Oberflächenvorbereitung für Rohrleitungs-Feldnähte und korrodierte Schweißnähte

Rundnähte von Pipelines – die blanken oder sanierten Rohrabschnitte an den Schweißverbindungen und in den Cutback-Zonen der Beschichtung – gehören zu den anspruchsvollsten Aufgaben der Oberflächenvorbereitung in der Öl- und Gasindustrie. Sie sind der Korrosion ausgesetzt, oft an Stellen, an denen Strahlen mit Strahlmittel unpraktikabel oder nicht zulässig ist, und der Oberflächenzustand an einer Rundnaht bestimmt unmittelbar die Integrität des Korrosionsschutzes der Pipeline für den nächsten Betriebszyklus.

Dieser Leitfaden behandelt die Anforderungen an die Vorbereitung von Rundnähten und korrodierten Schweißnähten, die Einschränkungen, die das Strahlen in vielen Rundnahtsituationen unpraktikabel machen, sowie das schrittweise MontiPower® Two-Step-Verfahren, mit dem sich unter Feldbedingungen ohne Strahlmittel eine mit SSPC-SP 10 vergleichbare Reinheit erreichen lässt.

Warum sind Rundnähte besonders schwierig vorzubereiten?

Eine Pipeline-Rundnaht stellt mehrere Herausforderungen an die Oberflächenvorbereitung, die es in einer Fertigungsstätte nicht gibt:

Die Wärmeeinflusszone. Beim Schweißen entsteht beiderseits der Schweißraupe eine Wärmeeinflusszone (WEZ), in der der thermische Zyklus das Gefüge des Stahls verändert und an der Oberfläche Oxidzunder bildet. Dieses WEZ-Oxid unterscheidet sich vom Walzzunder auf dem Grundwerkstoff und haftet oft fest, sodass es eine aggressive mechanische Bearbeitung erfordert. Jede Methode, die WEZ-Oxid zurücklässt, riskiert ein Haftungsversagen der Beschichtung an der Schweißnaht – der am höchsten beanspruchten Stelle der Verbindung.

Schweißspritzer. Lichtbogenhandschweißen (E-Hand) und Fülldrahtschweißen erzeugen Schweißspritzer – kleine erstarrte Metalltröpfchen, die neben der Schweißraupe mit der Rohroberfläche verschmolzen sind. Spritzer müssen vor dem Beschichten entfernt werden, weil sie unter dem Beschichtungsfilm scharfe Spitzen bilden, die den Film ausdünnen und zu frühen Korrosionsstellen werden. Da sie mit der Oberfläche verschmolzen sind, widerstehen Spritzer den meisten Reinigungswerkzeugen, sofern diese nicht im richtigen Winkel angesetzt werden.

Unterschiedliche Korrosion an der Verbindung. An einer in Betrieb befindlichen Pipeline, die saniert wird, zeigt der Rundnahtbereich typischerweise einen anderen Rostgrad als das angrenzende beschichtete Rohr. Die Cutback-Zone und der blanke Schweißbereich waren unter Umständen jahrelang exponiert, was an der Verbindung zu Rostgrad C oder D nach ISO 8501-1 führt, während das beschichtete Grundrohr unter seiner Beschichtung bei Rostgrad A oder B bleibt. Die Vorbereitungsmethode muss den ungünstigsten Oberflächenzustand an der Verbindung bewältigen.

Eingeschränkter Zugang und beengte Geometrie. Rundnähte werden während des Baus im Rohrgraben vorbereitet oder bei der Instandhaltung oberirdischer Pipelines an erhöhten oder schwer zugänglichen Stellen. Strahlausrüstung – Kompressoren, Strahlkessel, Einhausungen – lässt sich in diesen Geometrien nicht immer einsetzen. In explosionsgefährdeten Bereichen wird jede funkenerzeugende Arbeit, einschließlich des trockenen Strahlens mit Strahlmittel, über die Zoneneinteilung, die Gefährdungsbeurteilung und das Erlaubnisscheinsystem des Standorts gesteuert.

Welche Vorbereitungsnormen gelten für Rundnähte?

Die Norm für die Oberflächenvorbereitung von Pipeline-Rundnähten hängt vom Rundnahtbeschichtungssystem und der Spezifikation des Pipelinebetreibers ab. Die folgenden Werte sind typische Ausgangspunkte, keine allgemeingültigen Anforderungen:

Maßgeblich sind die Beschichtungsspezifikation des Pipelinebetreibers und die darin referenzierte Norm für Rundnahtbeschichtungen, etwa ISO 21809-3 und DNV-RP-F102 (Rundnahtbeschichtung und Feldreparatur von Leitungsrohrbeschichtungen). AMPP SP0169 (ehemals NACE SP0169) behandelt den äußeren Korrosionsschutz erdverlegter oder getauchter Rohrleitungen und verweist für die Vorbereitung auf die Beschichtungsspezifikation. Gleichen Sie stets mit der Projektspezifikation ab – gehen Sie nicht davon aus, dass eine einheitliche Norm für alle Pipelinebetreiber oder Beschichtungssysteme gilt.

Beachten Sie, dass SSPC-SP 10 und SP 5 Strahlnormen sind. Ein mit Maschinenwerkzeugen erzieltes Ergebnis wird als vergleichbar mit diesen Graden beschrieben und vom zuständigen Prüfer anhand der Spezifikation abgenommen.

Warum ist Strahlen mit Strahlmittel an Rundnähten oft nicht möglich?

Bau im Rohrgraben. Beim Neubau einer Pipeline werden Rundnähte unmittelbar vor dem Beschichten im Rohrgraben oder auf der Rohrauflage vorbereitet. Einen Strahlkessel und Kompressor in einem 1,5–2 m tiefen Graben samt Strahlmitteleinhausung und -rückgewinnung einzusetzen, ist auf einer vorrückenden Baukolonne, bei der die Beschichtung mit dem Schweißen Schritt halten muss, betrieblich schwierig. Handgeführte mechanische Werkzeuge, die kein Strahlmittel erzeugen und nur minimalen Aufbau erfordern, sind eine praktikable Alternative.

Explosionsgefährdete Bereiche. Gasverdichterstationen, Verarbeitungsterminals, Offshore-Plattformen und petrochemische Anlagen enthalten Bereiche, die als Zone 1 oder Zone 2 eingestuft sind. Trockenes Strahlen mit Strahlmittel kann Funken und statische Aufladung erzeugen und ist in diesen Bereichen daher normalerweise auf genehmigte Heißarbeiten oder Stillstandsfenster beschränkt. Der Bristle Blaster® Pneumatic wurde gemäß ATEX 2014/34/EU als Gerät der Kategorie 2 für Gas der Zone 1 (Gruppe IIA) und Staub der Zone 21 bewertet; die Kennzeichnung II 2G c IIA T4 X gilt für bestimmte Bänder in Kombination mit der originalen pneumatischen Antriebseinheit. Sie ersetzt nicht den Erlaubnisschein des Standorts: Ob gearbeitet werden darf, entscheiden die Zoneneinteilung, die Gefährdungsbeurteilung und das Erlaubnisscheinsystem des Betreibers. Den ATEX-Status von Tercoo® klären Sie bitte direkt mit MontiPower.

Sanierung im laufenden Betrieb. Die Sanierung der Außenbeschichtung einer in Betrieb befindlichen oberirdischen Gas- oder Ölpipeline bedeutet Arbeiten rund um das betriebene Rohr. Sandstrahlen neben laufenden Anlagen birgt zusätzlich das Risiko, dass Strahlmittel in Messinstrumente, Armaturengehäuse und Flansche nahe dem Arbeitsbereich gelangt. Strahlmittelfreie mechanische Vorbereitung beseitigt dieses Risiko, auch wenn der abgetragene Rost und die Beschichtung weiterhin als Staub anfallen, der kontrolliert werden muss.

Das Two-Step-Verfahren für Pipeline-Rundnähte

Die Two-Step MontiPower Method trennt den Grobabtrag vom Profilieren. Beide Schritte laufen auf derselben Bristle Blaster®-Antriebseinheit.

Schritt 1: Beurteilung und Einstufung der Oberfläche

Beurteilen Sie vor Beginn der Vorbereitung jede Rundnaht visuell und dokumentieren Sie:

• Rostgrad nach ISO 8501-1 im blanken Metallbereich
• Vorhandensein von Schweißspritzern, WEZ-Zunder und Zustand der Schweißnahtdecklage
• Vorhandene Beschichtung in der Cutback-Zone – Zustand und Haftung
• Hinweise auf mechanische Beschädigungen, Riefen oder frühere Reparaturen
• Öl, Fett oder andere Verunreinigungen, die vor jeder mechanischen Bearbeitung durch Lösemittelreinigung (SSPC-SP 1) entfernt werden

Fotografieren Sie jede Rundnaht vor der Vorbereitung. Diese Dokumentation wird in der Regel vom Prüfprotokoll des Pipelinebetreibers gefordert und liefert Ausgangsdaten für die Qualitätsdokumentation.

Schritt 2: Durchgang mit der Tercoo®-Scheibe – Entfernen von Korrosion und Verunreinigungen

Bei Rundnähten mit Rostgrad C/D, Schweißspritzern, WEZ-Zunder oder geschädigten Beschichtungsresten setzen Sie die Tercoo®-Scheibe auf die Bristle Blaster®-Antriebseinheit und bearbeiten die gesamte Vorbereitungszone der Verbindung in systematischen Durchgängen. Der Tercoo®-Durchgang entfernt:

• Starken Rost und Schichtkorrosion im blanken Metallbereich
• Schweißspritzer auf der Rohroberfläche neben der Schweißraupe
• WEZ-Oxidzunder auf beiden Seiten der Schweißnaht
• Lose haftende Beschichtungsfragmente an der Cutback-Kante

Arbeiten Sie methodisch um den Rohrumfang herum. Bei Rohren mit kleinem Durchmesser schließen Sie den unteren Quadranten ab, bevor Sie umsetzen. Wechseln Sie dann auf derselben Antriebseinheit zum Bristle Blaster®-Band und folgen Sie unmittelbar im selben Arbeitsbereich.

Schritt 3: Durchgang mit dem Bristle Blaster®-Band – Reinheit und Rauheitsprofil

Nachdem der Tercoo®-Durchgang die grobe Korrosion und Verunreinigungen beseitigt hat, setzen Sie das Bristle Blaster®-Band auf und bearbeiten denselben Bereich in überlappenden Durchgängen um den Umfang, mit leichtem, gleichmäßigem Kontakt. Die gehärteten Drahtspitzen treffen auf den freigelegten Stahl und prallen zurück; dabei entstehen eine mit Sa 2½ / SSPC-SP 10 vergleichbare Reinheit und ein Rauheitsprofil von 65–85 µm Rz auf Standardstahl nach API 5L in dokumentierten Versuchen. Die Ergebnisse variieren mit Stahlgüte, Rostgrad, Band und Arbeitstechnik.

Achten Sie besonders auf die Schweißraupe und die unmittelbare WEZ – die unregelmäßige Topografie an der Decklage erfordert mehrere Durchgänge und eine sorgfältige Werkzeugführung, um die gesamte Oberfläche zu erreichen. Da die Borstenspitzen der Oberfläche folgen, kann der Bristle Blaster® das Profil der Schweißraupe dort vorbereiten, wo flache Schleifscheiben nicht gleichmäßig hinkommen.

Schritt 4: Sicht- und Profilprüfung

Prüfen Sie die vorbereitete Oberfläche nach dem Bristle Blaster®-Durchgang anhand der Spezifikation der Rundnahtbeschichtung:

• Visuelle Reinheit: Vergleichen Sie mit den Referenzfotos für Sa 2½ nach ISO 8501-1 oder SSPC-VIS 1 sowie mit der schriftlichen Definition von SSPC-SP 10, die vereinzelte Verfärbungen auf höchstens 5 % jeder Flächeneinheit zulässt.
• Rauheitsprofil: Verwenden Sie Testex Press-O-Film® X-Coarse Replica-Tape (Messbereich 38–115 µm / 1,5–4,5 mil) nach ASTM D4417 Methode C an drei bis fünf Stellen am Umfang der Verbindung; ziehen Sie die 50 µm (2 mil) des inkompressiblen Films ab, sofern das Messgerät dies nicht automatisch tut. Vergleichen Sie mit dem vom Hersteller der Rundnahtbeschichtung vorgegebenen Bereich.
• Lösliche Salze: Messen Sie nach ISO 8502-6 / ISO 8502-9 an der Verbindung und am Grundrohr und vergleichen Sie mit dem Höchstwert der Projektspezifikation. Ein häufig genannter Grenzwert für erdverlegte Anwendungen ist 20 mg/m² Chlorid (2 µg/cm²), maßgeblich ist jedoch die Spezifikation.

Tragen Sie alle Messwerte in die Qualitätsdokumentation der Verbindung ein. Beginnen Sie erst mit dem Beschichten, wenn alle Parameter innerhalb der Spezifikation liegen.

Schritt 5: Rundnahtbeschichtung zügig auftragen

Frisch vorbereiteter Stahl kann innerhalb von Stunden Flugrost bilden, bei feuchten oder maritimen Bedingungen noch früher. Tragen Sie die Grundierung oder Grundschicht innerhalb des vom Beschichtungshersteller vorgegebenen Zeitfensters auf und halten Sie die Stahltemperatur mindestens 3 °C über dem Taupunkt. Kann die Verbindung nicht innerhalb des vorgegebenen Zeitfensters beschichtet werden, muss die Oberfläche erneut vorbereitet werden.

Dokumentierte Praxisanwendungen

Weitere Pipeline-Projekte finden Sie unter Anwendungen in Öl, Gas & Pipelines.

Häufig gestellte Fragen

Kann die Two-Step-Methode eine Spezifikation des Pipelinebetreibers erfüllen, die auf AMPP SP0169 oder einen Werksstandard verweist?

SP0169 verweist für die Oberflächenvorbereitung auf die Beschichtungsspezifikation und schreibt keine Methode vor. Wenn das Beschichtungsdatenblatt und der Betreiber eine mechanische Vorbereitung auf ein mit SSPC-SP 10 vergleichbares Ergebnis zulassen, kann die Two-Step-Methode eingesetzt werden. Die Dokumentation entspricht der beim Strahlen: Sichtprüfungsprotokolle, Replica-Tape-Messwerte und Salzmessungen. Stimmen Sie sich vorab mit dem Prüfingenieur des Betreibers ab.

Wie wird der Bristle Blaster® auf der gekrümmten Oberfläche eines Rohres eingesetzt?

Bei Rohren mit großem Durchmesser liegt das Band fast wie auf einer ebenen Platte an der gekrümmten Oberfläche an. Bei kleinen Durchmessern folgt der Bediener der Krümmung, sodass die Kontaktfläche schmaler ist und mehr überlappende Durchgänge für eine vollständige Abdeckung nötig sind. Schmale 11-mm-Bänder helfen bei engen Radien, an Schweißnahtdecklagen und rund um Formteile.

Was ist der richtige Grenzwert für lösliche Salze an einer Rundnaht einer erdverlegten Pipeline?

Der Grenzwert wird durch die Spezifikation des Pipelinebetreibers oder den Hersteller der Rundnahtbeschichtung festgelegt. Ein häufig genannter Referenzwert ist 20 mg/m² Chlorid, gemessen mit Bresle-Patch und Leitfähigkeit nach ISO 8502-6 und ISO 8502-9. Manche Spezifikationen begrenzen zusätzlich Sulfate. Wo das Projekt keinen Grenzwert definiert, ist das Datenblatt des Beschichtungsherstellers die verbindliche Referenz.

Funktioniert die Two-Step-Methode auch am Rohr im Rohrgraben während des Neubaus?

Ja. Die Tercoo®-Scheibe und das Bristle Blaster®-Band laufen auf derselben handgeführten Antriebseinheit, die im Rohrgraben, über Kopf an aufgeständerten Rohren oder in anderen beengten Positionen eingesetzt werden kann, in denen Strahlausrüstung unpraktikabel ist. Der pneumatische Antrieb benötigt nur eine Druckluftversorgung, die auf der Beschichtungskolonne oft ohnehin vorhanden ist.