohlenstoffstahlrohre?

Das Epoxidharz funktioniert innen und außen sehr gut. Die Verzinkung bildet eine feuchtigkeits- und reibungshemmende Schicht auf dem Stahl. Rohre, die mit Polyethylen ummantelt sind, bewähren sich in zahlreichen Situationen unter komplexen chemischen Bedingungen oder im Erdreich.

Was sind die Symptome für Korrosion an meinen Kohlenstoffstahlrohren?

Prüfen Sie auf Rostflecken, Lecks, niedrigen Druck, verfärbtes Wasser oder untypischen Geruch. Bei unsichtbarer oder interner Korrosion müssen Sie Ultraschallgeräte, Pigmentiergeräte oder eine zerstörungsfreie Prüfmethode verwenden.

Kann es repariert werden, oder sollten korrodierte Kohlenstoffstahlrohre ersetzt werden?

Laut "Mild Corrosion" kann es gereinigt, gestrichen und tapeziert werden. Wenn die Wand jedoch zu dünn oder das Loch bodenlos ist, kann es sicher ausgetauscht werden, und in vielen Fällen ist dies auch billiger.

Welche Parameter sollten bei Kohlenstoffstahlrohren eingehalten werden, um Rostbeständigkeit zu gewährleisten?

ASTM A106 / A53 für normale Rohre
ASME B36.10m für Rohrabmessungen
ISO 3183 für Öl- und Gaspipelines
API 570 für die Inspektion im Betrieb
NACE SP0169 für Leitlinien zum kathodischen Schutz.