Zusätzlich zu der ausgezeichneten chemischen Korrosionsbeständigkeit, der starken Haftung und der Beständigkeit gegen mechanische Beschädigungen als äußere Wandschutzschicht,StahlrohrDie Auskleidung muss zudem eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweisen. Verschleißfeste und korrosionsbeständige Polyurethan-Beschichtungsmaterialien unterscheiden sich von allgemeinen verschleißfesten Materialien. Im Vergleich zu korrosionsbeständigen Beschichtungen weisen sie folgende Eigenschaften auf:
1. Gute chemische Stabilität: Als Langzeit-Korrosionsschutzbeschichtung muss sie eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber Ionen in chemischen Medien, wie z. B. Cl⁻, SO₄²⁻, Na⁺ usw., aufweisen. Es gibt verschiedene Methoden und Normen zur Beurteilung der chemischen Korrosionsbeständigkeit von Beschichtungen. Die Qualitätsnorm lautet: Die Beschichtung darf keine Blasen, keine Risse, keine signifikante Verfärbung oder signifikante Erweichung aufweisen, und die Gewichtszunahme darf die Normvorgaben nicht überschreiten. Innerhalb des in der Norm festgelegten Zeitraums liegt die Gewichtszunahme der Polyurethanbeschichtung deutlich unter der Normvorgabe, was ihre gute Beständigkeit gegenüber starken Säuren, Laugen und Salzen belegt. Ein solches Beschichtungsmaterial mit guter chemischer Korrosionsbeständigkeit eignet sich für den Transport von Trinkwasser, Abwasser, Meerwasser und anderen Medien sowie für die Einbettung in stark korrosive Böden.
2. Gute Wasserbeständigkeit: Ob zur äußeren oder inneren Korrosionsbeständigkeit von erdverlegten Rohrleitungen – die Wasserbeständigkeit ist die grundlegendste Anforderung an Korrosionsschutzbeschichtungen und der wichtigste Indikator für deren Leistungsfähigkeit. In wässrigen Lösungen anorganischer Substanzen bilden Wassermoleküle das Medium mit dem geringsten Volumen und weisen eine höhere Durchlässigkeit als gewöhnliche Ionen auf. Organische Beschichtungen sind in der Regel undurchlässig für Meerwasser, gefolgt von Leitungswasser, und am wenigsten für destilliertes Wasser. Daher spiegelt die Durchlässigkeit der Beschichtung in destilliertem Wasser oder verdünnter Salzlösung direkt deren Dichtigkeit wider.
3. Polyurethanbeschichtungen weisen hohe mechanische Eigenschaften auf: Neben guten Korrosionsschutzeigenschaften muss die Korrosionsschutzbeschichtung von Stahlrohren auch eine gute Haftung und eine gewisse mechanische Festigkeit aufweisen. Ob die ausgehärtete Beschichtung fest auf dem Stahlrohrsubstrat haftet, ist entscheidend für ihre Schutzwirkung. Darüber hinaus muss die Beschichtung eine gewisse mechanische Festigkeit besitzen, um den Stößen beim Transport und der Installation standzuhalten und den Belastungen im Betrieb, wie beispielsweise der Verformung des Rohrs beim Einbetten, zu widerstehen. Polyurethanbeschichtungen weisen auch bei hohen Temperaturen eine hohe Haftung und Eindruckhärte auf, was ihre Langlebigkeit gewährleistet. Im Vergleich zu importierten Beschichtungen weisen inländische Beschichtungen eine relativ geringere Haftung auf. Dabei ist zu beachten, dass die Qualität der Oberflächenbehandlung die Haftung der Beschichtung beeinflusst.
4. Die Polyurethanbeschichtung weist eine gute Erosions- und Kavitationsbeständigkeit auf: Die Innenwand des Stahlrohrs wird durch fließendes Wasser erodiert, wobei gleichzeitig Korrosion und mechanischer Verschleiß auftreten, die sich gegenseitig beschleunigen. Die Hauptverschleißformen sind Aufprallkorrosion (Erosion), Kavitationskorrosion (Kavitation) und mechanischer Abrieb. Erosion wird durch Wasserturbulenzen oder Aufprall verursacht; Kavitation entsteht durch schnell fließende Flüssigkeit, die aufgrund unregelmäßiger Strömung sogenannte Kavitation erzeugt. In dieser Kavität befindet sich nur wenig Wasserdampf oder Luft mit niedrigem Druck. Aufgrund der häufigen Änderungen der Druck- und Strömungsbedingungen entsteht und verschwindet die Kavität periodisch. Beim Verschwinden tritt aufgrund des großen Druckunterschieds zum umgebenden hohen Druck der sogenannte „Wasserschlag“ auf der Metalloberfläche auf, der häufig die Schutzschicht auf der Metalloberfläche zerstört und die Korrosion beschleunigt; mechanischer Abrieb wird durch den Hochgeschwindigkeitsaufprall von Feststoffen wie Wasser- und Sandpartikeln auf die Metalloberfläche verursacht, ähnlich dem Prinzip „Wassertropfen durch Stein“. Stahlrohre sind zwangsläufig mit Schlamm, Sand und Kies vermischt. In dieser Umgebung ist die Beschichtung der Wechselwirkung von Erosion und Abrieb durch die Fest-Flüssig-Zweiphasenströmung sowie der chemischen Korrosion des Wassers ausgesetzt. Daher muss die Korrosionsschutzauskleidung eine ausgezeichnete Erosions-, Abrieb- und Kavitationsbeständigkeit aufweisen. Polyurethanauskleidungen besitzen eine gute Abriebfestigkeit, die auf den inhärenten Eigenschaften von Polyurethan beruht, und werden daher häufig für verschleißfeste Auskleidungen eingesetzt.
5. Gute hydraulische Leistung: Bei Rohrleitungen gilt: Je glatter die Beschichtung, desto geringer der Transportwiderstand. Dies reduziert den Leistungsbedarf, senkt den Energieverbrauch und verbessert die Energieeffizienz. Nach dem Aufsprühen der Polyurethan-Auskleidung kann die Oberflächenrauheit von 0,03–0,04 mm auf 0,0025 mm reduziert werden, und der n-Wert liegt zwischen 0,0085 und 0,0089. Im Vergleich zu mit Zementmörtel ausgekleideten Stahlrohren wird der Flüssigkeitsdruckverlust entlang des Transportwegs deutlich verringert. Bei gleicher Wassermenge und gleichem Durchmesser kann der Energieverbrauch um 30–40 % gesenkt werden. Da die Polyurethan-Beschichtung vollständig aushärtet, keine Lösungsmittel enthält und die Oberfläche gut versiegelt ist, neigt sie nicht zu Ablagerungen und erhält die glatte Innenwand dauerhaft.
6. Die Beschichtung weist eine gute Biegefestigkeit auf:
Die Notwendigkeit einer gewissen Biegefestigkeit von Polyurethan-Auskleidungen ergibt sich hauptsächlich aus zwei Faktoren. Zum einen kann das mit Polyurethan ausgekleidete Rohr beim Transport herunterfallen oder äußeren Stößen ausgesetzt sein, was zu leichten plastischen Verformungen und damit zu Beschädigungen der Auskleidung führen kann. Zum anderen kann das Biegemoment des duktilen Gusseisenrohrs, verursacht durch Bodensenkungen oder unterschiedliche Setzungen, ebenfalls zum Versagen der Auskleidung führen. Daher muss die Polyurethan-Auskleidung für Stahlrohre eine gute Biegefestigkeit aufweisen. Indirekte Stoßprüfungen sind ein geeignetes Prüfverfahren. Gemäß den Anforderungen der Norm EN 15655 muss die Polyurethan-Auskleidung mindestens 50 J Stoßenergie aushalten, ohne beschädigt zu werden.
Veröffentlichungsdatum: 08. Mai 2023