Zweck von Beschichtungsmaterialien
Die Beschichtung der Außenfläche von Stahlrohren ist entscheidend, um Rostbildung zu verhindern. Rost an der Oberfläche von Stahlrohren kann deren Funktionalität, Qualität und Aussehen erheblich beeinträchtigen. Daher hat der Beschichtungsprozess einen beträchtlichen Einfluss auf die Gesamtqualität von Stahlrohrprodukten.
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Anforderungen an Beschichtungsmaterialien
Gemäß den Standards des American Petroleum Institute (API) müssen Stahlrohre mindestens drei Monate lang korrosionsbeständig sein. Die Nachfrage nach längeren Schutzzeiten ist jedoch gestiegen, da viele Anwender eine Beständigkeit von drei bis sechs Monaten bei Lagerung im Freien fordern. Neben der Langlebigkeit erwarten Anwender von Beschichtungen eine glatte Oberfläche und eine gleichmäßige Verteilung der Korrosionsschutzmittel ohne Fehlstellen oder Tropfen, die die Optik beeinträchtigen könnten.
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Arten von Beschichtungsmaterialien und ihre Vor- und Nachteile
In städtischen unterirdischen Rohrleitungsnetzen,StahlrohreSie werden zunehmend für den Transport von Gas, Öl, Wasser und anderen Stoffen eingesetzt. Die Beschichtungen dieser Rohre haben sich von traditionellen Asphaltmaterialien hin zu Polyethylen- und Epoxidharzen weiterentwickelt. Die Verwendung von Polyethylenharzbeschichtungen begann in den 1980er-Jahren, und mit den verschiedenen Anwendungsbereichen wurden die Komponenten und Beschichtungsverfahren kontinuierlich verbessert.
3.1 Erdöl-Asphaltbeschichtung
Erdölasphaltbeschichtungen, eine traditionelle Korrosionsschutzschicht, bestehen aus Erdölasphaltschichten, die mit Glasfasergewebe verstärkt und mit einer äußeren Schutzfolie aus Polyvinylchlorid überzogen sind. Sie bieten hervorragende Wasserdichtigkeit, gute Haftung auf verschiedenen Oberflächen und sind kostengünstig. Allerdings weisen sie auch Nachteile auf, wie z. B. Empfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen, Versprödung bei niedrigen Temperaturen und Neigung zu Alterung und Rissbildung, insbesondere auf felsigen Böden. Dies erfordert zusätzliche Schutzmaßnahmen und verursacht höhere Kosten.
3.2 Steinkohlenteer-Epoxidbeschichtung
Steinkohlenteer-Epoxidharz, hergestellt aus Epoxidharz und Steinkohlenteerasphalt, zeichnet sich durch hervorragende Wasser- und Chemikalienbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, gute Haftung, mechanische Festigkeit und Isolationseigenschaften aus. Allerdings benötigt es nach dem Auftragen eine längere Aushärtezeit, wodurch es in dieser Zeit anfällig für Witterungseinflüsse ist. Darüber hinaus erfordern die verschiedenen Bestandteile dieses Beschichtungssystems eine spezielle Lagerung, was die Kosten erhöht.
3.3 Epoxidpulverbeschichtung
Die in den 1960er Jahren eingeführte Epoxidpulverbeschichtung beruht auf dem elektrostatischen Aufsprühen von Pulver auf vorbehandelte und vorgeheizte Rohroberflächen, wodurch eine dichte Korrosionsschutzschicht entsteht. Zu ihren Vorteilen zählen ein breiter Temperaturbereich (-60 °C bis 100 °C), starke Haftung, gute Beständigkeit gegen kathodische Ablösung, Stöße, Flexibilität und Schweißnahtschäden. Aufgrund der geringeren Schichtdicke ist die Beschichtung jedoch anfälliger für Beschädigungen und erfordert aufwendige Produktionstechniken und -anlagen, was die Anwendung vor Ort erschwert. Obwohl sie in vielen Aspekten hervorragend ist, schneidet sie im Vergleich zu Polyethylen hinsichtlich Hitzebeständigkeit und allgemeinem Korrosionsschutz schlechter ab.
3.4 Polyethylen-Korrosionsschutzbeschichtung
Polyethylen bietet eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit und hohe Härte bei einem breiten Temperaturbereich. Aufgrund seiner überlegenen Flexibilität und Schlagfestigkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, findet es in kalten Regionen wie Russland und Westeuropa breite Anwendung für Rohrleitungen. Herausforderungen bestehen jedoch weiterhin bei der Anwendung auf Rohren mit großem Durchmesser, wo Spannungsrisse auftreten können und eindringendes Wasser zu Korrosion unter der Beschichtung führen kann. Dies erfordert weitere Forschung und Verbesserungen des Materials und der Anwendungstechniken.
3.5 Schwere Korrosionsschutzbeschichtung
Schwere Korrosionsschutzbeschichtungen bieten im Vergleich zu Standardbeschichtungen einen deutlich verbesserten Korrosionsschutz. Sie weisen selbst unter extremen Bedingungen eine Langzeitwirkung auf und erreichen Lebensdauern von über 10 bis 15 Jahren in chemischen, maritimen und lösemittelhaltigen Umgebungen sowie über 5 Jahren in sauren, alkalischen oder salzhaltigen Umgebungen. Diese Beschichtungen weisen typischerweise Trockenfilmdicken von 200 µm bis 2000 µm auf und gewährleisten so einen hervorragenden Schutz und eine hohe Langlebigkeit. Sie finden breite Anwendung in maritimen Bauwerken, chemischen Anlagen, Lagertanks und Rohrleitungen.
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Häufige Probleme mit Beschichtungsmaterialien
Häufige Probleme bei Beschichtungen sind ungleichmäßiger Auftrag, Abtropfen von Korrosionsschutzmitteln und die Bildung von Blasen.
(1) Ungleichmäßige Beschichtung: Eine ungleichmäßige Verteilung der Korrosionsschutzmittel auf der Rohroberfläche führt zu Bereichen mit übermäßiger Beschichtungsdicke, was zu Verschwendung führt, während dünne oder unbeschichtete Bereiche die Korrosionsschutzfähigkeit des Rohrs verringern.
(2) Abtropfen von Korrosionsschutzmitteln: Bei diesem Phänomen verfestigen sich Korrosionsschutzmittel zu tropfenähnlichen Gebilden auf der Rohroberfläche. Dies beeinträchtigt die Ästhetik, hat aber keinen direkten Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit.
(3) Blasenbildung: Durch während der Anwendung im Korrosionsschutzmittel eingeschlossene Luft bilden sich Blasen auf der Oberfläche des Rohrs, was sowohl das Aussehen als auch die Wirksamkeit der Beschichtung beeinträchtigt.
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Analyse von Problemen mit der Beschichtungsqualität
Jedes Problem hat vielfältige Ursachen und wird durch verschiedene Faktoren hervorgerufen; auch bei einem Stahlrohrbündel mit Qualitätsmängeln kann es sich um eine Kombination mehrerer Faktoren handeln. Die Ursachen für ungleichmäßige Beschichtung lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: Zum einen ungleichmäßige Beschichtungen, die durch das Besprühen nach dem Einbringen des Stahlrohrs in die Beschichtungskabine entstehen; zum anderen ungleichmäßige Beschichtungen, die durch fehlendes Besprühen verursacht werden.
Die Ursache für das erste Phänomen ist offensichtlich: Beim Einführen des Stahlrohrs in die Beschichtungsbox werden insgesamt sechs Sprühpistolen (bei der Rohrleitung zwölf) verwendet, um das Beschichtungsmittel rundum zu besprühen. Unterschiedliche Sprühmengen führen zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Korrosionsschutzmittels auf den verschiedenen Oberflächen des Stahlrohrs.
Der zweite Grund liegt darin, dass neben dem Sprühvorgang weitere Faktoren für die ungleichmäßige Beschichtung verantwortlich sind. Dazu gehören beispielsweise Rost an der Oberfläche des Stahlrohrs, dessen Rauheit eine gleichmäßige Verteilung der Beschichtung erschwert. Auch Wasserrückstände, die beim Auftragen der Emulsion auf die Stahlrohroberfläche zurückbleiben, können die Haftung des Schutzmittels beeinträchtigen. Dadurch werden nicht alle Bereiche des Stahlrohrs mit Emulsion beschichtet, was zu einer ungleichmäßigen Beschichtung des gesamten Stahlrohrs führt.
(1) Ursache für hängende Tropfen des Korrosionsschutzmittels. Da Stahlrohre einen runden Querschnitt haben, fließt das Korrosionsschutzmittel beim Aufsprühen aufgrund der Schwerkraft vom oberen Bereich und den Rändern nach unten und bildet so hängende Tropfen. Glücklicherweise sind in der Beschichtungsanlage von Stahlrohrwerken Öfen vorhanden, die das aufgesprühte Korrosionsschutzmittel rechtzeitig erhitzen und verfestigen und so dessen Fließfähigkeit reduzieren. Sind jedoch die Viskosität des Korrosionsschutzmittels zu gering, erfolgt keine rechtzeitige oder zu geringe Erhitzung nach dem Aufsprühen, ist die Heiztemperatur zu niedrig oder die Düse befindet sich in einem mangelhaften Zustand, was ebenfalls zu hängenden Tropfen führt.
(2) Ursachen für Schaumbildung bei Korrosionsschutzmitteln. Aufgrund der Luftfeuchtigkeit am Einsatzort und der damit verbundenen übermäßigen Lackdispersion kann es zu einem Temperaturabfall im Dispersionsprozess und damit zu Blasenbildung im Schutzmittel kommen. Bei niedriger Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit zerstäubt das Schutzmittel beim Sprühen und bildet winzige Tröpfchen, was zu einem weiteren Temperaturabfall führt. Die Luftfeuchtigkeit kondensiert nach dem Temperaturabfall und bildet feine Wassertröpfchen, die sich mit dem Schutzmittel vermischen und schließlich in die Beschichtung eindringen. Dies führt zu Blasenbildung in der Beschichtung.
Veröffentlichungsdatum: 15. Dezember 2023