Zwei Schichten sind besser als drei

Von Dr. Jeffrey Rogozinski, Global Market Director – Schmelzgebundene Epoxidharz-Rohrleitungen

Öl- und Gasleitungen werden stark beansprucht – sowohl vor als auch nach ihrer Verlegung unter der Erde. Vom Transport und der Lagerung bis zur Installation und Wartung sind Rohrleitungen potenziellen Kratzern, Stößen, Biegungen und mehr ausgesetzt. Diese Belastungen bedrohen die Integrität der Rohrleitungen selbst, können aber vor allem die äußeren Barrieresysteme der Rohre beeinträchtigen, die diese vor Korrosion schützen sollen.

Solche Barrieresysteme bestehen aus einer vor Korrosion schützenden schmelzgebundenen Epoxidharzgrundierung (FBE) – wobei einige Systeme nur eine einschichtige FBE-Beschichtung verwenden und andere weitere Schichten hinzufügen, um diese Grundierungsschicht vor Beschädigungen zu schützen. Die Basisschicht muss während der gesamten Lebensdauer einer Rohrleitung so intakt wie möglich bleiben, um zu verhindern, dass die Rohrleitung korrodiert und ein potenziell gefährliches Leck entsteht oder diese explodiert. Daher schreiben Eigentümer und Betreiber von Pipelines häufig mehrschichtige Systeme vor, die der Basisschicht eine Reihe von Schutzmöglichkeiten vor Beschädigungen und Feuchtigkeit bieten.

Die Beteiligten haben zwei Hauptoptionen für diesen Schutz. Die am häufigsten verwendeten Systeme bestehen aus einer einzelnen FBE-Beschichtung mit einer dazwischenliegenden Klebeschicht und einer Polyolefin-Umhüllung. Allerdings sind diese dreischichtigen Barrieresysteme nicht mit kathodischen Schutzsystemen (KKS) kompatibel, welche üblicherweise als zusätzlicher Korrosionsschutz für Rohrleitungen verwendet werden. Darüber hinaus sind sie besonders empfindlich bei der Beschichtung von Fugen vor Ort, wo komplexe Applikationsprozesse fehleranfällig sind und Feuchtigkeit einschließen, was zu einer beschleunigten Korrosion der Rohrleitungen führen kann.

Die Alternative ist ein Zweischichtsystem, das hervorragende schadensresistente Eigenschaften mit zusätzlichen Vorteilen bietet. Diese neuartigen Zweischichtsysteme zeichnen sich durch eine verbesserte Feuchtigkeits-, Ritz- und Schlagfestigkeit aus und haben gleichzeitig eine höhere Durchschlagfestigkeit. Dies erhöht die Gesamtintegrität der Rohrleitungen, verkürzt die Installations- und Inbetriebnahmezeiten und kann die langfristigen Kosten von CP-Systemen senken.

In diesem Artikel wird erläutert, wie Eigentümer und Betreiber von Rohrleitungen die Sicherheit erhöhen und sogar die Gesamtkosten für die Installation und den Betrieb von Rohrleitungen senken können, indem sie feuchtigkeitsbeständige, zweischichtige Beschichtungssysteme für ihre Anlagen auswählen.

Notwendiger Schutz zur Erhöhung der Rohrleitungssicherheit

Die FBE-Basisschicht, die in ein-, zwei- und dreischichtigen Barrieresystemen zum Einsatz kommt, spielt eine wichtige Rolle als erste Schutzmaßnahme des Stahlsubstrats gegen Korrosion. Dieser Schutz kann jedoch durch einen einzigen Kratzer, der das Stahlsubstrat freilegt, gefährdet werden. Solche Bereiche sind der Ausgangspunkt für Korrosion, die sich ausbreitet und schließlich dazu führt, dass Bauunternehmer die Rohrleitung freilegen müssen, um Beschichtungen zu reparieren oder sogar den Rohrleitungsabschnitt auszutauschen.

Die FBE-Basisschicht kann an jedem Punkt auf ihrem Weg von der Applikationsstätte zur Serviceumgebung beschädigt werden. Dazu gehören Kratzer bei der Montage, Stöße bei der Verfüllung und Schrammen durch Bodenbewegungen im Untergrund sowie Ausdehnung und Zusammenziehen der Rohrleitungen. Angesichts des hohen Schadenspotenzials ist es für Eigentümer und Betreiber von Rohrleitungen am besten, die Rohrleitungen mit einer schadensresistenten Barriere zu versehen, um die Basisschicht zu schützen.

Verbesserte Abriebfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit mit Zweischichtsystemen

Die heutigen, neueren Zweischichtsysteme bestehen aus einer korrosionsschützenden FBE-Basisschicht und einer abriebfesten und feuchtigkeitsbeständigen FBE-Deckschicht (Abbildung 1). Sie sollen nicht nur die Basisschicht vor Kratzern schützen, die durch Horizontalbohrungen (HDD) und Verfüllung verursacht werden, sondern auch das Eindringen von Feuchtigkeit in die Beschichtung vermindern. Das Blockieren dieser Feuchtigkeitsaufnahme trägt dazu bei, die Gefahr einer Delaminierung der Beschichtungen infolge eines grundlegenden Haftungsverlustes oder einer kathodischen Ablösung erheblich zu verringern, ein Phänomen, das bei Dreischichtsystemen, die Feuchtigkeit einschließen, ein größeres Problem darstellt, während es bei älteren Zweischichtsystemen, die nur über Abriebfestigkeit verfügen, weniger problematisch ist.

Zu den jüngsten Verbesserungen der Zweischichtsysteme gehört die zusätzliche Ausstattung der Beschichtung mit einer robusten Feuchtigkeitsbeständigkeit, wie z. B. bei Pipeclad 2060 MRO Abrasion-Resistant Overcoat (ARO) von Sherwin-Williams Protective & Marine. Diese Neuformulierung des bewährten Pipeclad 2040 Flex ARO-Systems kombiniert Abrieb- und Ritzbeständigkeit mit einer Feuchtigkeitsbarriere, welche das Eindringen von Wasser in die Basis-Korrosionsschutzschicht verhindert.

Zusammen schützen die beiden Schichten das Rohrleitungssubstrat und verhindern so die Korrosion der Rohrleitungen. Diese Kombination bietet überragende Leistungsmerkmale, die sich für eine Vielzahl von Interessengruppen in Kosteneinsparungen niederschlagen dürften, darunter große Eigentümer, Betreiber und Endverbraucher von Öl- und Gasrohrleitungen sowie Beschichtungsunternehmen, Aufsichtsbehörden, Kommunen und Bau- und Ingenieurbüros.

Wenn die Interessengruppen die neue Deckschicht als Teil eines Zweischichtsystems spezifizieren, werden sie feststellen, dass die Kombination eine inhärent höhere Durchschlagsfestigkeit aufweist, was zu weniger fälschlicherweise positiven Befunden (Diskontinuitäten in der Schicht) während des Tests führt. Diese Eigenschaft hängt mit der Fähigkeit der Systemchemie zusammen, weniger Feuchtigkeit zu absorbieren und eine geringere Wasserdampfdurchlässigkeit im Vergleich zu klassischen FBE-Chemien aufzuweisen.

Die Unempfindlichkeit des verbesserten Beschichtungssystems gegenüber Feuchtigkeitsaufnahme (d. h. Absorption) ist auch wichtig, wenn neu beschichtete Rohre – die ihre erste Prüfung beim Verarbeiter mit Bravour bestanden haben – mit Verzögerungen bei der Installation zu kämpfen haben. Wenn das Rohr über einen längeren Zeitraum Regen und Schnee ausgesetzt war, verringert sich die Durchschlagsfestigkeit von FBE-Beschichtungen. Diese Reduzierung kann zu einer „falsch-positiven“ Abnutzungserkennung vor der Installation führen. Mit diesem System werden bei den vor der Installation erforderlichen Tests weniger falsch-positive Abnutzungen gefunden. Folglich trägt das verbesserte Zweischichtsystem dazu bei, die Stillstandszeiten zu reduzieren, bevor die Installation erfolgen kann.

Verbesserte Optionen für Rohrleitungsbetreiber

Zweischichtige Beschichtungssysteme sind in bestimmten Ländern bereits als externe Barrieresysteme zugelassen und erfreuen sich aufgrund der idealen Kombination der Vorteile von Einschicht- und Dreischichtsystemen zunehmender Beliebtheit. Insbesondere verhindern Zweischichtsysteme die Korrosion wie Ein- und Dreischichtsysteme, sie schützen die Korrosionsschutzschicht wie Dreischichtsysteme und sie ermöglichen die Überwachung der Rohrleitung auf Korrosion wie Einschichtsysteme.

Mit der Verfügbarkeit von verbesserten zweischichtigen Beschichtungssystemen, die die bewährte ARO-Technologie verbessern, weisen Rohrleitungsbetreiber eine neue, praktikable Option zum Schutz ihrer kritischen Anlagen auf. Die Einführung des MRO- und ARO-Zweischichtsystems verbessert ihr Potenzial zur Senkung der Installations- und langfristigen Betriebskosten und erfüllt gleichzeitig die Anforderungen eines wachsenden und vielfältigen globalen Energiemarktes.