Beschichtung von Rohrleitungen

Beschichtung von Rohrleitungen

Rohstoffadern adäquat mit Beschichtungen von Rohrleitungen schützen

Rohrleitungen versorgen den Menschen mit überlebenswichtigen Rohstoffen. In Europa sind rund 2 Millionen Kilometer Öl- und Gasleitungsrohre verlegt. Deutschland wird so jährlich mit bis zu 55 Milliarden Kubikmetern Erdgas aus Russland versorgt und es werden Trinkwasser und Öl interkontinental transportiert. Die Pipelines sind teils extremen Bedingungen ausgesetzt: unterirdisch, oberirdisch entlang Trassen und unter Wasser. Der Beschichtung von Rohrleitungen aus Stahl außen kommt daher eine sehr wichtige Schutzfunktion zur Erhaltung der Langlebigkeit zu, während Innenbeschichtung sowohl Transportgut als auch Rohrleitungen innen schützt und erhält.

Dieser Artikel betrachtet die Beschichtung von Rohrleitungen; hauptsächlich die Außenbeschichtung, welche vor allerlei äußeren Einflüssen geschützt werden muss. Sie lernen bewährte Beschichtungssysteme zur Beschichtung von Rohrleitungen kennen, welche den reibungslosen Rohstofftransport aufrechterhalten.


Schützende Eigenschaften durch Beschichtung von Rohrleitungen

Pipelines und Rohrleitungen werden durch Außenbeschichtung und Innenbeschichtung geschützt. Vor allem die Innenbeschichtungen gleichen denen von Tanks und Auffangbecken. Sie dienen dem Schutz des Behälters/ Rohrs vor dem Füllgut/ Transportgut, auch das Gut muss vor dem Substrat (Korrosion von Metall etc.) geschützt werden. Die Beschichtung industrieller Rohrleitungen muss einige wesentliche Aufgaben erfüllen:

  • Korrosionsschutz – Korrosion ist der Hauptgrund für Materialermüdung, Verschleiß und Funktionsversagen. Reparatur und Prävention kosten die Weltwirtschaft jährlich Milliarden Euros. Korrodierende Rohrleitungen aus Stahl stellen ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar – sowohl innen als auch außen. Außenbeschichtung von Rohrleitungen müssen wasser(dampf)dicht sein und beständig gegen Chemikalien, Salze, Wassereinschluss und korrodierendes Erdreich.
  • Abrasionsbeständigkeit – Rohrleitungen werden unterirdisch, unter Wasser und oberirdisch verlegt. Sie müssen daher extreme Witterungen und Klimas unversehrt überstehen können. Auch Tiere und Schädlinge können sowie unvorhersehbare Einwirkungen von außen ein Problem werden. Nicht jedes Transportgut in den Rohrleitungen ist außerdem raffiniert, viele Partikel können bei hohem Druck und hoher Durchflussgeschwindigkeit zu korrodierenden Geschossen werden und die Innenwand der Pipeline schädigen. Verschleiß durch Abnutzung der Innenwand stellt sich ebenso ein.
  • Temperaturbeständigkeit – Eine Unempfindlichkeit bei Temperaturschwankungen sowie Hitzebeständigkeit sind wichtige Eigenschaften der Rohrleitung. Sie verbinden etwa Wüstengebiete mit arktischen Wintern Russlands. Wärmetransport und Hitzeschocks müssen so weit wie möglich vermieden werden. Die Temperatur wirkt sich schließlich auf das Transportgut und dessen Aggregatzustand aus.
  • Strömungsbegünstigung – Der ideale Durchfluss des Transportguts, ob Gas, Wasser oder Öl, wird von Innenbeschichtungen positiv beeinflusst. Turbulenzen, Viskositäten, Reibung haben einen großen Einfluss auf den Fluss des Füllguts und den Verschleiß und die Lebensdauer der Leitungen. Die Innenbeschichtung muss dafür sorgen, dass der Durchfluss so effizient wie möglich fließt und sich keine Ablagerungen bilden. Stilllegungen für Reinigungsarbeiten können sich durch die geeignete Innenbeschichtung erheblich reduzieren.

5 Arten der Außenbeschichtung von Rohrleitungen

Die große Bandbreite an Umwelteinflüssen verlangen viel von Außenbeschichtungen von Rohrleitnungen ab. Unter Wasser sowie in der Erde verlegte Leitungen müssen mindestens 50 Jahre unbeschadet überdauern. Zur Beschichtung auf dem Stahl der Rohre kommen unterschiedliche Schichten zum Einsatz. Die folgenden Möglichkeiten gehören zu den wichtigsten zur äußerlichen Beschichtung von Rohrleitungen. Sie werden auch in Kombination angewendet.

1. Beton/ Faserzementmörtel (FZM)

Offshore-Rohr

Die Schichten des äußeren Mantels dieses Offshore-Rohrs schützen es vor Korrosion.

Beton bildet meist die äußerste Schicht und ist in der Regel mehrere Zentimeter stark. Die äußerste Betonschicht um die Rohrleitung sorgt dafür, dass diese, bei Unterwasserinstallation, nicht durch Strömungen beeinflusst wird, sondern sicher auf dem Meeresboden verbleibt. Die hohe Masse durch den Betonmantel tut Übriges, um die Leitung an Ort und Stelle zu halten. Beschädigungen während Transport und Montage sind durch den äußeren Betonmantel praktisch ausgeschlossen.

2. Fusion Bonded Epoxy Coating (FBE)

Der wohl beste Korrosionsschutz der Stahlrohre ist die sogenannte FBE (Fusion Bonded Epoxy) Schicht. Sie wird direkt auf das Metallrohr appliziert. Es handelt sich um Pulverlack auf Epoxidharzbasis, welcher elektrostatisch auf das ca. 200 °C erwärmte Substrat aufgebracht wird und aushärtet. Danach wird das Rohr mit Wasser heruntergekühlt. Fusion Bonded Epoxy wird entweder als Einschichtsystem oder als Doppelschicht für erhöhten Schutz gegen mechanische Einflüsse gehandhabt. Die Betriebstemperatur beträgt bis zu 110 °C. FBE eignet sich hervorragend für die Verwendung in schwierigen Umweltbedingungen.

3. Polyurethan (PUR)

Polyurethanharz-Beschichtungen als Außenhülle von gas-, öl- und wasserfördernden Rohrleitungen kommen, anders als FBE, ohne Erhitzen des Rohres aus. Es handelt sich bei der PUR-Beschichtung um eine 2-Komponenten-Beschichtung ohne Lösemittel. Der große Vorteil liegt in der besonders einfachen und schnellen Verarbeitung.

4. Polyethylen (PE) in 3-Lagen-Technik

Polyethylen ist ein Polyolefin. Zum Großteil kommt es in der klassischen 3-Schicht-Technik zum Einsatz. Die dreilagige Polyolefin-Beschichtung, hier als Polyethylen-Beschichtung, wirkt durch die Zusammensetzung von thermoplastisch aushärtenden Harzen, kopolymeren Haftvermittlern und Thermoplasten. So wird Korrosion verhindert und mechanische Belastung unbelastet überstanden. Der elektrische Widerstand ist hoch. Die Kombination mit Kathodenschutz führt zu sehr langen Lebensdauern. Servicetemperaturen von Polyethylen liegt bei bis zu 80 °C.

5. Polypropylen (PP) 3-lagig

Auch Polypropylen ist ein Polyolefin und wird wie Polyethylen als Dreischichtsystem bestehend aus thermoplastisch aushärtendem, elektrostatisch appliziertem Pulverlack, anschließendem Haftvermittler aus einem Kopolymer und dem Polypropylen, angebracht. PP ist im Vergleich mit PE etwas widerstandsfähiger gegenüber mechanischen Belastungen durch Druck und Kerbschlag sowie Hitzeeinwirkung. Die Betriebstemperatur von PP liegt je nach Schichtdicke bei maximal 120 °C.


Innenbeschichtung von Rohrleitungen – damit es flutscht

In der Regel handelt es sich bei Innenbeschichtungen von Rohrleitungen, aber auch Tanks um lösemittelfreie Epoxidharzbeschichtungen, die je nach transportiertem Medium in Schichtdicke variieren. Auch zur Instandhaltung innen wie außen eignen sich die Kunstharze Epoxidharz und Polyurethan. Sie sorgen für einen reibungslosen Durchfluss von Gas, Wasser oder Rohöl. Handelt es sich um Trinkwasser-Pipelines, werden innen Schichtstärken zwischen 300 und 500 μm der sogenannten Flow Efficiency Coatings aus Epoxidharz, bei Gasleitungen 50 bis 100 μm, angebracht. Hohe Schichtstärken sind nötig, damit das Transportgut der Rohrleitung nicht chemisch oder mechanisch schadet.

Zusätzlicher kathodischer Korrosionsschutz zur Beschichtung von Rohrleitungen

Die zuverlässigste Art, Korrosion an unterirdisch oder unter Wasser verlegten Stahlrohren zu vermeiden, ist der sogenannte kathodische Korrosionsschutz. Diesen Korrosionsschutz nennt man aktiven Korrosionsschutz. Kathodischer Korrosionsschutz ist die gängige Lösung, welcher zusätzlich zur Beschichtung von Rohrleitungen in der Industrie angewendet werden. KKS + Beschichtung ist die effektive und nachhaltige Lösung zur Bekämpfung von Korrosionsprozessen.

  • Fremdstromanode: Hierbei wird ein Gleichstrom erzeugt, der eventuelle Fehlstellen von der Beschichtung, über das Erdreich oder das Wasser als Elektrolyt, detektiert und Korrosionsbildung verhindert. Genauer gesagt wird der Stromaustritt an Fehlstellen (welcher zur Oxidation durch Elektronenabgabe an den Elektrolyt führt) verhindert, welcher zu Korrosion führen würde.
  • Opferanode: Alternativ wird eine Opferanode aus unedlem Metall an der Rohrleitung (Kathode) angebracht, welche die Korrosion an der Pipeline verhindert, indem sie (statt der Pipeline) die Elektroden abgibt und oxidiert.

Es gibt Beschichtungen, die nicht oder nur eingeschränkt für den kathodischen Korrosionsschutz geeignet sind. Aus diesem Grund muss ein Schutzsystem von Rohrleitungen gründlich zusammengestellt werden. Ein mit kathodischem Korrosionsschutz kompatibles Beschichtungssystem wird als ausfallsicher oder „fail-safe“ bezeichnet.
Entnehmen Sie der Tabelle die Performance der unterschiedlichen Beschichtungssysteme im Vergleich:

EigenschaftFaserzementFusion Bonded EpoxyPolyurethanPE (3-lagig)PP (3-lagig)
Korrosions-beständigkeit
Chemische Beständigkeit
KKS-kompatibel
Gas-/Luft-undurchlässigkeit
Temperatur-beständigkeit
Mechanische Belastbarkeit

Applikationsprozesse für industrielle Beschichtung von Rohrleitungen

Bei Rohrleitungsbeschichtungen wird unterscheidet man zwischen der Werksbeschichtung und Umhüllung und der baustellenseitigen Beschichtungen und Umhüllung. Baustellenbeschichtungen sind in der Regel thermisch wie mechanisch weniger belastbar als Werksbeschichtungen. Abhängig von thermischen und mechanischen Belastungen und der Bauteilgeometrie werden meistens Werksbeschichtungen vorgenommen. Sie bieten die klimaunabhängige, kontrollierte Anbringung und sind ökonomischer. Transportschäden sind hingegen bei der Baustellenbeschichtung auszuschließen.

In Deutschland geltende Richtlinien und Normen geben das zu wählende System für Rohrleitungen an. Zudem ist die Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung ein überlebenswichtiger Faktor für das uneingeschränkte zuverlässige Funktionieren von erdverlegten, unter Wasser installierten sowie überirdisch verbauten Leitungen. Ein sogenannter Coating Inspector trägt einen wesentlichen Teil durch regelmäßige Überprüfungen von Coatingsystemen bei. Suchen Sie nach adäqauten Möglichkeiten zur Rohrleitungsbeschichtung in Erdgas-, Öl, Wasserindustrie? Dann senden Sie uns eine unverbindliche Anfrage mit Ihren Spezifikationen und wir verbinden Sie mit dem besten Partnerunternehmen.


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