Bis wann ist der sichere Weiterbetrieb von GFK-Behältern ohne Austausch sicher?

Behältern und Rohrleitungen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) sind im Anlagenbau äußerst beliebt. Grund dafür ist die hohe Beständigkeit des Materials gegenüber einer Vielzahl aggressiver Medien. Bauteile aus GFK sind deshalb besonders geeignet für die Verwendung in der chemischen Industrie.

Im Laufe der Jahre können verschiedene Einflüsse die Betriebstauglichkeit jedoch beeinträchtigen. Denn die Bauteile werden ständig chemisch, thermisch und mechanisch belastet – was natürlich auf Dauer entsprechende Spuren hinterlässt. 200.000 Betriebsstunden – etwa 23 Jahre – wird als die rechnerische Lebensdauer von GFK-Behältern benannt. Gegebenenfalls kann aber auch danach ein sicherer Weiterbetrieb möglich sein.

GFK besitzt nur ein Fünftel der Dichte von Stahl, ist aber mechanisch hochbelastbar. Es besteht aus einem mehrlagigen, sehr festen Laminat mit niedrigem Gewicht. Ein weiterer Vorteil: Bei der Herstellung sind flexiblere Geometrien möglich als bei Bauteilen aus anderen Stoffen. Anlagenbetreiber profitieren nicht nur von den besonders hohen Standzeiten, sondern auch von den mechanischen Nennwerten des Werkstoffs, die hohe Lasteinleitungen sowie das Aufnehmen großer Rührwerkslasten ermöglichen. Bei diesen und anderen Eigenschaften schneiden Konstruktionen aus Stahl erkennbar schlechter ab.

Zustandsbewertung langlebiger GFK-Behälter und -Rohre

Für eine effektive Zustandsbewertung eines GFK-Behälters ist sowohl eine äußere als auch eine innere visuelle Prüfung notwendig. Dabei können sich verschiedene Schadensbilder zeigen, wie zum Beispiel Risse oder Verformungen – aber auch die so genannte osmotische Blasenbildung. Diese Veränderungen entstehen durch das Eindringen von Medium in das Laminat, wo es die Glasfasern freilegen und durch sich bildende Säuren oder Laugen auch die Substanz angreifen kann. Schreitet der Prozess voran, können sich die Glasfasern sogar vollständig auflösen und damit eine Destabilisierung der Behälter entstehen. Wichtig ist, dass Betreiber von Industrieanlage mit solch eingehenden Prüfungen eine verlässliche Entscheidungsgrundlage erhalten.

Braucht es noch klarere, detailliertere Aussagen zum Zustand der Glasfasern im Werkstoff, ist der Einsatz eines Rasterelektronenmikroskops gekoppelt mit einem energiedispersivem Röntgenanalysator (REM-EDX) sinnvoll. Dafür wird nur sehr wenig Probenmaterial benötigt, sodass bei der Kernlochbohrung ein Durchmesser von 20 bis 30 mm genügt. Vorteilhaft ist dabei auch, dass die durch die Probenentnahme entstandenen, sehr kleinen Löcher mit geringem Aufwand wieder verschließbar sind.

Fest steht, dass bei sachgemäßer Überprüfung ein Betrieb von GFK-Bauteilen auch nach der voraussichtlichen Lebensdauer möglich ist. Dienstleister können mittels Laboranalyse Empfehlungen über Weiterbetrieb, Austausch oder Sanierung geben.

Dieser Text basiert auf einem längeren Artikel in der Fachzeitschrift „CHEMIE TECHNIK“ vom März 2021.