Dem Rost keine Chance

Korrosion überwachen und Kosten einsparen

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08.02.2019 Hohe Anlagenverfügbarkeit und niedrige Instandhaltungskosten sind entscheidende Voraussetzungen für den wirtschaftlichen Betrieb einer Chemieanlage. Korrosionsbedingte Schäden können ungeplante Stillstände und Sicherheitsprobleme auslösen und erhebliche Kosten durch aufwendige Reparaturen nach sich ziehen.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Korrosion steht in direktem Zusammenhang mit der Systemzuverlässigkeit von Chemieanlagen und ist frühzeitig zu erkennen, zu kontrollieren oder zu vermeiden.
  • Das Auslagern von Werkstoffproben erfüllt diese Anforderungen. Betreiber können so rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen und damit Kosten einsparen.
  • Experten im Umgang mit Korrosion in Chemieanlagen unterstützen bei Werkstoffauswahl, Überwachung, Schadensanalyse und dem Erstellen von Gutachten.

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Montage von Korrossionsproben in einer Anlage der chemischen Industrie. Bilder: TÜV SÜD

Ein Großteil der Schäden lässt sich vermeiden, wenn Betreiber in der Lage sind, rechtzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. In diesem Zusammenhang nimmt die Überwachung von Bauteilzuständen eine zentrale Rolle ein. Sie unterstützt den Betriebsingenieur, die hohen Anforderungen an die technische Compliance zu erfüllen.

Eine geeignete und vielfach bewährte Prüfmethode bietet das Auslagern von Korrosionsproben. Sie ist relativ preisgünstig, universell einsetzbar und einfach zu handhaben. Ein weiterer Vorteil: Sämtliche Werkstoffe können im laufenden Betrieb geprüft und Alternativen mitgetestet werden.

Korrosionsgefahr wächst

Die in Chemieanlagen verwendeten Bauteile aus nicht rostendem Stahl sind durch ihre Passivschicht gut vor Korrosion geschützt. Dieser Schutz kann jedoch zum Teil verloren gehen, wenn sich Prozessparameter verändern und damit die Werkstoffe an die Grenze ihrer Beständigkeit gelangen. Dazu zählt vor allem die gestiegene Belastung durch Chloride. Diese können die Passivschicht stören und in Folge lokale Korrosionsprozesse auslösen. Getriggert durch niedrige pH-Werte, ist es dann nicht mehr weit bis zur Bildung von Loch-, Spannungsriss- oder Spaltkorrosion. Betroffen sein können viele Bereiche der Anlage, so beispielsweise Rohre, Behälter, Rührerwellen oder Rührerblätter.

Auch verfahrenstechnische Optimierungen für mehr Produktivität erhöhen die Werkstoffbelastung, denn die größere Ausbeute wird oft erst möglich durch die Erhöhung von Temperatur und Druck im Prozess. Hinzu kommt ein weiterer Trend: Aus Wettbewerbsgründen werden immer mehr Multipurpose-Anlagen in Betrieb genommen. In diesen Anlagen variieren jedoch die Prozessparameter fortwährend, je nachdem, welches Produkt gerade hergestellt wird. Auch dies fordert die Korrosionsbeständigkeit der Werkstoffe in besonderem Maße heraus.

Montage direkt im Prozess

TÜV SÜD Chemie Service befestigt gewogene und gekennzeichnete Korrosionsproben elektrisch isoliert auf einem Halter. Diese werden in die Anlage eingebracht und für einen definierten Zeitraum den Bedingungen an der Auslagerungsstelle ausgesetzt. Der zeitliche Aufwand für den Betrieb ist auf ein Minimum begrenzt. Er beschränkt sich lediglich auf den Ein- und Ausbau des Probenhalters. Zur weiteren Vereinfachung der Montage bzw. Demontage in der Anlage liefert der Industriedienstleister fertig konfigurierte Basisprobenhalter, auf denen Korrosionsproben nach Kundenanforderungen montiert werden. Diese sind sehr leicht mit einer mitgelieferten korrosionsbeständigen Schraube an einem im Betrieb angeschweißten Adapter zu befestigen. Erhältlich sind Adapter aus rostfreiem Stahl oder einer Nickelbasislegierung.

Korrosionsproben sollten grundsätzlich an kritischen Stellen innerhalb der Chemieanlage montiert werden. Das sind Bereiche mit der größten erwarteten Werkstoffbelastung, etwa dem höchstem Chloridgehalt, der höchsten Temperatur oder der größten Strömungsgeschwindigkeit. Kann der Betrieb nicht auf Erfahrungswerte zurückgreifen, so ist die Auswahl der Stellen für die Überwachung anhand von RI-Diagrammen sinnvoll. Bei älteren Anlagen machen sich die zu überwachenden Stellen durch Auffälligkeiten bei den Inspektionen bemerkbar. Für das Einbringen der Korrosionsproben gibt es Erfahrungen mit verschiedenen Standardkonstruktionen, die alle eine Auslagerung direkt im Prozess ermöglichen. Dazu zählen beispielsweise Probenmontagen auf Blindflanschen, Zwischenflanschmontagen im Rohr, Befestigungen mit einer Schelle auf einer Rührerwelle oder um ein Einleitrohr sowie Montagen auf rückziehbaren Systemen. Kundenspezifische Einzelkonstruktionen sind auf Anfrage ebenso möglich.

Auswahl und Vorbereitung der Proben

Hat die Korrosionsprobe als einzige Aufgabe die Überwachung, so muss der Werkstoff dem des Bauteils entsprechen. Der Einsatz von einer beziehungsweise zwei Proben ist vollkommen ausreichend. Meist ist es nicht nötig, die gleiche Werkstoffcharge zu verwenden. Alle Werkstoffe sind in Probenform herstellbar und für die Überwachung geeignet – auch Proben mit gehärteten Oberflächen, einer Beschichtung, Spaltproben, geschweißte Proben oder Email. TÜV SÜD Chemie Service verwendet ausschließlich Probenstreifen, deren Oberfläche auf mindestens einer Seite glatt genug ist. Das erleichtert das Auffinden auch kleiner lokaler Angriffe nach dem Auslagern. Zum Nachweis einer möglichen, beispielsweise durch Chloride ausgelösten Spannungsrisskorrosion muss die Oberfläche vor dem Auslagern scharf angeschliffen werden, um Zugspannungen einzubringen.

Soll die Beständigkeit alternativer Werkstoffe zusätzlich geprüft werden, so ist die Auswahl auf Basis der Ergebnisse von Korrosionsversuchen im Labor oder anhand von Erfahrungswerten zu treffen. Bei Angabe der charakteristischen Daten des Mediums, beispielsweise der chemischen Zusammensetzung, der Temperatur oder dem Vorhandensein von Sauerstoff, ist eine Beratung durch Korrosions- und Wartungsspezialisten möglich. Rechenförmige Probenhalter erlauben die Parallelbefestigung verschiedener Proben. So können die alternativen Werkstoffe unter Praxisbedingungen gleich mitgetestet werden.

Korrosionsprobe als Belastungsindikator

Nach einer Auslagerungszeit von mindestens zwei Wochen wird der Werkstoffprobenhalter vom Betrieb ausgebaut und an das TÜV-SÜD-Korrosionslabor geschickt. Die Proben zeigen die Spuren der gesamten während der Auslagerungsperiode erlebten chemischen Belastung. Auf Basis des Masseverlustes kann die Korrosionsgeschwindigkeit des Werkstoffs berechnet werden. Zudem ist lokale Korrosion in Form von Loch-, Spannungsriss-, oder Spaltkorrosion visuell aufzufinden. Durch Messung der Tiefe des Angriffs wird das Ausmaß von Loch- und Spaltkorrosion ersichtlich. Um Spannungsrisskorrosion aufzudecken, werden die Probenstreifen gebogen. Bei der Auslagerung entstandene Risse weiten sich so auf und werden gut sichtbar. Auch Beläge und Korrosionsprodukte auf der Probe können analysiert werden. Als Ergebnis wird ein Bericht oder Zertifikat erstellt.

Benefits für Betreiber

Die Anlagenüberwachung mit Korrosionsproben ist eine gute Ergänzung zu gesetzlich vorgeschriebenen Inspektionen. Die Ergebnisse unterstützen Betreiber, Konzepte der vorausschauenden Instandhaltung besser zu planen und auch in die Praxis umzusetzen. Falls neue Produkte in bestehenden Anlagen hergestellt werden sollen, können die Auswirkungen neuer Medien auf die Beständigkeit der Werkstoffe zuverlässig beurteilt werden. Aber auch alternative Werkstoffe können mitgetestet werden. Dies unterstützt – ergänzt durch Laboruntersuchungen – auch bei der sicheren Werkstoffauswahl für die Neubeschaffung einer Anlage. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Auslagern von Korrosionsproben das Nachstellen von Schadensfällen ermöglicht. Damit ergeben sich entscheidende Hinweise darauf, welche Bedingungen zu dem Schaden führten.

Schnelltest auf Korrosionsgefahr bei nicht rostenden Stählen

Heftausgabe: Februar/2019
Dr. Helga Leonhard, TÜV SÜD Chemie Service

Über den Autor

Dr. Helga Leonhard, TÜV SÜD Chemie Service
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