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.

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.


Pipeline-Beschichtungen aussen

Gas-Pipelines

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

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. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.


Kathodischer Korrosionsschutz

Kathodischer Korrosionsschutz ist die gängige Lösung, welcher zusätzlich zur vorgestellten Beschichtung von Rohrleitungen in der Industrie angewendet wird. Kathodischer Korrosionsschutz (KKS) + Beschichtung ist die effektive und nachhaltige Lösung zur Bekämpfung von Korrosionsprozessen.

Kathodischer Korrosionsschutz

Kathodischer Korrosionsschutz ist vielen vom Heizungskessel oder Schiffsbau besser bekannt.

Kathodischer Korrosionsschutz der Gasleitung: Opferanode

Für den kathodischen Korrosionsschutz mittels sogenannter Opferanode werden Gasleitungen folgendermassen vor Korrosion geschützt: Ein im Vergleich zur Rohrleitung unedleres Metall wird mit dem Bauteil leitend verbunden. Beispiel: Stahlrohr + Magnesium. Magnesium ist unedler als Stahl und wird im Elektrolyt zur Anode (Minuspol), das Bauteil zur Kathode (Pluspol). Es fliesst aufgrund der Potenzialdifferenz ein Elektronenstrom, von der unedlen Opferanode zum Stahlbauteil. Dieser Schutzstrom verhindert, dass der Stahl Elektronen abgibt und oxidiert. So wird die Korrosionsreaktion auf die Opferanode verlegt.

Bevor sich also die Gasleitungl zersetzt, „opfert“ sich die Anode. Die Opferanode zum kathodischen Korrosionsschutz besteht typischerweise aus Zink, Aluminiumlegierungen oder Magnesiumlegierungen. Das Prinzip wirkt unter anderem auch bei stückverzinkten Stahlgerüsten, Feuerleitern, Gitterrosten und Geländern, wie sie uns täglich im Alltag begegnen. Der Zinküberzug „opfert“ sich auch dort.

Kathodischer Korrosionsschutz von Gasleitungen: Fremdstromanode und Gleichstrom

Kathodischer Korrosionsschutz mit Fremdstromanode ist wirkungsvoll bei unterirdisch sowie unter Wasser verlegten Rohrleitungen. Das Prinzip kathodischer Korrosionsschutz ist das gleiche wie bei der Opferanode: Stromfluss sorgt für Oxidation an der Anode statt an der Pipeline/ dem Rohr. Hier sorgt die Spannungsquelle für den Elektronenfluss. Es herrscht dasselbe Prinzip wie bei der Galkvanik.

Benötigt werden eine Gleichstromquelle mit einer korrosionsbeständigen Elektrode, welche sich im selben Elektrolyt (Erde, Wasser) befindet wie das zu schützende Rohr. Bei Anlegen der Spannung am Rohr sowie Platzieren der Fremdstromanode (vielfach aus Titan oder Titan-Mischoxid) werden Wasser und Sauerstoff durch den Elektronenfluss aus der Spannungsquelle zu OH(-) Ionen reduziert. Die Pipeline oxidiert nicht. Die OH(-) Ionen oxidieren hingegen an der Anode zu Wasser und Sauerstoff.


Rohrleitungsbeschichtungen: Eigenschaften

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.

Übrigens: Man unterscheidet Werksbeschichtung und Baustellenbeschichtung. Baustellenbeschichtungen sind in der Regel thermisch und mechanisch weniger belastbar als Werksbeschichtungen, praktisch aber oft unumgänglich. Abhängig von thermischer und mechanischer Belastung und Bauteilgeometrie sind Werksbeschichtungen die Regel. Sie bieten die klimaunabhängige, kontrollierte Anbringung und sind wirtschaftlicher. Transportschäden sind hingegen bei der Baustellenbeschichtung auszuschliessen.

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

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 von Erdgasleitung, Öl-Pipelines, oder für die Abwasserwirtschaft? Senden Sie uns eine unverbindliche Anfrage mit Ihren Spezifikationen und wir verbinden Sie mit dem besten Partnerunternehmen.


Wünschen Sie ein massgeschneidertes Angebot? Wir helfen Ihnen weiter!

Wir bringen Sie mit erfahrenen Spezialisten in Kontakt. Sie benötigen bestimmte Beschichtungen, Lacke, Produkte oder Dienste? Dann sind Sie bei uns goldrichtig.

0 Kommentare

Dein Kommentar

An Diskussion beteiligen?
Hinterlasse uns Deinen Kommentar!

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.