Inhalt. OWEA Stand der BSH-Mindestanforderungen- Korrosionsschutzsystem. HTG workshop Fachausschuss für Korrosionsfragen.

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1 Günter Binder OWEA Stand der BSH-Mindestanforderungen- Korrosionsschutzsystem HTG workshop Fachausschuss für Korrosionsfragen Hamburg, 5. November 2015 Inhalt 1. Korrosionsschutzmöglichkeiten für OWEA 2. Problemsituation bei OWEA in der außenwirtschaftlichen Zone 3. Übersicht der existierenden Zulassungsprüfungen für OWEA 4. Aktueller Stand der Beschichtungsprüfungen Erfahrungen aus LZA 5. Schutzsysteme nach VGB-BAW-(GfKORR-)Richtlinien 6. Prüfvorschriften für Beschichtungen nach VGB-BAW-Richtlinie 7. Zusammenfassung und Schlussfolgerung Seite 2 1

2 Einteilung der Korrosionsschutzmaßnahmen Beschichtung Kathodischer Korrosionsschutz (KKS) - Fremdstromanlage - Galvanische Anoden Kombination von Beschichtung und KKS Korrosionszuschlag Seite 3 Beschichtung für Strukturen Dickschicht bzw. Ein- und Zweischichtsysteme Mehrschichtsysteme - ohne speziell formulierte Grundbeschichtung - mit Grundbeschichtung mit Al- bzw. Zn-Füllung Kombination von TS und Beschichtung Alle Stoffgruppen zunächst gleichwertig Seite 4 2

3 Kathodischer Korrosionsschutz Fremdstromanlagen - Überwachungs- und Steuerungsmöglichkeit - Gewisser Geräteaufwand Opferanoden - Geringer Aufwand - Keine Steuerungsmöglichkeit, + NA aufwendiges Nachrüsten, ungewisser Ausgang in Hohlräumen, Freisetzung von Metallen Seite 5 Forderungen an dt. OWE-Anlagen Integrität der Struktur für 25 Jahre Standzeit (BSH) Kostengünstige Lösungen (Besitzer) Optimale Auswahl für Korrosionsschutzsysteme - Festlegung der Auswahlkriterien!? Übernahme von Erfahrungen bestehender Strukturen - Transparenz!? + NA - Nachprüfbarkeit!? Seite 6 3

4 Problemsituation Vielfältige Regelwerkswelt - DIN EN ISO (in Überarbeitung) - ISO (in Überarbeitung) - NORSOK M 501 (norwegische Ölindustrie) - MUT-Papier (Metallunternehmertisch + GfKORR) - DNV GL Regelungen + NA - VGB-BAW-(GfKORR)Standard.. und trotzdem ein Regelungsmangel!! Seite 7 Korrosionsschutzprüfverfahren nach verschiedenen Regelwerken und Standards Prüfung Meeresatmosphäre Immersion / Meer Prüfung / Regelwerk Belastungsbereich TL/TP-KOR 1) C5-M ISO C5-M RPB 2) Im2 ISO Im2 Immersion DIN EN ISO (NaCl) T-Test DIN EN ISO Salzsprühnebeltest DIN EN ISO 9227 Zyklustest ISO h h 720 h h 2) h h Langzeitauslagerung in der Natur (LZA) ein Jahr 3) 5 Jahre DIN EN ISO Delamination h KKS-Beständigkeit (BAW) 15 Monate Abrasion (BAW) U. Farbbeständigkeit DIN EN h ISO Stoßbelastung nach DIN 1,5 kg, cm Seite 8 1) Technische Liefer- und Prüfbedingungen; ZTV-ING BASt 2) Richtlinie zur Prüfung von Beschichtungsstoffen; BAW 4

5 Anforderungen nach ISO Vergleich zu NORSOK The use of primers other than Zn is mainly applicable to repair and maintenance. For new constructions, the use of primers should be restricted to areas to special stresses..coating system with higher mechanical strength higher chemical resistance Achtung: was in der ISO noch als Reparatursystem fungiert, wird in der NORSOK zum gängigsten System A 7 (ohne Einschränkung und mit höchsten Unterrostungswerten!) Grenzwerte nach Ende der zyklischen Belastung aging test (table 3): system / primer Norsok Syst. No 1 Zn-dust ISO Syst. Zn (R) diverse Norsok System No A7 single coat rusting 3,0 mm 8,0 mm 8,0 mm adhesion 3 MPa 4 MPa 8 MPa Seite 9 Forderung der Lackhersteller auf Grund der Probleme, die Grenzwerte in Laboruntersuchungen für zinkstaubfreie Systeme einzuhalten: However, results from artificial-ageing tests shall be used with caution. It shall be clearly understood that artificial ageing will not necessarily have the same effect as natural exposure. Many factors have an influence on the progress of degradation and, in the laboratory, it is not possible to accelerate all of them in the proper way. It is therefore difficult to make a reliable ranking of paint systems of very different compositions from artificial-ageing tests in the laboratory. This can sometimes lead to efficient protective paint systems being rejected because they cannot pass these tests. It is recommended that natural- exposure trials always be undertaken so that, in the long term, such anomalies can be resolved. Internationale der Lackhersteller bei ISO-Ausschuss (2015) Seite 10 5

6 Was leisten die eigentlich besseren Systeme? Einfache Verarbeitung - auch offshore!? Keinerlei Emissionen von Giftstoffen? Hoher Abrasionswiderstand, z.b. gegen Eisabrieb? Hoher Schlagfestigkeitswiderstand, wodurch Unterrostung vermieden wird Geringere DFT gegenüber Systemen mit Primer!? Absolut hohe Haftzugfestigkeit zur Vermeidung von Osmose? Bessere KKS-Beständigkeit? Bessere Ergebnisse in der Naturbewitterung!? Seite 11 LZA - Wasserwechsel- und Spritzwasserzone Lamige, total, F Spritzwasserzone - Anspruchsvolle Belastungen für Beschichtungssysteme Seite 12 6

7 Laborprüfung und Langzeitauslagerung (LZA) System NORSOK A.7 (EP, single coat, 700 µm) nach Salzsprühnebeltest (UR < 1 mm) Seite 13 LZA, Spritzwasser (UR >> 6 mm!!) Laborprüfung und Langzeitauslagerung Zu Folie 15 dazugehörige Unterrostungswerte System NORSOK A.7 (EP, single coat, 700 µm) Schlussfolgerung: Über Laborprüfung erfolgte Zulassung; Naturbewitterung bestätigte diese nicht! Seite 14 7

8 Unterrostung an Prüftafeln der LZA im Brackwasser Überwasserzone nach fünf Jahren Auslagerung (Kiel, 2008 bis 2013; ÜWZ) mit Zn-Staub-GB ohne Zn-Staub-GB Einschichtsystem mit 600 µm DFT (BAW System Nr. 8 bzw. NORSOK A.7) in ÜWZ obere Hälfte: mit Zn-Staub-GB Mehrschichtsystem mit Zn-PUR (50µm), 3x PUR (450µm) und 500µm DFT (BAW System Nr. 4) Seite 15 Vergleich Labortest Naturbewitterung: Unterrostung Korrelationskoeffizienten LZA Kiel / Labor Test / Zone UWZ WWZ ÜWZ ISO >0,1 0,1 0,2 ISO ,21 0,79 0,67 Statistische Abhängigkeit von Labor- und Naturauslagerungsversuchen verschiedener Zonen Korrelationskoeffizient r > 0,63 = 95 % bzw. r > 0,765 = 99 % stat. Sicherheit bei n = 10 LZA-WW [mm] ohne Zn-GB mit Zn-GB 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 DIN EN ISO 9227 [mm] Variationsdiagramm der Unterrostungswerte der Langzeitauslagerung und des Laborversuchs (ISO 9227, Salzsprühnebel) r = 0,79 ; stat. Sicherh. >99% Seite 16 8

9 Auswertung Naturbewitterung Vergleich der der Schutzsystemklassen im Süß- und Salzwasser System Im 1 (Trier / Windheim) Im 2 (Kiel) Zn + DB 18 von 20 9 von 20 GB + DB 5 von 7 2 von 7 DB 4 von 10 0 von 10 Gesamt 27 von von 37 Langzeitauslagerungsversuche; , BAW A Schlussfolgerung Schutzsysteme ohne spezielle Grundbeschichtung sind für Meerwasser ungeeignet! Seite 17 Schäden an Strukturen von OWEA Foto Heins, EnBW, D Schutzsystem ohne GB: Abplatzungen, Unterwanderung und Korrosion Seite 18 9

10 Schäden an Strukturen - Splashzone NORSOK A.7 System: Abplatzungen, Unterwanderung und Korrosion Foto Lamige, total, F Seite 19 Schäden an OWE- Anlagen - Splashzone NORSOK A.7-System: Abplatzungen, Unterwanderung und Korrosion Foto Lamige, total, F Seite 20 10

11 Erfahrungen weltweit all systems tested according ISO (table 3) with allowed corrosion at the scribe of 8 mm failed on oil-platforms; we need therefore systems that pass the cycle test with corrosion creep of maximal 3 mm (see table 5).. Splash zone and tidal zone maintenance global cost can be 2 K to 7 K and more by m2 J.-P. Lamige, elf france (2014/2015, member of WG 9 / WG 6) Seite 21 Korrosionszonen - Beispiele Monopiles und Spundwand Unterschiedliche Zonen, je nach Lage zum Wasserspiegel (DIN EN ) Seite 22 11

12 KKS-Prüfung: Kathodische Blasenbildung - Enthaftung Beschichtungsprüfung bei KKS-Belastung: links: Prüfplatte ohne Schutz im Meerwasser rechts: Blasenbildung nach KKS-Belastung KKS-Prüfung Versuchsanordnung (STG/BAW) BAW Seite 23 Beschichtung: Prüfung der Kathodenschutztauglichkeit BAW Schutzstrombedarf: Absinken nach kath. Polarisation - späterer Anstieg zeigt Schwächung an Schlussfolgerung: Schutzsysteme ohne spezielle GB neigen zu hohem I-Verbrauch und Blasenbildung Seite 24 12

13 Korrosionsschutzsysteme VGB-BAW-(GfKORR)-Standard Auswahl an Systemaufbauten der Zonen 2 und 3 Zone / System- No. 2/1-3 2K-EP- Zn(R) 2/4 2K-EPdiverse 2/8 1K-PUR- Zn(R) 3/1-3 2K-EP- Zn(R) 3/5 1K-PUR- Zn(R) Grundbeschichtung Zwischen-/Deckbeschichtung Gesamtsystem binder Anzahl (n) NDFT [µm] K-EP + 2K-PUR* K-EP + 2K-PUR* K-PUR + 2K-PUR* K-EP + 2K-PUR* K-PUR + 2K-PUR* 3/6 TS Sealer+2K- EP+2K- PUR* binder Anzahl (n) NDFT [µm] * * 3 + 1* * 3 + 1* * * * 2 + 1* * * * Zone 2: Niedrigwasser-, Wasserwechsel- und Spritzwasserzone (Im2/C5) Zone 3: Atmosphärische Zone (C5/CX) * Deckbeschichtung: 2K-PUR gemäß RAL 1023; TS = thermisch gespritzt Anzahl (n) TNDFT [µm] ohne TS: 4 ohne TS: Seite 25 Korrosionsschutzprüfungen-VGB-BAW-(GfKORR)-Standard Prüfung/ Regelwerk Belastungsbereich Zone 1 (Boden) Zone 2 (UWZ) Zone 3a (NWZ) Zone 3b (WWZ) Zone 4 (SpWZ) Zone 5 (Atm. außen) Zone 6 (Atm. innen) Haftzugfestigkeit X X X X X Schlagfestigkeit X X X X Immersion (NaCl) h h h h h Kondensationstest h h h Salzsprühnebeltest* h h h h h Zyklustest* h h h h --- KKS-Beständigkeit 15 Monate 15 Monate 15 Monate 15 Monate Abrasion X X X X Farbbeständigkeit h 2000 h 2000 h 2000 h --- Wasserdampfdiffusion 21 Tage 21 Tage 21 Tage 21 Tage Langzeitauslagerung in der Natur (LZA) 5 Jahre 5 Jahre 5 Jahre 5 Jahre 5 Jahre Tabelle 2.7: Prüfverfahren *Unterrostung: 2 bzw. 4 mm Seite 26 13

14 Genehmigungsablauf Korrosionsschutz für OWEA Mindestanforderungen des BSH - hier: Korrosionsschutzsystem 1. Freigabe - Entwurfsphase 2. Freigabe Inhalt der Mindestanforderungen für Konkretisierungsphase Planung, Prüfung beim Zertifizierer Gliederung und Skizze der Schutzbereiche Tauglichkeitsnachweis generell und speziell Beschreibung des Ausbesserungskonzepts Personenqualifikation (Ausführender) Einschätzung des möglichen Schadstoffeintrags KKS-Konzept, bei Galvanischen Anoden: Al-Eintrag Galvanische Anoden: Sicherstellung des Betriebs ( ausschreibungsfertige, umsetzbare Unterlagen) Plausibilisierung (BAW/BSH) 3. Freigabe Seite 27 Zusammenfassung und Schlussfolgerung Verbesserungspotenzial für den Korrosionsschutz an OWEA ist gegeben Stand der Mindestanforderungen des BSH: Ständige Entwicklung Stand der internationalen Regelwerke: (Un-)Gleiche UR-Werte für alle Systeme Bevorzugung der schwächeren Systeme in den kritischsten Zonen Erfahrungen bei Korrosionsschutzmaßnahmen an OWEA kaum greifbar KKS mit Galvanischen Anoden ohne Beschichtung nicht zielführend Auswahl der Stoffe bzw. Schutzsysteme bedürfen einer Optimierung. bei Zulassungen sind verstärkt Langzeitauslagerungsversuche hinzuzuziehen Detailergebnisse von Untersuchungen durch BAW Regelwerk zu Schutzsystemen für OWEA soll in Kürze fertiggestellt werden Seite 28 14

15 Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit! Seite 29 15