Korrosion kennt keine Grenzen

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1 Korrosionsschutz von Ballastwassertanks Ausführung und Inspektion HELMUT MÜLLER Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Korrosionsschutz im Anlagen-, Tank- und Behälterbau (IHK) VAwS-Sachverständiger für den Gewässerschutz (SOG) Beschichtungsinspektor DIN-CERTCO FROSIO Norsk Standard NS 476, Inspector level III LEISTUNGEN DER UNTERNEHMEN Helmut Müller GmbH und Helmut Müller PCC Korrosion kennt keine Grenzen HELMUT MÜLLER GMBH Erstellen von Spezifikationen und Leistungsbeschreibungen Baubegleitende Qualitätssicherung Beratungsleistungen Überall dort wo Metalle vorhanden sind, ist auch mit Korrosion zu rechnen. Die Art und der Umfang der Korrosion hängt sowohl von der Legierung der Metalle, wie auch von der Korrosivität der Umgebung ab. PERSONALQUALIFIKATIONEN Ingenieure für Korrosions- und Bautenschutz staatl. gepr. Korrosionsschutztechniker staatl. geprüfte Lacktechniker FROSIO-Paint-Inspektoren Schweißfach-Ingenieure Offshore-Zertifikate HELMUT MÜLLER PCC Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Korrosionsschutz (IHK) und dem Gewässerschutz (SOG) Gutachten, Schulungen und Vorträge Durch Korrosion werden jährlich Werte von ca. 3-4% des Bruttoinlandsprodukts zerstört. Somit entstehen Kosten bzw. Wertminderungen durch Korrosionsschäden von über 100 Milliarden pro Jahr, alleine in Deutschland. Industrie- und Ingenieurbau Windenergie- und Offshore-Anlagen 1

2 Windenergie- und Offshore-Anlagen Tankanlagen Tank- und Behälterbau Gebäude und Sonderbauten Marine- und Schifffahrt Themenblöcke International Maritime Organisation (IMO) International Association Normen ofund Classification Vorschriften Societies(IACS) International Maritime Organisation (IMO) Normen und Regelwerke Dokumentation Korrosion Entstehung und Korrosionsarten Korrosions- und Beschichtungsschäden Qualitätsprüfungen nach der Applikation (Schichtdicken, Haftung, Poren, Fehlstellen usw.) Oberflächenvorbereitungsverfahren durch Strahlen Prüfung auf Salze, Oberflächenprofil IMO Res. MSC215 (82) Performance Standard for Protective Coatings for Delicated Seawater Ballast Tanks in all Types of Ships and Double-Side Skin Spaces of Bulk Carriers (PSPC) IACS Procedural Requirement 34 Procedural Requirement on Application of the IMO Performance Standard for Protective Coatings (PSPC), Resolution MSC.215(82), under IACS Common Structural Rules for Bulk Carriers and Oil Tankers Verband für Schifffahrt und Meerestechnik e.v. (VSM) Fertigungsstandards des deutschen Schiffbaus STG-Richtlinien und ISO Standards (Normen und Regelwerke) 2

3 IMO PSPC gültig für den Korrosionsschutz Dokumentation und Protokollierung Ballastwassertanks aller Neubau-Schiffe, welche nach dem 1. Juli 2008 in Auftrag gegeben oder welche am bzw. nach dem 01. Januar 2009 auf Kiel gelegt und/oder nach dem 01. Januar 2012 ausgeliefert wurden und >500 GT sind sowie für Doppelwand-Bereiche in Bulk Carriers die eine Gesamtlänge über 150m aufweisen. Beschichtungsstoffe und -Systeme müssen geprüft (Labor- und Praxistest) und zertifiziert sein Technische Datenblätter Coating Technical File (CTF) müssen ständig aktualisiert werden und an Bord des Schiffes hinterlegt sein ISO-Normen und Regelwerke Auszug Normen und Vorschriften Normen und Regelwerke Teil 2 Auszug Normen und Vorschriften DIN EN ISO Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme Teil 1-8 DIN EN ISO2808 Bestimmung der Schichtdicke ISO Messung der Trockenschichtdicke auf rauen Substraten und Kriterien für deren Annahme DIN EN ISO DIN EN ISO Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen Visuelle Beurteilung der Oberflächenreinheit -Teil2: Oberflächenvorbereitungsgradevon beschichteten Oberflächen nach örtlichem Entfernen der vorhandenen Beschichtungen Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen - Visuelle Bewertung der Oberflächenreinheit - Vorbereitungsgrade von Schweißnähten, Schnittkanten und anderen Flächen mit Oberflächenfehlern DIN EN ISO Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen Visuelle Beurteilung der Oberflächenreinheit - Rostgrade und Oberflächenvorbereitungsgrade von unbeschichteten Stahloberflächen und Stahloberflächen nach ganzflächigem Entfernen vorhandener Beschichtungen DIN EN ISO DIN EN ISO Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen -Prüfungen zum Beurteilen der Oberflächenreinheit Beurteilung von Staub auf für das Beschichten vorbereiteten Stahloberflächen (Klebeband-Verfahren) Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen -Prüfungen zum Beurteilen der Oberflächenreinheit Anleitung zum Abschätzen der Wahrscheinlichkeit von Taubildung vor dem Beschichten Normen und Regelwerke Teil 3 Auszug Normen und Vorschriften Dokumentation 5. IMO PSPC Dokumentation DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen -Prüfungen zum Beurteilen der Oberflächenreinheit Lösen von wasserlöslichen Verunreinigungen zur Analyse; Bresle- Verfahren Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen -Prüfungen zum Beurteilen der Oberflächenreinheit Feldverfahren zum Bestimmen von wasserlöslichen Salzen durch Leitfähigkeitsmessung Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen -Rauheitskenngrößen von gestrahlten Stahloberflächen Verfahren zur Prüfung der Rauheit von gestrahltem Stahl; Vergleichsmusterverfahren CTF Coating Technical File (Werft) Statement of Compliance oder Type Approval Certificate des Beschichtungssystems Beschichtungsapplikation Reparaturverfahren Beschichtungslogbuch Besichtigungsbericht Verfahren für die Instandhaltung CTF muss an Bord verbleiben und gepflegt werden Instandhaltung der Beschichtung DIN EN ISO 4628 Beschichtungsstoffe - Beurteilung von Beschichtungsschäden - Bewertung der Menge und der Größe von Schäden und der Intensität von gleichmäßigen Veränderungen im Aussehen Inspektionsintervalle alle 5Jahre 3

4 Maßnahmen gem. IACS PR 34 Spezifikation (Beispiel) Abweichungen und die dadurch notwendigen Korrekturmaßnahmen müssen mit dem verantwortlichen Beschichtungsinspektor besprochen und festgelegt werden. Die Werft ist über derartige Abweichungen und zusätzliche Maßnahmen zu informieren. Ein Klassenzertifikat kann erst ausgestellt werden, wenn alle geforderten Korrekturmaßnahmen abgeschlossen sind. Int. Beschichtungsprotokoll (Beispiel) IACS Guideline- Coating Condition in Ballast Water Tanks (Revision alle 5 Jahre) Unterteilung der festgestellten Qualitäten GOOD condition with only minor spot rusting. FAIR condition with local breakdown at edges of stiffeners and weld connections and / or light rusting over 20% or more of areas under consideration, but less than as defined for POOR condition. POOR condition with general breakdown of coating over 20% or more of areas or hard rust scale at 10% or more of areas under consideration. Doku Inspektions- und Prüfungsbereiche Beschichtungsinspektion VSM Öl, Fett u.a. Verunreinigungen (DIN Fachbericht 28) Schweißnaht und Stahlbaudesign (DIN EN ISO ) Reinheit (DIN EN ISO /2) Rauheit(DIN EN ISO8503-2) Staub(DIN EN ISO8502-3) lösliche Salze (NaCl)(DIN EN ISO ) Taupunkt(DIN EN ISO8502-4) Trockenfilmschichtdicke(DIN EN ISO 2808/ ISO 19840) Verlauf/Pinholes/ Poren/Blasen/Fehlstellen (visuelle Prüfung) Begutachtung der vorgestrahlten Schweißnähte Komplettes Strahlen (Kontrolle der Reinheit, Rauheit, Salzkontamination usw.) 2 fullcoats(komplette Beschichtung) inkl. 2 x Stripe-Coat Finale Abnahme nach der zweiten Full- Coat-Beschichtung Ergebnisse sind durch den Inspektor zu dokumentieren und in den CTF zu vermerken. Nachträgliche Schäden sind wie vorstehend beschrieben zu behandeln. 4

5 Eisen und Stahl rostet!!! Korrosion Folgerung Foto Ind. Stahl rostet in Gegenwart von Feuchtigkeit und Sauerstoff Stahl kann nicht rosten, wenn Eisenoxid Eisen Verhüttung Eisen Eisenoxid Korrosion Elektrochemische Korrosion Sauerstoff, Wasser und Elektrolyt kein Wasser, kein Sauerstoff und keine Stimulatoren an die Stahl-Oberfläche gelangen können! Dieser Zustand lässt sich durch Beschichtungssysteme weitgehend herbeiführen. Ausgangszustand und Reinheitsgrade Ausgangszustand Stahl Ausgangszustand nach DIN EN ISO A B C D Reinheitsgrade nach DIN EN ISO C Sa 1 C Sa 2 C Sa 2 ½ C Sa 3 Der Ausgangszustand der neuen Stahloberfläche sollte den Grad B nicht unterschreiten. Profile und Bleche mit zu tiefen Kerben und Poren sowie starkem Korrosionsabtrag in Form von Lochund Muldenkorrosion sind zu verwerfen bzw. nachzubehandeln. Oberflächenfehler Oberflächenfehler 5

6 Oberflächenfehler Beschichtungsgerechte Konstruktion Auszug aus der DIN EN ISO Walzfehler, tiefe Kerben Schweiß- und Brandrückstände Schweißnahtüberstände Halboffene Hohlkörper und zu nah an der Wand anliegende Konstruktionen sind zu vermeiden! Abstände Unzureichendes Design, Abstände Unzureichendes Design und mangelhafte Abstände Kantenbearbeitung Kanten runden > r = 2 mm besser r = 3mm 6

7 Kantenbearbeitung / Kantenflucht Unzureichendes Design, Kantenbearbeitung Bei einer unzureichend abgerundeten Kante kommt es aufgrund der physikalisch begründeten Kantenflucht zu einer Schichtdickenreduzierung. Beschichtungsschäden im Bereich von Kanten Kontrolle der Radien DIN EN ISO DIN EN ISO

8 DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO Gegenüberstellung DIN EN ISO 5817: Schweißnahtgüte B zur DIN Korrosion u. Korrosionsschutz von Offshore-Windenergiekonstruktionen Hamburg Schweißnähte? Schweißnähte? 8

9 Schweißnähte? Schweißnähte? Schweißnähte? Schweißnähte? Schweißnähte Beschichtete Schweißnaht Beschichtungslücken durch mangelhafte Schweißnahtbearbeitung 9

10 Beschichtungsmängel durch unzureichende Schweißnahtausführung bzw. -nachbearbeitung Taupunkt rh Tair Tdew T Tsurface rh Relative Luftfeuchte Tair Lufttemperatur Tdew Taupunktemperatur Tsurface Oberflächentemperatur Delta T Differenz zwischen Taupunttemperatur und Oberflächentemperatur Taupunktbestimmung Messgeräte zur Bestimmung des Taupunktes Vor und während der Applikation ist der Taupunkt zu messen. Gemäß DIN EN ISO ist ein Taupunktabstand von mind. 3 C. einzuhalten. Die Messung erfolgt gem. DIN EN ISO durch kalibrierte Messgeräte. Der Taupunkt wird entweder direkt auf der Skala angezeigt oder anhand von Tabellen ermittelt. Nachweis von Öl und Fett Kontamination von Bauteilen durch Öl Feststellbar und nachzuweisen sind Öle und Fette auf Oberflächen im Feldversuch nur durch eine Wasserablaufprüfung bzw. einen Wassersprühtest gemäß DIN Fachbericht 28 oder durch eine Infrarot-Bestrahlung. Die Druckluft ist auf Feuchtigkeit und Öl-Kontamination hin zu prüfen. Korrosion u. Korrosionsschutz von Offshore-Windenergiekonstruktionen Hamburg 10

11 Kontamination von Bauteilen durch Öl Oberflächenvorbereitungsverfahren durch Strahlen Reinheitsgrad nach DIN EN ISO Teil 4 bzw Sa 1: Sa 2: Sa 2 ½: Sa 3: P Sa 2, 2 ½ und 3: Sweep-Strahlen: loser Rost, lose Beschichtungen etc. sind entfernt alle nicht festhaftenden Bestandteile sind entfernt alle Verunreinigungen etc. sind entfernt und nur noch als max. leichte Schatten sichtbar wie Sa 2 ½, jedoch keine Schatten oder Streifen, einheitliches metallisches Aussehen partielles Entrosten (Fleck-oder Spot-Strahlen) leichtes Aufrauen und Reinigen der Oberfläche Korrosion u. Korrosionsschutz von Offshore-Windenergiekonstruktionen Hamburg Strahlmittelprüfung Reinheitsgrade Das Strahlmittel muss frei von artfremden Verunreinigungen (u.a. Salzen) sein. Es sollte die korrekte Korngröße aufweisen. Entsprechend der Anforderung und Bauteiloberfläche ist die Art des Strahlmittels zu wählen (grit oder shot, metallisch oder ferritfrei). A B C D Bei Mehrwegstrahlmittel auf Reinheit und Korngröße achten. Prüfung des Strahlmittels bzw. Zertifikatvorlage. C Sa 1 C Sa 2 C Sa 2 ½ C Sa 3 Partielles Strahlen Strahlen der Schweißnähte (Neubau) vorher Vor dem ganzflächigen Strahlen werden alle Schweißnähte vorgestrahlt und gegebenenfalls nachgearbeitet (Schweißpickel, Poren, Löcher etc.). VSM, VSM XIV nachher Oberflächenvorbereitung nach Din EN ISO gem. P-Sa 2 ½ 11

12 Oberflächenprofil Prüfung des Oberflächenprofils Die Rauheit bzw. das Oberflächenprofil ist besonders bei dickschichtigen Beschichtungssystemen entscheidend für eine optimale Haftung zum Substrat. Tastschnittverfahren Rz= 50-75µm TESTEX Durch eine raue Oberfläche wird die Oberfläche erheblich vergrößert. COMPARATOR ISO Thermisch gehärtete Kanten Staubtest ISO Partikel sichtbar bei 10facher Vergrößerung jedoch nicht ohne Sehhilfe (<50µm) Partikel gerade sichtbar ohne Sehhilfe (50-100µm) Partikel deutlich sichtbar ohne Sehhilfe (<0,5mm) Partikelgröße zwischen 0,5 und 2,5 mm Partikel größer 2,5mm Partikelmenge/ -größe Stufe 1, bedingt Stufe 2 Stufe 3 Stufe 5, bedingt Stufe 4 Ab Stufe 3 wird eine Reinigung empfohlen Bewertung ungefährlich Einzelfallentscheidung gefährlich Kontrolle auf lösbare Salze auf der Substratoberfläche Bresle-Test Korrosionserscheinungen durch hygroskopisch wirkende Salze Messung der elektr. Leitfähigkeit An gestrahlten (Sa 2 ½) Stahlflächen wird, bei entsprechend hoher Luftfeuchtigkeit, durch oxidative Hydrolyse Rost als braune oder schwarze Verfärbung erkennbar. 12

13 Max. zulässige Salzkonzentration Beschichtungsschäden hervorgerufen durch Salze Die Salzkonzentration auf dem Substrat sollte bei Beschichtungen, die einer häufigen Wasserbelastung ausgesetzt sind, < 50mg/m² betragen. Blasenbildung und Korrosionsschäden in einem Tank < 20mg/m² (nach NORSOK M 501) Materialprüfungen Beschichtungssystem gem. IMO PSPC Eingangskontrolle!!! Unterlagen und Formulare Technisches Merkblatt Materialeigenschaften und Verarbeitungshinweise Produktprüfung Herstellungsjahr (Haltbarkeit) Chargen-Nummer Zustand der Gebinde Soll-Trocken-Schichtdicke NDFT 320 µm mit 90/10 Regel für Beschichtungen auf Expoxidharz-Basis Zwei Beschichtungslagen je NDFT 160µm Zusätzlich zwei stripe-coats an Kanten, Schweißnähten und schwer zugänglichen Bereichen Optik und Viskosität der Materialien Stripe-Coat Stripe-Coat 13

14 Full-Coat Nass-Schichtdicken-Messung Die sich aus der Nassschichtdicke ergebene Trockenschichtdicke ist abhängig von dem Festkörperanteil des Beschichtungsstoffes und errechnet sich wie folgt: Volumen: DFT:FKV%) = Nassschichtdicke in µm Gewicht: NDFT:FKV% x Dichte = Nassschichtdicke in µm Schichtdickenmessung Messprotokoll DIN EN ISO 2808 Messdaten sind zu protokollieren! Messprotokoll Überschichtdicken 14

15 Unterschichtdicken Kontrolle Haftfestigkeitsprüfungen Haftzug gemäß ISO 4624 bzw. DIN EN ISO (Baustelle) Porenprüfung gem. DIN bzw. ASTM D 5162 Elektr. isolierende Beschichtungen können mittels Hoch- bzw. Niederspannung auf Poren geprüft werden. Elektrisch leitende Beschichtungen können nur visuell auf Porenfreiheit untersucht werden. DIN EN ISO DIN Qualitätssicherung im Offshore-Einsatz Schlussfolgerung EIN KORROSIONSSCHUTZGERECHTES DESIGN UND EINE FACHGERECHTE AUSFÜHRUNG ALLER KORROSIONSSCHUTZARBEITEN, EINHERGEHEND MIT EINER KONSEQUENTEN EIGEN- UND FREMDÜBERWACHUNG, GEWÄHRLEISTET EINE LANGE SCHUTZDAUER. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und Allzeit Gute Fahrt 15