Richtlinien für Korrosionsschutz und
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Richtlinien für Korrosionsschutz und
VI Klassifikations- und Bauvorschriften Ergänzende Vorschriften und Richtlinien 10 Korrosionsschutz 2 Richtlinien für Korrosionsschutz und Beschichtungssysteme Ausgabe 2010 Diese Richtlinien treten am 1. August 2010 in Kraft. Änderungen gegenüber der vorherigen Ausgabe sind durch Balken am Rande des Textes angezeigt. Germanischer Lloyd AG Unternehmenszentrale Brooktorkai 18, 20457 Hamburg Tel.: +49 40 36149-0 Fax: +49 40 36149-200 [email protected] www.gl-group.com Es gelten die "Allgemeinen Geschäftsbedingungen" in der jeweils gültigen Fassung (siehe Klassifikations- und Bauvorschriften, I - Schiffstechnik, Teil 0 - Klassifikation und Besichtigungen). Nachdruck oder Vervielfältigung, auch auszugsweise, ist nur mit Genehmigung der Germanischer Lloyd AG gestattet. Verlag: Germanischer Lloyd AG, Hamburg Inhaltsverzeichnis VI - Teil 10 GL 2010 Kapitel 2 Seite 3 Inhaltsverzeichnis Abschnitt 1 A. B. C. D. Abschnitt 2 A. Abschnitt 3 A. B. C. D. E. F. G. Abschnitt 4 A. B. C. D. E. F. Abschnitt 5 A. B. Abschnitt 6 A. B. C. Allgemeine Grundsätze Geltungsbereich .......................................................................................................................... Abgrenzung ................................................................................................................................ Definitionen ................................................................................................................................ Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen ........................................................................... 1111- 1 1 1 1 Konstruktive Auslegung Allgemeines ................................................................................................................................ 2- 1 Werkstoffe Allgemeines ................................................................................................................................ Un- und niedriglegierte Stähle und Stahlguss ............................................................................. Gusseisen ................................................................................................................................... Nichtrostende Stähle und nichtrostender Stahlguss .................................................................... Kupfer und Kupferlegierungen ................................................................................................... Aluminiumlegierungen ............................................................................................................... Kontaktkorrosion ........................................................................................................................ 3333333- 1 1 1 2 3 4 4 Beschichtungen Allgemeines ................................................................................................................................ Vorbereitung der Oberfläche ...................................................................................................... Auswahl der Beschichtungsstoffe ............................................................................................... Applikation von Beschichtungssystemen ................................................................................... Fachgerechte Nachbesserung von Beschädigungen und Mängeln in Beschichtungssystemen während der Bauzeit ............................................................................ Prüfung, Abnahme und Dokumentation der Beschichtungssysteme ........................................... 4- 1 4- 1 4- 5 4- 10 4- 11 4- 11 Überzüge auf Stahl Feuerverzinken ........................................................................................................................... Thermisches Spritzen ................................................................................................................. 5- 1 5- 1 Zertifizierung von Beschichtungsarbeiten Allgemeines ................................................................................................................................ Bestandteile der Zertifizierung ................................................................................................... Zertifizierung .............................................................................................................................. 6- 1 6- 1 6- 2 Kapitel 2 Seite 4 Abschnitt 7 A. B. C. D. E. F. Abschnitt 8 A. B. C. VI - Teil 10 GL 2010 Kathodischer Korrosionsschutz Allgemeines ................................................................................................................................ Außenschutz durch galvanische Anoden .................................................................................... Innenschutz durch galvanische Anoden ...................................................................................... Außenschutz durch Fremdstrom ................................................................................................. Wartung des kathodischen Schutzsystems .................................................................................. Dokumentation des kathodischen Schutzsystems ....................................................................... 777777- 1 2 6 7 9 9 Normenverzeichnis Normative Verweise ................................................................................................................... Richtlinien der Schiffbautechnischen Gesellschaft e.V. .............................................................. DVS Merkblätter ........................................................................................................................ 8- 1 8- 2 8- 2 VI - Teil 10 Abschnitt 1 GL 2010 D Allgemeine Grundsätze Kapitel 2 Seite 1–1 Abschnitt 1 Allgemeine Grundsätze A. Geltungsbereich Diese Richtlinien enthalten technische Grundsätze der Korrosion und Regeln des Korrosionsschutzes von Schiffen, Bauteilen, Komponenten und Strukturen unter maritimen Anwendungs- und Umgebungsbedingungen. Unter der Voraussetzung, dass die entsprechenden Randbedingungen berücksichtigt werden, können sie sinngemäß auch für andere Systeme, Bauteile und Komponenten angewendet werden. Diese Richtlinien sind als Ergänzung zu den GLVorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35 und den GL Rules for Coating of Ballast Water Tanks (VI-10-1) sowie den GL Rules for Corrosion Protection of Crude Oil Cargo Tanks (VI-10-3) gedacht, welche sich auf das aus klassifikatorischer Sicht zwingend Notwendige beschränken und beim Bau von Schiffen mit Klasse des Germanischen Lloyd (GL) in jedem Fall einzuhalten sind. Nationale oder internationale Bestimmungen und Vorschriften sind ebenfalls einzuhalten. Schäden durch Korrosion sind vermeidbar. Die in diesen Richtlinien spezifizierten Grundsätze und Hinweise basieren auf normativen Regelwerken und Erfahrungswerten, die bei richtiger Anwendung einen ausreichend guten Korrosionsschutz von Schiffen und Komponenten in Seewasser und Seeatmosphäre gewährleisten. Dies entbindet den Betreiber und den Konstrukteur nicht von der Pflicht, die jeweiligen spezifischen Besonderheiten seines Systems, Bauteils oder der Komponenten zu bewerten und die jeweilige Korrosionsgefährdung zu berücksichtigen. Insbesondere müssen die zur Anwendung kommenden Korrosionsschutzmaßnahmen, deren Wartung und die Instandhaltung auf das Bauteil oder die Struktur und auch auf die spezifizierte Lebensdauer abgestimmt werden. Bei der Auslegung des Korrosionsschutzes müssen in jedem Fall die spezifischen vertraglichen Bedingungen und Vereinbarungen zwischen Besteller und Hersteller berücksichtigt werden. Für die Auslegung des Korrosionsschutzes sind die entsprechenden normativen Verweise ebenfalls mit zu berücksichtigen. Der GL kann auf Antrag eine beratende Funktion übernehmen. C. B. Abgrenzung Korrosion als Mechanismus an sich kann nicht verhindert, sondern es können nur die Korrosionsraten und Erscheinungen der Korrosion minimiert werden. Ziel muss es sein, durch Korrosionsschutzmaßnahmen, wie z. B. durch geeignete Werkstoffauswahl, Anwendung von entsprechenden Konstruktionsgrundsätzen, geeignete Beschichtungssysteme oder durch kathodischen Schutz, die Korrosionsrate für ein bestimmtes System auf ein akzeptables Maß zu begrenzen. Das bedeutet, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit die spezifizierte Lebensdauer der Struktur gewährleistet ist und kein Korrosionsschaden eintritt. Die Korrosion und die Korrosionsrate sind von vielen verschiedenen Parametern abhängig. Anwendungsund Umgebungsbedingungen, Werkstoffeigenschaften, Spannungs- und Dehnungszustände sowie die Wirksamkeit und Effektivität von Schutzmaßnahmen beeinflussen die Korrosion. Definitionen Begriffe und deren Erläuterungen hinsichtlich der Korrosion und des Korrosionsschutzes sind in ISO 8044, EN ISO 4618, ISO 12944, EN 12473 und DIN 81249 definiert. Für die in diesen Richtlinien verwendeten Begriffe "Seewasser" und "Seeatmosphäre" sind auch die Begriffe "Meerwasser" und "Meeresatmosphäre" üblich. D. Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen AG = Zu schützende Gesamtfläche AKSZ = Fläche einer KSZ AY = Acrylharz DTZ = Dauertauchzone EP = Epoxidharz FB = Fertigungsbeschichtungen (Shopprimer) Kapitel 2 Seite 1–2 Abschnitt 1 D Allgemeine Grundsätze VI - Teil 10 GL 2010 fB = Belastungsfaktor FVK = Faserverstärkte Kunststoffe IG = Gesamtschutzstrom IK = Interkristalline Korrosion IKSZ = Schutzstrombedarf für eine KSZ iKSZ = Schutzstromdichte einer KSZ SchwRK = Schwingungsrisskorrosion iS = Schutzstromdichte SpRK = Spannungsrisskorrosion KKS = Kathodischer Korrosionsschutz SWZ = Spritzwasserzone KSZ = Kathodische Schutzzone TBT = Tributylzinn MCU = Synthetisch mineralisches Strahlmittel aus Kupferhüttenschlacke tS = Schutzdauer UH = Potential gegen Standardwasserstoffelektrode MQS = Natürlich mineralisches Strahlmittel aus Quarzsand PMMA = Polymethylmethacrylat PUR = Polyurethan Qg = Strominhalt der Anodenlegierung RZ, Ry5 = Gemittelte Rautiefe mG = Gesamtanodengewicht MKE = Synthetisch mineralisches Strahlmittel aus Elektrokorund UP = Ungesättigter Polyester W = Wirksumme = Anodengewicht einer KSZ WTZ = Wechseltauchzone mKSZ VI - Teil 10 Abschnitt 2 GL 2010 A Konstruktive Auslegung Kapitel 2 Seite 2–1 Abschnitt 2 Konstruktive Auslegung A. Allgemeines – Die Möglichkeit der Durchführung einer ordnungsgemäßen Reinigung und Beizung, insbesondere bei passivierbaren Werkstoffen wie den austenitischen Stählen muss nach dem Schweißen gegeben sein. – Korrosion durch Tropfenschlag kann durch Verwendung von Prallblechen vermieden werden. – Unterbrochene Schweißungen, wie die sogenannten "Kettenschweißungen", sind nur in wärmeisolierten und kondenswasserfreien Zonen zulässig, siehe auch GL-Vorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 19. – Grate und scharfe Kanten sollten abgerundet werden, um die Beschichtungsarbeiten zu erleichtern und die Haltbarkeit der Beschichtung zu erhöhen. Der Mindestradius sollte 2 mm betragen. – Nicht zugängliche Hohlbauteile sind vollständig und dauerhaft zu verschließen, z. B. zuzuschweißen; entsprechende sicherheitstechnische Vorgaben sind dabei zu berücksichtigen. – Mischbauweisen zwischen unterschiedlichen Werkstoffen sollten, wenn möglich, vermieden werden und ansonsten sind geeignete Maßnahmen zur Isolation vorzusehen. Die Gestaltung von Schiffen, Systemen und Komponenten sollte mit dem Ziel erfolgen, einen optimalen Korrosionsschutz durch geeignete konstruktive Maßnahmen zu gewährleisten. Es haben sich u.a. folgende Maßnahmen bewährt: – – Stellen an denen sich Feuchtigkeit sammelt und somit Korrosion leicht entsteht und sich ausbreiten kann, wie z. B. Spalte und Sümpfe, sind, wenn möglich, zu vermeiden. Die konstruktive Gestaltung sollte so ausgelegt werden, dass nachfolgende Arbeiten des passiven und aktiven Korrosionsschutzes, wie Oberflächenvorbereitungen, Beschichtungsarbeiten, Inspektionen und Instandhaltung, möglichst optimal durchgeführt werden können, z. B. dass eine gute Zugänglichkeit gegeben ist. – Sogenannte "Schattenwirkungen", die Beschichtungsarbeiten erschweren, wie z. B. offene, tiefe Spalte, sind zu vermeiden. – Ansammlungen von Kondenswasser in Stahlbauteilen können durch ausreichende Belüftungsmöglichkeiten vermieden werden. – Die Oberflächen sind möglichst eben auszuführen. Notwendige Versteifungen, Einbauten und Rohrleitungen usw. sollten, wenn möglich, in weniger korrosionsgefährdete Bereiche verlegt werden. VI - Teil 10 Abschnitt 3 GL 2010 C Werkstoffe Kapitel 2 Seite 3–1 Abschnitt 3 Werkstoffe A. Allgemeines 1. Anwendungsbereich Die Angaben in diesem Abschnitt sind bei der Auswahl von Werkstoffen und bei der Auslegung von Bauteilen von Schiffen und Geräten zu berücksichtigen, wenn das Korrosionsverhalten des Werkstoffs in Seewasser oder Seeatmosphäre ein beachtenswertes Kriterium darstellt 2. Werkstoffauswahl Der Werkstoff ist sowohl nach konstruktiven Gesichtspunkten als auch unter Berücksichtigung der zu erwartenden korrosiven Beanspruchung auszuwählen. Die Anzahl verschiedenartiger Werkstoffe in einer Konstruktion ist, unter Beachtung der in diesem Kapitel enthaltenen Angaben, soweit wie möglich einzuschränken bzw. aufeinander abzustimmen. 3. Rückstände und Verunreinigungen Zunder, Anlauffarben, Schweißspritzer, Rost, Bearbeitungsrückstände, Reste von Beschichtungen und Schmutz sind zu entfernen, sofern durch sie eine Beeinträchtigung der Korrosionsbeständigkeit oder des Korrosionsschutzes verursacht wird. 4. Schweißverbindungen Der Schweißzusatz ist so auszuwählen, dass das freie Korrosionspotential des Schweißgutes möglichst gleich oder etwas positiver gegenüber dem freien Korrosionspotential der zu verbindenden Werkstoffe ist. Die Schweißvorschriften des GL sind zu beachten. 5. Wartung Bei der Reinigung ist darauf zu achten, dass die Schutz- bzw. Deckschichten nicht beschädigt oder zerstört werden. B. 1. Un- und niedriglegierte Stähle und Stahlguss Geltungsbereich Diese Richtlinien gelten für un- und niedriglegierte Stähle und Stahlguss, wie sie in den GL-Vorschriften für Stahl- und Eisenwerkstoffe (II-1-2), Abschnitt 1 bis 4 genannt sind. 2. Schutzmaßnahmen 2.1 Korrosionszuschlag Ist lediglich gleichmäßige Flächenkorrosion, bzw. in Seeatmosphäre auch Muldenkorrosion zu erwarten, kann bei der Bauteilauslegung ein Korrosionszuschlag vorgesehen werden. Dabei ergibt sich nach Literaturangaben ein Korrosionszuschlag pro Jahr geplante Standzeit – von 0,21 mm für benetzte Flächen – von 0,10 mm für Bauteile und Strukturen die lediglich der Seeatmosphäre ausgesetzt sind. Für Schiffe und Gerät mit Klasse des GL sind in jedem Fall die Korrosionszuschläge gemäß den GLVorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 3, K. zu beachten. Vorraussetzung für gleichmäßige Flächenkorrosion ist dabei eine gleichmäßig entzunderte und gesäuberte Oberfläche ohne Bewuchs. Weiterhin darf aufgrund der örtlichen Strömungsbedingungen keine Erosionskorrosion auftreten. 2.2 Passiver oder aktiver Korrosionsschutz Darunter sind Beschichtungen und Überzüge (passiv) sowie ein KKS (aktiv) im Sinne dieser Richtlinien zu verstehen. Solche zusätzlichen Schutzmaßnahmen, sind überall dort anzuwenden, wo aufgrund z. B. konstruktiver Begebenheiten selektive Korrosion zu erwarten ist. C. Gusseisen 1. Geltungsbereich Diese Richtlinien gelten für Gusseisensorten mit Kugelgrafit und Lamellengrafit, wie sie in den GLVorschriften für Stahl- und Eisenwerkstoffe (II-1-2), Abschnitt 5 genannt sind. Kapitel 2 Seite 3–2 Abschnitt 3 D Werkstoffe VI - Teil 10 GL 2010 2. Schutzmaßnahmen 2.1 Loch- und Spaltkorrosion 2.1 Korrosionszuschlag 2.1.1 Legierungszusammensetzung Ist lediglich gleichmäßige Flächenkorrosion, bzw. in Seeatmosphäre auch Muldenkorrosion zu erwarten, kann bei der Bauteilauslegung mit einem Korrosionszuschlag gerechnet werden. Dabei ergibt sich nach Literaturangaben ein Korrosionszuschlag pro Jahr geplante Standzeit – von 0,12 mm für benetzte Flächen – von 0,06 mm für Bauteile und Strukturen die lediglich der Seeatmosphäre ausgesetzt sind. In Abhängigkeit von den zu erwartenden Temperaturen gelten Stähle mit folgenden Wirksummen in Seewasser als beständig gegen Loch- und Spaltkorrosion. Tabelle 3.1 Für Schiffe und Gerät mit Klasse des GL sind in jedem Fall die Korrosionszuschläge gemäß den Klassifikations- und Bauvorschriften zu beachten. Vorraussetzung für gleichmäßige Flächenkorrosion ist dabei eine gleichmäßige, gesäuberte Oberfläche mit einer intakten unbeschädigten Gusshaut ohne Bewuchs. Weiterhin darf aufgrund der örtlichen Strömungsbedingungen keine Erosionskorrosion auftreten. 2.2 D. 1. Wirksumme W (min.) 40 35 25 30 10 25 Die Wirksumme (W) berechnet sich wie folgt: a) Geltungsbereich Schutzmaßnahmen Nichtrostende Stähle und nichtrostender Stahlguss weisen in Seewasser, wie in allen nicht zu stark sauren Medien, einen passiven Oberflächenzustand auf. Demnach ist eine Beschichtung dieser Stähle nur unter besonderen Umständen zu empfehlen. Je nach Zusammensetzung und Gefügeausbildung sind rostfreie Stähle empfindlich gegen lokale Korrosion wie Lochfraß und Spaltkorrosion. Für austenitische, mit mehr als 3% Molybdän legierte nichtrostende Stähle sowie NickelBasislegierungen: W = b) c) %Cr + 3,3 ⋅ %Mo + 30 ⋅ %N Für den austenitisch-ferritischen, nichtrostenden Stahl X2CrNiMoN22-5-3 (1.4462): W = Nichtrostende Stähle und nichtrostender Stahlguss Diese Richtlinien gelten für nichtrostende Stähle und Stahlgusssorten, wie sie in den GL-Vorschriften für Stahl- und Eisenwerkstoffe (II-1-2), Abschnitt 1, G., Abschnitt 2, E. und Abschnitt 4, F. sowie in den Vorschriften für Sonderwerkstoffe für Marineschiffe (II-1-6) genannt werden. 2. Grenztemperatur für Lochkorrosionsbeständigkeit in Seewasser [°C] Passiver oder aktiver Korrosionsschutz Darunter sind Beschichtungen und Überzüge (passiv) sowie ein KKS (aktiv) im Sinne dieser Richtlinien zu verstehen. Solche zusätzlichen Schutzmaßnahmen, sind überall da anzuwenden, wo aufgrund z. B. konstruktiver Begebenheiten oder Unregelmäßigkeiten in der Gussoberfläche selektive Korrosion zu erwarten ist. Erforderliche Wirksummen bei Seewasserbeaufschlagung %Cr + 3,3 ⋅ %Mo + 16 ⋅ %N Für austenitische, mit weniger als 3 % Molybdän legierte, nichtrostende Stähle sowie für den austenitisch-ferritischen Stahl X3CrNiMoN275-2 (1.4460): W = 2.1.2 %Cr + 3,3 ⋅ %Mo Kathodischer Korrosionsschutz Durch kathodischen Korrosionsschutz können Lochund Spaltkorrosion verhindert werden, wobei im Falle der Spaltkorrosion die Wirkung des KKS in Abhängigkeit von der Spaltgeometrie begrenzt ist. Für den Fall der Lochkorrosion reicht bei den austenitischen und austenitisch-ferritischen Stählen eine Potentialabsenkung auf UH = – 0,1 V, bei martensitischen oder nickelmartensitischen CrNi-, CrMo- und CrNiMo-Stählen auf UH = – 0,3 V aus. Hinweis Unbeschichtete nichtrostende Stähle werden nicht kathodisch geschützt, wenn sie für die Korrosionsbelastung geeignet sind. Beschichtete nichtrostende Stähle müssen im Unterwasserbereich kathodisch geschützt werden. VI - Teil 10 Abschnitt 3 GL 2010 2.1.3 Werkstoffe Kapitel 2 Seite 3–3 Konstruktion und Verarbeitung Stähle (Rm > 1 000 MPa) das Schutzpotential nicht unter - 0,5 V(UH) liegen. E Folgende grundsätzliche Dinge sind zu beachten: – Spalte sollten soweit wie möglich vermieden werden. Ist dies nicht möglich, sollten die Spalte möglichst groß ausfallen, d. h. die Spalte sollten breiter als tief sein und die Breite sollte größer 1 mm sein. – Flansche müssen ggf. aus korrosionsbeständigeren Werkstoffen hergestellt sein. – Wärmeübergänge sollten vermieden werden. – Schweißungen sind sachgerecht auszuführen. Z. B. sind Wurzelfehler und eine Werkstoffsensibilisierung durch falsche Temperaturführung zu vermeiden. – Schweißnähte müssen fachgerecht nachbereitet werden, z. B. durch das Entfernen von Anlauffarben, Zunderschichten usw. – Kein grobes mechanisches Schleifen. – Die Oberfläche sollte möglichst glatt sein. – Es sollten nur geeignete Bearbeitungswerkzeuge verwendet werden (z.B. "V/A-Bürste"). 2.2 1. Geltungsbereich Diese Richtlinien gelten für Kupfer und Kupferknetlegierungen und Kupfergusslegierungen, wie sie in den GL-Vorschriften für Nichteisenmetalle (II-1-3), Abschnitt 2 genannt sind. Sauerstoffhaltige und sauerstofffreie Kupfersorten sowie Kupfer-Zink-Knetund Gusslegierungen mit und ohne weitere Legierungselemente (außer CuZn20Al2 (2.0460)) sind in der Regel nicht für den direkten Einsatz in Seewasser geeignet. 2. Auf hohe Festigkeit angelassene martensitische Stähle benötigen einen KKS. Das Schutzpotential sollte jedoch bei Aufhärtungen über 350HV (z. B. durch Schweißungen) oder Festigkeiten über 1 000 MPa nicht unter -0,5 V(UH) liegen, da sonst die Gefahr der Wasserstoffversprödung besteht. Schwingungsrisskorrosion (SchwRK) Bei schwingender Belastung muss ein lokaler Korrosionsangriff ausgeschlossen werden. Hierzu sind zum einen molybdänhaltige Stähle zu bevorzugen und zum anderen sollte ein KKS installiert werden. Auch hier sollte im Falle der höherfesten martensitischen Schutzmaßnahmen Folgende Gesichtspunkte sollten beachtet werden: – Es muss ein gleichmäßiger Oberflächenzustand ohne z. B. Schnittkanten, Oberflächenverletzungen, lokalen Bewuchs gegeben sein. – Für die Ausbildung einer günstigen Deckschicht ist die Inbetriebnahme mit sauberem, gut belüftetem Wasser zu fordern. – Es ist darauf zu achten, dass die Deckschichten, z.B. bei Stillstandzeiten, nicht austrocknen und verspröden. – Im Einsatzgebiet sollte eine ausreichende Konvektion mit Strömungsgeschwindigkeiten größer 0,1m/s vorherrschen. – Hinsichtlich der konstruktiven Auslegung ist Abschnitt 2 zu beachten. – Im Bereich der Wechseltauchzone sollten Rotguss und Zinnbronzen eher nicht eingesetzt werden, da eine Gefährdung durch Lochkorrosion besteht. – Bei Kupfer-Aluminium-Legierungen ist ein Einsatz bei Temperaturen über 60°C ungünstig. Dies gilt nicht wenn bei Legierungen mit Nickelzusatz ein Al-Gehalt > (8,5 + Ni/2)% eingehalten wird. – Rohrleitungen sollten für eine Durchflussgeschwindigkeit von mindestens 0,8 m/s ausgelegt werden. Die obere Grenzgeschwindigkeit ist vom Werkstoff und vom Rohrdurchmesser abhängig. Folgende Werte dürfen nicht überschritten werden, siehe Tabelle 3.2. Spannungsrisskorrosion (SpRK) An nichtrostenden austenitischen Stählen kann in Seewasser chlorinduzierte Spannungsrisskorrosion bei Temperaturen oberhalb etwa 50 °C auftreten. Bei höheren Temperaturen müssen Stähle mit hohen Gehalten an Molybdän und insbesondere Nickel gewählt werden, deren Eignung im Einzelfall zu überprüfen ist. Eine hohe Korrosionsbeständigkeit weisen wegen ihres Gefügeaufbaus austenitischferritische Stähle, z. B. Werkstoff X2CrNiMoN22-53 (1.4462), auf. 2.4 Kupfer und Kupferlegierungen Interkristalline Korrosion (IK) Stähle, die nicht beständig gegenüber IK sind, dürfen nur im lösungsgeglühten Zustand eingesetzt werden. Stähle mit abgesenktem Kohlenstoffgehalt (C ≤ 0,03 %) sowie mit Titan oder Niob stabilisierte Stähle haben eine ausreichende Beständigkeit gegen IK. 2.3 E. Kapitel 2 Seite 3–4 Abschnitt 3 G Werkstoffe VI - Teil 10 GL 2010 Tabelle 3.2 Maximale Durchflussgeschwindigkeiten für Rohre aus seewasserbeständigen Kupferlegierungen Werkstoff- Max. rechnerische Durchflussgeschwindigkeit [m/s] Nummer DN ≤ 40 DN > 40 CuZn20Al2 2.0460 2,8 3,0 CuNi10Fe1,6Mn CuNi10Fe1Mn 2.1972 2.0872 2,5 3,5 CuNi30Mn1Fe 2.0882 3,1 4,5 CuNi30Fe2Mn2 2.0883 4,5 6,0 Kurzname F. Aluminiumlegierungen 1. Geltungsbereich Diese Richtlinien gelten für Aluminium-Knet- und -Gusslegierungen, wie sie z. B. in den GL-Vorschriften für Nichteisenmetalle (II-1-3), Abschnitt 1 genannt sind. 2. Schutzmaßnahmen Für Schiffskörper oder Bauteile aus zinkfreien Aluminiumwerkstoffen, die ständig in Seewasser getaucht sind, ist ein kathodischer Schutz mit einem Schutzpotential kleiner -0,55 V (UH), durch galvanische Anoden erforderlich. Für zinkhaltige Aluminiumwerkstoffe ist das notwendige Schutzpotential im Einzelfall festzulegen. Kathodischer Schutz ist ebenfalls für die Werkstoffe zu empfehlen, die der Korrosionsbelastung der Wechseltauchzone ausgesetzt sind. Für Aluminiumwerkstoffe, die nur dem Spritzwasser ausgesetzt sind, ist ein Korrosionsschutz nicht erforderlich. Als mögliche Korrosionsschutzmaßnahme hat sich jedoch für diesen Bereich die elektrolytische Anodisation der Aluminiumoberfläche bewährt. Bei Aluminiumwerkstoffen muss immer die Gefahr der Kontaktkorrosion beachtet werden. In vielen Fällen wird aus optischen Gründen oder z. B. als Grundlage für ein Antifoulingsystem eine Beschichtung gewählt. Die Anforderungen an den Korrosionsschutz sind dabei zu beachten. Für den Unterwasserbereich von Schiffen und anderen Strukturen aus Aluminiumlegierungen darf keine Beschichtung gegen Bewuchs, welche auf Kupferoxid als Wirkmittel basiert, verwendet werden, da dies zu Korrosionsschäden am unterliegenden Metall führen kann. G. Kontaktkorrosion Tabelle 3.3 gibt Aufschluss über die Gefahr der Kontaktkorrosion verschiedener metallischer Werkstoffe mit artgleichen und anderen Werkstoffen in Seewasser. Anhand der gegebenen Informationen ist z.B. die Eignung bzw. das Korrosionsverhalten von Schraub- oder Nietverbindungen abzuschätzen, wobei hierbei häufig die Fläche des zu beurteilenden Werkstoffes, also z. B. der Schraube, als eher klein gegenüber dem Grundwerkstoff anzusehen ist. XX + X X + X 0 Kupfer und Kupferlegierungen Aluminiumlegierungen Nickellegierungen Titan und Titanlegierungen Die Korrosion des zu beurteilenden Werkstoffs wird kaum beeinflusst. Die Korrosion des zu beurteilenden Werkstoffs wird verstärkt. Die Korrosion des zu beurteilenden Werkstoffs wird deutlich verstärkt. 0 X XX XX Die Korrosion des zu beurteilenden Werkstoffs wird vermindert. X XX 0 XX X X < + X X 0 XX X X = Die Korrosion des zu beurteilenden Werkstoffs wird stark vermindert. XX X 0 XX 0 X > ++ X X ++ 0 X + < Die freiliegende Fläche des zu beurteilenden Werkstoffs ist klein im Vergleich zu der Fläche des Werkstoffs, mit dem er gepaart ist. 0 0 + 0 0 + = < 0 0 + 0 0 + > Die freiliegende Fläche des zu beurteilenden Werkstoffs ist ungefähr genauso groß wie die Fläche des Werkstoffs, mit dem er gepaart ist. 0 0 + 0 0 ++ < = 0 0 0 0 0 + = Die freiliegende Fläche des zu beurteilenden Werkstoffs ist groß im Vergleich zu der Fläche des Werkstoffs, mit dem er gepaart ist. XX 0 0 + 0 + > > X XX + XX XX 0 < Aluminiumlegierungen 0 0 + 0 0 0 > 0 0 + 0 0 0 = 0 0 + 0 0 0 < Nickellegierungen 0 0 0 0 0 0 > 0 0 0 0 0 0 = 0 0 0 0 0 0 < Titan und Titanlegierungen G X X Nichtrostende Stähle und nichtrostender Stahlguss 0 = 0 > Gusseisen und un- Nichtrostende Stähle Kupfer und und niedriglegierte und nichtrostender Kupferlegierungen Stähle und Stahlguss Stahlguss Tabelle 3.3 Gusseisen und un- und niedriglegierte Stähle und Stahlguss In Kontakt mit Werkstoffen der Gruppe Zu beurteilender Werkstoff der Gruppe VI - Teil 10 Abschnitt 3 GL 2010 Werkstoffe Kapitel 2 Seite 3–5 Einfluss der Kontaktkorrosion in Anlehnung an DIN 81249 VI - Teil 10 Abschnitt 4 GL 2010 B Beschichtungen Kapitel 2 Seite 4–1 Abschnitt 4 Beschichtungen A. Allgemeines Die Beschichtungen müssen nach Angaben des Herstellers für den jeweiligen Einsatz geeignet sein. Dies bedeutet für den maritimen Bereich eine Beständigkeit gegen See-, Brack- und Hafenwasser und den darin enthaltenen Verunreinigungen. Die Eigenschaften, der Aufbau und die Applikation eines Beschichtungssystems müssen durch den Hersteller des Beschichtungsstoffes dokumentiert bzw. vorgegeben werden. Informationen über den Beschichtungsstoff, seine Verarbeitung und die Eignung im Beschichtungssystem müssen in den Produktdatenblättern enthalten sein. Die Auswahl, die Oberflächenvorbereitung und die Applikation müssen nach den Angaben und gemäß den Vorgaben des Beschichtungsstoffherstellers erfolgen. Wenn durch den Beschichtungsstoffhersteller keine weiterreichenden Anforderungen spezifiziert werden, sind die nachfolgenden Vorgaben als Mindeststandard zu verstehen, sofern diesbezüglich keine anderen Vereinbarungen getroffen werden. B. Vorbereitung der Oberfläche Im Folgenden werden die wesentlichen Anforderungen an die Oberflächenvorbereitung von – un- und niedriglegierten Stählen – Gusseisen – nichtrostenden Stählen – Aluminiumlegierungen – Kupferlegierungen – Werkstoffen mit Überzügen aus Zink oder Aluminium – Holz – Faserverstärkten Kunststoffen (FVK) genannt. Vor dem Strahlen oder maschinellen Schleifen und vor dem Beschichten, sind alle Öl- und Fettrückstände von derartig verunreinigten Oberflächen zu entfernen. Alle anderen Oberflächen, bei denen kein Strahlen oder maschinelles Schleifen erforderlich ist, sollten gründlich mit einem Hochdruckreiniger oder mittels Trockeneis-Strahlreinigung von Öl, Fett, Schmutz und allen anderen Verunreinigungen befreit werden. Feste Strahlmittel sollen den Anforderungen gemäß ISO 11124 bzw. ISO 11126 entsprechen. 1. Oberflächenvorbereitung von un- und niedriglegierten Stählen Für die Oberflächenvorbereitung von Ballastwassertanks sind die GL-Vorschriften für Schiffskörper (I-11), Abschnitt 35 einzuhalten. 1.1 Strahlen 1.1.1 Reinheit Im Geltungsbereich dieser Richtlinien sind in der Vorfertigung grundsätzlich alle Stahlflächen zu entzundern (durch Strahlen Sa 2½ oder, bei kleineren Flächen, durch maschinelles Schleifen) und mit einer geeigneten Fertigungsbeschichtung (Shop Primer) zu versehen, soweit nicht vertraglich Abweichendes vereinbart wurde. Vor der weiteren Beschichtung ist eine erneute Oberflächenvorbereitung nötig. Die im jeweiligen Beschichtungsstoff/-System-Beschreibungsblatt des Herstellers angeführten Norm-Reinheitsgrade sind einzuhalten. Sofern nicht abweichend spezifiziert, soll das Strahlen mindestens 25 mm in angrenzende beschichtete Oberflächen hineinreichen. Es sollte ein Trockenstrahlverfahren eingesetzt werden. 1.1.2 Strahlmittel Als Strahlmittel kommen Kupferhüttenschlacke (MCU), Elektrokorund (MKE) sowie Eisen- oder Stahlstrahlmittel in Frage. Der Einsatz von Quarzsand (MQS) ist zu vermeiden. Die Strahlmittel müssen frei von Staub, Salzen oder anderen Verunreinigungen sein. 1.1.3 Rauheit Die Oberflächenrauhigkeit Rz sollte dem Rauhigkeitsgrad "mittel" gemäß ISO 8503-1 entsprechen. 1.1.4 Ausbesserung von Oberflächendefekten Schweißspritzer, Walzzungen, Schichtungen, Walzfalten usw., die erst unmittelbar vor oder während der Strahlarbeiten aufgefallen sind, müssen entfernt werden. Kanten und Schweißnähte müssen gemäß Tabelle 4.1 und 4.2 bearbeitet und Übergänge weich ausgeführt werden. Weitere Festlegungen sind dem Schiffbau- und Reparatur-Qualitätsstandard der IACS zu entnehmen. An Stellen, an denen umfangreiche Ausbesserungsarbeiten nach dem Strahlen durchgeführt werden mussten, ist erneut zu strahlen. Bei Bauteilen oder struktu- X X X X X X X X B Freie Decks mit Decksausrüstung, Aufbauten, außen C Sichtbare Flächen in Maschinen-, Store-, Wirtschafts- und Wohnräumen D Hinter Wegerungen, unter Dämmungen und unter Verkleidungen E In Verkehrsbereichen, z. B. Betriebsgänge, Rohrtunnel F Laderäume, trocken G Laderäume, nass / trocken H Leerzellen, Kofferdämme Ballastwassertanks 4 X Ballastwassertanks auf Schiffen, die nach IMO Resolution MSC.215(82) gebaut werden, sind nach den GL-Vorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35 vorzubereiten. X R Schmierölumlauftanks X Abweichungen sind zwischen Eigner und Werft zu vereinbaren. X Q Schmieröl-, Hydrauliköltanks (Vorratstanks) X X X 4 X P Dieselöl-, Schweröltanks X X X X Im Falle des Klassenzusatzes CTC sind die Anforderungen gemäß Chapter 7 – Corrosion Protection of Crude Oil Cargo Tanks zu erfüllen. X O Kesselspeisewasser-, Destillattanks X X X X X 3 X N Frischwasser-, Trinkwassertanks X X 1 X1 X X X X X (Schnittunterkanten) entgraten 2 X M Produkten-, Chemikalientanks X3 X 1 X1 X keine Bearbeitung Sofern die Riefentiefe 0,5 mm an festigkeitsrelevanten bzw. 1,0 mm an sonstigen Bauteilen überschreitet. X L Wechsel-, Slop-, Schmutzwassertanks Brennflächen glätten (Schnittunter- (Handbrennen) und oberkanten) Kanten brechen 1 X K Rohöltanks 2 X X (Schnittunterkanten) entgraten X (Schnittunterund oberkanten) Kanten brechen SÄGE-SCHERENKANTEN Abschnitt 4 B I X A Außenhaut Schlacke entfernen BRENNKANTEN Tabelle 4.1 BEREICH ARBEITSAUSFÜHRUNG Kapitel 2 Seite 4–2 Beschichtungen VI - Teil 10 GL 2010 Kantenvorbereitung in Anlehnung an den Fertigungsstandard des deutschen Schiffbaus X X X X E In Verkehrsbereichen, z. B. Betriebsgänge, Rohrtunnel F Laderäume, trocken G Laderäume, nass / trocken H Leerzellen, Kofferdämme X X Ballastwassertanks auf Schiffen, die nach IMO Resolution MSC.215(82) gebaut werden, sind nach den GL-Vorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35 vorzubereiten. X R Schmierölumlauftanks X X X Im Falle des Klassenzusatzes CTC sind die Anforderungen gemäß Chapter 7 – Corrosion Protection of Crude Oil Cargo Tanks zu erfüllen. X Q Schmieröl-, Hydrauliköltanks (Vorratstanks) X X 4 X P Dieselöl-, Schweröltanks X X X X2 Abweichungen sind zwischen Eigner und Werft zu vereinbaren. X O Kesselspeisewasser-, Destillattanks X X X X X X X X X X X X X alle Schweißspritzer entfernen 3 X N Frischwasser-, Trinkwassertanks X X lose Schweißspritzer entfernen Siehe hierzu auch ISO 5817 X M Produkten-, Chemikalientanks X X sichtbare Schlackeneinschlüsse entfernen 2 X L Wechsel-, Slop-, Schmutzwassertanks X X Einbrandkerben beseitigen 1 1 X K Rohöltanks 3 X X D Hinter Wegerungen, unter Dämmungen und unter Verkleidungen Ballastwassertanks X C Sichtbare Flächen in Maschinen-, Store-, Wirtschafts- und Wohnräumen I X B Freie Decks mit Decksausrüstung, Aufbauten, außen X sichtbare Poren beseitigen Nahtoberflächen glätten planschleifen B 4 X A Außenhaut Schlacke entfernen SCHWEIßNÄHTE Tabelle 4.2 BEREICH ARBEITSAUSFÜHRUNG VI - Teil 10 Abschnitt 4 GL 2010 Beschichtungen Kapitel 2 Seite 4–3 Schweißnahtvorbereitung in Anlehnung an den Fertigungsstandard des deutschen Schiffbaus Kapitel 2 Seite 4–4 Abschnitt 4 B Beschichtungen rellen Einheiten, die den Bereich der Klassifikation betreffen, sind zusätzlich die Werkstoffvorschriften des GL zu beachten. 1.1.5 Umgebungsbedingungen Zum Strahlen muss die Oberflächentemperatur mindestens 3 °C über dem Taupunkt liegen und die relative Luftfeuchtigkeit sollte maximal 90 % betragen. Um Beeinträchtigungen durch Staub oder Strahlmittel zu vermeiden, sollte das Strahlen nicht an Orten stattfinden, in deren Nähe Beschichtungsarbeiten durchgeführt werden oder Anstriche noch nicht durchgetrocknet sind. 1.2 Maschinelles Schleifen Maschinelles Schleifen beschränkt sich auf kleinere Flächen, an denen Beschichtungsschäden ausgebessert werden müssen oder wo aufgrund der Örtlichkeiten keine Strahlbehandlung durchführbar ist. Es sollte ein Oberflächenzustand gemäß St3, Sa2½ oder gemäß den Vorgaben des Beschichtungsstoffherstellers erreicht werden. Durch die mechanische Bearbeitung darf kein übermäßiges polieren oder aufrauen der Oberfläche verursacht werden. Das Schleifen soll mindestens 25 mm in angrenzende beschichtete Oberflächen hineinreichen, sofern nichts Abweichendes spezifiziert wurde. 1.3 Druckwasserstrahlen mit festem Strahlmittel VI - Teil 10 GL 2010 Schleifmittel müssen ferritfrei sein und dürfen keine Stahldrahteinlage besitzen. Schleifscheiben und -bänder dürfen vorher nicht an ferritischen Bauteilen benutzt worden sein. Für die nicht durch Strahlen erzielte Reinheit wird eine metallisch blanke Oberfläche in Anlehnung an den NormReinheitsgrad St3 bzw. P St3 gefordert. Anlauffarben sind allgemein durch Beizen oder Strahlen zu entfernen. In Ausnahmefällen ist Schleifen zulässig. Die Beize darf keine Salzsäure enthalten. Nach dem Beizen ist zum Neutralisieren gründlich mit Frischwasser, insbesondere in Spalten, zu spülen. Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass Bauteile, die keine Oberflächenbehandlung mehr erhalten, vor ferritischem Abrieb, z. B. beim Lagern, Flugrost, Brenn-, Schweiß-, Schleiffunken usw. geschützt werden. Lassen sich artfremde Verunreinigungen nicht mit den vorgenannten Verfahren und Mitteln beseitigen, so sind geeignete Maßnahmen nach Absprache zu ergreifen. 3.2 Rauheit Für die Grundbeschichtung muss die gemittelte Rautiefe Rz 30 – 45 μm betragen. In engen Räumen, in denen aufgrund der Polierwirkung des Strahlmittels diese Rautiefe nur schwer zu erreichen ist, können auch Bleche mit einer definierten Rautiefe von 50 μm eingesetzt werden. Diese Teile müssen vor dem Beschichten porentief, z. B. durch Trockeneis-Strahlen, gereinigt werden. Der Druckwasserstrahl mit festem Strahlmittel soll auf die Bereiche beschränkt werden, die nicht gemäß 1.1 bearbeitet werden können. Es muss gemäß einer genehmigten Spezifikation erfolgen. Diese muss vom Beschichtungsstoffhersteller auf das Beschichtungssystem abgestimmt sein. Für Oberflächen, die unbeschichtet bleiben, sollte die Rauheit so gering wie möglich sein. 2. 4. Oberflächenvorbereitung von Gusseisen Für Gusseisen als Beschichtungsträger gelten im Prinzip die gleichen Voraussetzungen wie bei Stahl. Die relativ dünne Gusshaut braucht jedoch im Gegensatz zur Walzhaut nicht entfernt werden. Die Rautiefe ist höher als die von Stählen. 3. Oberflächenvorbereitung von nichtrostenden Stählen 3.1 Reinigung Das Strahlen ist mit ferritfreien Strahlmitteln (Anteil an metallischem Eisen max. 0,1 %) durchzuführen. Die Strahlmittel dürfen zuvor nicht an ferritischen Materialien benutzt worden sein. Es sind auch alle festhaftenden Schweißspritzer, Schweißperlen und Schweißschlacken zu beseitigen. Bürsten, Pickhämmer, Spachtel und Schaber müssen aus nichtrostendem, austenitischen Stahl sein. Nichtmetallische Bürsten sind zulässig. Die Strahlmittelkorngröße und -form ist so zu wählen, dass bei zu beschichtenden Oberflächen eine kantige, bei nicht beschichteten eine möglichst glatte, feine Oberfläche erzielt wird. Oberflächenvorbereitung von Kupferlegierungen sowie Werkstoffen mit Überzügen aus Zink- oder Aluminiumwerkstoffen Die Bauteile sind sorgfältig zu reinigen und zu entfetten. Das Reinigungsverfahren ist mit dem Beschichtungsstoffhersteller abzustimmen. Folgende Verfahren sind zulässig: – Reinigung mit Kaltreiniger und Nachwaschen mit Frischwasser – Dampfstrahlreinigung mit Chemikalienzusatz – Hochdruckreinigung mit Chemikalienzusatz – leichtes Überstrahlen – Trockeneisstrahlen Unmittelbar nach dem Reinigen/Entfetten und der Trocknung sind die Bauteile mit einem Haftgrundmittel bzw. mit einem geeigneten Beschichtungsstoff, der gleichzeitig Haftgrundmittel und Deckbeschichtung darstellt, zu versehen. VI - Teil 10 Abschnitt 4 GL 2010 C Beschichtungen Kapitel 2 Seite 4–5 5. Oberflächenvorbereitung von Aluminiumlegierungen 7. 5.1 Entfetten Die nachstehenden Forderungen gelten nur für Oberflächen, die nach Fertigstellung des Bauteils mit einer Beschichtung zu versehen sind. Alle Flächen müssen gründlich entfettet werden. Chlorhaltige Reinigungsmittel sind dabei zu vermeiden. Sie können zu Korrosionsproblemen führen. 5.2 Reinigen Das Reinigungsverfahren muss zu dem jeweiligen Beschichtungsstoff kompatibel sein. 5.2.1 Beizen Eine saure Beizlösung muss gleichmäßig auf alle zu behandelnden Oberflächen aufgetragen werden. Nach dem Aufbringen muss das Reinigungsmittel für die vom Hersteller vorgeschriebene Einwirkzeit auf der Werkstoffoberfläche, gewöhnlich 20 – 30 Minuten, verbleiben. Anschließend muss die Oberfläche gründlich mit Frischwasser gespült werden, bis der pHWert des Waschwassers dem des Frischwassers entspricht. 5.2.2 Strahlen Als Strahlmittel kommt nur ferritfreier Edelkorund in Frage. Strahlmittel, die schon für andere Metalle als Aluminium verwendet wurden, sind wegen der Gefahr von Lochfraß zu vermeiden. Die Oberflächenrauhigkeit Rz sollte zwischen 25 und 50 μm liegen. Die vorbereiteten Oberflächen sollten gründlich entstaubt sein und so bald wie möglich beschichtet werden, da die neu gebildete Oxidschicht unter Witterungseinfluss zur Ausbildung einer porösen wasserhaltigen Deckschicht neigt. 5.2.3 Maschinelles Schleifen Maschinelles Schleifen beschränkt sich auf kleinere Flächen, an denen Beschichtungsschäden ausgebessert werden müssen oder wo aufgrund der Örtlichkeiten keine Strahlbehandlung oder Beizen durchführbar ist. Es sollte eine grobkörnige Schleifscheibe eingesetzt werden, um einen geeigneten Oberflächenzustand gemäß den Vorgaben des Beschichtungsstoffherstellers zu erreichen. Das Schleifen soll mindestens 25 mm in angrenzende beschichtete Oberflächen hineinreichen. 6. Oberflächenvorbereitung von Holz Die Oberflächen der Hölzer sind von allen Verunreinigungen und ggf. arteigenen Schichten zu befreien, z. B. durch: – Abschleifen – Absaugen – Abfegen Die Flächen sind mit einem geeigneten Einlassgrund zu versehen. Beim Auftrag von Einlassgrund und Folgebeschichtungen darf der Feuchtigkeitsgehalt des Vollholzes nicht mehr als 15 % betragen. Oberflächenvorbereitung von Faserverstärkten Kunststoffen (FVK) Die Oberflächen sind von allen Verunreinigungen, insbesondere von Trennmitteln, zu befreien. Die Oberfläche darf nicht angelöst werden. Ein kurzzeitiges Heißwasser-Hochdruckwaschen mit/ohne Chemikalienzusatz ist zur Beseitigung von Fett zulässig. Die Wassertemperatur darf 80 °C nicht überschreiten. Vor dem Aufbringen einer Beschichtung ist die Oberfläche durch Schleifen anzurauen (Schleifpapier Körnung 100 oder feiner). Der Gelcoat darf nicht durchgeschliffen werden. Der Schleifstaub kann u. a. durch elektrostatische Kräfte auf den Oberflächen haften und ist durch geeignete Verfahren zu entfernen (z. B. Abblasen mit ionisierter Luft). Ggf. ist nach dem Anrauen ein Haftgrundmittel aufzubringen. Zu beachten sind auch die Angaben in den GL-Vorschriften für Nichtmetallische Werkstoffe (II-2). C. Auswahl der Beschichtungsstoffe 1. Fertigungsbeschichtungen (FB) (Shopprimer) Die Anforderungen an Fertigungsbeschichtungen hinsichtlich des Korrosionsschutzes werden in den GL-Vorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35 geregelt. Die speziell im Schiffbau (GL-Klasse) zum Einsatz kommenden Fertigungsbeschichtungen müssen vom GL zugelassen sein. Für diese gelten zusätzlich die Anforderungen gemäß den GL-Vorschriften für Allgemeine Anforderungen, Qualifikationsnachweise, Zulassungen (II-3-1), Abschnitt 6. Soll eine Fertigungsbeschichtung in Kombination mit einer Korrosionsschutzbeschichtung für Ballastwassertanks verwendet werden, sind die GL Rules for Coating of Ballast Water Tanks (VI-10-1) zu beachten. 2. Korrosionsschutzsysteme Beschichtungsstoffe/Beschichtungssysteme sind nach gültigen internationalen Vorschriften, sowie den vorherrschenden Umgebungs- und Anwendungsbedingungen auszuwählen und einzusetzen. Geeignete Beschichtungssysteme für die Verwendung in Laderäumen auf Massengutschiffen und an der Schiffsaußenhaut von Stahlschiffen sind in Tabelle 4.3 dargestellt. Die Eignung ist in jedem Fall durch den Beschichtungsstoffhersteller zu garantieren und auf Verlangen nachzuweisen. Die wichtigsten Daten eines Beschichtungsstoffes sind gemäß STG-Richt- Kapitel 2 Seite 4–6 Abschnitt 4 C Beschichtungen VI - Teil 10 GL 2010 linie Nr. 22161 zu dokumentieren. Bei der Auswahl müssen die jeweiligen gesetzlichen Auflagen und technischen Regeln hinsichtlich des Arbeits-, Brandund Umweltschutzes durch den Anwender beachtet werden. der normalen Korrosionsschutzbeschichtungssysteme hinaus. Sie sind in ihrer Applikation, Anwendung oder Eignung sehr speziell und nur in bestimmten Bereichen einzusetzen. Die Wahl eines Beschichtungssystems für einen bestimmten Fall sollte vorzugsweise auf Praxiserfahrungen bei ähnlichen Fällen beruhen. Beschichtungssysteme, die starken dynamischen oder Dehnungsbeanspruchungen unterliegen, wie sie z. B. besonders bei Schiffen aus höherfesten Feinkornbaustählen auftreten können oder die hohen Temperaturbelastungen widerstehen müssen, müssen für derartige Beanspruchungen besonders geeignet sein. 3.2 Neben den erforderlichen Praxistests kann die Korrosionsschutzwirkung von Beschichtungen anhand von Labortests bewertet werden. (Hierzu wird auf die GLVorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35 verwiesen). Zusätzlich sollte bei Unterwasserbeschichtungen die Verträglichkeit mit dem kathodischen Korrosionsschutz-Verfahren gemäß STGRichtlinie Nr. 2220 oder gleichwertiger Verfahren nachgewiesen werden. Abb. 4.1 zeigt zwei typische Beschichtungssysteme für Aluminiumstrukturen. 3. Sonderbeschichtungen 3.1 Allgemeines Die in diesem Abschnitt angesprochenen Beschichtungen/Beschichtungsstoffe gehen über den Rahmen –––––––––––––– 1 Sollen Daten zur Beschichtung von Ballastwassertanks dokumentiert werden, gelten die GL-Vorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35 zur Einhaltung der IMO Resolution MSC.215(82). Weichbeschichtungen Die Basis dieser lösemittelfreien Beschichtungsstoffe sind Wollfette, Fette, Mineralöle und/oder Wachse. Sie werden als Korrosionsschutzbeschichtungen z. B. in Wasserballasttanks2 durch Spritzen in Schichtdicken bis zu 2 mm eingesetzt. Weil in diesen Bereichen oft nur ein Entfernen des losen Rostes möglich ist, sind diese Typen besonders im Reparaturfall geeignet. Wo jedoch, z. B. aufgrund der Größe der Tanks (Vorpiek), starke Wasserbewegungen zu erwarten sind, sollten eher andere Beschichtungen zum Einsatz kommen. Die Beschichtungen sind, da normalerweise keine Lösemittel enthalten sind, sofort nach der Applikation mit Wasser belastbar. Der Nachteil dieser Produkte sind die relativ weich bleibenden Beschichtungen. Um ein ordnungsgemäßes Begehen und Inspizieren zu ermöglichen sind alle notwendigen Maßnahmen und Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Beim Fluten und Lenzen der Tanks ist darauf zu achten, dass Bestandteile der Weichbeschichtung nicht in die freien Gewässer gelangen. Weichbeschichtungen sind für Ballastwassertanks im Schiffsneubau nicht zugelassen und bei der Reparatur werden sie für die Festlegung der Besichtigungsintervalle nicht berücksichtigt. –––––––––––––– 2 Die Verwendung von Weichbeschichtungen in Ballastwassertanks kann eingeschränkt sein. Hierzu wird auf die GLVorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35 verwiesen VI - Teil 10 Abschnitt 4 GL 2010 C Beschichtungen Kapitel 2 Seite 4–7 Entfettet ( nicht gestrahlt), gebeizt und gewaschen Ent fettet und gestrahlt Haftprimer (6 - 10 mm) Epoxid- Haftprimer (40 mm) Epoxidharz (40 mm) Füller (wenn nötig) Füller (wenn nötig) Epoxidharz Primer (200 mm) Epoxidharz Primer (160 mm) Deckanstrich (100 mm) Deckanstrich (100 mm) Abb. 4.1 Typische Beschichtungssysteme für Aluminiumstrukturen Abschnitt 4 C Kapitel 2 Seite 4–8 Tabelle 4.3 Beschichtungen VI - Teil 10 GL 2010 Beispiele für geeignete Beschichtungssysteme in Anlehnung an die STG-Richtlinie Nr. 2215 Bereiche Bindemittelgrundlage Grundbeschichtung Deckbeschichtung Gesamttrocken schichtdicke 1 × 500 PSa2½ 1 × 125 1 × 125 250 Teer-Epoxid (TE) 1 – 2 × 125 1 × 125 250 – 375 Polyurethan (PUR) 2 × 100 1 × 100 300 1 × 125 1 × 125 250 Teer-Polyurethan (PUR-T) 500 1 × 300 300 3 × 100 TeerPolyvinylchlorid (PVC-T) 2 × 100 1 × 100 300 Chlorkautschuk (RUC) 2 × 90 1 × 90 270 1 × 125 1 × 125 250 PSa2½ / St3 PSa2 Alkydharz (AK) PSa2½ Überwasserschiff Acrylharz (AY) PSa2 EP St3 / PSa2½ Epoidharzester (EPE) St2 PUR PVC PSa2½ RUC EP PUR Bemerkungen lösemittelfrei eisgehende Schiffe lösemittelfrei PSa2½ Polyvinylchlorid (PVC) Teer (T) Laderäume für Schüttgut Mindestschichtdicke [μm] Sa2½ Epoxidharz (EP) Unterwasserschiff / Seewasserballasttanks Norm-Reinheitsgrad (vor Beschichtung) St3 300 3 × 40 1 × 40 160 Erste Grundbeschichtung mit Korrosionsschutzpigment 1 × 60 (Zinksilikat) + 1 × 30 (Sperrgrund) + 1 × 40 1 × 40 170 Verstärkter Korrosionsschutz 2 × 60 1 × 40 160 2 × 40 2 × 40 160 1 × 100 1 × 40 140 1 × 90 2 × 40 170 1 × 100 2 × 40 180 1 × 100 2 × 40 180 1 × 80 2 × 40 160 1 × 150 1 × 100 150 1 × 100 200 VI - Teil 10 Abschnitt 4 GL 2010 3.3 C Beschichtungen Reparaturbeschichtungen Unter Reparaturbeschichtungen werden Beschichtungen verstanden, die bevorzugt für die Reparatur/ Erneuerung beim Innenschutz, z. B. von Seewasserballasttanks auf älteren Schiffen, eingesetzt werden. Es handelt sich hierbei um halbharte Beschichtungen mit stark inhibierender Wirkung. Eine für die Applikation ausreichende Oberflächenvorbereitung sollte z. B. durch Druckwasserstrahlen in Anlehnung an die STG Richtlinie Nr. 2222 oder durch maschinelle Oberflächenvorbereitung mit Reinigung erreichbar sein. Derartige Beschichtungen können seitens des GL auf ihre besondere Eignung hin überprüft werden. Nach erfolgreichem Praxistest eines solchen Systems wird eine Produktzulassung ausgestellt. Beim Einsatz von Reparaturbeschichtungen mit Produktzulassung in Bereichen mit Klassenbelang, wie z. B. Ballastwassertanks, sind hinsichtlich der sich ergebenden Inspektionsintervalle die GL-Vorschriften für Klassifikation und Besichtigungen (I-0-0) zu beachten. 3.4 Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) Die mit Glasflocken, -fasern, -matten, -geweben und -vliesen verstärkten lösemittelfreien Kunststoffe auf der Basis ungesättigter Polyester (UP), Epoxidharz (EP) und Polyurethan (PUR) ergeben sehr abriebfeste und dichte Dickbeschichtungen. Die Applikation erfolgt durch Spritzen bzw. durch Aufspachteln und Einlegen von Glasmatten, -geweben oder -vliesen. Je nach Beanspruchung sind die Anzahl und die Dicke der Einlagen unterschiedlich. Die Schichtdicken der Beschichtungen betragen bis zu mehrere Millimeter. Als Oberflächenvorbereitung ist ein Strahlen im Norm-Reinheitsgrad Sa2 ½ erforderlich. Fertigungsbeschichtungen sind als Untergrund nicht geeignet. Die speziellen Bereiche, die mit diesen Systemen beschichtet werden, sind z. B. die Wechseltauchzonen von Offshore-Bauwerken sowie Schutzschilde von elektrischen Korrosionsschutzanlagen oder Rumpfpartien von eisgehenden Schiffen. 3.5 Decksbeläge Decksbeläge im Sinne dieser Richtlinien sind Beschichtungen, die sich durch sehr guten Korrosionsschutz sowie durch höchste Abriebfestigkeit und Rutschhemmung auszeichnen. Sie werden hauptsächlich auf stark beanspruchten Arbeitsflächen in Außenbereichen aufgebracht. Die Beschichtungen haben eine Gesamttrockenschichtdicke von 2 –10 mm. Die Bindemittelgrundlage sind lösemittelfreies Polyurethan (PUR), Epoxidharz (EP), Acrylharz (AY) oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Die Oberflächenvorbereitung ist durch Strahlen mit Norm-Reinheitsgrad Sa2½ vorzunehmen. Zum Schutze des gestrahlten Stahles sowie zur Haftungsverbesserung der Beschichtungen ist die Aufbringung einer Grundbeschichtung erforderlich. Das hochgefüllte Beschichtungsmaterial wird in einer oder mehreren Kapitel 2 Seite 4–9 Schichten vorwiegend durch Aufspachteln appliziert. Die Rutschhemmung der Beschichtung wird durch Einstreuen oder Einarbeiten von Mineralstoffen verschiedener Korngrößen und Formen in die nasse Schicht erreicht. Abschließend erfolgt eine Versiegelung der Oberfläche. Teilweise werden auch speziell modifizierte Asphalt-/Bitumen-Kombinationen als Belag eingesetzt. In Schichtdicken zwischen 25 – 50 mm sind die Beläge zur Verbesserung der Belastungsfähigkeit mit Streckmetall bzw. Gitterrosten armiert. Diese Beläge bieten einen guten Korrosionsschutz, haben jedoch thermoplastische Eigenschaft und ein hohes Gewicht. 3.6 Auskleidungen Auskleidungen aus organischen Werkstoffen für Ladetanksysteme von Produktentankern sollen in Übereinstimmung mit DIN EN 14879-4 sein. Die konstruktive Gestaltung der metallischen Bauteile soll den Anforderungen gemäß DIN EN 14879-1 bzw. DIN 2874 genügen. Auskleidungen mit Folien aus Hart- oder Weichgummi werden für Ladetanks von Produktentankern für spezielle Ladegüter, wie z. B. Phosphorsäure, eingesetzt. Die Oberfläche wird durch Strahlen mit NormReinheitsgrad Sa2½ vorbereitet. Anschließend erfolgt durch Aufbringung einer speziellen Grundbeschichtung der temporäre Schutz der Stahloberfläche. Nach Beendigung der Vorbereitungsarbeiten im Tank erfolgt, unter kontrollierter Klimatisierung, die Auskleidung durch Aufkleben und Verschweißung der Folienbahnen. Die Selbstvulkanisation der Auskleidung erfolgt je nach Gummityp innerhalb von einigen Wochen bzw. Monaten bei Temperaturen von 20 – 250 °C. Die zum Lade-/Lenzsystem gehörenden Apparate, Armaturen und Rohrleitungen werden in der Werkstatt im geschlossenen Autoklaven unter Druck bei erhöhten Temperaturen vulkanisiert. Außerdem gibt es lösungsmittelfreie gummimodifizierte Urethanbeschichtungen, welche durch spezielle Hochdruck-Spritzanlagen in Dicken von 1 – 5 mm aufgebracht werden. 4. Zulassung von Beschichtungen Für alle Beschichtungssysteme kann beim GL eine Zulassung beantragt werden. Dem GL muss hierbei nachgewiesen werden, dass der Beschichtungsstoff im Hinblick auf den jeweiligen Verwendungszweck geeignet ist. Es muss ein schriftlicher Antrag beim GL gestellt werden. Nach erfolgreicher Prüfung der dem Antrag beiliegenden Produktdatenblätter, Beschichtungsspezifikationen und Eignungsnachweise, wie z. B. Referenzen und relevante Testergebnisse usw., wird ein Zertifikat vom GL ausgestellt. Beschichtungsstoffe für Seewasserballasttanks gemäß den GL- Kapitel 2 Seite 4–10 Abschnitt 4 D Beschichtungen VI - Teil 10 GL 2010 den; werden beide Werte in festzulegenden Zeitabständen gemessen, darf auch bei höherer relativer Luftfeuchte appliziert werden. Vorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35 müssen zugelassen sein. D. Sofern Beschichtungen für Ballastwassertanks appliziert werden, gelten die Anforderungen gemäß den GL-Vorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35. 1. – Allgemeine Anforderungen – Alle Oberflächen müssen vor der Beschichtung staubfrei gehalten werden. – Erforderliche Gerüste oder Stellagen müssen, wenn möglich, so angeordnet werden, dass die zu beschichtenden Flächen durchgehend bearbeitet werden können (z. B. freistehende Gerüste). Werden Beheizungsgeräte verwendet, müssen die Abgase der Energieerzeuger nach außen geleitet werden; sie dürfen sich nicht mit der Heizluft vermischen und auf den Oberflächen niederschlagen. – – Applikation von Beschichtungssystemen Wenn nicht anders vereinbart, soll die Beschichtung der entsprechend vorbereiteten Oberflächen binnen vier Stunden nach dem Strahlen oder maschinellen Schleifen erfolgen. – Die jeweiligen Trocken- oder Aushärtungszeiten zwischen den einzelnen Folgeschichten müssen den Herstelleranweisungen unter gebührender Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen entsprechen. – Während der Aufbringung der einzelnen Schichten müssen alle kritischen Bereiche wie Kanten, Ecken, Schweißnähte, Halterungen, Schrauben und Muttern und Spalte vorgelegt werden, um die Einhaltung der Mindestschichtdicke und eine einwandfreie Schichtfolge zu gewährleisten. – Die maximale Schichtdicke sollte, sofern vom Farbhersteller nicht anders vorgegeben, die dreifache Sollschichtdicke nicht überschreiten. – Die Oberflächentemperatur sollte weniger als 30 °C betragen, aber mindestens 3 °C über dem Taupunkt liegen und die Lufttemperatur sollte, wenn vom Beschichtungsstoffhersteller nicht anders zugelassen, größer 5 °C sein. – Die relative Luftfeuchtigkeit darf bei EpoxidBasis-Systemen maximal 90 % und bei feuchtigkeitsaushärtenden Polyurethan-Systemen maximal 95 % betragen. In der Praxis hat sich folgende Regelung bewährt: – Werden Oberflächentemperatur und Taupunkt nicht in festgelegten Zeitabständen gemessen, darf nur bis zu einer relativen Luftfeuchte von max. 85 % appliziert wer- Die erste Messung ist vor Beginn der Applikation durchzuführen. Die Zeitabstände für weitere Messungen sind in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen und deren Veränderungen ggf. zu variieren. Es sollte keine Beschichtung aufgebracht werden, wenn ein Wetterumschwung zu erwarten ist, sodass die spezifizierten Umgebungsparameter in den nächsten 2 Stunden im Anschluss an die Beschichtungsarbeiten nicht eingehalten werden können. Grundsätzlich sollten für diesen Bereich auch die Anforderungen gemäß ISO 12944-7 beachtet werden. 2. Spritzen Jede Lage muss so auf die gesamte Oberfläche aufgebracht werden, dass eine gleichmäßige und geschlossene Schicht entsteht. Mängel in der Beschichtung, die die Korrosionsschutzwirkung verringern, müssen vor dem Aufbringen der nächsten Lage ausgebessert werden. 3. Streichen, Rollen An Stellen an denen aufgrund der Örtlichkeiten kein Spritzen möglich ist, muss die Beschichtung durch Streichen oder Rollen aufgebracht werden. Das Werkzeug und der Beschichtungsstoff (beim Rollen) müssen für den geforderten Einsatzzweck geeignet sein. 4. Lagerung von Beschichtungsstoffen Wenn vom Hersteller der Beschichtungsstoffe keine anderen Forderungen erhoben werden, sind für die Materialien Lagertemperaturen zwischen 5 und 30 °C einzuhalten. Die Materialien dürfen nicht überlagert werden; die Angaben des Herstellers sind hierfür zu beachten. 5. Zulassung von Beschichtungsbetrieben Beschichtungsbetriebe können vom GL zugelassen werden. Als Voraussetzung muss der Betrieb durch geeignetes Personal und einwandfreie Arbeitsgeräte sicherstellen, dass die Anforderungen an die Verarbeitung der Beschichtungsstoffe eingehalten werden. Ein bestehendes Qualitätsmanagementsystem mit definierten Arbeitsabläufen und vorgesehenen firmeneigenen Qualitätskontrollen muss nachgewiesen werden. Die Überprüfung der bestehenden Bedingungen vor Ort mit positivem Ergebnis ist als grundlegende Voraussetzung anzusehen. Sie ist vor Beginn der Arbeiten durchzuführen und stichprobenweise während der Applikation zu bestätigen. Sind alle Anforderungen erfüllt und verlaufen die Prüfungen erfolgreich, wird vom GL ein Zertifikat ausgestellt. VI - Teil 10 Abschnitt 4 GL 2010 E. 1. F Beschichtungen Fachgerechte Nachbesserung von Beschädigungen und Mängeln in Beschichtungssystemen während der Bauzeit Allgemeines Eine Klassifizierung von Beschichtungsschäden kann z. B. nach der STG-Richtlinie Nr. 2221 erfolgen. Die Nachbesserung hat grundsätzlich dem für den jeweiligen Bereich vorgesehenen Beschichtungssystem einschließlich der Oberflächenvorbereitung zu entsprechen. 2. Ungenügende Schichtdicke Oberflächen, an denen die Schichtdicke nicht ausreichend ist, müssen gründlich gereinigt und, wenn nötig, abgeschliffen werden. Anschließend muss eine kompatible Beschichtung aufgebracht werden, bis die geforderte Schichtdicke erreicht ist. Die Übergänge zur ursprünglichen Beschichtung sollen fließend sein. 3. Verunreinigte Oberflächen Verunreinigte Oberflächen, die noch weiter beschichtet werden sollen, müssen gemäß B. erneut vorbereitet werden. 4. Beschichtungsschäden ohne freigelegte Metalloberfläche Die betroffenen Oberflächenbereiche müssen zunächst gemäß B. gereinigt und entfettet werden. Darüber hinaus ist es erforderlich, durch Anschleifen der Randbereiche glatte Übergänge zu schaffen, um eine möglichst einheitliche Fläche zu erhalten. Viele 2Komp.-Beschichtungen haben ein Überarbeitungsintervall, darum müssen bei Überschreitung dieses Intervalls noch zusätzliche Randzonen im intakten Bereich angeschliffen oder aufgeraut werden, um eine einwandfreie Haftung im Übergangsbereich zu gewährleisten. 5. Beschichtungsschäden mit freigelegter Metalloberfläche Die Bedingungen des Materials oder Systems an Oberflächenvorbereitung, die Applikationsdaten für jede Einzelschicht usw., sind gemäß Spezifikation einzuhalten. Für die angrenzenden Beschichtungsbereiche ist gemäß 4. zu verfahren. 6. Reparatur von Mängelbereichen in Ballastwassertanks gemäß IMO Resolution MSC.215(82) Sofern Mängelbereiche in Ballastwassertanks auftreten, sind Maßnahmen zu treffen, die in den GLVorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35 genannt sind. Kapitel 2 Seite 4–11 F. Prüfung, Abnahme und Dokumentation der Beschichtungssysteme Sofern Beschichtungssysteme gemäß IMO Resolution MSC.215(82) appliziert werden, gelten für die Prüfung, Abnahme und Dokumentation die GLVorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35. 1. Prüfung Die Oberflächenvorbereitung eines Bauteils oder einer Struktur sollte folgendermaßen vor Beginn der Beschichtungsarbeiten überprüft werden: – Kontrolle des geforderten Rauhigkeitsprofils (Sichtprüfung oder Tastschnittverfahren) – Prüfung auf lösliche Salze und andere nicht sichtbare Verunreinigungen (siehe ISO 8502) bei hochwertigen Beschichtungssystemen, wie z. B. für Ladetanks und Seewasser-Ballastwassertanks Im Rahmen der Applikation sollte jede einzelne aufgebrachte Beschichtung und abschließend das gesamte Beschichtungssystem folgendermaßen überprüft werden: – Visuelle Betrachtung auf Gleichmäßigkeit, Farbe, Deckungsvermögen, Aushärtung und eventuelle Mängel (z. B. Risse, Abblätterungen, Krater usw.) – Schichtdickenmessung auf Einhaltung der geforderten Soll- oder Mindestschichtdicke – Beschichtungssysteme für Ladetanks von Chemikalien- und Produktentanker sind zusätzlich mit Nieder- oder Hochspannungsgeräten auf Porenfreiheit zu prüfen. – In besonderen Fällen ist auch eine Prüfung der Haftfestigkeit (siehe ISO 2409 oder ISO 4624) möglich. Es besteht die Möglichkeit Kontrollflächen gemäß ISO 12944-7 am Objekt vorzusehen. Der Umfang, die Anzahl und Lage dieser Kontrollflächen sind vor Beginn der Beschichtungsarbeiten zwischen den beteiligten Parteien zu vereinbaren. 2. Abnahme und Dokumentation Zur Abnahme (siehe STG-Abnahmeprotokoll) von vorbereiteten Oberflächen und Beschichtungssystemen in sämtlichen Außenbereichen, Wassertanks und Laderäumen werden vom Verarbeiter neben der Werft prinzipiell der Beschichtungsstofflieferant und der Reeder eingeladen. Im Falle von Seewasserballasttanks und für den Unterwasserbereich der Außenhaut von IW-Schiffen hat eine Abnahme durch den GLBesichtiger zu erfolgen. Der Verarbeiter hat eine Dokumentation zu erstellen und diese an die Werft und ggf. an die beteiligten Partner zu liefern. Die Dokumentation muss die Kontrollen und Abnahmen sowie die Bedingungen während der Bearbeitung einschließlich der Daten der eingesetzten Beschichtungsstoffe ausweisen. Kapitel 2 Seite 4–12 Abschnitt 4 F Beschichtungen VI - Teil 10 GL 2010 STG-Abnahme-Protokoll für den Verarbeiter STG-Acceptance-Protocol for Applicator Firma: Company Inspektor: Inspector Objekt: Object Bereich: Area Datum: Date Werft: Yard Oberflächenvorbereitung gemäß Beschichtungsplan: Surface preparation acc. to coating plan Abnahme: Acceptance ja yes IST: act. nein no Beschichtungs-System gemäß Beschichtungsplan: Coating system acc. to coating plan Schichtdicken: Film thickness μm micr. von from μm micr. bis to mittel average μm micr. Oberflächenbeschaffenheit: Surface condition Abnahme: Acceptance ja yes nein no Bemerkungen: Remarks Unterschriften der Teilnehmer Signatures of participants Verarbeiter / Applicator Verteiler: Distribution Werft / Yard Reederei / Owner Werft / Beschichtungsstoff-Lieferant / Reederei Yard / Coating material supplier / Owner Beschichtungsstoff-Lieferant / Coating material supplier VI - Teil 10 Abschnitt 5 GL 2010 B Überzüge auf Stahl Kapitel 2 Seite 5–1 Abschnitt 5 Überzüge auf Stahl A. Feuerverzinken Überzüge durch Feuerverzinken müssen den Anforderungen gemäß ISO 1461 entsprechen. Feuerverzinkte Bauteile sollten zusätzlich durch eine Beschichtung geschützt werden (Duplex-Beschichtung). – Nettogewicht – Herstellungsdatum 3. – Jede Schicht muss gleichmäßig auf die gesamte Oberfläche aufgetragen werden. Der Überzug soll in mehreren Schichten in Kreuzlagen aufgebracht werden. – Anlagen und Ausrüstung zum thermischen Spritzen sollten den Anforderungen gemäß EN 1395 entsprechen. – Für Teile die nach dem Spritzen geschweißt werden sollen, muss ein Bereich im Abstand von 5 – 10 cm zur Schweißfuge unbeschichtet bleiben. – Der Zeitraum zwischen Vorbereitung und Spritzen ist so zu wählen, dass die zu beschichtende Oberfläche sauber und trocken bleibt und nicht sichtbar oxidiert. Die Zeit sollte weniger als 4 Stunden betragen. Der Überzug muss fest anhaften. Spritzschichten müssen ein gleichmäßiges, nicht zu grobes Oberflächenbild zeigen. Sie müssen frei sein von Blasen, Einschlüssen, lose anhaftendem Spritzmetall, Verfärbungen, Verletzungen und unbeschichteten Stellen. – Vor dem Aufbringen einer Folgeschicht müssen eventuell aufgetretene Schäden der darunter liegenden Schicht ausgebessert werden. Die Stahltemperatur muss mindestens 3 °C über dem Taupunkt liegen. – Die Versiegelung kann entweder durch eine chemische Umwandlung (durch Phosphatieren, durch Reaktionsverdichtungsstoffe usw.) oder durch die Verwendung eines geeigneten Anstrichsystems, die die Porositäten abdeckt, erreicht werden. B. Thermisches Spritzen 1. Oberflächenvorbereitung und Applikationsbedingungen Die Oberflächenvorbereitung der Stahlflächen muss den Anforderungen gemäß Abschnitt 4, B.1., entsprechen. Weitere Hinweise und Empfehlungen können der EN 13507 "Vorbehandlung von Oberflächen metallischer Werkstücke und Bauteile für das thermische Spritzen" entnommen werden. Bezüglich der Applikationsbedingungen sind folgende Punkte zu beachten: – – 2. Arbeitstechnik beim Spritzen Überzugswerkstoffe Als geeignete Werkstoffe für das Metallspritzen kommen – Aluminium: Al99,5 und – Al-Mg-Legierung: AlMg5 gemäß ISO 14919 oder gleichwertige Gütegrade in Frage. Folgende Informationen müssen bezüglich des verwendeten Zusatzwerkstoffs verfügbar sein: 4. Mindestschichtdicke Die Mindestschichtdicke des Überzugs darf die in Tabelle 5.1 angegebenen Werte nicht unterschreiten: Tabelle 5.1 – Werkstoffdatenblatt – Werkstoffprüfbescheinigung – Herstellerbezeichnung – Verwendeter Standard – Fabrikations- oder Chargennummer Aluminium – Chemische Analyse – Drahtdurchmesser AlMgLegierung Mindestschichtdicken von Spritzüberzügen Spritzwerkstoff Mindestschichtdicke [μm] ohne Anstrich mit Anstrich Al99,5 200 150 AlMg5 250 200 Kapitel 2 Seite 5–2 Abschnitt 5 B Überzüge auf Stahl VI - Teil 10 GL 2010 Das zuständige Personal sollte gemäß ISO 14918 geprüft sein. werden. Die Überprüfung der bestehenden Bedingungen vor Ort mit positivem Ergebnis ist als grundlegende Voraussetzung anzusehen. Diese ist vor Beginn der Arbeiten durchzuführen und stichprobenweise während der Applikation zu bestätigen. Sind alle Anforderungen erfüllt und verlaufen die Prüfungen erfolgreich wird vom GL ein Zertifikat ausgestellt. Spritzbetriebe im Sinne dieser Richtlinien können eine Zulassung durch den GL beantragen. Hierbei muss der Betrieb durch geeignetes Personal und einwandfreie Arbeitsgeräte sicherstellen, dass die Anforderungen an die Verarbeitung der Überzugswerkstoffe eingehalten werden. Ein bestehendes Qualitätsmanagementsystem mit definierten Arbeitsabläufen und vorgesehenen firmeneigenen Qualitätskontrollen muss nachgewiesen Spritzbetriebe, die thermisch gespritzte Schichten zum Verbessern der Werkstückeigenschaften, zum Beispiel in Bezug auf Verschleiß, Korrosion, Wärmeübergang, elektrische Leitfähigkeit und anderes oder zum Wiederherstellen der Betriebsfähigkeit von Bauteilen gemäß den Klassifikations- und Bauvorschriften des GL herstellen, müssen gemäß den GL Schweißvorschriften zugelassen sein. 5. Qualitätssicherung beim Spritzen Die Prüfung von thermischen Spritzschichten sollte in Anlehnung an das DVS Merkblatt 2301 bzw. 2304 erfolgen. VI - Teil 10 Abschnitt 6 GL 2010 B Zertifizierung von Beschichtungsarbeiten Kapitel 2 Seite 6–1 Abschnitt 6 Zertifizierung von Beschichtungsarbeiten A. Allgemeines 1. Die Applikation von Beschichtungssystemen kann durch den GL zertifiziert werden. Das Anwendungsgebiet ist hierbei im Wesentlichen die Beschichtung von Ladetanks; allerdings kann der Umfang auch auf andere Bereiche, wie Ballasttanks, Außenhaut, Aufbauten usw., ausgedehnt werden. 2. Ablauf der Zertifizierung 2.1 Schriftliche Beantragung des Auftraggebers (Reeder, Werft, Beschichtungsstoffhersteller, Applikateur usw.) bei der Unternehmenszentrale des GL Der Umfang der Zertifizierung ist durch Angabe der zu beschichtenden und zu überwachenden Bereiche zu definieren. Technische Grundlage ist die Beschichtungsspezifikation. Basierend auf diesen Angaben wird ein Angebot durch den GL unterbreitet. 3. Abnahmen des Stahlbaus und Oberflächenvorbereitung Die korrekte bauliche Ausführung ist zu verifizieren. – Schweißnähte sind gemäß der Spezifikation auf Nahtüberhöhung, Nahtübergänge, Oberflächenbeschaffenheit und Schweißspritzer zu kontrollieren. – Die Oberflächenvorbereitung muss gemäß der Spezifikation bzw. den darin genannten Normen vorgenommen werden und wird durch den Besichtiger auf Einhaltung der Vorgaben überprüft. – Die maßgeblichen Parameter der Oberflächenvorbereitung wie z. B. eingesetzte und kontinuierlich überwachte Strahlgutqualität, Strahldruck, Umgebungsbedingungen beim Strahlen (Stahl- und Lufttemperatur, Luftfeuchte, Taupunkt usw.) sind gemäß der Vorgaben einzuhalten, und die Bedingungen zu dokumentieren. – Der erreichte Oberflächenvorbereitungsstandard ist für alle relevanten Oberflächen ebenfalls zu dokumentieren (und durch die beteiligten Parteien abzunehmen). B. Bestandteile der Zertifizierung 4. 1. Abgleich der Beschichtungsspezifikation – Der Applikateur muss durch geeignetes Personal und einwandfreie Arbeitsgeräte sicherstellen, dass die Anforderungen an die Verarbeitung der Beschichtungsstoffe eingehalten werden. – Ein bestehendes Qualitätsmanagementsystem mit definierten Arbeitsabläufen und vorgesehenen firmeneigenen Qualitätskontrollen muss nachgewiesen werden. – Die Überprüfung der bestehenden Bedingungen vor Ort mit positivem Ergebnis ist als grundlegende Voraussetzung anzusehen. Sie ist vor Beginn der Arbeiten durchzuführen und stichprobenweise während der Applikation zu bestätigen. – Gegebenenfalls ist ein Austausch von ungeeignetem Personal bzw. Gerät auch in der laufenden Fertigung vorzusehen. Die in der eingereichten Spezifikation beschriebenen Punkte legen maßgeblich alle daraus resultierenden Anforderungen und Maßnahmen fest. – Die Vollständigkeit des Anforderungskatalogs und die Erfüllung der Vorgaben ist zu überprüfen. – Bestandteile der Spezifikation, wie z. B. Vorgaben des Beschichtungsstofflieferanten sowie anderer Unterauftragnehmer der Werft, werden koordiniert und abgestimmt. 2. Qualitätssicherung des Beschichtungsstoffherstellers Beim Beschichtungsstoffhersteller ist eine Betrachtung/Analyse des Qualitätssicherungssystems durchzuführen. Die Einsichtnahme von relevanten Unterlagen bezüglich Herstellungsprozesse und deren Kontrolle sowie der nachfolgenden Qualitätsprüfungen beim Hersteller muss ermöglicht werden. Hierzu kann ein Ortstermin notwendig sein. 5. – Qualitätssicherung des Applikateurs (Personen, Ausrüstung, Verfahren) Applikationsbedingungen Die Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Luft- und Stahltemperatur, Luftfeuchte, Taupunkt, Überarbeitungsintervalle, erreichte Kapitel 2 Seite 6–2 Abschnitt 6 C Zertifizierung von Beschichtungsarbeiten Schichtdicken, Zwischenabnahmen usw., müssen kontinuierlich aufgenommen und dokumentiert werden. – Die Protokollierung und Bewertung der maßgeblichen Daten und Ergebnisse erfolgt durch den verantwortlichen GL-Besichtiger. – Geeignete Mess- und Dokumentationsmittel müssen zur Verfügung stehen. 6. Erprobung, Ausbesserung Spezifizierte Nachbehandlungen wie z. B. "hot curing" der Beschichtung sowie die relevanten abschließenden Prüfungen, wie z. B. Seewassertest, werden ebenfalls, VI - Teil 10 GL 2010 gleichermaßen wie etwaige erforderliche Nachbesserungen, durch den GL-Besichtiger dokumentiert und abgenommen. C. Zertifizierung Sämtliche Unterlagen bezüglich der unter B. genannten "Bestandteile der Zertifizierung" sind beim GL einzureichen. Basierend auf der erstellten Dokumentation wird nach zufrieden stellender Prüfung die Zertifizierung vorgenommen und ein entsprechendes Zertifikat erstellt. VI - Teil 10 Abschnitt 7 GL 2010 A Kathodischer Korrosionsschutz Kapitel 2 Seite 7–1 Abschnitt 7 Kathodischer Korrosionsschutz A. Allgemeines Das Design und die Auslegung der kathodischen Schutzsysteme müssen die spezifischen Anforderungen der Struktur oder des Bauteils berücksichtigen. Diese Schutzsysteme müssen den Korrosionsschutz für die spezifizierte Schutzdauer gewährleisten. Um einen ausreichenden Schutz garantieren zu können, muss die Struktur ausreichend polarisiert sein. Die in Tabelle 7.1 spezifizierten Schutzpotentiale sind einzuhalten. Die kathodischen Schutzsysteme müssen mit der zur Anwendung kommenden Beschichtung kompatibel sein, d. h. durch deren Anwendung darf keine Beeinträchtigung der Qualität und Funktionalität der Beschichtung erfolgen. Ein Nachweis der Beständigkeit soll gemäß den Anforderungen der STG-Richtlinie Nr. 2220 oder eines gleichwertigen Standards erfolgen. Das Schiff oder die zu schützende Struktur ist in eine geeignete und zweckmäßige Anzahl von kathodischen Tabelle 7.1 Schutzzonen (KSZ) einzuteilen. Dabei handelt es sich um Oberflächen unterschiedlicher korrosiver Beanspruchung oder unterschiedliche Wirkbereiche aufgrund geometrischer Vorgaben. Die Flächen der jeweiligen KSZs müssen möglichst genau bestimmt bzw. abgeschätzt werden. Die Auslegung der notwendigen Schutzstromdichte für eine KSZ soll gemäß den Empfehlungen der Tabelle 7.2, die des jeweiligen Schutzpotentials gemäß Tabelle 7.1 erfolgen. Der erforderliche Schutzstrombedarf für eine KSZ (IKSZ) ergibt sich aus dem Produkt der KSZ-Fläche (AKSZ) und der jeweiligen Schutzstromdichte (iKSZ) wie folgt: Gleichung I: I KSZ = A KSZ ⋅ i KSZ Für die Außenhaut von Schiffen mit dem Klassenzusatz IW und für Seewasserballasttanks sind die GLVorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35 zu beachten. Schutzpotentiale für den KKS verschiedener Metalle in Seewasser Bereich des Schutzpotentials (Ag/AgCI/Seewasser) Zu schützende Struktur aus Werkstoff AlMg-, AlMgSi-Legierungen Negatives Mindestpotential Negatives Höchstpotential – 0,80 V – 1,10 V 1 – 0,80 V – 0,90 V – 1,10 V – 1,10 V – 0,80 V – 0,95 V – 0,30 V – 0,60 V – 1,05 V – 1,05 V Stahl / Gusseisen – Aerobische Bedingungen – Anaerobe Bedingungen Hochfeste Stähle (Rp0,2 ≥ 700MPa) 2 Nichtrostende Stähle 2, 3 – Wirksumme ≥ Wmin. 4 – Wirksumme < W min. 4 1 Zu beachten ist sowohl eine mögliche Auflösung durch Überschutz als auch die Gefahr der Wasserstoffversprödung bei höherfesten Legierungen. 2 Bei Stahlsorten, die empfindlich gegenüber Wasserstoffversprödung und Rissbildung sind, und bei Duplexstählen, die (z. B. aufgrund falscher Wärmeeinbringung) eine ungünstige Gefügestruktur aufweisen, ist ein Schutzpotential nicht unter – 0,83V einzuhalten. 3 Auf hohe Festigkeit angelassene martensitische Stähle (R m >1.000 M Pa) sollten ein Schutzpotential zwischen – 0,50 und – 0,70 V haben. 4 siehe Abschnitt 3, D.2.1.1. Abschnitt 7 B Kapitel 2 Seite 7–2 Tabelle 7.2 Kathodischer Korrosionsschutz VI - Teil 10 GL 2010 Schutzstromdichten für verschiedene kathodische Schutzzonen Schutzstromdichte (iS) (Mindestwert) [mA/m2] Typische KSZ bis 20 kn 15 20 - 25 kn 30 Über 25 kn 40 Beschichtete Schiffsaußenhaut von Stahlschiffen, die für Fahrten im Eis eingesetzt werden 60 2 Beschichtete Schiffsaußenhaut von Stahlschiffen mit Fahrgeschwindigkeiten 1 Außenhaut von Schiffen aus Aluminiumlegierungen Außenhaut von Schiffen aus korrosionsbeständigen Stählen beschichtet 4 unbeschichtet 20 beschichtet 2 unbeschichtet 20 Sonstige unbeschichtete Unterwasserflächen 200 Propellerflächen ≥ 500 Trimm-, Ballastwasser-, Slop-, Schlammtanks u.ä. beschichtete Flächen 10 unbeschichtete Flächen 120 20 - 100 (je nach Belastung, Beschichtung und Zugänglichkeit) Tankdecken (Innenböden), Bilgen u.ä. Unterwasserzone ortsfester Stahlkonstruktionen unbeschichtet (abhängig von den Umgebungsbedingungen) beschichtet DTZ 80-130 WTZ Stromdichte der unbesch. DTZ + 20% DTZ 1 - 2 % der unbesch. DTZ + 1 - 1,5 % je Jahr WTZ 2 - 5 % der unbesch. DTZ + 1 - 1,5 % je Jahr 1 Bei Einsatz in vorwiegend tropischen Gewässern können höhere Schutzstromdichten erforderlich werden. 2 Für den Fall, dass vom GL zugelassene Eisbeschichtungen appliziert wurden, kann die Schutzstromdichte auf 40 mA/m 2 reduziert werden. B. Außenschutz durch galvanische Anoden 2.1 1. Anwendungsbereich Anhaltswerte für die erforderlichen Schutzstromdichten sind Tabelle 7.2 zu entnehmen. Schutzstromdichten für nicht spezifizierte Bereiche oder KSZs, welche korrosionsschutztechnische Sonderbereiche darstellen (Bugstrahlruder, Wasserstrahlantriebe, usw.) sind im Einzelfall festzulegen. Dieser Abschnitt gilt für den kathodischen Korrosionsschutz der Unterwasserflächen von Schiffen und schwimmendem Gerät durch galvanische Anoden (nachstehend Anoden genannt) in See- und Brackwasser. 2. Berechnungsgrundlagen Die Schutzdauer sollte auf ein Trockenlegungsintervall, mindestens jedoch für 2 Jahre (17520 h), ausgelegt sein. Schutzstromdichte Die errechnete Unterwasserfläche gilt nur für den Schiffsrumpf; für die Ermittlung der zu schützenden Gesamtfläche AG müssen zusätzliche kathodische Schutzzonen, wie die Anhänge, Propeller und Wellen nach zeichnerischen Unterlagen gesondert berechnet und addiert werden. VI - Teil 10 Abschnitt 7 GL 2010 B Kathodischer Korrosionsschutz Der Schutz von Öffnungen, wie z. B. Seekästen und anderen KSZs, die außerhalb des Wirkungsbereichs liegen, ist zusätzlich auszulegen. 2.2 Rechnerische Ermittlung des Schutzstromes Kapitel 2 Seite 7–3 Tabelle 7.3 Element GL-Zn1 GL-Zn2 Al 0,10 – 0,50 ≤ 0,10 Cd 0,025 – 0,07 ≤ 0,004 Cu ≤ 0,005 ≤ 0,005 Fe ≤ 0,005 ≤ 0,0014 Der erforderliche Gesamt-Schutzstrom ist: Gleichung II: IG = A G ⋅ iS Hierin bedeuten: Galvanische Anoden aus Zinklegierungen für Anwendungen in Seewasser IG = Gesamt-Schutzstrom AG = zu schützende Gesamtfläche Pb ≤ 0,006 ≤ 0,006 iS = Schutzstromdichte Zn ≥ 99,22 ≥ 99,88 Potential (T = 20 °C) – 1,03 V Ag/AgCl/See – 1,03 V Ag/AgCl/See Qg (T = 20 °C) 780 Ah/kg 780 Ah/kg Der Schutzstrom für gesondert zu handhabende kathodische Schutzzonen ist nach Gleichung I: I KSZ = A KSZ ⋅ i KSZ zu ermitteln. 2.3 Rechnerische Ermittlung des erforderlichen Anodengewichtes Das erforderliche Gesamt-Anodengewicht ist: I ⋅ tS Gleichung III: mG = G Qg Wirkungsgrad (T = 20 °C) Tabelle 7.4 95 % Galvanische Anoden aus Aluminiumlegierungen für Anwendungen in Seewasser Element GL-Al1 GL-Al2 GL-Al3 Si ≤ 0,10 ≤ 0,10 Si + Fe Fe ≤ 0,10 ≤ 0,13 ≤ 0,10 Cu ≤ 0,005 ≤ 0,005 ≤ 0,02 Mn –– –– 0,15 – 0,50 Zn 2,0 – 6,0 4,0 – 6,0 2,0 – 5,0 Das erforderliche Anodengewicht einer gesondert zu handhabenden KSZ ist: Ti –– –– 0,01 – 0,05 In 0,01 – 0,03 –– 0,01 – 0,05 I ⋅ tS Gleichung IV: m KSZ = KSZ Qg Sn –– 0,05 – 0,15 –– Andere El. ≤ 0,10 ≤ 0,10 ≤ 0,15 Al Rest Rest Rest Hierin bedeuten: mG = erforderliches Gesamt-Anodengewicht IG = Gesamt-Schutzstrom tS = Schutzdauer Qg = Strominhalt der Anodenlegierung Besteht ein gesondert zu betrachtender Bereich, wie z. B. ein Bugstrahlruder, aus mehreren kathodischen Schutzzonen (Impeller, Halterung, Tunnel), so ist die erforderliche Gesamtmasse durch Addition zu berechnen. 3. Anodenauswahl 3.1 Anodenwerkstoffe Als Werkstoffe für galvanische Anoden müssen Aluminium- oder Zinklegierungen gemäß den Anforderungen der Tabelle 7.3 bzw. Tabelle 7.4 oder gemäß VG 81255, gleichwertigen Normen oder vom GL genehmigten Spezifikationen zur Anwendung kommen. Potential (T = 20 °C) Qg (T = 20 °C) Wirkungsgrad (T = 20 °C) – 1,05 V – 1,05 V – 1,05 V Ag/AgCl/See Ag/AgCl/See Ag/AgCl/See 2000 Ah/kg 2000 Ah/kg 2700 Ah/kg 95 % Andere Werkstoffzusammensetzungen, als in Tabelle 7.3 oder Tabelle 7.4 spezifiziert, sind für galvanische Anoden nur dann zulässig, wenn deren Eignung und Schutzwirkung durch entweder langjährigen, erfolg- Kapitel 2 Seite 7–4 Abschnitt 7 B Kathodischer Korrosionsschutz reichen und dokumentierten Einsatz bzw. durch geeignete Prüfmethoden nachgewiesen werden kann. Anoden aus Magnesiumlegierungen sind in der Schiffs- und Meerestechnik nicht zulässig, weder für Lade- oder Ballastwassertanks noch für den Schutz der Schiffsaußenhaut oder als temporärer Schutz. Eine Ausnahme bilden reine Süßwasseranwendungen. Bei Umgebungstemperaturen von mehr als 25 °C sind die verringerte Kapazität und Effektivität der galvanischen Anoden in der Auslegung und Anordnung zu berücksichtigen. Dies trifft insbesondere bei heißen Querschotten (wie z. B. Wänden zu Brennstofftanks) zu. Konventionelle galvanische Anoden aus Zink sind nur bis zu einer Umgebungstemperatur von 50 °C für den Schutz von Stahl einzusetzen. Falls besondere Legierungen bei Temperaturen über 50 °C eingesetzt werden sollen, muss deren elektrochemische Charakteristik und Schutzwirkung gesondert nachgewiesen werden. Die Kapazität von Aluminiumanoden verringert sich ebenfalls. Bei erhöhten Temperaturen kann sie als Näherung im Temperaturbereich von T = 20 bis 80 °C gemäß folgender Formel berechnet werden: Gleichung V: Qg (t) = 2000 − 27 ⋅ ( T − 20 °C) [ Ah kg] Erfahrungen zeigen, dass es ebenfalls besondere Legierungen für Aluminiumanoden gibt, die bei erhöhten Temperaturen höhere Stromkapazitäten besitzen als die nach Gleichung V berechneten Werte. Der Hersteller muss dann diese Werte nachweisen und garantieren. 3.2 Form und Halterung Form und Größe der Anoden müssen für den Einsatzzweck geeignet sein. Für die Schiffsaußenhaut sind flache Anoden zu spezifizieren, um Strömungswiderstände minimal zu halten. Vorgaben werden in VG 81257 gemacht. Dabei ist darauf zu achten, dass die gewählten Anoden nach Anzahl und Formen die erforderlichen Schutzströme und das berechnete Anodengewicht erbringen. In Abhängigkeit vom Werkstoff, an dem die Anoden angebracht werden, sind Halterungen aus Schiffbaustahl (S), nichtrostendem Stahl (NR), nichtmagnetisierbarem austenitischem Stahl (NM) oder Aluminium (Al) zu verwenden. S = GL-B oder hinsichtlich der Festigkeit und Schweißeignung gleichwertige Stahlsorte NR = X6CrNiMoTi17-12-2 (1.4571) nach DIN EN 10088-2 oder hinsichtlich der Festigkeit, Schweißeignung und Korrosionsbeständigkeit gleichwertige Stahlsorte NM = X2CrNiMoN18-14-3 (1.3952.9) nach WL 1.3952-1 oder hinsichtlich der Festigkeit, Schweißeignung, Korrosionsbeständigkeit und Nichtmagnetisierbarkeit mindestens gleichwertige Stahlsorte Al VI - Teil 10 GL 2010 = AlMg4,5Mn (3.3547) oder andere Sorte nach EN 573, die bei der Bestellung zu vereinbaren ist Die Halterung aus Schiffbaustahl, verzinkt mit einer Schichtdicke > 25 μm, muss frei von Rissen und Verunreinigungen sein. Bei Aluminiumanoden sind Zinkbeschichtungen nicht geeignet. Die Halterung aus nichtrostendem oder aus nichtmagnetisierbarem Stahl muss gebeizt sein. Die Halterung aus Aluminium muss frei von Verunreinigungen sein. 4. Anordnung der Anoden 4.1 Anoden-Befestigung Die Verbindung zwischen Anode und der zu schützenden Fläche muss metallenleitend sein. Deshalb sind die Anoden anzuschweißen. Bei geringen Außenhautdicken und bei empfindlichen Werkstoffen und bei Plattformen sind aufgesetzte Platten (Dopplungen) von ausreichender Dicke anzuschweißen, die allseitig etwa 20 mm gegenüber den Anschweißstellen der vorgesehenen Anode überstehen sollen. Sind in Sonderfällen - die mit dem Auftraggeber vereinbart werden müssen - Schraubverbindungen nicht zu vermeiden, muss eine metallenleitende Verbindung, z. B. durch Schweißpunkte, hergestellt werden. 4.2 Schattenwirkung und Öffnungen Die Anoden sind so anzuordnen, dass Schattenwirkung weitgehend vermieden wird. Öffnungen in der Außenhaut, wie z. B. für Seekästen, Seitenstrahlpropeller und dergleichen, sind zusätzlich zu schützen. Es ist zu berücksichtigen, dass Öffnungen nur bis zu einer Tiefe des ein- bis zweifachen Öffnungsdurchmessers durch außen angebrachte Anoden geschützt werden. 4.3 Anodenfreie Bereiche Um die Zuströmung zum Propeller nicht zu stören, soll ein vom Propellerdurchmesser abhängiger Bereich nach Abb. 7.1 von Anoden freigehalten werden. Die angegebenen Maße sind Anhaltswerte, die von der Form des Schiffsrumpfes und der Geschwindigkeit abhängen. Bereiche, in denen die Strömungsverhältnisse unbeeinflusst bleiben müssen, z. B. die Umgebung von Sonardomen oder die Nähe von Öffnungen für Staudruckmessanlagen, sind nach den jeweiligen Herstellerangaben ebenfalls anodenfrei zu halten. Im Bugstrahlrudertunnel sollten die Anoden nach Absprache mit dem Hersteller der Anlage angebracht werden. VI - Teil 10 Abschnitt 7 GL 2010 B Kathodischer Korrosionsschutz Kapitel 2 Seite 7–5 – Über dem Propellerbrunnen und an der Stevensohle kurz vor dem Propellerbrunnen ist beiderseits mindestens je eine Anode anzubringen. – Im Bereich des Stevenrohraustritts sind die erforderlichen Anoden (mindestens eine auf jeder Seite) anzuordnen und dabei ist der anodenfreie Bereich nach 4.3 und Abb. 7.1 besonders zu beachten. – Zum Schutz der Wellenböcke sind in der Nähe ihrer Befestigung beiderseits am Schiffsrumpf Anoden anzubringen; Größe und Werkstoff der Wellenböcke beeinflussen die Anodenanzahl. – Im Regelfall sollen Propeller und Wellen in den kathodischen Korrosionsschutz der Außenhaut einbezogen werden. Diese Teile sind über Schleifringe auf den Propellerwellen und Bürsten leitend mit dem Schiffsrumpf zu verbinden. Zur Erzielung einer niederohmigen Verbindung hat der geteilte Bronze- oder Kupferring noch eine eingewalzte Silberlage, auf der die Bürsten aus Metallgrafit laufen. Die Übergangsspannungen sollten unter 40 mV liegen. Zur Kontrolle ist ein Messinstrument über eine separate Kohlebürste fest zu installieren. – Es ist möglich, Propeller und Welle allein durch einen auf die Propellernabe oder die Welle aufgesetzten Zinkring kathodisch zu schützen. Die Anoden sind im Bereich der Kimm so anzuordnen, dass sie beim Anlegen des Schiffes nicht beschädigt werden können. Sind Schlingerkiele vorhanden, sind die Anoden abwechselnd auf deren Ober- und Unterseite anzuordnen; reicht die Schlingerkielhöhe hierfür nicht aus, werden die Anoden in Schlingerkielnähe am Schiffsrumpf abwechselnd ober- und unterhalb angebracht. – Ruder schnellfahrender Schiffe (Fahrgeschwindigkeiten größer 30 Knoten) sollen im Regelfall nur durch dem Ruderprofil angepasste Anoden, z. B. Form RA nach VG 81257, geschützt werden. Ist dies nicht möglich, ist das Ruder durch Kabel- oder Kupferbandverbindungen zum Schiffsrumpf in den Gesamtschutz einzubeziehen. Die bugnahen Anoden sind in Richtung des Strömungsverlaufes anzustellen und so anzuordnen, dass sie nicht durch die Ankerkette beschädigt werden können. – Ruderhacken sind beidseitig mit je einer Anode zu besetzen. Die Breite der Anode soll kleiner sein als die Höhe der Ruderhacke. 1,1 D D 0,4 D In diesem Bereich sollten keine Anoden angebracht werden »D 2,5 bis 3 D Abb. 7.1 Anodenfreie Zone im Bereich des Propellers (Beispiel) nach VG 81256-2 4.4 Vollschutz Die nach B. erforderlichen Anoden dienen dem Gesamtschutz des Schiffes und sind an der gesamten Unterwasserfläche des Schiffes zu verteilen. Dabei sind für den Heckbereich bei Einpropellerschiffen etwa 25 % vom Gesamt-Anodengewicht und bei Mehrpropellerschiffen etwa 30 % vom GesamtAnodengewicht zu verwenden; für die Anordnung siehe 4.6. Das restliche Anodengewicht ist auf das Mittel- und das Vorschiff zu verteilen. 4.5 Teilschutz (Heckschutz) Bei Schiffen, bei denen ausschließlich das Hinterschiff geschützt wird, sind im Rahmen des Vollschutzes nach 4.4 etwa 25 % bzw. etwa 30 % des GesamtAnodengewichtes aufzuwenden. Bei diesem Teilschutz des Schiffes sind mindestens 2 Anoden gleicher Form oder 10 % des eigentlichen Heckschutzes zusätzlich anzubringen. Diese Zusatzanoden sind 3 - 8 m vor der vordersten Anode des eigentlichen Heckschutzes zu positionieren. Zur Erlangung bzw. Aufrechterhaltung des Klassenzusatzes IW ist in jedem Fall ein Schutz des gesamten Unterwasserschiffes zu gewährleisten. 4.7 4.7.1 Anordnung im Heckbereich Bei der Festlegung der Anodenanordnung im Heckbereich sind die örtlichen Strömungsverhältnisse und die nachstehenden Einzelpunkte zu beachten: Metallschiffe mit Besonderheiten Für Schiffe mit Sonderantrieben (z. B. VoithSchneider-Antrieb) und für Schiffe mit besonderen Ruderformen (z. B. Kort-Düsen oder Ruderpropeller) sind Maßnahmen erforderlich, die mit dem jeweiligen Hersteller und dem GL abzustimmen sind. Für Sonderschiffsformen (z. B. Tragflächenboote, Schiffe mit Strahlantrieben, Doppelrumpfschiffe) sind bei der Auslegung des Außenschutzes die Konstruktion und die Strömungsgeschwindigkeit zu beachten. 4.7.2 4.6 Besonderheiten Schiffe mit nichtmetallischem Rumpf Beim Schutz der metallischen Anhänge müssen Anoden, die auf dem Rumpf angebracht werden, entweder über Schweißlaschen oder durch Kabel mit den zu schützenden Teilen leitend verbunden werden, wobei Kapitel 2 Seite 7–6 Abschnitt 7 C Kathodischer Korrosionsschutz in jedem Fall auf metallenleitende Verbindung zu achten ist. Ist kein zentrales kathodisches Schutzsystem vorhanden, sind Ruder durch Anoden, Propeller und Wellen durch auf Propellernaben oder Wellen aufgesetzte Zinkringe kathodisch zu schützen. C. Innenschutz durch galvanische Anoden 1. Anwendungsbereich Dieser Abschnitt gilt für den kathodischen Korrosionsschutz der Innenbereiche von Schiffen und schwimmendem Gerät durch galvanische Anoden. Die Spezifikation gilt nur für Flächen, die hinreichend lange - mindestens 50 % der Betriebszeit - und mit einer Elektrolytlösung genügender Leitfähigkeit - mindestens Brackwasser - beaufschlagt werden. Im Süß- und Flusswasser wirken die Anoden eingeschränkt. 2. Berechnungsgrundlagen 2.1 Schutzstrombedarf 2.1.1 Schutzstromdichte Anhaltswerte für die erforderlichen Schutzstromdichten sind Tabelle 7.2 zu entnehmen. 2.1.2 Schutzdauer 3. VI - Teil 10 GL 2010 Anodenauswahl Hinsichtlich der Anodenwerkstoffe sind die Hinweise unter B.3. zu beachten. 4. Anordnung der Anoden 4.1 Allgemeines Die Anoden sind so anzuordnen, dass Schattenwirkung auch in konstruktiv komplizierten Bereichen weitestgehend vermieden wird. Die Anoden sind aufgrund des unbestimmten Füllungsgrades vorwiegend in unteren am meisten benetzten Bereichen anzuordnen. Es ist zu beachten, dass mehrere kleine Anoden eine bessere Stromverteilung ergeben als eine große Anode gleichen Gesamtgewichtes. Über die in B. angegebenen Hinweise hinaus ist für die Innenräume zu beachten, dass es aus nachstehend aufgeführten Gründen erforderlich sein kann, die Anzahl der Anoden zu erhöhen: – Bei niedrigen Wasserständen wird der Wirkungsbereich der Anoden eingeschränkt. – Durch Einbauten kann Schattenwirkung entstehen. – Die Auswirkung edlerer Werkstoffe (Elementbildung) muss örtlich kompensiert werden. In Extremfällen kann es sogar erforderlich sein, Anoden über das nach 2.2 errechnete Gesamtanodengewicht hinaus anzubringen, um die erforderliche Anzahl von Anoden zu erreichen, die für eine gleichmäßige Verteilung des Schutzstromes benötigt wird. Die Schutzdauer soll mit 5 Jahren (43 800 h) oder in Abstimmung mit dem Auftraggeber angesetzt werden. 4.2 2.1.3 Die Verbindung zwischen Anode und der zu schützenden Fläche muss metallenleitend sein. Deshalb sind die Anoden anzuschweißen. Belastungsfaktor Die Größe des Belastungsfaktors (fB) ist abhängig von dem Zeitraum, in dem die Flächen mit der Elektrolytlösung bedeckt sind. Bei ständiger Belastung (gefüllten Tanks/Zellen) ist der Faktor mit 1 anzusetzen. 2.1.4 Zu schützende Gesamtfläche Es wird die von der Elektrolytlösung maximal bedeckte Fläche der Berechnung zugrunde gelegt. 2.2 Anodengewicht Gleichung VI: m KSZ = fB = Belastungsfaktor Bei geringen Materialdicken und bei empfindlichen Werkstoffen und bei Plattformen sind aufgesetzte Platten (Dopplungen) von ausreichender Dicke anzuschweißen, die allseitig etwa 20 mm gegenüber den Anschweißstellen der vorgesehenen Anode überstehen sollen. Sind in Sonderfällen - die mit dem Auftraggeber vereinbart werden müssen - Schraubverbindungen nicht zu vermeiden, muss eine metallenleitende Verbindung, z. B. durch Schweißpunkte, hergestellt werden. 4.3 Das erforderliche Anodengewicht je KSZ ergibt sich nach I KSZ ⋅ tS ⋅ f B Qg Anoden-Befestigung Aluminium-Anoden Aluminium-Anoden dürfen nur so angebracht werden, dass sie beim Herunterfallen eine Fallenergie von 275 J nicht überschreiten, d. h. zum Beispiel, dass eine Aluminiumanode mit einem Gewicht von 10 kg nicht höher als 2,75 m über den Boden angebracht werden darf. Diese Einschränkung gilt nicht für Ballastwassertanks. VI - Teil 10 Abschnitt 7 GL 2010 D Kathodischer Korrosionsschutz D. Außenschutz durch Fremdstrom 1. Anwendungsbereich Dieser Abschnitt gilt für den kathodischen Korrosionsschutz der Unterwasserflächen von Schiffen und schwimmendem Gerät durch Fremdstrom in See- und Brackwasser. 2. sich die Steuerelektrode zwischen Anode und Bug befindet. – Die konstruktive Einbindung (Kofferdamm) der Anoden in die Außenhaut muss fachgerecht sein. Bei Schiffen mit GL-Klasse ist dies Gegenstand der Zeichnungsprüfung. – Die Anoden weisen eine relativ hohe Stromabgabe auf, die ohne geeignete Maßnahmen zur Beschädigung der Beschichtung führen würde. Daher muss um die Anoden ein Schutzschild entsprechender Schichtdicke und Größe aufgebaut werden, sodass eine gute Stromverteilung gewährleistet ist. Berechnungsgrundlagen Es gelten die gleichen Berechnungsgrundlagen wie in B.2. Öffnungen in der Außenhaut, wie z. B. Seekästen, Ausgüsse, Stabilisatorkästen, Strahlruder, Scoops, nicht leitend verbundene Teile, Voith-SchneiderPropeller, Wellendurchführungen und andere kathodische Schutzzonen, die außerhalb des Wirkungsbereichs liegen, sind zusätzlich durch galvanische Anoden zu schützen. 3. Kapitel 2 Seite 7–7 – Im Abstand von mindestens 0,8 m vom Anodenrand ist eine GFK-Beschichtung, eine Spachtelmasse oder eine gleichwertige Beschichtung mit einer Trockenschichtdicken von mindestens 3 mm an der Anode und 2 mm am Außenrand dieses Bereiches aufzubringen. Für den restlichen Bereich des Schutzschildes kann eine Beschichtung mit einer Trockenschichtdicken (ohne Antifouling) von min. 500 μm verwendet werden. – Die Schutzschilde aus GFK-Beschichtungen, Spachtelmassen und / oder Beschichtungssystemen müssen gegen die in den Spannungstrichtern auftretenden Belastungen beständig sein (z. B. elementares Chlor), dürfen nicht verspröden, müssen eine ausreichende Duktilität aufweisen und dürfen sich auch bei längeren Dockliegezeiten nicht verändern. – Für die Schutzschilde ist eine Lebensdauer von 10 Jahren anzustreben. Anordnung von Anoden und Steuerelektroden Die Auslegung der kathodischen Fremdstromanlage erfolgt schiffs- oder strukturspezifisch. Folgende Entwurfskriterien sind generell zu beachten: – Die Fremdstromanlage ist symmetrisch auszulegen, d. h. an Back- und Steuerbord ist die gleiche Anzahl Fremdstromanoden und Steuerelektroden an gleicher Stelle anzuordnen. Bei asymmetrischer Anordnung muss mit Schäden am Schiff gerechnet werden. – Es ist mindestens je eine Anode an Steuer- und Backbord im Heckbereich des Schiffes - vorzugsweise im Bereich des Maschinenraumes anzuordnen. – An beiden Seiten ist mindestens je eine Steuerelektrode anzuordnen, die sich zwischen Anode und Propeller befindet und einen möglichst großen Abstand zur zugehörigen Anode aufweist (Mindestabstand ca. 10 % der Schiffslänge). – Das Ruder ist mit entsprechender Kabelverbindung und der Propeller ist über einen Wellenschleifring in den kathodischen Schutz einzubeziehen. (Siehe auch 4.6.) – – Bei Schiffen mit einer Länge (Lpp) über 175 m ist eine zweite Fremdstromanlage im Bugbereich zu installieren. Die Kapazität des Gleichrichters ist so auszulegen, dass der geforderte Schutzstrombedarf in jedem Fall gewährleistet wird und mindestens eine 1,5-fache Kapazitätsreserve für zu erwartende Beschichtungsschäden vorhanden ist. – Bei zwei Fremdstromanlagen ist die Anlage für den Bugbereich so anzuordnen, dass In Abb. 7.2, Abb. 7.3 und Abb. 7.4 ist der Fremdstromschutz für ein Schiff schematisch dargestellt. Kapitel 2 Seite 7–8 Abschnitt 7 D Kathodischer Korrosionsschutz VI - Teil 10 GL 2010 Heckanlage Buganlage A A A Schutzstrom-Gleichrichter mit Potentialsteuerung Fremdstromanode (Metallmischoxid (MMO) oder Titan) Zink-Meßelektrode Propeller-Anschluß über Wellenschleifring Ruder-Anschluß über Kabel Abb. 7.2 Schematische Anordnung einer Fremdstromanlage Dielektrischer Schutzschild MMO / Ti-Anode Ruderanschluß Wellenschleifring Abb. 7.3 Zn-Meßelektrode Schematische Anordnung einer Fremdstromanlage (Heckbereich) VI - Teil 10 Abschnitt 7 GL 2010 F Kathodischer Korrosionsschutz Zn-Meßelektrode Eingestelltes Schutzpotential Gemessenes Potenzial Steuerung DC-Eingang Gleichrichter StromAnode Ti-Anode Dielektronisches Schutzschild Alarm Kathode Meerwasser (Elektrolyt) Abb. 7.4 Schematische Schaltung einer Fremdstromschutzanlage 4. Überwachung und Steuerung Fremdstromschutzanlagen sind mit potential4.1 regelnden Stromversorgungsgeräten auszurüsten, die eine träge Regelcharakteristik aufweisen dürfen. Die Steuerelektroden müssen einzeln abgefragt werden können, so dass der Schutzstrom für Back- und Steuerbordseite differenziert angepasst werden kann. 4.2 Eine Umschaltmöglichkeit von Automatikauf Handbetrieb ist vorzusehen. 4.3 Folgende Anzeigen müssen mindestens vorhanden sein: – Leuchtmelder "Ein" – Leuchtmelder "Handbetrieb" – Sammelleuchtmelder "Störung" – Leuchtmelder "Anodenausfall bzw. Anodengruppenausfall" – Messgeräte für "Anodenstrom", "Anodenspannung" und "Potential" (Eingangswiderstand der Messschaltung ≥ 1 MΩ) 4.4 Der Sollwertgeber für das Einstellen des erforderlichen Potentials ist mit einer Feststellvorrichtung zu versehen. 4.5 Eine automatische Anodenstrom- und Anodenspannungsbegrenzung ist vorzusehen. 4.6 Bei Drahtbruch oder Kurzschluss an den Steuerelektroden muss im Automatikbetrieb der Schutzstrom automatisch abgeschaltet bzw. auf Null geregelt werden. Kapitel 2 Seite 7–9 4.7 Jede Sammelstörungsmeldung ist für Meldezwecke über einen potentialfreien Kontakt (Wechsler) auf die Klemmleiste des Stromversorgungsgerätes zu führen. 4.8 Die Regelgenauigkeit der eingestellten Steuerelektrodenspannung (Sollwert) soll bei Automatikbetrieb innerhalb ± 10 mV liegen. 4.9 Die Messgeräte sind so anzuordnen, dass ein problemloses regelmäßiges Ablesen der Messwerte möglich ist. 4.10 In regelmäßigen Abständen sind die Potentialwerte, die Spannungsdifferenz am Wellenschleifring und gegebenenfalls der Anodenstrom und die Anodenspannung zu registrieren. E. Wartung des kathodischen Schutzsystems Bei Dockung sind die galvanischen Anoden auf Abtrag und Beschädigung und auf evtl. Passivierung bzw. auf gleichmäßigen Abtrag zu kontrollieren. Ebenfalls sind die Halterungen der galvanischen Anoden auf elektrischen Kontakt zu kontrollieren. Bei Fremdstromanlagen muss der Zustand der Referenzelektroden, der Fremdstromanoden und das anodische Schutzschild auf Schäden überprüft werden. Bei Strahl- und Hochdruckwascharbeiten an der Außenhaut sind die Referenzelektroden, die Fremdstromanoden und die anodischen Schutzschilde vor Beschädigungen zu schützen. Die Spannungsdifferenz zwischen Schleifring der Propellerwelle und den Bürsten darf höchstens 40 mV betragen, um Schäden in der Propellerlagerung und an der Propellerwelle zu vermeiden. Hinweise der Hersteller sind zu beachten F. Dokumentation des kathodischen Schutzsystems Das installierte kathodische Korrosionsschutzsystem ist durch eine Dokumentation zu belegen und kann dem GL zur Prüfung vorgelegt werden. Bei Schiffen mit Klasse des GL, die den Klassenzusatz IW tragen sollen, ist die Vorlage der nachfolgend genannten Unterlagen vorgeschrieben, siehe GL-Vorschriften für Schiffskörper (I-1-1), Abschnitt 35. Die Dokumentation muss, soweit zutreffend, folgende Punkte umfassen: – Auslegungsdaten der Anlage (gewählte Schutzstromdichten und Potentialbereiche für die spezifischen Bereiche des Schiffes für jede KSZ) Kapitel 2 Seite 7–10 Abschnitt 7 F Kathodischer Korrosionsschutz VI - Teil 10 GL 2010 – Anordnung der galvanischen Anoden am Schiff – Typ und Auslegungsdaten des Gleichrichters – Spezifikation der galvanischen Anoden, d. h. Typ oder chemische Zusammensetzung, Masse, Kapazität, Hersteller, Abnahmezeugnis – Spezifikation des anodischen Schutzschildes – Typ und Anordnung der Referenzelektroden und der Fremdstromanoden sowie der Ruder- und Propellerverbindungen – Spezifikation der Steuer- und Regeleinheit – Design der Kofferdämme VI - Teil 10 Abschnitt 8 GL 2010 A Normenverzeichnis Kapitel 2 Seite 8–1 Abschnitt 8 Normenverzeichnis A. Normative Verweise EN 14879 Beschichtungen und Auskleidungen aus organischen Werkstoffen zum Schutz von industriellen Anlagen gegen Korrosion durch aggressive Medien Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen - Visuelle Beurteilung der Oberflächenreinheit EN 22063 Metallische und andere anorganische Schichten - Thermisches Spritzen Zink, Aluminium und ihre Legierungen Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen - Anforderungen an metallische Strahlmittel VG 81255 KKS, Werkstoffe für galvanische Anoden VG 81256 KKS von Schiffen, Außenschutz durch galvanische Anoden VG 81258 KKS von Schiffen, Innenschutz durch galvanische Anoden ISO 1461 Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinken) - Anforderungen und Prüfungen ISO 8501 ISO 11124 ISO 11126 Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen - Anforderungen an nichtmetallische Strahlmittel ISO 12944 Beschichtungsstoffe - Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme VG 81259 KKS von Schiffen, Außenschutz durch Fremdstrom ISO 14918 Thermisches Spritzen - Prüfung von thermischen Spritzern DIN 50900 Korrosion der Metalle - Begriffe ISO 14919 Thermisches Spritzen - Drähte, Stäbe und Schnüre zum Flammspritzen und Lichtbogenspritzen DIN 50927 Planung und Anwendung des elektrochemischen Korrosionsschutzes... (Innenschutz) EN 1395 Thermisches Spritzen - Abnahmeprüfungen für Anlagen zum thermischen Spritzen DIN 50929 Korrosionswahrscheinlichkeit metallischer Werkstoffe bei äußerer Korrosionsbelastung EN 4618 Beschichtungsstoffe - Begriffe EN 12473 Allgemeine Grundsätze des kathodischen Korrosionsschutzes in Meerwasser DIN 50930 Korrosion metallischer Werkstoffe im Innern von Rohrleitungen, Behältern... DIN 81249 EN 12474 Kathodischer Korrosionsschutz für unterseeische Rohrleitungen Korrosion von Metallen in Seewasser und Seeatmosphäre EN 12495 Kathodischer Korrosionsschutz von ortsfesten Offshore-Anlagen aus Stahl NORSOK Standard M-CR-503 – Cathodic protection EN 13173 Kathodischer Korrosionsschutz für schwimmende Offshore-Anlagen aus Stahl NORSOK Standard M-501 EN 13174 Kathodischer Korrosionsschutz für Hafenbauten Thermisches Spritzen - Vorbehandlung von Oberflächen metallischer Werkstücke und Bauteile für das thermische Spritzen EN 13507 EN 13509 Messverfahren für den kathodischen Korrosionsschutz IACS – – Surface preparation and protective coatings Shipbuilding and Repair Quality Standard SEW 390 Nichtmagnetisierbare Stähle SEW 395 Nichtmagnetisierbarer Stahlguss Kapitel 2 Seite 8–2 B. Abschnitt 8 C Normenverzeichnis Richtlinien der Schiffbautechnischen Gesellschaft e.V. STG 2215 VI - Teil 10 GL 2010 STG 2221 Korrosionsschutz für Schiffe und Seebauwerke, Teil 3 "Instandhaltung..." STG 2222 Reinheitsgrade für Druckwasserstrahlen Korrosionsschutz für Schiffe und Seebauwerke, Teil 1 "... Neubau" C. STG 2216 STG-Datenblatt für Beschichtungsstoffe STG 2220 Prüfung und Beurteilung der Verträglichkeit von Unterwasserbeschichtungen ... (KKS) DVS Merkblätter DVS 2301 Richtlinie für das thermische Spritzen von metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen DVS 2304 Gütesicherung beim thermischen Spritzen