Korrosionsschutz unter Isolierungen mit risikobasierten Inspektionen

Industrien, die auf metallische Ausrüstungen und Infrastrukturen angewiesen sind, wie z. B. Raffinerien und verfahrenstechnische Anlagen, stehen vor einem großen Problem: Korrosion. Während die Korrosion an sich weithin bekannt ist, gibt es eine spezielle Art, die oft unter dem Radar durchschlüpft - Corrosion Under Insulation (CUI). Diese heimtückische Form der Korrosion findet still und leise unter Isoliermaterialien statt, was es schwierig macht, sie zu erkennen und zu bekämpfen. Wussten Sie, dass laut einer Studie von ExxonMobil aus dem Jahr 2003 40-60 % der Wartungskosten für Rohrleitungen auf CUI zurückzuführen sind?  

In diesem Blog werden wir die zugrundeliegenden Mechanismen von CUI untersuchen und überlegen, wie risikobasierte Inspektionsanalysen (RBI) durchgeführt werden sollten, um das mit CUI verbundene Risiko abzuschätzen und diesen Verschlechterungsmechanismus effektiv zu verwalten. 

Lassen Sie uns zunächst genau definieren, was Corrosion Under Insulation (CUI) ist. 

Korrosion unter der Isolierung (CUI) ist eine schwerwiegende Form der lokalen Außenkorrosion, die Anlagen aus Kohlenstoffstahl und niedrig legiertem Stahl betrifft. Sie tritt auf, wenn Wasser durch Löcher oder Lücken in der Isolierung in die Außenisolierung eindringt oder wenn die Luftfeuchtigkeit auf der Metalloberfläche unter der Isolierung kondensiert (bekannt als Schwitzen). Aus diesem Grund wird CUI häufig in Raffinerien und verfahrenstechnischen Anlagen beobachtet, wo hohe Temperaturen zu Temperaturschwankungen führen. 

Wenn keine qualitativ hochwertige Schutzschicht vorhanden ist, kann es zu erheblichen Wandverlusten (Korrosion) kommen.  

^{Abbildung 1: Auf dem Bild sehen Sie das Gerät, die Beschichtung und die Isolierung. Die Pfeile zeigen, wie Wasser und Dampf durch Risse in der Isolierung eindringen und CUI verursachen.}  

Die oft zufällige und örtlich begrenzte Natur des Angriffs und die Tatsache, dass er unter der Isolierung verborgen ist, macht es schwierig, CUI zu entdecken. 

Aber warum brauchen wir überhaupt eine Isolierung, wenn sie CUI hervorruft? 

Trotz des Risikos von CUI erfüllt die Isolierung einen entscheidenden Zweck, der ihre potenziellen Nachteile überwiegt. Die Isolierung ist notwendig, um die darunter liegenden Materialien, in der Regel Stahl, vor den schädlichen Auswirkungen der Umweltbedingungen zu schützen. Die Vorteile der Isolierung in Bezug auf Wärmewirkungsgrad, Energieeinsparung und Personenschutz machen sie zu einer wesentlichen Komponente in vielen industriellen Anwendungen. Die richtige Auslegung der Isolierung, Materialauswahl und Wartungspraktiken können dazu beitragen, das Auftreten von CUI zu minimieren und die allgemeine Wirksamkeit von Isoliersystemen zu gewährleisten. 

Wir wissen also bereits, dass die Isolierung das Auftreten von CUI beeinflusst, aber es gibt noch weitere Mechanismen, die eine Rolle spielen... 

Javaherdashti hat fünf Schlüsselfaktoren ermittelt, die sich erheblich auf die CUI auswirken:  

Inspektionen spielen eine wichtige Rolle bei der Früherkennung und dem Management von CUI. Um ein erfolgreiches Inspektionsmanagement zu gewährleisten, ist es wichtig, ein umfassendes Verständnis der Mechanismen zu haben, die CUI beeinflussen, da dieses Wissen den Zeitpunkt und den Ansatz der Inspektionen bestimmt.  

Konzentrieren wir uns etwas mehr auf die Inspektionsstrategie und sehen wir uns an, wie jeder dieser Schlüsselfaktoren die Inspektionsprioritäten auf der Grundlage des Ausfallrisikos beeinflussen kann. Dazu müssen wir uns zunächst mit risikobasierten Inspektionen (RBI) befassen. 

Methoden der risikobasierten Inspektion (RBI) können zur wirksamen Minderung des Risikos von CUI eingesetzt werden. Grundsätzlich haben Anlagenkomponenten Schutzbarrieren, wie z. B. Isolierung und Beschichtung, die wir inspizieren wollen. RBI ist ein proaktiver Ansatz, bei dem die Prioritäten für die Inspektionen auf der Grundlage des Risikos eines Versagens der Barrieren festgelegt werden. Diese Analysen finden auf Komponentenebene statt und konzentrieren sich auf spezifische Degradationsmechanismen wie CUI. Vereinfacht ausgedrückt, beinhaltet der RBI-Prozess Folgendes: 

Die Bewertungen der Störanfälligkeit und der Folgen eines Ausfalls werden zur Beurteilung der Gesamtkritikalität oder des Risikos herangezogen. Diese Kritikalität wird dann zusammen mit der verbleibenden Lebensdauer verwendet, um den nächsten Inspektionstermin und in bestimmten Fällen eine geeignete Inspektionsstrategie zu bestimmen. 

Betrachten wir nun die fünf Schlüsselfaktoren, die die CUI beeinflussen, und untersuchen wir ihre Auswirkungen auf die risikobasierten Inspektionsanalysen (RBI). 

Die Isolierung ist oft die zweite Barriere gegen Korrosion. Faktoren wie das Alter, der Zustand und die Art des Materials sind von entscheidender Bedeutung, da sie die Fähigkeit, Wasser zurückzuhalten oder abzuleiten, beeinflussen.  

In Bezug auf die RBI sollte der Einfluss des Dämmstoffs auf die Störanfälligkeit berücksichtigt werden. 

Um einen zusätzlichen Schutz zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, Beschichtungen unter der Isolierung anzubringen. Zusätzlich zu einer CUI-beständigen Beschichtung wird, insbesondere bei hohen Temperaturen, ein kathodischer Schutz empfohlen. Die Beschichtung ist die wichtigste Barriere gegen Korrosion. 

Dabei ist es wichtig zu beachten, dass RBI die verbleibende Lebensdauer der Beschichtung berücksichtigen sollte, da dies eine Verlängerung des nächsten Inspektionstermins der Ausrüstung ermöglichen kann. 

Korrosion unter Isolierung (CUI) kann Kohlenstoffstähle und niedrig legierte Stähle im Temperaturbereich von -12°C bis 175°C (10°F bis 350°F) betreffen. Sie betrifft auch austenitische nichtrostende Stähle und nichtrostende Duplexstähle bei Temperaturen zwischen 60°C und 205°C (140°F und 400°F).  

Die verbleibende Lebensdauer kann in der Regel für Kohlenstoffstähle und niedrig legierte Stähle bestimmt werden. Bei austenitischen und nichtrostenden Duplexstählen tritt CUI jedoch bei höheren Temperaturen (jenseits der Temperaturschwelle der Metallwand) als externe Chlorid-Spannungskorrosion (Cl-SCC) auf. In solchen Fällen ist es nicht möglich, die Restlebensdauer der Bauteile zu bestimmen.  

Daher variiert der Ansatz für die risikobasierte Inspektion (RBI) in Bezug auf CUI je nach Material und Betriebstemperatur der Ausrüstung. 

Die Atmosphäre spielt eine wichtige Rolle bei CUI, da sie das für die Korrosion notwendige Wasser liefert. Dieses Wasser kann aus natürlichen Quellen wie Niederschlägen, Meerwassergischt und Grundwasser stammen, aber auch aus industriellen Faktoren wie Kühlturmabtrieb und verschütteten Prozessflüssigkeiten. Darüber hinaus tragen korrosive Stoffe wie Chloride und Sulfate, die in der Atmosphäre vorkommen, zu CUI bei, insbesondere in Meeres- oder Küstenumgebungen und in industriellen Umgebungen wie Raffinerien und Chemieanlagen.  

Die Art der Atmosphäre sollte daher bei der Ermittlung der Störanfälligkeit im Rahmen der UVP berücksichtigt werden. 

Die Konstruktion umfasst sowohl die Gestaltung der Geräte als auch die Auslegung der Anlage, und sie hat das Potenzial, den Bedarf an Isolierung vollständig zu beseitigen, indem sie Schutz vor rauen Umgebungsbedingungen bietet und die Temperaturen unter einem kritischen Schwellenwert hält. Wenn eine Isolierung dennoch erforderlich ist, kann die Komplexität der Konstruktion, z. B. die Form und die Anbauteile, die effektive Anbringung einer Isolierung erschweren. 

Das Design spielt also eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, CUI entweder ganz zu verhindern oder ihre Auswirkungen zu verringern, die sich aus den vier oben genannten Faktoren ergeben. Folglich beeinflusst das Design die BBI indirekt über diese anderen vier Faktoren. 

Angesichts der Komplexität, die mit der genauen Bewertung des mit CUI verbundenen Risikos verbunden ist, kann eine Anleitung sehr hilfreich sein. IMS PEI ist eine wertvolle Ressource, die eine schrittweise Anleitung zur Durchführung der risikobasierten Inspektionsanalyse (RBI) bietet. Dabei werden Faktoren wie die Degradationsmechanismen, die Art der Ausrüstung/Bauteile und das Material berücksichtigt, um den am besten geeigneten RBI-Ansatz zu bestimmen. 

IMS PEI bietet eine Reihe von Werkzeugen für Korrosion unter Isolierung (CUI) an, darunter einen Fragebogen zur Fehleranfälligkeit, einen CUI-Korrosionsratenrechner, eine Schätzung der Lebensdauer der Beschichtung, eine Suche nach der Kritikalität auf der Grundlage der Fehleranfälligkeit und der Fehlerfolgen, eine Suche nach dem maximalen Inspektionsintervall auf der Grundlage der Kritikalität und eine Suche nach der Inspektionsstrategie auf der Grundlage der Kritikalität. Die Prüfstrategie legt den Umfang des Prüfumfangs fest. Die Auswahl des geeigneten CUI-RBI-Ansatzes wird durch den Werkstoff der Komponente und die Betriebstemperatur beeinflusst. 

In gleicher Weise wird IMS PEI Ihr zuverlässiger Begleiter sein, der Sie durch die RBI-Analysen für alle anderen Kombinationen von Komponenten und Abbauprozessen führt. Mit seiner Hilfe können Sie die damit verbundenen Risiken sicher und genau bewerten, ohne sich von den Feinheiten überwältigen zu lassen.