Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Wirtschaft meines Landes wurde auch der Energiesektor dynamisch ausgebaut. API-konforme Öl- und Gaspipelines über große Entfernungen spielen eine wichtige Rolle für die Energiesicherheit. Bei der korrosionsbeständigen Konstruktion von Öl- und Gaspipelines ist die Oberflächenbehandlung hochfrequenzgeschweißter Stahlrohre ein Schlüsselfaktor für die Lebensdauer des Korrosionsschutzes. Sie ist die Voraussetzung für die feste Verbindung der Korrosionsschutzschicht mit dem hochfrequenzgeschweißten Stahlrohr. Forschungseinrichtungen zufolge hängt die Lebensdauer der Korrosionsschutzschicht von Faktoren wie der Art und Qualität der Beschichtung sowie den Umgebungsbedingungen ab. Der Einfluss der Oberflächenbehandlung des Stahlrohrs auf die Lebensdauer der Korrosionsschutzschicht beträgt etwa 50 %. Daher müssen die Anforderungen an die Spezifikation der Korrosionsschutzschicht für die Oberfläche dickwandiger Stahlrohre strikt eingehalten und die Oberflächenbehandlungsverfahren für dickwandige Stahlrohre kontinuierlich erforscht, zusammengetragen und verbessert werden.
1. Reinigung: Zur Reinigung der Stahloberfläche werden Lösungsmittel und Emulsionen verwendet, um Öl, Fett, Staub, Schmierstoffe und ähnliche organische Stoffe zu entfernen. Rost, Zunder, Schweißpulver usw. lassen sich damit jedoch nicht entfernen. Daher dient diese Methode lediglich als Hilfsmittel bei der Korrosionsschutzbehandlung.
2. Werkzeugentrostung: Hierbei wird die Stahloberfläche hauptsächlich mit Drahtbürsten und anderen Werkzeugen poliert, um lose oder abstehende Oxidschichten, Rost, Schweißschlacke usw. zu entfernen. Manuelle Werkzeugentrostung erreicht den Reinheitsgrad Sa2, maschinelle Entrostung den Reinheitsgrad Sa3. Bei festsitzender Oxidschicht ist die Werkzeugentrostung nicht optimal, und die für den Korrosionsschutz erforderliche Verankerungstiefe kann nicht erreicht werden.
3. Beizen: Im Allgemeinen werden chemische und elektrolytische Beizverfahren eingesetzt. Für den Korrosionsschutz von Rohrleitungen wird ausschließlich chemisches Beizen verwendet, um Oxidschichten, Rost und alte Beschichtungen zu entfernen. Manchmal dient es als Nachbehandlung nach dem Sandstrahlen und der Entrostung. Obwohl die chemische Reinigung eine gewisse Reinheit und Rauheit der Oberfläche erzielen kann, ist ihre Wirkung nur oberflächlich und sie birgt ein hohes Risiko der Umweltbelastung.
4. Strahlen zur Entrostung: Beim Strahlen zur Entrostung wird ein Hochleistungsmotor eingesetzt, der die Strahlanlage mit hoher Geschwindigkeit rotieren lässt. Dadurch werden Stahlsand, Stahlkugeln, Drahtsegmente, Mineralien und andere Strahlmittel unter Einwirkung der Zentrifugalkraft auf die Oberfläche des Stahlrohrs gestrahlt. Rost, Oxide und Schmutz werden nicht nur vollständig entfernt, sondern die Oberfläche des Stahlrohrs erhält durch den starken Aufprall und die Reibung des Strahlmittels auch die erforderliche gleichmäßige Rauheit.
Nach der Entrostung durch Strahlen wird nicht nur die physikalische Adsorptionswirkung der Stahlrohroberfläche verstärkt, sondern auch die mechanische Haftung zwischen der Korrosionsschutzschicht und der Stahlrohroberfläche verbessert. Daher ist die Entrostung durch Strahlen ein ideales Verfahren zur Korrosionsschutzbehandlung von Rohrleitungen. Im Allgemeinen wird die Entrostung durch Kugelstrahlen (Sandstrahlen) hauptsächlich zur Innenbehandlung von Stahlrohren und durch Kugelstrahlen (Sandstrahlen) hauptsächlich zur Außenbehandlung von Stahlrohren eingesetzt. Bei der Anwendung der Entrostung durch Strahlen sind einige Punkte zu beachten.
4.1 Entrostungsgrad: Bei der Beschichtung von Stahlrohren mit Epoxid-, Ethylen-, Phenol- und anderen Korrosionsschutzbeschichtungen muss die Oberfläche des Stahlrohrs in der Regel einen nahezu weißen Reinheitsgrad (Sa2,5) erreichen. Erfahrungsgemäß lassen sich mit diesem Entrostungsgrad nahezu alle Zunderschichten, Rost und sonstige Verunreinigungen entfernen. Die Haftgrundtiefe beträgt 40–100 µm, wodurch die Haftungsanforderungen der Korrosionsschutzschicht auf dem Stahlrohr vollständig erfüllt werden. Das Entrostungsverfahren (Sprühstrahlen) ermöglicht die Erreichung dieses Reinheitsgrades (Sa2,5) bei geringeren Betriebskosten und gleichbleibend hoher Qualität.
4.2 Strahlmittel: Um eine optimale Rostentfernung zu erzielen, muss das Strahlmittel entsprechend der Härte der Stahlrohroberfläche, dem ursprünglichen Rostgrad, der gewünschten Oberflächenrauheit, der Beschichtungsart usw. ausgewählt werden. Bei einschichtigen Epoxid-, zweischichtigen oder dreischichtigen Polyethylenbeschichtungen erzielt man mit einem Strahlmittelgemisch aus Stahlsand und Stahlkugeln die besten Ergebnisse. Stahlkugeln verstärken die Stahloberfläche, während Stahlsand sie anätzt. Das Strahlmittelgemisch aus Stahlgranulat und Stahlkugeln (die Härte der Stahlkugeln liegt üblicherweise bei 40–50 HRC, die des Stahlgranulats bei 50–60 HRC) eignet sich für verschiedene Stahloberflächen und erzielt selbst bei stark verrosteten Stahloberflächen der Güteklassen C und D sehr gute Ergebnisse bei der Rostentfernung.
4.3 Schleifmittelpartikelgröße und -verhältnis: Um eine gleichmäßige Reinheit und Rauheitsverteilung zu erzielen, ist die Auslegung der Schleifmittelpartikelgröße und des -verhältnisses von entscheidender Bedeutung. Eine zu hohe Rauheit kann dazu führen, dass die Korrosionsschutzschicht an den Spitzen des Ankermusters dünner wird. Gleichzeitig neigt ein zu tiefes Ankermuster während des Korrosionsschutzprozesses zur Blasenbildung in der Schicht, was deren Schutzwirkung erheblich beeinträchtigt.
Eine zu geringe Rauheit führt dazu, dass die Korrosionsschutzschicht am Ankermuster haftet. Dadurch verringern sich Kraft und Schlagfestigkeit. Bei starker innerer Lochfraßkorrosion reicht die intensive Wirkung grobkörniger Schleifmittel allein nicht aus. Um eine Reinigungswirkung zu erzielen, müssen zusätzlich feine Partikel eingesetzt werden, um Korrosionsprodukte abzutragen. Gleichzeitig kann ein ausgewogenes Mischungsverhältnis nicht nur den Verschleiß der Schleifmittel an Rohren und Düsen (Schaufeln) verringern, sondern auch deren Ausnutzung deutlich verbessern. Üblicherweise liegt die Korngröße von Stahlkugeln zwischen 0,8 und 1,3 mm und die von Stahlsand zwischen 0,4 und 1,0 mm, wobei die Korngröße 0,5–1,0 mm den Hauptanteil ausmacht. Das Verhältnis von Sand zu Kugeln beträgt in der Regel 5–8.
Es ist zu beachten, dass das ideale Verhältnis von Stahlsand und Stahlkugeln im Schleifmittel im praktischen Betrieb schwer zu erreichen ist, da der harte und spröde Stahlsand eine höhere Zerkleinerungsrate als Stahlkugeln aufweist. Daher sollte das Schleifmittelgemisch während des Betriebs kontinuierlich beprobt und geprüft werden. Entsprechend der Korngrößenverteilung sollte dem Rostentferner neues Schleifmittel zugesetzt werden, wobei der Anteil an Stahlkugeln den größten Teil des zugesetzten Schleifmittels ausmachen sollte.
4.4 Geschwindigkeit der Rostentfernung: Die Geschwindigkeit der Rostentfernung an Stahlrohren hängt von der Art des Schleifmittels und dessen Fördermenge ab. Im Allgemeinen sollten Schleifmittel mit geringerer Verlustrate gewählt werden, da dies die Reinigungsgeschwindigkeit erhöht und die Standzeit der Schleifscheiben verlängert.
4.5 Reinigung und Vorwärmen: Vor dem Strahlverfahren werden Fett und Zunder von der Oberfläche des Stahlrohrs entfernt. Anschließend wird das Rohr im Heißofen auf 40–60 °C vorgewärmt, um die Oberfläche trocken zu halten. Da die Oberfläche des Stahlrohrs beim Strahlverfahren frei von Verunreinigungen wie Fett ist, wird die Rostentfernung optimiert. Die trockene Oberfläche erleichtert zudem die Abscheidung von Stahlkugeln, Stahlsand, Rost und Zunder, wodurch die Oberfläche nach der Rostentfernung sauberer ist.
In der Produktion wird besonderer Wert auf die Oberflächenbehandlung gelegt und die Prozessparameter bei der Entrostung streng kontrolliert. Im praktischen Einsatz übertrifft die Schälfestigkeit der Korrosionsschutzschicht der Stahlrohre die Normvorgaben deutlich und gewährleistet so deren hohe Qualität. Mit der gleichen Ausrüstung konnte das Prozessniveau erheblich verbessert und die Produktionskosten gesenkt werden.
Veröffentlichungsdatum: 15. April 2025