Korrosionsschutz ist und bleibt ein wichtiges Thema beim Bau und Betrieb langlebiger maritimer Konstruktionen. Der Schiffsrumpf, die Maschinenanlage sowie alle[ds_preview] Einzelkomponenten die im Schiff oder der Stahlwasserbau verbaut werden haben eines gemeinsam, nur mit geschützten Oberflächen wird die Funktionsfähigkeit und die Lebensdauer verlängert. Hochwertiger Oberflächenschutz ist ein Garant für dauerhafte Werterhaltung.
Beschichtungen allgemein
Die Qualität einer Beschichtung und damit des Korrosionsschutzes wird wesentlich von der Vorbehandlung der zu beschichtenden Fläche bestimmt. Bei konventionellen Anstrichsystemen ist die Oberflächenvorbereitung durch Strahlen und die Beachtung des Taupunktes während der Verarbeitung eine wesentliche Voraussetzung für die Haftung. Auch die Einhaltung günstiger Umweltbedingung während der Trocknungsphase ist wichtig für die störungsfreie Aushärtung und damit entscheidend für den optimalen Korrosionsschutz. Für diese Maßnahmen ist ein hoher technischer Aufwand notwendig, der oft nicht realisierbar ist, wie z. B. bei der Ausbesserung von Ballastwassertanks.
Erstbeschichtung
Im Neubaubereich (Erstbeschichtung) wird in der Regel Stahl bearbeitet, der nach einer maschinellen Vorbehandlung mit einer Fertigungsbeschichtung (shop primer) versehen wird. Fertigungsbeschichtungen sind Beschichtungen, die Stahlbauteile während der Lagerung, des Transportes und der Bearbeitung im Fertigungsbetrieb bis zur weiteren Oberflächenvorbereitung und Applikation von Folgebeschichtungen vor Korrosion schützen. Unter werftüblichen Bedingungen soll ein Korrosionsschutz von ca. sechs Monaten erreicht werden und die Beschichtung muss eine gute Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchung bei der nachfolgenden schiffbaulichen Bearbeitung des Stahlmaterials aufweisen. Die Beschichtungen dürfen aber beim Brennschneiden und beim Schweißen keine wesentlichen Beeinträchtigungen mit sich bringen und die Schweißnahtgüte muss sicherzustellen sein.
Nach der Sektionsfertigung erfolgt dann die Endbeschichtung. Hierbei sind vor einer Endbeschichtung partielle Nacharbeiten und eine gründliche Reinigung, also eine staub- und fettfreie Oberfläche erforderlich. Unbehandelte Stahlflächen sollten nach Möglichkeit trockengestrahlt werden.
Instandsetzung
Bei der Instandsetzung von Anstrichen ist es im Unterschied zur Erstbeschichtung notwendig, für die Oberflächenvorbereitung auf sehr unterschiedliche Ausgangssituationen einzugehen.
Das auszuwählende Vorbehandlungsverfahren hängt ab:
• vom vorhandenen Beschichtungssystem
• vom Erhaltungszustand der Altbeschichtung (Schädigungsgrad)
• von der erforderlichen Oberflächengüte für die Neubeschichtung
• von der zu bearbeitenden Fläche
Die anwendbaren Vorbehandlungsverfahren unterscheiden sich durch ihren Aufwand stark in den Kosten, so dass manche Verfahren nicht in jedem Fall die technologisch oder wirtschaftlich sinnvollste Lösung darstellen. Die Entscheidung über den Umfang der Vorbehandlungsarbeiten sollte somit sehr sorgfältig getroffen werden.
Als Vorbehandlungsverfahren stehen verschiedene Technologien zur Verfügung. Ausgehend vom Waschen über das Anschleifen der Oberflächen oder die mechanische Entschichtung von Hand bis hin zum Druckluft- und Höchstdruckwasserstrahlen werden verschiedene Vorbereitungsgrade erreicht.
Die konkrete Form der maschinellen Vorbehandlung von Hand hängt sehr wesentlich von dem Schädigungsgrad der zu bearbeitenden Fläche ab. In Bereichen mit Salzwassereinflüssen ist ein Waschen der Oberflächen vor den Vorbehandlungsarbeiten notwendig, da sonst Salzrückstände in der Neubeschichtung Schäden begünstigen können.
In den letzten Jahren hat sich das Druckwasserstrahlen als eine gute Alternative für ein vollständiges Entfernen der Beschichtung an Außenhautflächen herausgebildet. Mit dieser Technologie ist es möglich, wirtschaftlich und mit geringer Umweltbelastung Beschichtungen gezielt abzutragen. Je nach der erforderlichen Oberflächenqualität kann die Wasser Hochdruck-Vorbehandlung mit unterschiedlichen Druck- und/ oder Wasserdurchflussparametern erfolgen.
Hochdruckwaschen
Das Hochdruckwaschen erfolgt mit einem Betriebsdruck von 100 bis 150 MPa (1.000–1.500 bar) und einer Durchflussmenge von ca. 16 l/min. Mit diesen Parametern ist es gut möglich, beispielsweise ausgelaugte Antifoulingbeschichtungen bis auf den Sealer (Haftgrund) abzutragen, ohne eine Beschädigung der festhaftenden Farbschichten zu verursachen.
Hochdruckwasserstrahlen Beim Hochdruckwasserstrahlen beträgt der Betriebsdruck bei einem Durchfluss von ca. 40 l/min 160–200 MPa (1.600–2.000 bar). Mit diesen Werten können schlecht haftende Beschichtungen abgelöst werden. Festhaftende Farb- oder Rostnester sind nur mit sehr hohem Aufwand und nicht rückstandslos zu entfernen.
Höchstdruckwasserstrahlen
Mit einem Druck von über 220 MPa (2.200 bar) und einem Durchfluss von mindestens 24 l/min ist das Höchstdruckwasserstrahlen sehr gut geeignet, Oberflächen vollkommen zu entschichten. Dadurch kann u. U. ein zusätzliches Schleifen, wie es teilweise nach dem Hochdruckwaschen notwendig ist, entfallen. Auf einer rückstandsfreien Oberfläche kann dann die Beschichtung neu aufgebaut werden.
Endbeschichtung
Endbeschichtungsfirmen liefert schwerpunktmäßig hochwertige Beschichtungsstoffe für den Schiffbau sowie für den industriellen Korrosionsschutz (Protective). Das Produktsortiment beinhaltet neben den klassischen lösemittelhaltigen Beschichtungsstoffen (größtenteils mit hohem Feststoffgehalt), Produkte auf wässriger Basis sowie Produkte für spezielle Anwendungsbereiche. Die Beschichtungsstoffe basieren neben alteingeführten Bindemitteln wie Alkydharzen, Acryl- oder Polyvinylharzen auf modernen Harztypen. Hier sind vor allem Epoxidharze und Polyurethane, aber auch Silikone, Silikate oder Polysiloxane zu nennen. Eine Vielzahl von Prüfzeugnissen, Zulassungen und Untersuchungsberichten namhafter Institute unterstreichen die Eignung der Beschichtungsstoffe für verschiedenste Einsatzbereiche.
Für den schweren Korrosionsschutz mit den höchsten Anforderungen im Stahlhoch- und Stahlwasserbau haben sich Reaktionsharze wie Epoxide (EP) und Polyurethane (PUR, 1k bzw. 2k) außerordentlich bewährt. Daneben werden, für geringere korrosive Belastungen, noch physikalisch trocknende Stoffe (1-komponentig) wie z. B. Alkyd (AK) eingesetzt. Auf die früher gebräuchlichen Stoffe wie Polyvinylchlorid (PVC) und Chlorkautschuk (CR bzw. RUC) wurde hier grundsätzlich verzichtet. Wegen der geringeren Standzeit werden diese Anstrichstoffenur noch vereinzelt für Instandsetzungsmaßnahmen eingesetzt.
Beschichtungen von Rohrleitungssystemen
Neben den großflächigen Beschichtungen im Schiffbau spielt auch die Innenbeschichtung von Rohren eine wesentliche Rolle. Insbesondere Rohre, die aggressive Medien leiten, müssen zum Erzielen einer ausreichenden Betriebsdauer entweder aus einem korrosionsfesten Material hergestellt werden oder mit einer korrosionsschützenden Innenbeschichtung versehen werden. Da es oftmals höhere Kosten verursacht, Rohrleitungsnetze insgesamt aus korrosionsbeständigen Materialien wie Edelstahl herzustellen und andere Materialien wie Kunststoffe aufgrund ihrer strukturellen Schwäche nicht eingesetzt werden können, kommt der Innenbeschichtung von Rohren eine hohe wirtschaftliche Bedeutung zu.
Vorschriften und Dokumentation
Schlechter Korrosionsschutz
Immer wieder kommt es jedoch auch auf Grund schlechtem Korrosionsschutzes zu Schiffsunglücken. Schiffsunglücke in der Vergangenheit, die unter anderem auf die umfangreichen Korrosionsschäden zurückzuführen waren, stellten den Korrosionsschutz der Schiffe bei der IMO, den Klassifizierungsgesellschaften, den Reedern sowie in den Werften vermehrt in den Brennpunkt der Aufmerksamkeit.
Performance Standard for Protective Coatings
Die Qualität der Beschichtungen im Schiffbau unterliegt internationalen Regulierungen, besonders den Ballastwassertanks eines Schiffes wurde hierbei eine hohe Aufmerksamkeit geschenkt. 2006 verabschiedete die International Maritime Organization (IMO) den neuen Beschichtungsstandard »Performance Standard for Protective Coatings« (PSPC). Der Standard – seit dem 1. Juli 2008 ist der PSPC verbindlicher Standard – gilt für Ballastwassertanks in Schiffsneubauten bei allen Schiffstypen und ist in der Resolution MSC.215(82) enthalten.
Der PSPC-Code gilt für Neubauten nach SOLAS (Safety of Live at Sea) und IACS – common structural rules ab 500 BRZ/GT in der internationalen Fahrt und wird in folgenden Schritten verbindlich:
• für oben genannte Schiffe, deren Bauvertrag nach dem 01. Juli 2008 geschlossen wurde
• für Schiffe, unabhängig von dem Bauvertrag, die nach dem 01. Januar 2009 auf Kiel gelegt werden oder sich in einem ähnlichen Baustadium befinden
• für alle Schiffe mit Auslieferungstermin nach dem 01. Juli 2012
Mit dem Standard traten technische Vorschriften für die Beschichtung von Ballastwassertanks sowie Bestimmungen zur Inspektion und Überprüfung in Kraft und machten die Anforderungen an das Prozessmanagement und die Dokumentation im Schiffbau noch komplexer. Er gilt bei allen Neubauten für den internationalen Markt ab 500 BRT nach SOLAS Convention und IACS Common Structural Rules. Ziel der Einführung des PSPCs war es, eine Mindesthaltbarkeit der Beschichtung von fünfzehn Jahren zu gewährleisten. Die Erfüllung des Standards ist u.a. die gesetzlich vorgeschriebene Voraussetzung für die Erteilung des Klassezertifikates. Ein Schiff, das nicht unter Einhaltung des Beschichtungsstandards gebaut wurde, kann somit nicht betrieben werden.
Qualitätskontrolle
Hinsichtlich der Qualitätskontrolle der meist epoxy-basierenden Beschichtung sind die Schichtdicken nach der im IMO-Standard MSC215(82) geforderten 90/10-Regel zu evaluieren. Die 90/10-Regel besagt, das 90 % der Messungen größer oder gleich der Sollschichtdicke sein dürfen, und die 10 % verbleibenden Messungen dürfen nicht kleiner als 0,9 x Sollschichtdicke sein.
Dokumentation
Die Dokumentation ist durch ein Beschichtungsplan bei der jeweiligen Klassifikationsgesellschaft zur Prüfung einzureichen. Die zur Herstellung eines Beschichtungssystems erforderlichen Arbeiten und die zu verwendenden Beschichtungsstoffe müssen in dem Beschichtungsplan festgelegt sein. Ein Protokoll für die Beschichtung ist zu erstellen, so daß alle ausgeführten Arbeitsschritte einschließlich der Oberflächenbehandlung und die verwendeten Beschichtungsstoffe dokumentiert werden. Die Dokumentation findet in Abstimmung mit der Werft statt. Erstellt wird diese in der Regel von den Beschichtungsherstellern in einem sogenannten »Coating Technical File« (CTF). Das CTF ist während der gesamten Lebenszeit an Bord des Schiffes aufzubewahren und beinhaltet die Spezifikation des Beschichtungssystems, die Aufzeichnungen der Schiffswerft sowie die Aufzeichnungen der Reederei bzw. des Schiffseigners hinsichtlich der Arbeiten bei Inspektionen, Wartungen und Reparaturen.
