Einführung
Beschichtungen spielen eine wichtige Rolle beim Schutz von Rohrleitungssystemen. Pipelines transportieren Brennstoffe, Wasser, Chemikalien und Industrieflüssigkeiten, die Städte und Industrien am Laufen halten. Aufgrund ihrer unterirdischen Struktur sind sie ständig rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt, die zu Korrosion, Abrieb, Rost und mehr führen. Dies kann die Struktur schwächen, und die Reparatur kann kostspielig sein.
Die Entwicklung und der Bau eines Rohrleitungssystems erfordern eine mehrjährige Planung, Erhebungen und Studien, bei denen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden. Pipeline-Beschichtungen dienen also als Schutzschicht auf den Außen- und Innenflächen der Rohre. Sie sorgen für Integrität und eine längere Lebensdauer und schützen vor Erde, Wasser, Schlamm und anderen Elementen.
In diesem Artikel erfahren Sie alles über Rohrleitungsbeschichtungen - außen und innen -, ihre Funktionsweise und ihren Schutz vor verschiedenen Korrosionsarten. Außerdem gehen wir auf die wichtigsten Rohrbeschichtungen und den Herstellungsprozess für beschichtete Rohre ein. Also, lesen Sie bis zum Ende.
Externe Beschichtungen vs. interne Beschichtungen
Rohrleitungsbeschichtungen müssen an den Innen- und Außenflächen der Rohre vorgenommen werden. Jede dieser Beschichtungen hat eine andere Bedeutung. Die meisten Öl- und Gaspipelines werden mit einer Barrierebeschichtung in Kombination mit einem kathodischen Schutzsystem (CP) beschichtet. Sie verhindern nicht nur die Korrosion der Rohre, sondern verbessern auch die Durchflussleistung. Gesetzliche Normen schreiben diese Kombination vor. Werfen wir einen Blick darauf, wie sich Außen- und Innenbeschichtungen unterscheiden und in welcher Hinsicht:
Externe Beschichtungen:
Diese Beschichtungen werden auf die Außenfläche der Rohre aufgebracht und schützen sie vor äußeren Gefahren wie Erde, Meerwasser und mechanischen Beschädigungen. Erdreich, das von Natur aus korrosiv ist, kann in Form von Schlamm oder Sand auftreten und schwere Schäden verursachen. Darüber hinaus tragen auch Steine, Mineralien, Bakterien und Feuchtigkeit zu den Schäden bei. In diesem Fall verhindern Außenbeschichtungen, die mit dem CP-System aufgebracht werden, die Korrosion der Rohre und erhalten die strukturelle Integrität. Es ist zu beachten, dass die CP-Schicht das blanke Stahlrohr auch dann noch schützt, wenn die Primärschicht beschädigt ist.
Interne Beschichtungen:
Innenbeschichtungen werden innen aufgetragen, um das Rohr vor Korrosion durch das transportierte Produkt zu schützen. Dazu gehören CO₂, H₂S, Wasser oder Feststoffe. Deshalb werden anstelle von dünnen Auskleidungen auf Lösungsmittelbasis in der Regel feste korrosionsbeständige Beschichtungen aufgebracht. Diese Beschichtungen bilden einen dichten, schützenden Film, der eine Benetzung verhindert. Sie tragen dazu bei, Korrosion zu verhindern und die Reibung zu verringern, so dass sich die Flüssigkeit leichter bewegen kann.
Gängige Korrosionsarten und Schutzmechanismen der Beschichtung
Der Hauptgrund für das Versagen von Rohrleitungen ist "Korrosion". Sie fängt klein an und wächst in der Isolierung, in feuchten Bedingungen, im Boden oder in Ablagerungen. Um sie zu bekämpfen, müssen Sie die gängigen Korrosionsarten kennen und wissen, wie Beschichtungen sie bekämpfen können. Hier sind einige von ihnen:
1) Gleichmäßige (allgemeine) Korrosion
Dies ist die häufigste Art der Korrosion, die durch hohe Feuchtigkeit verursacht wird. Sie kann auch auftreten, wenn Metalle übermäßigem Wasser, Regen, Sauerstoff, Laugen oder Säuren ausgesetzt sind. Die Folge ist, dass sich die Wandstärke des Materials mit der Zeit an der freiliegenden Oberfläche lockert. Dies führt zu einer verminderten Tragfähigkeit und reicht bis zur Schwächung des gesamten Materials.
Hier schützt die Beschichtung vor Korrosion, indem sie eine Schicht bildet. Sie trennt den Stahl von Sauerstoff, Wasser und Ionen. Kurz gesagt, weniger Kontakt bedeutet weniger Korrosion.
2) Lochfraßkorrosion
Eine sehr aggressive Form der Korrosion, die sich in chloridhaltigen Umgebungen, z. B. im Meerwasser, bildet. Sie bricht die Folie auf und erzeugt tiefe Löcher, die an der Oberfläche klein erscheinen, sich aber in Wirklichkeit zu engen Hohlräumen ausweiten können, die zu Leckagen führen.
Dichte Polymerbeschichtungen eignen sich hervorragend für solche Korrosion, da sie langsam diffundieren. Wenn die Beschichtung einer Beschädigung widersteht, verringert sie auch die Angriffspunkte für Gruben. Gleichzeitig kann eine kontinuierliche und gute Kantenabdeckung gut helfen.
3) Spaltkorrosion (Unterspalt- oder Schutzraumkorrosion)
Spaltkorrosion tritt aufgrund von Sauerstoffmangel in begrenzten, stagnierenden Bereichen auf. Dazu gehören Bereiche, in denen sich Ablagerungen befinden, Bolzen, Überlappungsverbindungen und Dichtungen. Sie breitet sich schnell aus und schwächt die Verbindungen und Befestigungselemente. Deshalb ist es schwierig, sie zu bekämpfen, da sie, sobald sie begonnen hat, aggressive Bedingungen schafft.
Die Beschichtung hilft, enge Räume abzudichten, Oberflächenrauhigkeiten auszugleichen und Wege zu schließen. Beschichtungen mit geringer Durchlässigkeit verringern die Bewegung von eingeschlossener Feuchtigkeit. Gleichzeitig sind geeignete Fugenbeschichtungen und vor Ort aufgebrachte Systeme entscheidend für geschweißte Bereiche, in denen Spaltkorrosion auftritt.
4) Galvanische Korrosion (Korrosion ungleicher Metalle)
Die Hauptursache für galvanische Korrosion ist die elektrochemische Reaktion zwischen zwei ungleichen Metallen, die in einem Elektrolyten gekoppelt sind. Dabei wirkt eines der Metalle als Kathode und das andere als Anode, während das unedlere Metall schnell korrodiert.
Die Verwendung von Opferbeschichtungen kann helfen, galvanische Korrosion zu verhindern. Dabei wird ein Metall wie Zink verwendet, so dass das Grundmetall vor Korrosion geschützt ist. Kurz gesagt, die Beschichtung unterbricht den elektrischen Pfad durch den Elektrolyten. Bei erdverlegten Leitungen kann die Beschichtung in Kombination mit einem kathodischen Schutzsystem gut funktionieren. Der Grund dafür ist, dass das kathodische Schutzsystem kleinere Defekte beheben kann.
Die wichtigsten Arten von Rohrbeschichtungen
Epoxidharze mit Schmelzklebung (FBE)
Schmelzgebundene Epoxide FBE sind duroplastische Epoxide und werden als Außenbeschichtung für Rohre verwendet. Sie werden auf heißen Stahl aufgesprüht. Das Pulver schmilzt, fließt und härtet dann aus und bildet eine harte Schutzschicht. Diese Schicht kann bis zu 14-16 Millimeter dick sein. Sie hält den rauen Bedingungen im Untergrund und unter Wasser stand.
Zu den wichtigsten Stärken gehören starke Haftung, chemische Beständigkeit und Temperaturbeständigkeit. All diese Eigenschaften zeichnen sie für verschiedene Anwendungen aus, darunter chemische Verarbeitungsanlagen sowie Öl- und Gastransporte.
3PE/3PP (dreischichtiges Polyethylen/Polypropylen)
Wenn es um Schlagfestigkeit geht, zeichnen sich 3PE/3PP-Beschichtungen aus. Diese Beschichtungen sind 3-lagig, was bedeutet:
- 1. Schicht (Grundierung): FBE-Beschichtung. Sie fungiert als korrosionsbeständige und haftende Schicht
- 2. Schicht (Mitte): Copolymer-Klebeschicht. Sie dient als mittlere Schicht, die die obere und die untere Schicht miteinander verbindet.
- 3. Schicht (oben): Polyethylen- oder Polypropylenschicht. Sie trägt zur Stoßfestigkeit bei.
Sie vereinen die Vorteile von FBE und Polyethylen/Polypropylen. Dadurch ist die Umhüllung sehr schlagfest und besitzt eine hervorragende Temperaturbeständigkeit. 3PE/3PP-Beschichtungen eignen sich am besten für lange erdverlegte Rohrleitungen in aggressiven Böden oder in hochfesten Anwendungen.
2PE/2PP (Zweilagig)
Es ist dasselbe wie das 3-Schicht-System, mit dem Unterschied, dass eine Schicht wegfällt. Meistens handelt es sich um einen Klebstoff plus eine Polyethylen- oder Polypropylenschicht. Die oberste Schicht bietet eine hohe Schlagfestigkeit, und die Basis schützt vor Korrosion. Die Kombination eignet sich daher gut für den Einsatz in erdverlegten Rohrleitungen.
Die 2PE/2PP-Schicht ist jedoch eine kostengünstige Option.
Steinkohlenteer-Email (CTE)
Das seit Jahrzehnten eingesetzte Steinkohlenteeremail (CTE) kann auf eine lange Geschichte bei erdverlegten Rohren zurückblicken. Diese Beschichtungen bilden eine duroplastische Hülle, die mit Harz und einem Härter ausgehärtet wird. Nachdem sie in mehreren Schichten auf heiße Stahlrohre aufgetragen wurden, härten sie aus und bilden eine harte, schützende Hülle, die den Elementen im Freien widersteht.
Kohleteer-Emaille-Beschichtungen (CTE) sind im Allgemeinen kostengünstig. Die Aushärtung von CTE dauert etwas länger (5-7 Tage), da die Beschichtung bis zu 15-35 Millimeter dick sein kann. Manchmal wird auch eine Zwangshärtung durchgeführt, die 8 Stunden bei hohen Temperaturen dauert. Diese Beschichtungen sind chemisch beständig und können eine längere Lebensdauer haben, weshalb sie meist für Reparaturen verwendet werden.
Polyurethan (PU)
Polyurethan (PU)-Beschichtungen sind weit verbreitet und können auf oberirdischen Rohrleitungen und als Innenbeschichtung verwendet werden. Da diese Beschichtungen widerstandsfähig, flexibel, UV-beständig sowie abrieb- und stoßfest sind, werden sie in verschiedenen Branchen wie dem Baugewerbe und der Automobilindustrie eingesetzt. PU-Beschichtungen härten schnell aus, was höhere Produktionsraten ermöglicht.
Zu ihren Nachteilen gehören die Temperaturempfindlichkeit bei einigen Varianten und die Feuchtigkeitsbedingungen. Diese Faktoren beeinträchtigen die Qualität der Beschichtung.
Feuerverzinkung
Auch wenn das Rohr langlebig und korrosionsbeständig ist, spielt die Verzinkung eine wichtige Rolle. Bei der Feuerverzinkung wird das Rohr in geschmolzenes Zink getaucht, das eine Schutzschicht bildet. Diese Methode bietet einen besseren Korrosionsschutz.
Die Feuerverzinkung hat mehrere Vorteile. Sie ist kostengünstig, einfach und erfordert nur eine minimale Vorbehandlung. Sie wird hauptsächlich bei oberirdischen Rohren angewendet und eignet sich nicht für erdverlegte Rohre. Das liegt daran, dass das aggressive Erdreich das Zink aufzehren kann.
Herstellungsprozess beschichteter Rohre
Die Herstellung beschichteter Rohre ist ein langwieriger Prozess, der mehrere Schritte umfasst. Wenn die Beschichtung richtig ausgeführt wird, kann sie länger halten und einen besseren Korrosionsschutz bieten. Falsche Bedingungen entsprechen jedoch möglicherweise nicht den Zielvorgaben für eine lange Lebensdauer von Rohrleitungen.
Oberflächenvorbehandlung von Stahlrohren: Zunächst wird die Oberfläche des Stahlrohrs gereinigt und profiliert. In diesem ersten Schritt wird gestrahlt, was dazu beiträgt, dass die oberen Beschichtungen gut haften.
Anwendung der Beschichtung: Es gibt mehrere Methoden für das Aufbringen von Beschichtungen auf Stahlrohre. Zu den verschiedenen Auftragstechniken gehören Sprühen, Tauchen, Elektrostatik und Walzen. Die Art der Beschichtung, die Korrosionsarten und der Zustand entscheiden darüber, welche Technik angewendet werden muss, um eine langfristige Integrität und ordnungsgemäße Funktionalität zu gewährleisten. Nach der Beschichtung werden die Rohre ausgehärtet.
Qualitätsinspektion: Zu guter Letzt werden Inspektionen und Qualitätskontrollen durchgeführt. In diesem Schritt werden Werkzeuge und Techniken zur Erkennung von Fehlstellen eingesetzt, um Fehlstellen zu erkennen und die gleichmäßige Beschichtung zu beurteilen.
Schlussfolgerung
Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, wissen Sie vielleicht, dass diese Beschichtungen eine wichtige Rolle beim Schutz von Stahlrohren vor Korrosion und bei der Verlängerung ihrer Lebensdauer spielen. Diese Beschichtungen müssen auf die Außen- und Innenflächen der Rohre aufgebracht werden. Der Grund dafür ist, dass die äußere Umgebung, Sand, Steine, Mineralien und Wasser die äußere Oberfläche des Rohrs beeinträchtigen, aber auch interne Produkte, die transportiert werden, korrodieren das Rohr. Diese internen und externen Schäden schwächen die strukturelle Integrität und verursachen schwere Schäden, die zu kostspieligen Reparaturen führen. Wählen Sie also die richtige Rohrleitungsbeschichtung je nach Korrosionsart.
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