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FACHARTIKEL SCHIFF UND HAFEN

Fachartikel Schiff und Hafen September 2009

Autor: Michael Nicolaus (Peter Mahnke GmbH) und Melanie Mondorf (REMA TIP TOP GmbH)

Korrosionsschutz für Seewasser-führende Rohrleitungen
Gummierung mit 2-Schicht-Gummibahn


Inhaltsverzeichnis:


1.       Einleitung

2.       Anforderungen an die Werkstoffauswahl

3.       Korrosionsschutzmöglichkeiten bei Seewasser-führenden Leitungen

4.       Technische Beschreibung einer Gummierung

4.1.    Hartgummierte Rohrleitungen

4.2.    Technische Beschreibung 2-Schichtgummibahn REMACLAVE 60 ISO/803

4.3.    Technische Anforderungen bei der Verarbeitung von REMACLAVE 60 ISO/803

4.4.    Verarbeitung von REMACLAVE 60 ISO/803

4.5.    Qualitätssicherung

4.6.    Zusätzliche Vorteile von REMACLAVE 60 ISO/803

5.       Weiter Gummierungsmöglichkeiten

6.       Zusammenfassung

1. Einleitung


Angesichts der hochkorrosiven Eigenschaft von Seewasser muss im Schiffbau sehr großen Wert auf den Innenkorrosionsschutz von Seewasser-führenden Leitungen gelegt werden. An die verwendeten Materialien werden strengste Anforderungen gestellt, um einerseits den Korrosionsschutz zu gewährleisten und andererseits die entsprechenden Standzeiten (Lebensdauer des Schiffes) zu erzielen. Seewasser-führende Rohrleitungen werden überwiegend im Sekundärkreislauf zur Kühlung des Frischkühlwassersystems (Primärkreislauf) eingesetzt. Die Standzeiten der Seewasserleitungen müssen den Standzeiten der Schiffe entsprechen. Der überwiegende Teil, gerade der Ansaugleitungen -beginnend beim Hauptseewasserfilter- befindet sich im unteren Teil des Schiffes und ist nach der Montage nie wieder erreichbar. Reparaturen bzw. der Austausch von diesen Leitungen sind damit so gut wie unmöglich.

2. Anforderungen an die Werkstoffauswahl

 Die wichtigste Anforderung ist die Beständigkeit gegen Seewasser bei Temperaturen bis max. 70° C. Weitere Anforderungen:

  • Beständigkeit gegen chemische Zusätze (Chlorierung des Seewassers) im Seewasser zur Verhinderung des Bewuchses von innen
  • Beständigkeit gegen ölhaltiges Brackwasser
  • eilweise Abrasionsbeständigkeit aufgrund von feinen Sandpartikeln im angesaugten Seewasser
  • Beständigkeit gegen hohe Durchflussgeschwindigkeiten und Verwirbelungen insbesondere in Querschnittsverengungen und Rohrleitungen kleiner Nennweiten

3. Korrosionsschutzmöglichkeiten bei Seewasser-führenden Leitungen

Wie in der Vergangenheit, so werden auch heute verschiedene Systeme eingesetzt. Welches System dabei den Vorrang erhält, hängt in der Regel vom Auftraggeber (Reeder) und von den Erfahrungen mit den verschiedenen Systemen ab. Folgende Systeme sind bekannt:

  • Edelstahlrohrleitungen (CuNiFe)
  • verzinkte Rohrleitungen
  • Pulverbeschichtung
  • PVC-Beschichtung
  • GfK-Systeme
  • Gummierung


4. Technische Beschreibung einer Gummierung

4.1. Hartgummierte Rohrleitungen

Gummierte Seewasserrohrleitungen, sowie die dazugehörigen gummierten Seewasserfilter, werden seit über 100 Jahren im Schiffbau eingesetzt.Bis Ende der 90er Jahre wurde dabei grundsätzlich nur Hartgummi (NR) verarbeitet. Die herausragende Eigenschaft eines Hartgummiwerkstoffes auf Polymerbasis von Naturkautschuk ist die herausragende Beständigkeit gegen viele anorganische und organische Chemikalien. Gummierte Bauteile werden mit einem Rohgummi in der Werkstatt verarbeitet und anschließend im Autoklaven bei ca. 140° C und einem Druck von 0,4 MPa vulkanisiert.Der Nachteil eines hartgummierten Bauteils ist die nicht besonders hohe Schlagfestigkeit des Hartgummis. Hartgummierte Bauteile dürfen nur sehr vorsichtig bewegt werden - in der Regel ist nach der Montage eine nochmalige Prüfung auf Risse im Werkstoff notwendig. Haarrisse im Gummi aufgrund einer Schlagbelastung können so gut wie nicht erkannt werden. Diese führen aber nach sehr kurzer Zeit zum Ausfall des Bauteiles bzw. der Rohrleitung. Das bis zum Stahl eindringende Seewasser führt zu sehr schnellem Lochfrass im Stahl. Weiterhin stellt dieser Werkstoff teilweise sehr hohe Anforderungen an den Untergrund für die Verarbeitung. Eine Abrasionsbeständigkeit ist nur eingeschränkt gegeben. Eine Beständigkeit gegen hohe Durchflussgeschwindigkeiten wird ebenfalls nur eingeschränkt erfüllt. Durch die Fa. Peter Mahnke und REMA TIP TOP wurde Ende der 90er Jahre zusammen mit den Howaldtswerken Deutsche Werft AG (HDW) in Kiel eine 2-Schichtgummibahn entwickelt, getestet und seit diesem Zeitraum erfolgreich eingesetzt.

4.2 Technische Beschreibung 2-Schichtgummibahn REMACLAVE 60 ISO/803

Der Werkstoffe REMACLAVE 60 ISO/803 ist eine Zweilagengummierung auf Naturkautschukbasis. Mit dem Naturkautschuk werden die herausragenden Eigenschaften eines Hartgummiwerkstoffes erfüllt und zugleich werden alle Einschränkungen eines Hartgummiwerkstoffes aufgehoben.Die obere, vom Seewasser beaufschlagte Lage REMACLAVE 60 ISO besteht aus einem 3 mm starken Weichgummi mit einer Shore A 60. Alle Beständigkeitsanforderungen werden erfüllt.  Durch die hohe Abrasionsbeständigkeit (Abrieb < 100 mm³ nach DIN 532516) kann Verschleiß auf Dauer ausgeschlossen werden. Langzeitversuche für das Strömungsverhalten bei Querschnittsverengungen  ergaben ebenfalls keinerlei Einschränkungen für die Standzeit. CuNiFe-Rohrleitungen wurden in der Vergangenheit wegen ihrer Anfälligkeit auf diese Art Belastung teilweise mit REMACLAVE 60 ISO/803 gummierten Rohrleitungen ausgetauscht.Die untere Trägerlage, die eine Verbindung zum Stahl herstellt, besteht aus einer 2 mm starken lederartigen Hartgummierung WS 803 mit einer Shore  D 70, ebenfalls auf Naturkautschuk basierend. Dieser Werkstoff wurde eigens für diesen Einsatz entwickelt. Sein großer Vorteil ist die einfache Verarbeitung. Gummierungen stellen in der Regel sehr hohe Anforderungen an den Untergrund und an die Konstruktion nach DIN EN 14879. Das lederartige Verhalten des WS 803 hebt den Nachteil der Sprödigkeit einer üblichen Hartgummierung ebenfalls auf. Der Werkstoff REMACLAVE 60 ISO und WS 803 wird als fertige Gummibahn gefertigt, so dass eine zweigeteilte Verarbeitung entfällt.

 4.3. Technische Anforderungen bei der Verarbeitung von REMACLAVE 60 ISO/803


Grundsätzlich gilt für den Einsatz und die Verarbeitung von Beschichtungen und Auskleidungen aus organischen Werkstoffen die DIN EN 14879. Für die konstruktive Gestaltung gilt der Grundsatz: „Alle zu gummierenden Oberflächen müssen einsehbar und erreichbar sein.“Die Einschränkungen in der DIN EN 14879 konnten zum Teil aufgehoben und vereinfacht werden. Eine Begrenzung der Rohrleitungen nach Nennweiten ist nicht gegeben, sowohl nach unten als auch nach oben. Die einfache Verarbeitung des WS 803 schränkt ebenfalls die Anforderungen zur Oberflächenbeschaffenheit ein. Grundsätzlich gilt aber: Kanten, Kehlen und Ecken sind sauber und glatt abzurunden.Nicht zulässig sind Lunker, Poren, Risse, stufige Oberflächen, Schuppen, Grate, sichtbare Schlackeeinschlüsse und offene Schweißfugen.Schweißnähte müssen überschliffen werden, müssen aber nicht grundsätzlich plangeschliffen sein. Auf Basis der DIN EN 14879 wurde eine eigene Mahnke Norm konzipiert – die Mahnke Norm 25. Diese Norm ist die Grundlage für die Verarbeitung von REMACLAVE 60 ISO/803.

4.4 Verarbeitung von REMACLAVE 60 ISO/803

Der Werkstoff REMACLAVE 60 ISO/803 wird als Rohgummibahn verarbeitet.Alle zu gummierenden Oberflächen werden nach SA 2,5 bei ca. 50-60µ gestrahlt.Nach dem Aufbringen des Haftvermittlers werden die entsprechend zugeschnittenen Gummibahnen auf die Oberfläche aufgelegt und jede Stelle wird intensiv angerollt bzw. angeschabt. Gerade Rohrlängen werden mit einem eingezogenen Schlauch und einem anschließenden Molchen gummiert. Wichtig ist bei der Verarbeitung ausreichender Druck und das Vermeiden von Lufteinschlüssen.Die Flanschdichtflächen werden ebenfalls mit REMACLAVE 60 ISO/803 belegt.Nach der Gummierung werden alle Bauteile im Autoclave bei einem Druck von 0,4 MPa und einer Temperatur von 140°C mittels Heißluft vulkanisiert.

4.5 Qualitätssicherung 

Alle gummierten Bauteile werden vor, während und nach der Bearbeitung permanent, baubegleitend kontrolliert. Alle einzelnen Bearbeitungsschritte und Abnahmen werden protokolliert und festgehalten.Nach der Gummierung und vor dem Abheizen erfolgt eine visuelle Kontrolle. Weiterhin erfolgt eine erste Hochspannungsprüfung auf Poren. Diese Hochspannungsprüfung wird mit einer Hochspannung von 20kV an der gesamten Oberfläche durchgeführt. Damit wird garantiert, dass die gesamte zu gummierende Oberfläche komplett von Gummi abgedeckt ist. Poren werden sofort angezeigt.Eine abschließende Qualitätsprüfung erfolgt nach der Endbearbeitung. Auch hier geschieht dieses mittels Hochspannung. Es wird garantiert, dass alle gummierten Oberflächen den Qualitätsanforderungen entsprechen.

4.6 Zusätzliche Vorteile von REMACLAVE 60 ISO/803

Der Gummiwerkstoff REMACLAVE 60 ISO/803 wird wegen seiner Eigenschaften als Dichtgummi eingesetzt. Damit entfallen alle zusätzlichen Dichtungen. Für die Montage der Rohrleitungen in den Werften stellt dies eine erhebliche Erleichterung dar. Wichtig bei der Montage ist, dass alle Flanschverbindungen mit einem vorgegebenen Drehmoment, je nach Flanschausführung und Nennweite, angezogen werden. Ein überzogenes Anziehen der Flanschverbindung kann zu einem Bruch der Gummierung im Rohrübergang und damit zum Ausfall der Rohrleitung führen.Die notwendigen Anzugsmomente werden durch den Lieferanten vorgegeben.

5. Weitere Gummierungsmöglichkeiten

Neben den Seewasser-führenden Rohrleitungen sind alle sich im System befindlichen Seewasserfilter ebenfalls zu schützen bzw. zu gummieren. Hier erfolgt wegen der konstruktiven Gestaltung weiterhin eine Hartgummierung. Die Verarbeitung und Prüfung ist ähnlich der Gummierung mit REMACLAVE 60 ISO 803. In Ausnahmefällen ist es notwendig, eine Gummierung vor Ort vorzunehmen. Das betrifft in erster Linie Außenhautstutzen. Diese Stutzen müssen vor der Gummierung in der Außenhaut verschweißt werden. In diesen Fällen wird eine reine Weichgummierung verarbeitet, die unter Betriebsbedingungen ausvulkanisiert. Diese Methode wird sehr erfolgreich im Marineschiffbau eingesetzt.

6. Zusammenfassung

Mit dem Werkstoff REMACLAVE 60 ISO/803 steht ein moderner Auskleidungswerkstoff für Seewasser-führende Rohrleitungen auf dem Markt zur Verfügung. Mit diesem Werkstoff werden alle Anforderungen an den Korrosionsschutz erfüllt. Seit 1997 wurden weit über 250 Schiffe im Neubau für alle großen deutschen Werften erfolgreich ohne Reklamationen beliefert.Zurzeit befindet sich die Ausrüstung weitere Schiffe - im Auftrag der meisten großen deutschen Werften - in Arbeit bzw. in Planung. Eine Auslastung bis über das Jahr 2012 ist gewährleistet. Um dem immer größer werdenden Umfang an mit REMACLAVE 60 ISO/803 gummierten Rohrleitungen gerecht zu werden, wurde in diesem Jahr ein weiterer Autoclave bei der Firma Peter Mahnke GmbH in Betrieb genommen. Damit können jedem Kunden die notwendigen Lieferzeiten garantiert werden.
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