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.


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.


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.


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

Inerte Multi-Polymermatrix-BeschichtungTypErfüllte Standards/ BesonderheitenAnwendungs-bereichBetriebs-temperatur
AkzoNobel Interbond 2340UPC 2K Epoxydharz-Alkamin Beschichtung

  • DIN EN ISO 12944-9
  • hohe Schichtdickentoleranz

hochtemperaturbeständige Rohrleitungsbeschichtung für isolierte und nicht isolierte Prozessleitungen, Anlagen, Ventile aus Baustahl und Edelstahl, auch in tiefkalter Umgebung-196 °C bis +205 °C (Temperaturspitzen bis 230 °C)
Jotun Jotatemp 650Inerte 1K Multipolymermatrix-BeschichtungApplikation auf Substrattemperatur bis 400 °CKorrosionsschutz unter Isolierung für isolierte und nicht isolierte Flächen aus vorbehandeltem Stahl- und Edelstahl in Überwasserumgebung-196 °C bis +650 °C (zeitweilig bis 720 °C)
Sherwin Williams Heat-Flex Hi-Temp 1200Inerte multipolymere 1K Matrix BeschichtungAuftrag auf Substrattemperatur bis 260 °CTemperaturbeständige Korrosionsschutz-Beschichtung auf Stahl und Edelstahl, isoliert und nicht isoliert-196 °C (kyrogen) bis + 649 °C

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

Beschichtung zum Schutz vor Korrosion unter IsolierungTypErfüllte StandardsAnwendungs-BereichBetriebs-Temperaturen
Interbond 1202UPC anorganische Titan-modifizierte 2K Copolymer-BeschichtungNACE SP0198 für inerte Multipolymer-Matrix-Beschichtungen Korrosionsschutz-Beschichtung für überirdische Rohre und Komponenten aus Kohlenstoff- oder Edelstahl mit oder ohne Isolierung-196 °C bis +650 °C
Hempel Versiline CUI 56990anorganische einkomponentige, mit Eisenflimmer pigmentierte Silikon-BeschichtungNACE SP0198 – 2010 Systeme SS-5 und CS-6Langzeit-Korrosionsschutz-Beschichtung für hitzebelastete Rohre aus Stahl und Edelstahl unter Isolierung, auch bei zyklischer Temperaturbelastung-196 °C bis +650 °C

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:

Thermisch Spritzen mit Aluminium

  • Trockenzeit der Beschichtung: praktisch keine. Isolierung kann im Anschluss angebracht werden → geringe Ausfallzeiten der Anlage
  • Investitionskosten: hoch (bis 1,2 x organische Beschichtung)
  • Inspektions- und Wartungskosten: niedrig, da 25 Jahre wartungsfrei
  • Aufheizung des Systems erforderlich → Sicherheitsgenehmigung für Applikation erforderlich

Organische Beschichtungen als Schutz vor Korrosion

  • Trockenzeit der Beschichtung: ca. 24 Std. Wartezeit, bevor Isolierung installiert werden kann → längere Anlagenausfallzeit
  • Investitionskosten: niedrig
  • Inspektions- und Wartungskosten: hoch
  • keine Sicherheitsgenehmigung für Applikation erforderlich

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