Oberflächenschutz
Der Oberflächenschutz ist ein zentrales Thema im Anlagenbau. Er besitzt eine große volkswirtschaftliche Bedeutung. Der überwiegende Teil tragender Konstruktionen besteht aus unlegierten oder niedriglegierten Kohlenstoffstählen. Diese Werkstoffe korrodieren in Gegenwart von Wasser und Sauerstoff.
Besonders hohe Anforderungen gelten im maritimen Umfeld, beispielsweise im Schiffsverkehr, bei der Offshore-Energieerzeugung oder bei Küstenanlagen. Hier wirken gleichzeitig Chloride, wechselnde Befeuchtung, UV-Strahlung und mechanische Belastungen.
Auch im chemisch-technischen Apparatebau ist ein wirksamer Oberflächenschutz entscheidend. Selbst hochlegierte Werkstoffe können unter ungünstigen Bedingungen angegriffen werden. Dies gilt auch für Ni-Cr-Mo-Legierungen. Lokale Angriffe treten vor allem an Kratzern, Kanten, Stresszonen oder in Kontaktzonen mit niedriglegierten Stählen auf.
Hochlegierte Nickelbasiswerkstoffe wie Alloy 59 besitzen eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit. In gemischten Konstruktionen können sie jedoch galvanisch gekoppelt sein. In Verbindung mit un- oder niedriglegierten Stählen kann sich die Korrosion lokal beschleunigen. Dies gilt insbesondere, wenn die schützende Oberfläche mechanisch beschädigt ist. In solchen Fällen müssen die Fehlstellen ausgeschliffen werden.
In stark sauren Medien werden häufig Gummierungen eingesetzt. Ein elastischer und chemikalienbeständiger Belag trennt das Metall vom Medium. Besonders wirksam sind mehrlagige Systeme. Diese kombinieren eine tragfähige Hartgummierung mit einer weicheren Deckschicht. Dadurch werden chemische Beständigkeit und Abriebfestigkeit miteinander verbunden. Solche Systeme kommen häufig in Rührbehältern, Mischern und Apparaten für Feststoffe und Suspensionen zum Einsatz.
Eine lange Standzeit setzt eine korrosionsgerechte Konstruktion voraus. Dazu gehören ausreichende Wanddicken, geeignete Radien und die Nachbearbeitung von Schweißnähten. Hohlräume müssen vermieden werden.
Neben der chemischen Beständigkeit ist die Wasserdampfdurchlässigkeit ein zentrales Auswahlkriterium für Beschichtungen. Einige polymere Beschichtungen sind gegenüber Säuren stabil. Gleichzeitig können sie für Wasserdampf oder Säurebestandteile durchlässig sein. Diese diffundieren langsam durch die Schicht. Es kommt zur Unterwanderung und Blasenbildung. Der Stofftransport lässt sich mit dem ersten Fick’schen Gesetz beschreiben:
J = −D · ∂c/∂x
- J ist der Stofffluss durch die Beschichtung
- D ist der effektive Diffusionskoeffizient
- ∂c/∂x ist der Konzentrationsgradient über die Schichtdicke
Mit steigendem Diffusionskoeffizienten und zunehmendem Konzentrationsunterschied wächst die treibende Kraft für die Unterwanderung. Für wässrige Säuren und heiße Medien sind daher diffusionsarme Systeme erforderlich. Häufig werden Mindestschichtdicken und Mehrschichtsysteme eingesetzt.