Gerade nahtgeschweißte Rohre bilden das Rückgrat von Wasser-, Öl-, Gas- und Schlammübertragungsleitungen, und die darauf aufgetragene Beschichtung bestimmt, wie lange diese Leitung hält. Die Auswahl der Beschichtung wird von drei Variablen bestimmt: der Korrosivität des Bodens oder Wassers am Standort, der Betriebstemperatur der Leitung und der Installationsmethode, da ein durch Richtbohren installiertes Rohr weitaus mehr mechanische Schäden ertragen muss als eines, das in einem offenen Graben verlegt wird.
Dreischichtige Polyethylenbeschichtung
Das dreischichtige Polyethylensystem, allgemein bekannt als 3PE, ist die Standardwahl für erdverlegte Übertragungsleitungen im Betrieb bei moderaten Temperaturen. Es besteht aus einer geschmolzenen Epoxidpulvergrundierung, die sich chemisch mit dem gestrahlten Stahl verbindet, einer Copolymer-Klebeschicht und einem äußeren Polyethylenmantel, der mechanischen Schutz und eine Barriere gegen Wasserdampf bietet. Die Gesamtdicke der Beschichtung beträgt normalerweise 2,5 mm oder mehr für Rohre mit großem Durchmesser, wobei die einzelnen Schichtdicken je nach Rohrdurchmesser in ISO 21809-1 und GB/T 23257 angegeben sind. Das Ergebnis ist eine Beschichtung mit guter kathodischer Ablösungsbeständigkeit und einer Lebensdauer, die sich bei kontrollierter Installation auf mehrere Jahrzehnte erstrecken kann.
Schmelzgebundene Epoxidbeschichtungen
Schmelzgebundenes Epoxidharz (FBE) wird als einzelne Pulverschicht aufgetragen, die zu einem dünnen, harten und fest verbundenen Film aushärtet und ist für den Einsatz in Rohrleitungen in ISO 21809-2 definiert. Ein zweischichtiges FBE-System fügt über der korrosionsbeständigen Grundschicht eine zweite, härtere Deckschicht hinzu, um die Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und kathodische Ablösung zu verbessern, mit einer Gesamttrockenschichtdicke im Bereich von 500 bis 1000 µm. Zweischichtiges FBE wird häufig für U-Boot- und Flussdurchquerungspipelines ausgewählt, wo seine Beständigkeit gegen Wasserpermeation und die einfache Reparatur vor Ort von Vorteil sind. Einschichtige FBE sind bei Leitungen mit kleinerem Durchmesser und niedrigen Temperaturen nach wie vor üblich.
Auswahl von Beschichtungen für Hochtemperatur- und Sonderanwendungen
| Servicezustand | Wahl der Beschichtung | Grund |
|---|---|---|
| Vergrabene Leitung, normale Temperatur | 3PE oder FBE | Bewährte Langzeitleistung mit kathodischem Schutz |
| U-Boot und Überfahrt | Zweischichtiges FBE, Betongewichtsbeschichtung, wo erforderlich | Beständigkeit gegen Wasserdurchdringung, Stöße und Feldreparatur |
| Über etwa 80 Grad | Polyurethanschaum, Glasflocken oder Hochtemperatur-Epoxidharz | Polyethylen wird bei erhöhter Temperatur weich und löst sich |
| Raffinerie- und Heißprozesslinien | Zinksilikatbeschichtung, hitzebeständig bis ca. 400 Grad | Behält die Haftung und Integrität auch bei hohen Oberflächentemperaturen |
| Feldverbindungen und Reparaturen | Schrumpfschlauch oder flüssiges Epoxidharz, das mit der Grundbeschichtung kompatibel ist | Stellt die Kontinuität des Beschichtungssystems wieder her |
Bevor eine Beschichtung aufgetragen wird, wird der Stahl auf die Güteklasse Sa 2,5 nach ISO 8501-1 mit einem Ankerprofil von etwa 50 bis 75 µm gestrahlt und die Oberfläche beschichtet, bevor erneutes Rosten auftreten kann.
Wechselwirkung mit kathodischem Schutz
Eine Beschichtung und ein kathodisches Schutzsystem wirken zusammen. Die Beschichtung reduziert die blanke Stahlfläche, die geschützt werden muss, was den Strombedarf des Systems um eine Größenordnung senkt, während der kathodische Schutz die zwangsläufig verbleibenden Beschichtungsfehler schützt. Das Design folgt ISO 15589-1, wobei die Stromdichte anhand der Standortbedingungen gemäß ISO 12473 für Offshore- und Tauchfälle ausgewählt wird und mit dem Kriterium, dass das Rohr-Elektrolyt-Potenzial bei einem Beschichtungsfehler mindestens -0,85 V gegenüber einer Kupfer-Kupfersulfat-Referenzelektrode beträgt. Systeme mit eingeprägtem Strom verwenden Anoden aus gemischten Metalloxiden auf einem Titansubstrat, und regelmäßige Potenzialuntersuchungen in engen Abständen bestätigen, dass der Schutz entlang der Leitung gleichmäßig ist. Übermäßiges Potenzial muss vermieden werden, da ein übermäßiger Schutz Wasserstoff an der Stahloberfläche erzeugt und zur Ablösung der Beschichtung führt.
Feldinspektion der Beschichtungsintegrität
Die Messung des Gleichstrom-Spannungsgradienten lokalisiert Beschichtungsschäden und ist entlang der Leitung auf etwa einen Meter genau.
Die Potenzialuntersuchung in engen Abständen bestätigt das Niveau und die Gleichmäßigkeit des kathodischen Schutzes zwischen den Prüfpunkten.
Durch die Infrarot-Thermografie können gelöste oder mit Wasser gefüllte Bereiche unter der Beschichtung sichtbar gemacht werden.
Die Urlaubserkennung am beschichteten Rohr überprüft den Durchgang vor der Installation.
Die Laborbewertung umfasst eine Salzsprühnebelbelastung gemäß ISO 9227 für einen definierten Zeitraum und einen Biegetest mit einem minimalen Biegeradius von etwa 25 Rohrdurchmessern zur Überprüfung der Flexibilität.
FAQ
F: Wie ist die Struktur einer 3PE-Beschichtung?
Es handelt sich um eine geschmolzene Epoxidpulvergrundierung, eine Copolymer-Klebeschicht und einen äußeren Polyethylenmantel mit einer Gesamtdicke von typischerweise 2,5 mm oder mehr bei Rohren mit großem Durchmesser.
F: Warum wird Dual-Layer-FBE in U-Boot-Pipelines verwendet?
Die Kombination aus einer korrosionsbeständigen Grundschicht und einer härteren Deckschicht verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen Stöße, Wasserdurchdringung und kathodische Ablösung und ist vor Ort einfacher zu reparieren als ein dickes Polyethylensystem.
F: Welche Beschichtung wird oberhalb von 80 Grad Celsius verwendet?
Polyethylensysteme werden durch Polyurethanschaum, Glasflocken oder Hochtemperatur-Epoxidharz ersetzt, und Raffinerieleitungen werden häufig mit Zinksilikat beschichtet, das Oberflächentemperaturen von bis zu etwa 400 Grad standhält.
F: Wie wirken Beschichtungen und kathodischer Schutz zusammen?
Die Beschichtung isoliert den größten Teil der Stahloberfläche und reduziert den Strombedarf, während der kathodische Schutz die verbleibenden Beschichtungsfehler auf einem Potenzial hält, das Korrosion verhindert.
F: Wie werden Beschichtungsschäden an einer erdverlegten Leitung festgestellt?
Eine Untersuchung des Gleichstrom-Spannungsgradienten lokalisiert Defekte, eine Untersuchung des Potenzials in engen Abständen überprüft die Schutzniveaus und Thermografie und Urlaubserkennung werden für Prüfungen vor der Installation eingesetzt.
F: Welche Oberflächenvorbereitung ist vor dem Beschichten erforderlich?
Strahlreinigung bis zur Güteklasse Sa 2,5 nach ISO 8501-1 mit einem Ankerprofil von etwa 50 bis 75 µm, gefolgt von einer Beschichtung, bevor die Oberfläche erneut zu rosten beginnt.
