Pipeline-Beschichtungen

Pipeline-Beschichtungen

Rohrleitungen durch Pipeline-Beschichtungen erstklassig schützen und erhalten

Rohrleitungen versorgen den Menschen mit überlebenswichtigen Rohstoffen. In Europa sind rund 2 Millionen Kilometer Öl- und Gas-Pipelines verlegt. Die Schweiz wird durch Millionen Kilometer Rohrleitung mit Trinkwasser, Öl und Gas versorgt. Die Pipelines sind unterwegs extremen Bedingungen ausgesetzt: unterirdisch, oberirdisch entlang Trassen, unter Wasser. Pipeline-Beschichtungen aussen kommen daher eine sehr wichtige Schutzfunktion zur Erhaltung der Langlebigkeit zu, während Innenbeschichtung sowohl Transportgut als auch Pipeline innen schützt und erhält.

Dieser Artikel betrachtet Pipeline-Beschichtungen; hauptsächlich die Aussenbeschichtung, welche vor allerlei äusseren Einflüssen geschützt werden muss. Sie lernen bewährte Beschichtungssysteme für Pipeline-Beschichtungen kennen, welche den reibungslosen Rohstofftransport aufrechterhalten.


Schützende Eigenschaften von Pipeline-Beschichtungen

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 Pipelines müssen wasser(dampf)dicht sein und beständig gegen Chemikalien, Salze, Wassereinschluss und korrodierendes Erdreich.
  • Temperaturbeständigkeit – Eine Unempfindlichkeit bei Temperaturschwankungen sowie Hitzebeständigkeit sind wichtige Eigenschaften der Rohrleitung. Sie verbinden etwa Wüstengebiete mit harten Schweizer Wintern. Wärmetransport und Hitzeschocks müssen so weit wie möglich vermieden werden. Die Temperatur wirkt sich schliesslich auf das Transportgut und dessen Aggregatzustand aus.
  • 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.
  • 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 von Pipeline-Beschichtungen aussen

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 Pipeline-Beschichtung. Sie werden auch in Kombination angewendet.

1. Beton/ Faserzementmörtel (FZM)

Die Schichten des äusseren Mantels dieses Offshore-Rohrs schützen es vor Korrosion.
Beton bildet meist die äussere Schicht und ist in der Regel mehrere Zentimeter stark. Die äussere 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)

Gas-Pipelines

Manchmal nehmen Gas-Pipelines unkonventionelle Wege, und müsssen überall geschützt sein.

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.


Pipeline-Beschichtung innen – und alles rutscht

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 für Pipeline-Beschichtungen

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 Pipeline-Beschichtungen

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 Europa 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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