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Neuer wartungsfreier Korrosionsschutz

Für die Nachhaltigkeit von Jacket-Strukturen spielt der Korrosionsschutz eine zentrale Rolle. An der Entwicklung eines neuartigen Schutzkonzepts war Salzgitter Mannesmann Line Pipe beteiligt.

Jackets mit Korrosionsschutz

Offshore-Windenergieanlagen sind einer rauen Witterung ausgesetzt. Wind, Wellen und UV-Strahlung beanspruchen die Anlagen stark, und die durch Salzwasser verursachte Korrosion greift Konstruktionselemente wie Rohre und Verbindungsknoten an. Bislang waren die für Offshore-Gründungsstrukturen verwendeten Korrosionsbeschichtungen nicht für eine Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren ausgelegt und angesichts der Belastungen entsprechend wartungsintensiv.
»Konventionelle Beschichtungsverfahren auf Basis von Epoxidharzen nehmen darüber hinaus viel Produktionszeit in Anspruch, da der Schutz in mehreren Schichten aufgetragen wird, die zwischendurch aushärten müssen«, erklärte Hanno Schnars, KOWIND-Projektverantwortlicher am Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES zu Beginn des Projektes. KOWIND steht für Korrosionsschutz für Offshore-Windenergieanlagen. An dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt sind neben dem IWES die Chemieunternehmen Evonik und TIB Chemicals, Salzgitter Mannesmann Line Pipe, das Planungsbüro Prof. Bellmer, das Forschungsinstitut IFINKOR sowie die Universität Duisburg-Essen beteiligt.

Wartungsfreier Schutz für 25 Jahre

Ziel des Projektes ist es, Rohre und Anbauteile von Offshore-Gründungen mit einer thermoplastischen Schutzschicht aus Polyamid 12 zu umhüllen, um einen wartungsfreien Korrosionsschutz über 25 Jahre sicherzustellen. Deutlich verlängerte Prüfintervalle, eine kostengünstigere Fertigung der Gründungsstrukturen sowie reduzierte Betriebskosten durch einen geringeren Wartungsaufwand standen ebenso im Vordergrund der Forschungen.

Korrosionsschutz auf Polyamid- und PUR-Basis

Innerhalb von vier Jahren entwickelten die Projektpartner ein Korrosionsschutzkonzept für Schweißnähte und Knotenstrukturen, die nicht wie Rohre im Extrusionsverfahren umhüllt werden können. Dr. Hans-Jürgen Kocks, der bei Salzgitter Mannesmann Line Pipe an dem Projekt beteiligt war, erklärt: »Das zu beschichtende Bauteil wird zunächst nach vorgegebener Spezifikation gestrahlt und mit einem speziell auf die PA12-Beschichtung hin abgestimmten Primer versehen. Anschließend wird ein kaltgemahlenes, UV-stabiles PA12-Pulver im Flammspritzverfahren ebenfalls nach speziell getesteten Vorgaben aufgebracht.«

Demonstrator

Versuche am Demonstrator

Zum Nachweis der Beständigkeit bei dynamischen Beanspruchungen insbesondere im Bereich der Schweißnähte wurde ein Hohlprofilknoten in der Doppel-K-Konfiguration als Testteil ausgewählt. Für den Versuch wurde es etwa im Maßstab 1 : 2,5 skaliert und Robustheits- und Ermüdungstests unterzogen. Eine abgehende Strebe wurde sinusförmig schwingend beansprucht, womit nicht nur die Stahlstruktur, sondern auch die Beschichtung einer realen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt wurde. Ein Ablösen der Beschichtung im Schwingversuch konnte nicht beobachtet werden. Um auch einen möglichen Schädigungsfortschritt der Stahlstruktur zu dokumentieren, wurden mehr als 80 Dehnungsmessstreifen im Bereich der besonders ermüdungskritischen Schweißnaht appliziert.

Positives Projektfazit

»Durch einen registrierten Dehnungsanstieg oder auch -abfall hätte auf eine Risseinleitung und eine damit beginnende Schädigung geschlossen werden können«, erläutert Mareike Collmann vom IWES das Testverfahren. Für die im Projekt festgelegte Beanspruchung konnte sowohl für die Knotenstruktur aus Stahl als auch für die Beschichtung während der gesamten Versuchsdauer keine Auffälligkeit festgestellt werden. »Die Leistungsfähigkeit des neuen Korrosionsschutzkonzepts konnte somit auch für große Bauteile erfolgreich aufgezeigt werden«, zieht Mareike Collmann ein positives Projektfazit.
Thomas Elzenbaumer, Verkaufsgebietsleiter Konstruktionsrohre Windenergie bei Salzgitter Mannesmann Line Pipe: »Mit dem neuen Korrosionsschutzkonzept steht unseren Kunden erneut eine bedarfsgerechte und nachhaltige Innovation zur Verfügung. Im Rahmen von KOWIND wurde die Möglichkeit geschaffen, die Anforderungen an eine extrudierte PA-12-Umhüllung detailliert in einer Werksnorm festzulegen, mit der unseren Kunden nun eine technische Lieferbedingung und Vertragsgrundlage zur Verfügung steht. Damit wurde auch die Basis für eine Zertifizierung des wartungsfreien Korrosionsschutzes für Jacket-Strukturen im Offshorebereich geschaffen.«

Förderung durch Bundesministerium
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