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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
Ing. Kobor Stefan
Beschichtungssysteme im
Stahlwasserbau/Tankbau
Prüfungen/Entwicklung / Stand heute / Zukunft
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
Agenda
• Prüfmethoden für den Stahlwasserbau
• Vergleich der Prüfmethoden
• BAW geprüfte Systeme
• Produktvergleich
• Neue Technologien
Tieftemperaturhärtung
Easy-To-Clean
niedrige Reibwerte
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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
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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
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NORSOK M-501
NORSOK M-501 unterscheidet hier 3 Systeme
1. Spritzwasser-
zone
2. Unterwasser,
Betriebstemp.
≤ 50°C
3. Unterwasser,
Betriebstemp.
> 50°C
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NORSOK M-501, Systeme müssen geprüft
und pre-qualifiziert werden.
Im einzelnen sind folgende Prüfungen
erforderlich:
NORSOK M-501
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
NORSOK M-501, Systeme müssen geprüft
und pre-qualifiziert werden.
Im einzelnen sind folgende Prüfungen
erforderlich:
Eintauchen in Seewasser
NORSOK M-501
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NORSOK M-501, Systeme müssen geprüft
und pre-qualifiziert werden.
Im einzelnen sind folgende Prüfungen
erforderlich:
Verträglichkeit mit KKS
NORSOK M-501
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NORSOK M-501, Systeme müssen geprüft
und pre-qualifiziert werden.
Im einzelnen sind folgende Prüfungen
erforderlich:
Korrosionswechseltest
NORSOK M-501
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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
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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
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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
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Prüfungen gem. EN ISO
12944, Teil 6 für Im
1. Eintauchen in
Wasser
2. Kondenswasser-
belastung
3. Salzsprühtest
EN ISO 12944
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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
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BAW
Abriebprüfung bei der BAW
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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
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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.
Produktformulierungen
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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.
Produktformulierungen
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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.
Produktformulierungen
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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
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- 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
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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
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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
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Produktvergleich
Epoxi Epoxi Polyurethan
Festkörpervolumen 85 % 100 % 100 %
Abriebbeständigkeit ++ +++ +++(+)
Schlagzähigkeit /
Flexibilität
++ + +++
Airlessverarbeitung +++ ++ -
Oberflächentoleranz +++ + +
Farbtöne Alle Farben Standard Standard
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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
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
Intersleek® 970 einsetzen und Geld sparen!
Erhöhung des Wirkungsgrades
Geringere Reibungsverluste in Pumpen, Druckrohrleitungen und
Drucktunneln
Geringere Instandhaltungskosten
Zukunft - Antifouling
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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)
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
Companhia Paranaense de Energia,Brasilien
Schleusentor
beschichtet mit
Intersleek® 970
Schleusentor
beschichtet mit
Teer Epoxy
13 Monate in
Betrieb
Intersleek – Foul Release
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
Intersleek – Versuche in einem Kühlturm
Intersleek – Foul Release
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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
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Protective Coatings For internal use only – not to be circulated outside AkzoNobel
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