Huntsman: Klebstoff für Verbundstahlrohre

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Das Erndtebrücker Eisenwerk ( EEW ) produziert eine Vielzahl von Stahlrohren für Offshore-Anlagen, für den Einsatz in Elektrizitätswerken, für chemische und petrochemische Industrien sowie für den Bau grosser Stahlkonstruktionen. Das private, familiengeführte Unternehmen hat seinen Sitz in Deutschland. Die Produktepalette von EEW umfasst Prozess – und Leitungsrohre, sowie Konstruktionsrohre inklusive vorgefertigter Strukturen. Dabei werden verschiedene legierte und unlegierte Kohlenstoffstähle, rostfreie Edelstähle, Nickel-basilegierungen sowie konventionelle plattierte Bleche verarbeitet.

In einem gemeinsamen, kürzlich lancierten Projekt, arbeitete das EEW Forschung & Entwicklungsteam zusammen mit dem für Deutschland zuständigen Distributor von Huntsman Advanced Materials, der Bodo Möller Chemie, an einem Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung eines plattierten Rohres, dem Compound Liner Clad ( CLC ) Rohr. Die Idee des CLC Rohr war die Herstellung eines preisgünstigen Produktes mit den zusätzlichen technischen Vorteilen einer einfachen Produktion, die auch die qualitative Lücke zwischen metallurgisch verbundenen plattierten Rohren und mechanisch verbundenen Liner-Rohren, schliesst.

Das Kriterium für das CLC Rohr war die Herstellung eines neuen wirtschaftlichen und kostengünstigen Rohres. Es wurde entschieden, dass die bestehenden Produktionsanlagen eingesetzt werden, um Composite Bleche aus CMn – Stahl und korrosionsbeständigen Legierungen (sog. CRA) herzustellen, die mittels eines Hochleistungsepoxyklebstoff verbunden wurden.

Die Herausforderung bestand darin, einen geeigneten Epoxyklebstoff zu finden, der die Plattierung von C – Stahl – Grobblechen mit Cr–Ni – Edelstahlfeinblechen ermöglicht, die dann zu schweren Verbundrohren eingeformt und geschweisst werden können.

EEW verwendete das Prinzip des „lean engineering“ für die Auswahl des Epoxysystems. Ausgewählte, strenge Prüfungen wurden durchgeführt, um die Unterschiede beim Bruchverhalten und der Elastizität herauszuarbeiten.

Nach der Herstellung der Prüfkörper wurden die Klebstoffe in einer Presse bei 180 °C gehärtet. Dabei traten Unterschiede bei Scher- und Zugfestigkeit zu Tage. Bei den meisten Versuchskörper versagte die Verklebung und zeigte bei einigen signifikante Brucherscheinungen. Doch einer der Klebstoffe – Araldite AV 4600 – war der klare Gewinner. Er bildete eine starke und dauerhafte Klebefuge ohne Anzeichen von Ablösungen und zeichnete sich durch die höchsten Schubfestigkeiten aller getesteten Produkte aus.

„Die Spannungen im Verbund erreichen ein Maximum infolge von Biegung und Scherung. Durch eine optimale Verklebung werden Ablöserscheinungen durch Scherung und ein Ausbeulen der Innenlage verhindert,“ sagte Markus Bockelmann, Leiter von Forschung und Entwicklung bei EEW.

„Araldite AV 4600 ist ideal für diese Anwendung, da es die während der Produktion benötigte Festigkeit und Elastizität besitzt, womit es die Biege-, Scher- und Zugkräfte, denen das Rohr ausgesetzt ist, aufnehmen kann.

Araldite AV 4600 ist ein heisshärtender, thixotroper Einkomponenten – Allzweckkleber, der sich auch bei tiefen Temperaturen bis zu -40°C durch eine ausserordentlich hohe Schlagbiegefestigkeit und Zähigkeit auszeichnet. Er ist beständig bis 120°C. Die mit diesem System hergestellten CLC Rohre zeichnen sich durch ausgezeichnete mechanische und physikalische Eigenschaften aus. Sie sind deshalb auch für höher belastete Anwendungen wie in der Offshore- oder Marineindustrie gut geeignet.

Im Weiteren erklärte Markus Bockelmann, dass der Einsatz der Standard-Produktionsverfahren höchste Anforderungen an die verwendeten Materialen stellt. Hohe Kräfte in Kombination mit hohen Temperaturen müssen aufgefangen werden. Um die Verbundbleche herzustellen, die zur Produktion von CLC Rohren  benötigt werden, das heißt die C- Stahlbleche mit der Edelstahlauflage zu verbinden, setzte EEW den Kleber Araldite AV 4600 zusammen mit Widerstandspunktverschweissungen ein. Die Verklebung ist stark genug, um sogar Rohre mit relativ kleinen Durchmessern bis 180 mm zu fertigen.

Durch das erfolgreiche Kombinieren von Kleben und Punktschweissen konnte das Aushärten in einem Standard – Herdwaageofen erfolgen. Der Einsatz von beheizten Pressen war damit nicht nötig, was die Herstellung kostengünstig beeinflusste.

In der Einführung dieser neuartigen Produktionsmethode sieht  EEW seine Ziele einer effizienten Verwendung der bestehenden Anlagen zur Produktion neuer kostengünstiger Rohre für seine Kunden erfüllt. Die CLC – Rohre von EEW erfüllen die spezifischen Anforderungen an Liner – Rohre. Durch die Verklebung mit Araldite AV 4600 und dem Punktschweissen bieten sie eine erhöhte Sicherheit gegen inneres Beulen und Kollabieren der Innenplattierung. Sie können zudem in weit grösseren Durchmessern produziert werden als Liner-Rohre. Tatsächlich gibt es  mit diesem Herstellungsverfahren keine Einschränkungen bezüglich des Rohrdurchmessers.

Die CLC-Rohre von EEW bieten eine kostengünstige und effiziente Lösung wo die Qualität von metallurgisch gebundenem Clad-Rohren nicht erforderlich ist, und wo die Qualität von einfachen, mechanisch verbundenen Liner-Rohren nicht ausreicht.

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