Anlagensicherheit: Korrosion und Brandschutz in explosions- und feuergefährdeten Betriebsumgebungen

Korrosion unter der Isolierung – etwa durch eindringendes Wasser – ist unter anderem auch in der Petrochemie ein großes Problem. Die Korrosion unterhalb der Wärmedämmung tritt dabei oft erst nach einer gewissen Betriebszeit auf. Dieser „Angriff“ auf die Mediumrohre führt dann meist zu einer wachsenden Zahl an Leckagen und in Folge zur Durchfeuchtung einer Wärmedämmung aus Mineralfaser.

Die Anzahl notwendiger Reparaturen, um die vorhandenen Rahmenbedingungen eines stabilen Prozesses aufrechterhalten zu können, werden immer mehr und aufwändiger. Und nicht zu vergessen: Die wirtschaftlichen Folgen durch steigende Kosten für Prozess-Stillstände.

Eine andere Form der Wärmedämmung kann Abhilfe schaffen: Sie besteht aus geschlossenzelligem und hochadhäsivem Schaum, der keine Feuchtigkeit anzieht. Die Grenzschichten zwischen Schutzmantel (außen) und Mediumrohr-Oberfläche (innen) sind dabei kraftschlüssig verklebt. Zusammen mit dem vierfach, innen gefalzten Schutzmantel stellen solche Präventionsmaßnahmen die Diffusionsfestigkeit eines betrieblichen Rohrsystems sicher.

Brandschutz und Standards für Rohrsysteme

Eine weitere Herausforderung neben der Korrosion sind Maßnahmen und technische Lösungen für einen wirksamen Brandschutz von Rohrsystemen. Dies vor allem, weil es bis heute keine internationale Richtlinie zur Begutachtung und Prüfung solcher Rohrkonstruktionen gibt. Die Forderungen aus der Industrie nach einer Klassifizierung des Brandschutzes für „Verbundrohre” beziehungsweise für Rohrkonstruktionen wachsen mittlerweile europaweit, berichtet das Fachmagazin “Chemietechnik” in seiner Ausgabe vom März 2021.

Die Materialprüfanstalt (MPA) in Dresden hat sich inzwischen dieses Themas angenommen MPA und erstmalig eine Prüfmethode für isolierte und ummantelte Rohre auf Basis der Einheitstemperaturkurve in der EN 1363-2 entwickelt.

Bei den Konstruktionen der Prüfmuster handelte es sich um Mediumrohre mit einer Nennweite von DN 80, die mit einer ein-, zwei- beziehungsweise dreilagigen Schaumisolierung ausgestattet waren. Mehrlagige Isolierschichten waren durch eine Blechlage gegeneinander getrennt.

Bei den Tests zeigte sich, dass die außerhalb des Brandraumes liegende Schaumisolierung unverändert naturfarben war. Aber auch die durch Hitzeeinwirkung schwarz gefärbte und in ihrer Konsistenz veränderte Isolierung blieb mechanisch stabil. Dies reduziert in Anlagen ganz deutlich die Gefahr des Zusammenbruchs des Rohres und damit der Gefährdung von Personen im Umfeld.

Versuchsreihen für die Chemie-Industrie

Insbesondere Betreiber sensibler Produktionsanlagen, etwa aus dem Bereich der Chemie sowie der LNG-/Gas- und Ölverarbeitung, fordern höhere Sicherheitsstandards für Rohre zum Betrieb innerhalb ihrer explosions- und feuergefährdeten Anlagen. Dies führte zu einer zweiten Brandprüfung, dieses Mal durch das Bundesamt für Materialprüfung (BAM). Die Grundlage bildete diesmal die „hydrocarbon fire”-Temperaturkurve aus der EN 1363-2. Die Besonderheit dieser Kohlenwasserstoff-Befeuerung liegt im zeitlichen Verlauf der Temperatur: Der Ofeninnenraum wird in nur etwa einem Fünftel der Zeit im Vergleich zur natürlichen Verflammung auf 1.250° C erhitzt.

Der erheblich schnellere Temperaturanstieg im Rohr wirkt sich tatsächlich auf die Klassifizierung der einzelnen Rohraufbauten aus. Die Befürchtung allerdings, dass sich Einschränkungen aufgrund der extremen Temperaturbelastung des Rohres für die Verwendung in Prozessanlagen ergeben, bestätigte sich in dieser Versuchsanordnung nicht. Die Beschaffenheit, die Wärmefortleitung und die mechanische Stabilität zeigten sich unverändert im direkten Vergleich mit den Ergebnissen aus dem ersten Prüfablauf bei der MPA.

Derzeit gibt es noch keine Bestrebungen, eine Richtlinie zur Prüfung vollständiger Produkte aus Einzelkomponenten (Rohre) zu entwickeln, schreibt Autor Dr.-Ing. Thadeus Hoss (Jabitherm Rohrsysteme). Mit den beschriebenen Prüfaufbauten sei jedoch von den beiden öffentlichen Prüfinstituten eine praxisnahe Anordnung geschaffen worden, die recht eindeutige und aussagekräftige Ergebnisse zu Produktlösungen und deren Anwendung zulassen.