Korrosion unter Isolierung

Korrosion unter Isolierung CUI mit Beschichtungen verhindern

Ein Problem, mit dem sich vor allem die Erdölindustrie, Gasindustrie und Raffinerien konfrontiert sehen: Korrosion unter Isolierung von Rohrleitungen. Da Rohrleitungen und Förderanlagen in Gas-, Erdölindustrie, Raffinerie und chemischen Industrien besonderen Bedingungen ausgesetzt sind, und Energieverluste minimiert werden müssen, werden Rohrleitungen mit Kälte- und Wärmedämmung isoliert. Das Fördergut bleibt dadurch auf konstanter Temperatur während der Verarbeitungsprozesse. Wird diese Isolierung von Rohrleitungen jedoch verletzt, sei es mechanisch, durch Verschleiß oder ungeeigneter Materialwahl, können aggressive Medien, Tauwasser, Feuchtigkeit die Dämmung passieren und Rohrleitungen durch Korrosion schwer schädigen.

Durch Fehler bei der Identifizierung von Korrosion unter Isolierungen entstanden in den vergangenen 25 Jahren Kosten in Millionenhöhe. Um Korrosion unter Isolierung vorzubeugen und so Lebenszyklus- und Wartungskosten zu senken, werden spezielle Beschichtungen direkt auf Rohre, Anlagen und Fördersystemen unter der Isolierung angebracht.

Wir zeigen die Optionen von Beschichtungen zum Schutz vor Korrosion unter Isolierung (CUI = Corrosion under Insulation) von Transport-, Förderleitungen und Anlagenteilen und betrachten organische Beschichtungen, anorganische Beschichtungen und Drahtflammspritzverfahren mit Aluminium vor Ort.

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Öl-, Gas- und chemische Industrie verlangen viel von Rohren ab

Die widrigen Umgebungsbedingungen in gas-, ölfördernden und -raffinierenden Industrien begünstigen die Bildung von Korrosion unter Isolierung von Rohrleitungen und beschleunigen Korrosion unter Isolierung. Meist ist das Eindringen von mit Chloriden und Sulfaten belastetes Wasser Ursache für die gefährliche Korrosion unter Isolierung. Verfahren zur Ölgewinnung, wie Bohrlocherwärmung, Dampfinjektion und Vor-Ort-Verbrennung, verlangen durch hohe Temperaturen viel vom Material ab und begünstigen eine rasches Fortschreiten von Korrosion.

Brüche und Lecks an Rohrleitungen für Abwasser, Öl oder Gas sind normalerweise recht schnell entdeckt, aber isolierte, unterirdische Rohre sind aufwändig zu kontrollieren. Das stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar. Gefährliche Giftstoffaustritte schaden der Umwelt, Werksabschaltungen führen zudem zu Produktionsvolumenverlusten. Gründliche Wartungen, technologiegestützte Konstruktionen und Schutzmaßnahmen helfen das Risiko zu verringern. Beschichtungen unter Isolierung gehören zu diesen Schutzmaßnahmen.

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Beschichtungen als Schutz vor unsichtbarer Korrosion unter Isolierung

Ein Schlüsselparameter für die Sicherheit und Lebenserwartung von Rohrleitungssystemen mit kälte- und wärmedämmender Isolierung ist neben wasserabweisender Isolierung eine Korrosionsschutzbeschichtung unter der Isolierung. Beschichtungen helfen nachweislich, Korrosion unter Isolierung zu verhindern oder diese zeitlich hinauszuzögern. Die CUI-Richtlinie der EFC-Arbeitsgruppen WP 13 und WP 15 besagt über die durchschnittliche Lebensdauer organischer Korrosionsschutzbeschichtungen und AST unter Isolierung:

• Organische Schutzbeschichtungen → Lebensdauer im Durchschnitt: 5 – 13 Jahre
• AST Aluminium thermisch spritzen (Drahtflammspritzverfahren) → Lebensdauer im Durchschnitt: 25 – 28 Jahre

Dämmung und Beschichtung müssen kompatibel sein

Bei der Auswahl der Beschichtungssysteme muss man darauf zu achten, dass Beschichtungen und die elastomeren Dämmstoffe sich auch vertragen. Besonders gefährdend für CUI sind feuchtigkeitsabsorbierende Dämmstoffe aus Steinwolle, Glasfaser, Calciumsilicat: Feuchte Isolierung führt zu einer verminderten Dämmwirkung und starker, unsichtbarer und dadurch unkontrollierbarer Korrosion. Wasserabweisende Dämmung einerseits und kompatible Korrosionsbeschichtung andererseits verhindern Korrosionsschäden.

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Arten und Innovationen von organischen Beschichtungen unter Isolierung

Korrosionsanstriche auf Rohre aus Metallen aller Art sind unter Isolierung nötig, da sie die Aufgabe erfüllen, Feuchtigkeit, schädliche Ionen, Sauerstoff und somit Rost vom Metall fernzuhalten. Dies erreicht man durch mehrere hohe Schichtdicken und eine geschlossene Schicht der Korrosionsschutzbeschichtung.

Traditionelles Korrosionsschutzsystem

In Anlehnung an Arbeitsblatt AGI Q 151 und DIN EN ISO 12944/1–7 ist zum Beispiel traditionell gefordert:

1. Grundierung: 2K-Epoxidharz, Polyurethan-Eisenglimmer oder Zinkstaub in Sollschichtdicke: 80 µm.
2. Deckbeschichtung: 2K-Epoxidharz Eisenglimmer in Sollschichtstärke: 80 µm oder Polyurethan-Eisenglimmer in Sollschichtstärke: 80 µm

Epoxidharzbeschichtungen bieten Korrosionsschutz und Hitzebeständigkeit, keine Frage, doch ist deren Applikationsmethodik im Hinblick auf Effizienz und Qualitätssicherung verbesserungswürdig. Aushärtung bei relativ niedriger Temperatur < 10 °C ist ein Schwachpunkt der starren Beschichtung, ebenso wie Bruchanfälligkeit der Beschichtung bei Nichteinhaltung der geforderten Schichtdicke.

Inerte Multipolymermatrix-Beschichtung

Entwicklungen, wie die Epoxidharz-Alkamin-Technologie (AAE) statt konventionellem Epoxyphenolharzsytemen soll diese Schwachstellen verbessern. Diese sogenannte inerte Multipolymermatrix-Beschichtung verfügt über eine dichte und dennoch elastische Struktur, wodurch es Variationen in der Trockenschichtdicke toleriert und Risse vermeidet. Zudem härtet die AAE-Beschichtung bei Temperaturen bis -5. °C zuverlässig und schneller als Epoxyphenolharz aus.

Inerte Multipolymermatrix-Beschichtungen

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Thermisch gespritztes Aluminium (TSA) und anorganische Polymer-Beschichtung

Seit Jahrzehnten bekannt, und noch lang nicht aus der Mode: kathodischer Korrosionsschutz. Mit Hilfe von einem unedleren Metall wird das vor Korrosion zu schützende edlere Metall (z. B. Stahl) im Elektrolyt geschützt. Das Prinzip heißt kathodischer Korrosionsschutz. Dabei fungiert das unedlere Metall mit größerem Potenzial als Opferanode. Dieses wirkungsvolle Prinzip beruht auf elektrochemischen Gesetzmäßigkeiten der Potenzialdifferenz von metallischen Elementen.

Um Korrosion unter Isolierung durch dieses Prinzip zu verhindern, wird

1. entweder eine Aluminiumschicht durch thermisches Spritzen aufgebracht,
   Thermisches Spritzen mit Aluminium ist ein bewährtes, sicheres und effizientes Beschichtungsverfahren – besonders in extremen Umgebungsbedingungen. Aluminium schützt Stahl von Tiefkälte (-196 °C) bis +538 °C und verursacht keine Ausfallzeiten.
2. oder ein anorganischer Metallstaub-vergüteter (z. B. Magnesiumlegierung, Aluminiumlegierung) Polymer-Anstrich auf die Rohrleitungen unter die Dämmung aufgesprüht.

Anorganische Polymer-Beschichtungen: Produkte

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TSA und organische Beschichtung im Vergleich

Neben den technischen Eigenschaften sind Kostenfaktoren und Zeitersparnis Beweggründe für und gegen Schutzmaßnahmen für Korrosion unter Isolierung. Eine Gegenüberstellung der Kosten und Zeitverluste durch Anlagenstopp:

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