Verfahren zur Nachumhüllung des Schweißnahtbereichs von Pipelines

EXTRA Photo: iStockphoto Verfahren zur Nachumhüllung des Schweißnahtbereichs von Pipelines von Ian Thompson, Senior Consultant, Advantica Ltd. nonstop 03/2008 49 EXTRA Hintergrund Werkseitige Beschichtung von Stahlrohrleitungen 1. Hintergrund P ipelines gelten allgemein als effizientes- tes und sicherstes Transportmittel für Flüssigkeiten und Gase über weite Dis- tanzen. Durch die stetig wachsende Nachfra- ge nach immer längeren Pipelines mit immer größeren Durchmessern – sei es als Onshore- Leitungen, sei es als Offshore-Pipelines, die in immer größeren Wassertiefen verlegt wer- den – sind Schutzbeschichtungen zu einer der wichtigsten Technologien zur Instandhaltung dieser Konstruktionen geworden. Die Betriebs- temperaturen mancher heutiger und zahl- reicher zukünftiger Projekte beanspruchen die Korrosionsschutzbeschichtungen bis an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. Sie zwingen die Betreiber, sich in Bezug auf die langfristi- gen Eigenschaften dieser Werkstoffe in unbe- kanntes Territorium vorzuwagen. Neue werk- seitige Beschichtungen wurden speziell für die zunehmende mechanische und thermische Be- anspruchung entwickelt. Gleiches gilt für die Nachumhüllung des Schweißnahtbereichs. In diesem Artikel werden die gängigen Me- thoden zur Nachumhüllung von Schweißnäh- ten im Pipelinebau beschrieben und die von Advantica in den letzten 25 Jahren in der Ent- wicklung, Prüfung, Anwendung und Betriebs- überwachung der Werkstoffe gewonnenen Er- ABBILDUNG 1. Einsatz von Heizspule und Puderdruckbestäuber. kenntnisse dargelegt. Die Wahl des bestgeeigneten Beschichtungs- materials ist für einen dauerhaften Schutz von Pipelines und für eine kosteneffektive Korro- 2. Werkseitige sionsschutzlösung essenziell. Der Korrosions- schutz einer Pipeline besteht aus einer in der Beschichtungen Regel werkseitig hergestellten Beschichtung Während in der Vergangenheit Stahlrohre für den sowie einem kathodischen Schutz. Die spezi- Pipelinebau mit Steinkohlenteerfarbe, Bitumen fischen Anforderungen an das Beschichtungs- und Zweischicht-Polyethylen(PE)-Beschichtun- system hängen von folgenden Faktoren ab: gen geschützt wurden, werden heute ein- und Methode der Aufbringung zweischichtige, schmelzverbundene Epoxidharze Betriebstemperatur (FBE) und dreischichtige Polyethylen(PE)- oder Bauverfahren Polypropylen(PP)-Beschichtungen bevorzugt. Bedingungen bei der Aufbringung, Dreilagige Polyolefin-Beschichtungen bestehen Es empfiehlt sich, die Eigenschaften des ge- aus einer FBE-Grundschicht, einer Kopolymer- wählten Materials für die Nachumhüllung so Zwischenlage und einer dicken Außenschicht aus weit wie möglich an die der Werksumhüllung PE oder PP. anzugleichen. Darüber hinaus muss der Pro- Der vorliegende Artikel befasst sich mit der Dar- zess der Nachumhüllung auch den schnellen stellung der verschiedenen Nachumhüllungssys- Produktionszyklen bei der Vorfertigung und teme für den Schweißnahtbereich, die bei werk- beim Verlegen des Rohrstranges Rechnung tra- seitig mit FBE- oder dreilagigen Polyolefin um- gen. hülten Stahlrohren verwendet werden können. 50 nonstop 03/2008 EXTRA Nachumhüllungsoptionen für FBE-beschichtete Stahlrohre STrAHLEN ErHITzEN ABBILDUNG 2. Schema eines FBE-Beschichtungs- prozesses. BESCHICHTEN KoNTroLLIErEN 3. Umhüllung des Schweißnahtbereichs und damit zur raschen Aufschmelzung des FBE-Pulvers werden In- Schweißnahtbereichs duktionsheizspulen eingesetzt. Advantica hat die Erfahrung gemacht, dass es für den Erfolg von FBE-beschichteten des Prozesses auf die Anordnung der Induk- tionsspule ankommt. Ist die Induktionsspule Stahlrohren nicht konzentrisch mit der Röhre, und sind die Abstände zwischen den Spulenwindungen nicht gleichmäßig, treten sowohl axial als auch 3.1. Schmelzverbundene Epoxidharze radial erhebliche Temperaturschwankungen auf. Dadurch wird die Blasenbildung in ext- Sind Stahlrohre mit einer werkseitigen FBE-Be- rem heißen Zonen des FBE-Films begünstigt, schichtung versehen, werden für die Schweiß- während die Beschichtung in den kälteren Be- nahtbereiche schmelzverbundene Epoxidbe- reichen des Montagestoßes nur unzureichend schichtungen bevorzugt. Bei diesem Verfahren aushärtet. Ein wichtiger Teil jedes Beschich- wird der Nachumhüllungsprozess mit halb tungsprojekts sind Versuche zur Eignungsprü- automatischen Maschinen im Stoßverbin- fung des Verfahrens vor Produktionsbeginn. dungsbereich repliziert (siehe Abb. 1 und 2). Manche FBE-Pulver neigen stärker dazu, Die FBE-Beschichtung von Montagestößen Wasser aufzusaugen, und können daher bei zu ermöglicht Beschichtungszyklen von etwa langer Lagerzeit vor der Verarbeitung extreme sechs bis zehn Minuten Dauer. Dies kommt Wassermengen in den Film einbringen. Bei der einer hohen Produktionsgeschwindigkeit zu- Beschichtung wird dieses Wasser durch die In- gute. Zur möglichst schnellen Erwärmung des duktionserwärmung aus dem Aufschmelz- nonstop 03/2008 51 EXTRA Nachumhüllungsoptionen für FBE-beschichtete Stahlrohre ABBILDUNG 3. Blasenbildung der Beschichtung während der Vor- wärmung. ABBILDUNG 4. Bei MCL-Beschich- tungen kann ein falsches Misch- verhältnis zu Ablösungen führen. film herausgetrieben. Allerdings kann die Auswirkungen der niedrigeren Aufbrin- es aufgrund der sehr schnellen Erwärmung gungstemperaturen auf die Endeigenschaften (~100 °C/min) nicht kontrolliert entweichen des Nachumhüllungsmaterials. und bildet oft Blasen in der Werksumhüllung (Abb. 3). Bei dünnwandigen Stahlrohren, die sich schneller erwärmen, ist dieses Problem 3.2. Mehrkomponenten-Flüssigkeiten häufig besonders ausgeprägt. Advantica hat Zweikomponenten-Polyurethan, Epoxid-Ure- Testverfahren entwickelt, mit denen die aus- than, Novalac und phenolische Beschichtungen führenden Unternehmen FBE-Umhüllungen, werden häufig zum Schutz des Schweißnaht- die zur Blasenbildung neigen, identifizieren bereichs von FBE-beschichteten Röhren ein- und meiden können. gesetzt.