Beschichtungssysteme im Stahlwasserbau/ · PDF fileFor internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel Protective Coatings NORSOK versus ISO •NORSOK M-501 beruft sich

Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel

Ing. Kobor Stefan

Beschichtungssysteme im

Stahlwasserbau/Tankbau

Prüfungen/Entwicklung / Stand heute / Zukunft


Agenda

• Prüfmethoden für den Stahlwasserbau

• Vergleich der Prüfmethoden

• BAW geprüfte Systeme

• Produktvergleich

• Neue Technologien

Tieftemperaturhärtung

Easy-To-Clean

niedrige Reibwerte


Prüfmethoden

Warum Prüfmethoden und Zulassungen?

• Vergleichbarkeit der Systeme

• Sicherheit für den Betreiber

• Eignungsnachweis für neue Technologien

Problem:

Die Prüfungen sind häufig praxisfremd und variieren von Land zu Land und

von Betreiber zu Betreiber!

z.B . - Delta T Test von RWE oder nicht genormte Tests


Standards

Es gibt zahlreiche nationale und internationale Standards die sich mit

Beschichtungen befassen, die permanent mit Wasser beaufschlagt werden

• International

NORSOK M501

EN ISO 12944

ISO 20340

• National

BAW, Deutschland

• Firmenstandards

EDF

RWE


NORSOK M-501

NORSOK M-501 unterscheidet hier 3 Systeme

1. Spritzwasser-

zone

2. Unterwasser,

Betriebstemp.

≤ 50°C

3. Unterwasser,

Betriebstemp.

> 50°C


NORSOK M-501, Systeme müssen geprüft

und pre-qualifiziert werden.

Im einzelnen sind folgende Prüfungen

erforderlich:

NORSOK M-501





erforderlich:

Eintauchen in Seewasser

NORSOK M-501





erforderlich:

Verträglichkeit mit KKS

NORSOK M-501





erforderlich:

Korrosionswechseltest

NORSOK M-501


NORSOK versus ISO

• NORSOK M-501 beruft sich meist auf die ISO 20340

• ISO 20340 beruft sich auf die ISO 12944 bezüglich Korrosivitätskategorien,

jedoch nicht bezüglich der Systeme und Prüfungen

• Weder NORSOK noch ISO 20340 fordern Abriebfestigkeit

ISO 20340 – Offshore Bereich


ISO 20340 – Korrosionswechseltest (Alterung)

1. 72 h UV-Licht + Kondensation (ISO 11507:2007 Methode A (UVA-340);

4 h UV bei (60 ± 3) °C und 4 h Kondensation bei (50 ± 3) °C,

2. 72 h Salzsprühtest (ISO 9227)

3. 24 h Tieftemperaturlagerung (−20 ± 2) °C

Gesamtprüfdauer: 25 Zyklen oder 4200 Stunden

ISO 20340


EN ISO 12944

Auffällig! • Kein Unterschied

zwischen

- Unterwasserbereich

- Wasserwechselzone

- Spritzwasserzone

• Die Schichtdicken sind

völlig willkürlich.

• UV-Einwirkung in der

Spritzwasserzone wird

nicht berücksichtigt.

• Abriebbeständigkeit wird

nicht geprüft.

Systemübersicht ISO 12944, Im


Prüfungen gem. EN ISO

12944, Teil 6 für Im

1. Eintauchen in

Wasser

2. Kondenswasser-

belastung

3. Salzsprühtest

EN ISO 12944


BAW

Bundesanstalt für Wasserbau/Deutschland

• Grundprüfung mit weitgehendem Bezug auf die EN ISO 12944 + einiger

Sonderprüfungen

• Auslagerung von Prüfplatten an Prüfstandorten in Deutschland. Bewertung

von Unterwasserbereich, Wechselwasserzone und Spritzwasserzone.

• Abriebbeständigkeit wird durch ein praxisnahes Prüfverfahren bestimmt

• Schichtdicken sind klar definiert

• Zugelassene Systeme sind logisch kategorisiert und öffentlich


BAW

Abriebprüfung bei der BAW


BAW

Abrasive Mischung für die Abriebprüfung

- 3 verschiedene

Körnungen

2 kg + 1 kg + 1 kg

- + 8 kg Wasser

- 5.000 Umdrehungen

dann wird die Dreh-

richtung gewechselt

- 40.000 Umdrehungen

= 1 Zyklus

- Abriebwert =

Schichtdickenabnahme

pro 10.000 Umdrehungen


BAW

Prüfblech nach der Abriebprüfung

- Die Beschichtung wird relativ

gleichmäßig abgerieben

- Nur an den Blechenden ist der Abrieb

stärker; hier sammelt sich das Reibgut

- Diese Bereiche werden nicht in die

Bewertung einbezogen

- Praxisnaher Test der von EDF und RWE

in ähnliche Form übernommen wurde


Zuordnung der Abriebwerte (aw) in Abriebklassen (AW) gemäß BAW:

Abriebklasse (AW) Abriebwertbereich

geringe Belastung 60 < aw ≤ 100

mäßige Belastung 40 < aw ≤ 60

starke Belastung aw ≤ 40

Der Abriebwert aw gibt die mittlere Schichtdickeabnahme (in µm) nach 10.000

Trommelumdrehungen an

BAW


Abriebwerte (aw) geprüfter Produkte:

Produkt Zusammensetzung Abriebwert aw

(trocken)

Abriebwert aw

(nass)

Interzone 954 High Solid Epoxy,

oberflächentolerant

62 58

Interline 975 Epoxy, lösemittelfrei 31 31

Polibrid 705E Flexibilisiertes Polyurethan,

lösemittelfrei

10 12

Ceilcote

242AR

Vinylester abriebfest 37 -

Ceilcote 505 Epoxy mit abriebfesten Füllstoffen 23 -

Intersleek Fluorpolymer - Antifouling 1 -

BAW


Vergleich der Prüfmethoden

Vergleich der Standards

Prüfmethode BAW NORSOK 501 EN ISO 12944 EDF

Kondenswassertest

-Im1

-Im2/3

1440 h

-

entfällt

-

1440 h

-

1440 h

1440 h

Salzsprühtest

-Im1

-Im 2/3

-

1440 h

entfällt

-

-

1440 h

2000 h

2000 h

Eintauchen in Wasser 3000 h 4200 h

(Seewasser)

3000 h 3000 h

Wechseltest (Ageing) - 4200 h - -

Kondensatwechseltest 480 h - - -

Abriebwiderstand 10 Tage - - ja

Langzeitauslagerung 5 Jahre - - -

Verträglichkeit mit KKS wahlweise 4200 h - -

Temperaturbeständigkeit - - - ja


Vergleich der Standards

Was wird gefordert ?

• Langjährige Erfahrungen und zahlreiche Referenzobjekte

• Bestandene Prüfung / Zulassung gemäß eines Standards

• Neue innovative Produkte die zur Kostenreduzierung beitragen

• Umweltfreundliche Produkte

Was ist das Problem ?

• Die unterschiedlichen Standards erfordern unterschiedliche Schwerpunkte bei

der Produktentwicklung

• Die Prüfmethoden sind häufig nicht praxisnah

• Bei neuen innovativen Produkten fehlen die Referenzen


Reaktive und nicht reaktive Verdünner:

• Der Begriff „lösemittelfrei“ ist nicht klar und eindeutig definiert.

• Bestimmte nicht reaktive Verdünner (wie z.B. Benzylalkohol) verbleiben unter

„normalen“ Bedingungen im Film, werden jedoch als VOC definiert.

• Viele Reaktivverdünner sind monofunktionell und reduzieren hierdurch die

Vernetzungsdichte.

• Sie werden eingesetzt als Elastifizierungsmittel.

• Diese nicht reaktiven Verdünner können jedoch unter sehr ungünstigen

Bedingungen (hohe Temperaturen) über einen gewissen Zeitraum den

Beschichtungsfilm verlassen.

• Die Beschichtung wird härter (spröder).

• Dies kann zu internen Spannungen in der Beschichtung führen.

• Risse können die Folge sein.

Produktformulierungen


Weichmacher:

• Weichmacher sind „Hochsieder“ und sind somit nicht als VOC zu definieren.

• Sie senken die Filmbildetemperatur und flexibilisieren die Beschichtung.

• Sie wirken physikalisch (nicht vernetzend).

• Weichmacher können aus dem mit der Zeit aus dem Beschichtungsfilm

herauswandern .

• Die Beschichtung wird härter (spröder).

• Risse können die Folge sein.

• Wasser oder andere Medien können in die Hohlräume diffundieren und

Blasenbildung verursachen.



Kohlenwasserstoffharze (KW):

• Werden als Hydrophobierungsmittel, Flexibilisierer und zur Verbesserung der

Oberflächentoleranz (Untergrund) eingesetzt.

• Es werden Festharze oder Flüssigharze eingesetzt.

• Sie bilden assoziative Bindung zu Epoxidharzen (weiniger stark als chemische

Bindungen)

• Auch KW-Harze können aus dem Film heraus diffundieren und zur

Versprödung führen.



Lösemittel:

• Lösemittel sind bei vielen Beschichtungssystemen unverzichtbar.

• Sie beeinflussen, Viskosität, Verarbeitbarkeit, Verlauf, Benetzung und vieles

mehr.

• Im Idealfall verlassen Sie nach der Verarbeitung und Trocknung vollständig den

Beschichtungsfilm.

• Bei ungünstigen Bedingungen, tiefe Temperaturen, schlechte Belüftung, hohe

Schichtdicken können diese sehr lange im Film verbleiben.

• Schrumpfrisse können die Folge sein.

• In Kombination mit ungünstigen Betriebsbedingungen wie hohen Temperaturen

oder Druckschwankungen (Druck – Sogwirkung) können die Lösemittelreste

aufgrund des Dampfdrucks Blasen und Risse verursachen.

• Lösemittelhaltige Systeme erfordern immer Sorgfalt bei Belüftung und

Überschichtdicken.



Epoxi- lösemittelhältig

• Wurden vor rund 30 Jahren als Problemlöser für den Erstschutz aber auch für

die Sanierung von Stahlwasserbauanlagen bzw. Off-Shore Plattformen und

Hafenspundwänden entwickelt.

• Mittlerweile zahlreiche Referenzobjekte unter verschiedensten

Einsatzbedingungen weltweit

Produkte


- Vorteile:

- 500 µm / Arbeitsgang

- für HDW-gestrahltem Untergrund geeignet

- Härtet unter Wasser aus

- Umweltfreundliche High-Solid Technologie 85 % Festkörpervolumen

Aufgrund der einzigartigen Produkteigenschaften eingesetzt

- im maritimen Bereich

- seit Anfang der 1990 iger Jahre in Druckrohrleitungen

- in Kühlwasserkreisläufe

- in Pumpspeicherkraftwerken

Produkte


Epoxi – lösemittelfrei

• Hochleistungs- Epoxidharzbeschichtung für Stahlwasser- und Tankbau

• Absolut lösemittelfrei - 0 VOC

• Frei von Weichmacher, Verdünnern und Kohlenwasserstoffharzen.

• Verarbeitbar bis +10°C mit normalem Airless-Equipment.

Produkte


Polyurethan – lösemittelfrei

• Hochflexible Polyurethanbeschichtung – Dehnbarkeit 65 %

• Absolut lösemittelfrei - 0 VOC – keine Schrumpfung

• Schichtdicke 500 – 5000 µm

• Nach 2 Stunden Aushärtung wieder mit Wasser belastbar- begehbar nach 1 Tag(RT)

• Kein Ablaufen an senkrechten Flächen oder Decken

• Aushärtung bis -4°C

• Temperaturbeständigkeit:

→ Trocken -45 bis 85°C

→ Nass, isoliert 50°C

→ Nass, nicht isoliert 40°C

Produkte


Produktvergleich

Epoxi Epoxi Polyurethan

Festkörpervolumen 85 % 100 % 100 %

Abriebbeständigkeit ++ +++ +++(+)

Schlagzähigkeit /

Flexibilität

++ + +++

Airlessverarbeitung +++ ++ -

Oberflächentoleranz +++ + +

Farbtöne Alle Farben Standard Standard


Frozen but still working

Epoxy-Novolak

- Einsatz in den Wintermonaten möglich

- 99 % Festkörpervolumen

- glasfaserverstärkt möglich

Härtet bis zu einer Temperatur von -7˚C.

Maximale Temperaturbeständigkeit = 60˚C.

Für die Applikation ist eine 2 K-Anlage erforderlich

Zukunft – Epoxy Novolak


Ermöglicht eine Applikation in den Wintermonaten:

Hohe Heizkosten entfallen.

Probleme in Verbindung mit dem Heizen entfallen ebenfalls

Je nach den Gegebenheiten ist eine Aufheizung auf die üblicherweise erforderliche Temperatur von + 10°C unmöglich

Die Ausfallzeiten werden reduziert aufgrund höherer Flexibilität bei den Beschichtungsarbeiten

Trockenzeitenwerte -7˚C 0˚C 10˚C

grifftrocken 5 Std. 2 Std. 1 Std.

begehbar 8 Std. 4 Std. 2 Std.

ausgehärtet 7 Tage 3 Tage 1 Tag

Zukunft – Epoxy Novolack


Intersleek® 970 einsetzen und Geld sparen!

Erhöhung des Wirkungsgrades

Geringere Reibungsverluste in Pumpen, Druckrohrleitungen und

Drucktunneln

Geringere Instandhaltungskosten

Zukunft - Antifouling


Verbesserung des Wirkungsgrades

Tarraleah Hydroelectricity Plant

Rohrleitung 1 und 2 wurde unter

verschiedenen Fließparametern

untersucht.

Druckverlust wurde gemessen, die

Leitung gereinigt und der Druckverlust

nochmals gemessen.

Ergebnis:

Die Rauigkeit der Oberfläche wurde

reduziert und der Wirkungsgrad deutlich

gesteigert.

Fazit:

$696,000 Kostenersparnis pro Jahr


Praxis

• Hoher Reibwiderstand in der

Leitung = Geringerer

Wirkungsgrad

• Biofilme auf der Oberfläche

• Erhöhter Instandhaltungs-

aufwand

• Erhöhte Betriebskosten

Die Lösung - Intersleek®

• Deutliche Reduzierung des

Reibwiderstands

• So gut wie keine Biofilme auf der

Oberfläche

• Reinigung nicht erforderlich

Fazit:

Verringerung der Betriebskosten

und Erhöhung des Wirkungsgrades

Verbesserung des Wirkungsgrades


Intersleek® 970 – Was ist das?

Eigenschaften:

• Einzigartiges, patentiertes amphiphiles Fluorpolymer

• 74 % Volumenfestkörper / 241 g/kg VOC

• Ausgewogene Oberflächeneigenschaften für maximale Effizienz

• Extrem glatte Oberfläche

• Lange Lebenserwartung

• Effiziente Verringerung von Biofilmen auf der Oberfläche

• Frei von Bioziden


Die ausgewogene amphiphile Oberfläche von Intersleek® 970 minimiert die

Wechselwirkung mit vielen Mikroorganismen

Die Oberflächenenergie und Glätte unterscheiden sich erheblich von allen

anderen Beschichtungssystemen

Intersleek® 970 - Attribute

Hydrophilic

terminus

Hydrophobic main

chain

Hydrophilic

terminus

Hydrophobic Hydrophilic


Oberflächenrauheit – Laserprofil

Intersleek® 970

Intersleek® 970 hat eine deutlich geringere

durchschnittliche Rauigkeit als z.B. Interline 975.

Kombiniert mit außergewöhnlichen “foul release”

Eigenschaften bleibt Intersleek 970 glatt über die

gesamte Betriebszeit.

Intersleek® 970

Interline 975


Intersleek 970 - Hydrodynamik

2,30

2,40

2,50

2,60

2,70

2,80

2,90

3,00

3,10

3,20

8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000

Re

ibw

ide

rsta

nd

sbe

iwe

rt x

10

00

Reynolds Zahl

Reibwiderstandsbeiwert “Newcastle Cavitation Tunnel”

Pot.(Intersleek 970)

Pot.(Smooth Steel)

Pot.(Epoxy Lining)


Companhia Paranaense de Energia,Brasilien

Schleusentor

beschichtet mit

Intersleek® 970

Schleusentor

beschichtet mit

Teer Epoxy

13 Monate in

Betrieb

Intersleek – Foul Release


Intersleek – Versuche in einem Kühlturm

Intersleek – Foul Release


Intersleek – Die Zusammenfassung

Intersleek® 970 ist ein “Benchmark” für “Foul Release Systeme”

Die patentierte Fluorpolymer-Technologie garantiert ausgezeichnete

“Foul-Release-Eigenschaften” und reduziert den Druckverlust in

Druckleitungen.

Die herausragenden hydrodynamischen Eigenschaften wurden von

unabhängigen Instituten bestätigt und in Fachjournalen veröffentlicht

Intersleek® 970 hat eine extrem glatte Oberfläche die die Reibung

deutlich reduziert.

Der Einsatz von Intersleek® 970 erhöht die Effizienz von

Druckrohrleitungen und spart somit Geld

Intersleek – Investition in Wirtschaftlichkeit


Intersleek – Voith Hydro

Gezeitenkraftwerk

Intersleek - Die Zukunft hat begonnen

Beschichtungsaufbau:

Interzinc 52

Interline 975

Intershield 300

Intersleek 737

Intersleek 970

BAW-System

Foul Release-System

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