Kunststoffauskleidungen – Wie lange halten sie? Der Einsatz hochwertiger Kunststoffe für Auskleidungen von Anlagenteilen ist aus der Chemie-, Bio-, Pharma- und Halbleiterindustrie sowie dem Kraftwerkssektor nicht mehr wegzudenken. Doch auch Kunststoffe altern und verlieren die geforderten Festigkeits- und Schutzeigenschaften. Die Analyse und Kontrolle sowie die professionelle Instandsetzung oder der Austausch defekter Bauteile spielen daher in der Prozessindustrie eine bedeutende Rolle. Spezialisten auf diesem Gebiet sind rar. Zu ihnen zählt die zur Bilfinger- Berger-Industrial-Services-Gruppe gehörende BIS Industrieservice Mitte in Frankfurt.

Mit der Entwicklung der thermoplastisch verarbeitbaren Fluorkunststoffe hat die Auskleidung von Rohren und Behältern in der Prozessindustrie neue Dimensionen angenommen. Denn gerade die hochfluorierten Typen wie FEP (Textrafluoretylen- Hexafluorpropylen) oder PFA (Perfluoralkoxylalkan) haben eine Vielzahl hervorragender Eigenschaften: chemisch-thermische Resistenz, hochreine, glatte, antiadhäsive Oberflächen, sehr gute Gleit- und Verschleißeigenschaften, Lebensmittelunbedenklichkeit nach FDA- und GMP-Standard sowie vorzügliche Widerstandsfähigkeit unter anderem gegen UV-, Beta- und Gamma- Strahlung. Damit erfüllen sie nicht nur die höchsten Anforderungen der Chemie-, Bio- und Pharmaindustrie, sondern sind auch ausgesprochen interessant für den Einsatz in der Steril- und Halbleitertechnik sowie in der Kraftwerkstechnik.

Alterungsprozesse bei Kunststoffen

Selbst Hightech-Kunststoffe unterliegen dem Alterungsprozess, auch wenn es durchaus Jahrzehnte dauern kann, bis dieser wirklich wirksam wird. Die eingesetzten Kunststoffe, mit denen Behälter oder Rohrleitungssysteme zum Schutz des Produktes und des Trägermaterials ausgekleidet sind, bedürfen daher in Abhängigkeit ihrer Beanspruchung einer regelmäßigen Überwachung, um gegebenenfalls auftretende Schäden frühzeitig zu erkennen und Maßnahmen zur Vermeidung der Zerstörung der Trägerkonstruktion und des Produktaustrittes ergreifen zu können. Dabei ist nicht nur primär auf die Dichtigkeit des Oberflächenschutzes, insbesondere der Schweißnähte, sondern auch auf Eigenschaftsveränderungen wie nachlassende Festigkeit, Versprödung und Ablösungen infolge von Permeationsvorgängen oder durch Überhitzung u.ä. zu achten.

Darüber hinaus können Veränderungen in den Prozessabläufen zu einer Schwächung des Materials führen. Das Fahren höherer Kapazitäten in den Anlagen, die Veränderung der Betriebsmedien, höhere Prozesstemperaturen u. ä. können maßgeblich die Eigenschaften der Kunststoffauskleidung beeinträchtigen. Wird beispielsweise die Konzentration der Säuren oder Laugen in den Anlagen erhöht, oder kommen neue Stoffe oder Anteile hinzu, kann dies ganz wesentliche Auswirkungen auf den Oberflächenschutz haben. Entsprechend groß ist der Anspruch an das Know-how und die Erfahrung der wenigen Spezialisten auf diesem Gebiet.

Auswahl von Werkstoffen

Umfassende Beratungsservices sind erforderlich, um Kunden der Prozessindustrie im Hinblick auf den jeweiligen Anwendungsfall beim Auswahlprozess für die geeigneten Werkstoffe, ggf. Werkstoffkombinationen, die Konstruktion der Bauteile bis hin zur Realisierung technisch anspruchsvoller Kunststoffkonstruktionen und Kunststoffauskleidungen zu unterstützen. Auf Basis der Informationen über Mediengemisch, Temperaturen, Betriebsdrücke und andere Bedingungen fällt die Entscheidung für die wirtschaftlichste Ausführungsvariante. Dies kann sowohl ein Vollkunststoffbauteil als auch eine Auskleidung mit speziellen Kunststoffkombinationen oder ein bestimmtes Beschichtungssystem sein. Die enorme Vielfalt an Werkstoffen und die Kombinationsmöglichkeiten erfordert für eine optimale Problemlösung spezielles Fachwissen sowie einschlägige Erfahrung. Denn bei der Wahl des richtigen Werkstoffs sind Restriktionen wie Sicherheit und Anlagenverfügbarkeit, die Produktqualität sowie die Lebensdauer der Anlagen stets zu berücksichtigen. Medienlisten, Analysen und Laborberichte liefern wichtige Basisinformationen.

Werkstoff und konstruktive Anforderungen

Neben den technischen Lösungen stehen immer auch wirtschaftliche Aspekte in der praktischen Umsetzung im Fokus der Experten. Berücksichtigt werden dabei auch Rahmenbedingungen wie Geometrien von Behältern, die Länge von Rohrleitungsstrecken und die Anbindung der Bauteile in komplexen Infrastrukturen, wie sie in großen Chemieparks oder Industrieanlagen anzutreffen sind. In der Prozessindustrie werden hier vielfach glasfaserverstärkte Kunststoffrohrleitungssysteme eingesetzt. Die so genannten GFK-Rohre weisen nicht nur große Stützweiten für Rohrhalterungen auf, sondern besitzen auch eine geringe Wärmeausdehnung und eine hohe Druckfestigkeit. Dies ist gerade für überirdische Rohrleitungen, die über Rohrbrücken laufen, von Bedeutung. Durch die Kombinationsmöglichkeiten mit unterschiedlichen Inlinern, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, PVDF oder auch mit den hochfluorierten Werkstoffen wie PFA und PTFE kann nahezu jedes gewünschte Eigenschaftsprofil erstellt werden.

Das vorhandene Know-how in jedem Einzelfall mit dem jeweiligen Werkstoff und den konstruktiven Anforderungen des Bauteils umzusetzen, trägt nicht nur dazu bei, die Herstellkosten zu verringern, sondern auch die potentielle Lebenserwartung eines Objekts zu erhöhen. Deshalb ist die ständige Verbesserung aller in diesem Marktsegment wichtigen Techniken bis hin zum Maschinen-, Vorrichtungs- und Werkstattbau von größter Bedeutung. Im Rahmen der Initiative „Korrosyst“ werden sowohl die Anwendungsmöglichkeiten der Kunststoffe in der Auskleidungstechnik maßgeblich vorangetrieben als auch die entsprechenden Verarbeitungstechnologien und -werkzeuge sowie Wartungstechniken kontinuierlich optimiert.

Instandsetzung, Reparatur oder Ersatz?

Ob Instandsetzung, Reparatur oder Ersatz letztendlich die wirtschaftlichste und sicherste Lösung ist und wann diese spätestens durchzuführen ist, hängt von mehreren Faktoren ab. Materialschwächen werden zunächst genau analysiert. Neben Sicht- und Schweißproben kommen hier eine ganze Reihe von Prüfverfahren und -instrumenten zum Einsatz, aus denen die auszuführende Maßnahme abgeleitet wird. Darüber hinaus wird dokumentiert, wie lange eine anstehende Reparatur noch hinausgezögert werden kann.

Treten beispielsweise Schäden in einem kunststoffausgekleideten Rohr oder einem Behälter auf, gilt es zu überprüfen, ob durch Schweißen, Laminieren oder Kleben eine Instandsetzung möglich ist oder ob das gesamte Bauteil ersetzt werden muss. Kunststoffe, auch hochwertige wie die Fluorkunststoffe, haben eine von den umgebenden Bedingungen wie Temperatur, Medieneinf luss und der Einwirkzeit abhängige Festigkeit und Lebensdauer. Ab einem gewissen Zeitpunkt, der oft erst nach vielen Betriebsjahren auftritt, haben sich die Eigenschaften so verändert, dass Reparaturen in der Regel wirkungslos bleiben, da unter anderem die Schweißbarkeit nachlässt. Ist der Austausch eines Bauteils nicht zu vermeiden, lässt sich dies nicht immer im laufenden Betrieb durchführen. Erforderlich werden daher in manchen Fällen auch Überbrückungsreparaturen, die die Rohrleitungen oder Behälter bis zum nächsten regulären Stillstand der Gesamtanlage funktionstüchtig halten.

Um die Sicherheit von Rohrleitungen und Behältern aus unterschiedlichen Werkstoffen gegen Leckagen weiter zu erhöhen, entwickeln und integrieren die Experten auf diesem Gebiet Überwachungstechnologien. Durch das Einbringen von Leitschichten unmittelbar unter den empfindlichen Kunststoffschweißnähten und mithilfe eines Elektrodensystems ist es beispielsweise möglich, selbst kleinste Undichtigkeiten in der Auskleidung sofort zu orten und anzuzeigen. Dadurch kann eine Reparatur erfolgen, bevor der Trägerwerkstoff ebenfalls zerstört wird und es zu Medienaustritten kommt.

Expertise vom externen Dienstleister

Kunden der Prozessindustrie profitieren davon, wenn sie auch im Bereich der Kunststoffanwendungen, sowohl bei Solidkonstruktionen als auch bei Oberflächenschutzvarianten mit Unternehmen zusammenarbeiten, die Systemlösungen aus einer Hand anbieten. Von der Beratung und Analyse bis hin zur Ausführung wird der ganze Lebenszyklus von Kunststoffprodukten berücksichtigt. Das schließt nicht nur Lücken, sondern ist kosteneffizienter für den Kunden.