Chemietank-Auskleidung: das Medium entscheidet, nicht das Datenblatt

Epoxid ist säurebeständig ist ein Satz, der Tanks ruiniert hat. Warum Konzentration und Temperatur mehr zählen als die Harzfamilie auf dem Etikett.

Ein Edelstahltank wird durch Kohlenstoffstahl mit Auskleidung ersetzt, und die Spezifikation nennt Epoxid, weil das Medium verdünnte Schwefelsäure ist. Die Auskleidung wird appliziert, der Tank gefüllt, und elf Monate später ist das untere Drittel flächig mit Blasen bedeckt. Das Produkt war ein Epoxid. Es war nicht das Epoxid, das in dieser Säure, bei dieser Konzentration und dieser Temperatur geprüft worden war.

Beständigkeit ist eine Matrix, keine Eigenschaft

Es gibt keine säurebeständige Beschichtung. Es gibt eine Beschichtung, die gegen eine bestimmte Konzentration einer bestimmten Säure bei einer bestimmten Temperatur für eine angegebene Dauer beständig ist.

• Die Konzentration ändert den Mechanismus. Verdünnte und konzentrierte Schwefelsäure greifen ein Harz auf verschiedenen Wegen an. Ein Produkt, das für 20 Prozent qualifiziert ist, kann bei 70 Prozent ungeeignet sein, und umgekehrt gilt das für manche Systeme ebenfalls.
• Temperatur beschleunigt die Permeation. Die Diffusion durch ein Polymer steigt steil mit der Temperatur. Eine Bewertung bei 20 °C gilt nicht bei 60 °C, und ein Tank, der mit heißer Lauge gereinigt wird, ist ein anderer Dienst.
• Mischungen sind schwieriger als jede Komponente. Eine Lösemittelmischung oder eine Säure mit Spuren organischen Lösemittels kann deutlich schneller permeieren. Beständigkeitstabellen beziehen sich fast immer auf einen Einzelstoff.

Die Familien und ihr tatsächlicher Platz

• Aminhartendes Epoxid. Gut in alkalischer Umgebung, in Wasser, Salzlösungen und vielen verdünnten Säuren; mäßige Beständigkeit gegen manche Lösemittel. Es ist die Auskleidung für Wasser und neutrale Dienste und wird häufig überdimensioniert in saure Dienste gesetzt, wo ein Novolac richtig wäre.
• Novolac-Epoxid. Höhere Vernetzungsdichte und bessere Beständigkeit gegen Säuren und manche Lösemittel. Die übliche Wahl für sauren und gemischt-chemischen Dienst bei mäßiger Temperatur.
• Vinylester. Das Arbeitstier für aggressive Säuren und Hypochlorit, verbreitet in Zellstoff und Papier sowie in der Mineralaufbereitung. Ausgezeichnete Beständigkeit gegen Säuren und oxidierende Medien, mit besserer Temperaturtoleranz.
• Polyurethan und Polyasparagin. Geeignet, wo Flexibilität und Abriebfestigkeit zählen, weniger für starke Säuren oder heiße Lauge.
• Thermoplaste und Gummierungen. Wenn die Chemie oder die Temperatur über das hinausgeht, was ein Duroplast halten kann, übernehmen Platten- oder Flake-Auskleidungen. Das ist eine Ingenieursentscheidung, keine Lackauswahl.

Die vier Parameter, die in die Anfrage gehören

• Konzentration, einschließlich Bereich. Ein Tank, der mit 30 Prozent gefüllt und mit 5 Prozent gespült wird, sieht zwei verschiedene Dienste.
• Temperatur, einschließlich Reinigung und Störfällen. Das Maximum, das Minimum und die Dauer des Maximums.
• Begleitstoffe. Lösemittel, Chloride, gelöste Gase und alles, was als Verunreinigung auftreten kann.
• Mechanische Beanspruchung. Wird der Tank betreten, geschabt, enthält er eine abrasiv wirkende Suspension? Eine Auskleidung, die die Chemie besteht und am Abrieb scheitert, ist gescheitert.

Permeation ist der Fehlermodus, gegen den man konstruiert

Eine Auskleidung im Immersionsdienst versagt meist nicht durch Auflösung, sondern weil das Medium durch den Film dringt, den Stahl erreicht und die Korrosionsprodukte die Beschichtung von unten abheben.

• Die Permeationsrate hängt von der Dicke ab. Doppelte Schichtdicke halbiert die Permeationsrate etwa, weshalb Immersionsauskleidungen mit 400 bis 600 µm ausgeschrieben werden statt mit den 150 µm für atmosphärischen Dienst.
• Poren sind die Abkürzung. Ein 500-µm-Film mit einer Pore verhält sich wie ein 500-µm-Film mit einem Loch. Die Porenprüfung bei der vorgegebenen Spannung ist hier keine Option.
• Blasen sind ein Beweis, kein Fehler. Eine Blase sagt, dass etwas durchgekommen ist. Die nützliche Frage ist was, an welcher Stelle, und ob die Haftung unter dem umgebenden Film noch intakt ist.
• Die Stahltemperatur zählt. Eine kalte Wand in Kontakt mit einer warmen Chemikalie kann an der Grenzfläche kondensieren: ein Permeationsproblem mit Wasser, nicht mit der Chemikalie.

Wie man die Unsicherheit reduziert

• Die Herstellertabelle nutzen und schriftlich bestätigen lassen. Fragen Sie gezielt nach Konzentration, Temperatur und Zyklus, und bewahren Sie die Antwort auf.
• Bei Unbekanntem eine Probenplatte prüfen. Ein beschichtetes Stahlblech, im echten Medium bei echter Temperatur gelagert und in Abständen geprüft, beantwortet mehr als jede Tabelle.
• Das Reinigungsregime ansehen. In vielen Tanks ist der aggressivste Angriff die Reinigung vor Ort, nicht das Produkt.
• Den Reparaturweg bedenken. Ein lokal reparierbares System ist mehr wert als eines, das vollständiges Neustrahlen verlangt, auch bei höherem Anfangspreis.

Applikationsregeln, die über der Auswahl stehen

• Vorbereitung auf Sa 2½ mit definiertem Profil und Salzprüfung vor der ersten Schicht. Bei einer Chemieauskleidung wird Verunreinigung an der Grenzfläche zum Ausgangspunkt der Unterwanderung.
• Verstärkungsanstriche auf Nähten, Stutzenhälsen und der Wand-Boden-Verbindung. Dort erscheint der erste Schaden, und dort ist ein voller Auftrag am schwierigsten.
• Schichtdicke auf Raster und Porenprüfung bei vorgegebener Spannung. Beide Nachweise gehören in die Übergabemappe.
• Härtung vor dem Füllen prüfen. Eine zu 90 Prozent gehärtete Auskleidung besteht die Sichtprüfung und kann im ersten Immersionstest versagen.

Ein ehrliches Fazit

Hinter jeder gescheiterten Chemieauskleidung steht ein Satz, der damit beginnt, dass das Produkt geeignet sei. Der Satz stimmt meist für eine Konzentration, eine Temperatur und eine Dauer, die nicht die des Tanks sind. Die Auswahlarbeit besteht nicht darin, eine beständige Beschichtung zu finden, sondern das Betriebsfenster so zu verengen, dass es zu etwas tatsächlich Geprüftem passt.