Der Emailabtrag durch chemische Korrosion beruht bei sauren Medien und bei alkalischen Medien auf unterschiedlichen Wirkmechanismen.

Technische Emails sind sehr gut säurebeständig, da bei Emailkorrosion durch Säuren die Alkalimetallionen des Emails durch Protonen der Säuren ausgetauscht werden. Auf diese Weise bildet sich eine Korrosionshemmende Silicagelschicht, indem ein Teil der Emailoberfläche zersetzt wird. Diese Silicagelschicht verhindert weitere Korrosions-bedingte Zersetzung des Emails.

Die Laugenbeständigkeit von Emails dagegen ist generell vermindert, da die Si-O-Si- (Siloxan-) Bindungen des Glases durch die Hydroxidionen der Laugen zerstört werden. Daher ist nicht wie bei Säure-Angriff ein bestimmter „Bereich“ der Säurekonzentration und Temperatur der Säure weniger günstig im Hinblick auf den Emailabtrag betrachten, sondern mit steigender Konzentration der Lauge und steigender Temperatur der Lauge nimmt die Korrosionsrate des Emails zu.

Zur Ermittlung der Haltbarkeit emaillierter Apparate und Bauteile hat THALETEC ein online Tool zur Berechnung der möglichen Betriebsdauer in Abhängigkeit vom angreifenden Medium und der Temperatur entwickelt. Dieses Tool steht registrierten Nutzer auf der THALETEC Website zur Verfügung.

Abbildung: Orte verstärkten Emailabtrags durch Hydroabrasion

Im Gegensatz zum Emailabtrag infolge Korrosion ist der Emailabtrag durch Hydroabrasion lokal und besonders an Stellen ausgeprägt, an denen es zu höheren Relativgeschwindigkeiten zwischen Medium und Wandung kommen kann:

• An den Enden und den Vorderkanten von Rührern
• An der angeströmten Seite von Stromstörern
• An dem Phasenübergang von Flüssigkeit zu Gasraum
• Im Bereich der Krempe des unteren Bodens
• Im Bereich des Auslaufstutzens infolge hoher Strömungsgeschwindigkeiten beim Entleeren

Hydroabrasiver Verschleiß kann auftreten, wenn folgende Randbedingungen zutreffen:

• Die im Behälter befindliche Flüssigkeit enthält Feststoffe oder es entstehen während des Verfahrens Feststoffe (Kristalle), die eine gewisse Härte haben
• Die Feststoffsuspension wird bewegt; dies kann beim Rühren erfolgen, oder aber auch beim Entleeren des Behälters durch den Auslaufstutzen

Der Emailabtrag durch chemische Korrosion beruht bei sauren Medien und bei alkalischen Medien auf unterschiedlichen Wirkmechanismen.

Technische Emails sind sehr gut säurebeständig, da bei Emailkorrosion durch Säuren die Alkalimetallionen des Emails durch Protonen der Säuren ausgetauscht werden. Auf diese Weise bildet sich eine Korrosionshemmende Silicagelschicht, indem ein Teil der Emailoberfläche zersetzt wird. Diese Silicagelschicht verhindert weitere Korrosions-bedingte Zersetzung des Emails.

Die Laugenbeständigkeit von Emails dagegen ist generell vermindert, da die Si-O-Si- (Siloxan-) Bindungen des Glases durch die Hydroxidionen der Laugen zerstört werden. Daher ist nicht wie bei Säure-Angriff ein bestimmter „Bereich“ der Säurekonzentration und Temperatur der Säure weniger günstig im Hinblick auf den Emailabtrag betrachten, sondern mit steigender Konzentration der Lauge und steigender Temperatur der Lauge nimmt die Korrosionsrate des Emails zu.

Zur Ermittlung der Haltbarkeit emaillierter Apparate und Bauteile hat THALETEC ein online Tool zur Berechnung der möglichen Betriebsdauer in Abhängigkeit vom angreifenden Medium und der Temperatur entwickelt. Dieses Tool steht registrierten Nutzer auf der THALETEC Website zur Verfügung.

THALETEC ABRISIST VC erlaubt rechtzeitige Reaktion auf Emailabtrag. Es ist immer gut, auf Sicht zu fahren – so erspart man sich unliebsame Überraschungen.

• TU Clausthal: Verschleißprüfung
• Hönig, Tobias: Hydroabrasion beim Rühren. Diplomarbeit (2013)
• Chemanager Online: Rühren von Feststoffhaltigen Medien (2012)
• Reinemuth, Jürgen: Modelling and minimization of hydroabrasive wear when mixing in glass-lined agitated tanks (2012)
• Europäische Patentanmeldung EP3061741

THALETEC ABRISIST VC ist für alle strömungsbeanspruchten Bauteile verfügbar, z.B.:

• Rührbehälter
• Rührwellen
• Rührorgane (Turbinen)
• Stromstörer
• Ventilkolben von Bodenauslaufventilen

ABRISIST VC kann übrigens auch im Rahmen einer Reemaillierung des Bauteils bzw. des Behälters eingesetzt werden. Auch Apparate und Bauteile von anderen Herstellern können mit ABRISIST VC reemailliert werden. Fragen Sie an, wir beraten Sie gerne!

Wird einmal die weiße Emailschicht sichtbar, so ist noch viel Ziet zum Reagieren: Zum einen ist die weiße Schicht genauso abrasions  und korrosionsbeständig wie das blaue ABRISIST. Zum anderen ist die verbleibende Restschichtdicke, nachdem das weiße Email sichtbar ist, noch mehr als ausreichend groß, um das Bauteil gegen Korrosion und Abrasion zu schützen. Man hat also noch genug Zeit, um den Wechsel des verschlissenen Bauteils zu planen beziehungsweise sich um Ersatzteile zu kümmern.

Die Relativgeschwindigkeit zwischen Medium und Wandung ist der treibende Faktor für Hydroabrasion. Daher sind die Maßnahmen am Wirksamsten, die Relativgeschwindigkeiten reduzieren:

• Reduzierung der Drehzahl des Rührorgans
• Verwendung eines Rührorgans mit geringerer Schwerwirkung, wie z.B. die THALETEC AMT Turbine (Flyer Kxxx).
• Verwendung von DeltaBaffles anstelle von konventionellen Stromstörern (Flyer Kxxx)
• Vermeiden des druckbeaufschlagten Entleerens des Behälters, um die Durchflussgeschwindigkeit durch den Auslaufstutzen zu begrenzen.

Der Emailabtrag durch chemische Korrosion beruht bei sauren Medien und bei alkalischen Medien auf unterschiedlichen Wirkmechanismen.

Technische Emails sind sehr gut säurebeständig, da bei Emailkorrosion durch Säuren die Alkalimetallionen des Emails durch Protonen der Säuren ausgetauscht werden. Auf diese Weise bildet sich eine Korrosionshemmende Silicagelschicht, indem ein Teil der Emailoberfläche zersetzt wird. Diese Silicagelschicht verhindert weitere Korrosions-bedingte Zersetzung des Emails.

Die Laugenbeständigkeit von Emails dagegen ist generell vermindert, da die Si-O-Si- (Siloxan-) Bindungen des Glases durch die Hydroxidionen der Laugen zerstört werden. Daher ist nicht wie bei Säure-Angriff ein bestimmter „Bereich“ der Säurekonzentration und Temperatur der Säure weniger günstig im Hinblick auf den Emailabtrag betrachten, sondern mit steigender Konzentration der Lauge und steigender Temperatur der Lauge nimmt die Korrosionsrate des Emails zu.

Zur Ermittlung der Haltbarkeit emaillierter Apparate und Bauteile hat THALETEC ein online Tool zur Berechnung der möglichen Betriebsdauer in Abhängigkeit vom angreifenden Medium und der Temperatur entwickelt. Dieses Tool steht registrierten Nutzer auf der THALETEC Website zur Verfügung.

• Reinemuth, Jürgen: Modelling and minimization of hydroabrasive wear when mixing in glass-lined agitated tanks (2012): http://www.iei-world.org/downloads/22nd/05ReinemuthEnglischmitBildern.pdf
  
  
• Europäische Patentanmeldung EP3061741: https://data.epo.org/publication-server/document?iDocId=19241710&iFormat=2

• TU Clausthal: https://www.isaf.tu-clausthal.de/abteilungen/verschleisspruefung/hydroabrasionspruefung/#
  
  
• Hönig, Tobias: Hydroabrasion beim Rühren. Diplomarbeit (2013): https://core.ac.uk/download/pdf/51448571.pdf
  
  
• Chemanager Online: Rühren von Feststoffhaltigen Medien (2012): https://www.chemanager-online.com/themen/anlagenbau-komponenten/ruehren-von-feststoffhaltigen-medien

• TU Clausthal: https://www.isaf.tu-clausthal.de/abteilungen/verschleisspruefung/hydroabrasionspruefung/#
  
  
• Hönig, Tobias: Hydroabrasion beim Rühren. Diplomarbeit (2013): https://core.ac.uk/download/pdf/51448571.pdf
  
  
• Chemanager Online: Rühren von Feststoffhaltigen Medien (2012): https://www.chemanager-online.com/themen/anlagenbau-komponenten/ruehren-von-feststoffhaltigen-medien
  
  
• Reinemuth, Jürgen: Modelling and minimization of hydroabrasive wear when mixing in glass-lined agitated tanks (2012): http://www.iei-world.org/downloads/22nd/05ReinemuthEnglischmitBildern.pdf
  
  
• Europäische Patentanmeldung EP3061741: https://data.epo.org/publication-server/document?iDocId=19241710&iFormat=2

Die Laugenbeständigkeit von Emails dagegen ist generell vermindert, da die Si-O-Si- (Siloxan-) Bindungen des Glases durch die Hydroxidionen der Laugen zerstört werden. Daher ist nicht wie bei Säure-Angriff ein bestimmter „Bereich“ der Säurekonzentration und Temperatur der Säure weniger günstig im Hinblick auf den Emailabtrag betrachten, sondern mit steigender Konzentration der Lauge und steigender Temperatur der Lauge nimmt die Korrosionsrate des Emails zu.

Zur Ermittlung der Haltbarkeit emaillierter Apparate und Bauteile hat THALETEC ein online Tool zur Berechnung der möglichen Betriebsdauer in Abhängigkeit vom angreifenden Medium und der Temperatur entwickelt. Dieses Tool steht registrierten Nutzer auf der <link login internal-link internal link in current>THALETEC Website zur Verfügung.

Der Emailabtrag durch chemische Korrosion beruht bei sauren Medien und bei alkalischen Medien auf unterschiedlichen Wirkmechanismen.

Technische Emails sind sehr gut säurebeständig, da bei Emailkorrosion durch Säuren die Alkalimetallionen des Emails durch Protonen der Säuren ausgetauscht werden. Auf diese Weise bildet sich eine Korrosionshemmende Silicagelschicht, indem ein Teil der Emailoberfläche zersetzt wird. Diese Silicagelschicht verhindert weitere Korrosions-bedingte Zersetzung des Emails.

Für verschleißbehaftete und hoch korrosive Prozesse hat THALETEC das Spezial Email ABRISIST im Programm. ABRISIST zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit sowie einer nahezu doppelt so hohen Verschleißfestigkeit im Vergleich zu konventionellen Emails aus.

Der Abtrag von Email wird üblicherweise durch das regelmäßige Messen der Emailschichtdicke ermittelt (siehe Youtube Video). Vorteil des Verfahrens ist natürlich die hohe Präzision der Messung im 1/100 mm Bereich. Nachteile sind allerdings:

• Das Ermitteln der Schichtdicke erfordert das Befahren des Apparates
• Es sind lediglich stichprobenartige und punktuelle Messungen möglich, da der Aufwand des Messens und Dokumentierens sehr groß ist

Mit dem zweifarbigen Email THALETEC ABRISIST VC (VC steht für Visual Control) ist ein schnelles Er-fassen der Restschichtdicke der Emaillierung ohne die genannten Nachteile möglich. ABRISIST VC ist eine Emaillierung, die in mehreren Schichten aufgebracht wird. Eine Zwischenschicht besitzt jedoch eine andere Farbe als die umgebenden Schichten. Die nachfolgende Abbildung zeigt einen Querschliff durch eine solche Emaillierung:

Aufbauend auf dem Stahlsubstrat werden zunächst 1 bis 2 Grundemail Schichten aufgetragen. Das Grundemail dient als „Haftvermittler“ zwischen dem Stahl und den darauf aufsetzenden Deckemailschichten. Das Deckemail wird ebenfalls schichtweise aufgebaut. Auf zwei bis 3 Schichten blauem ABRISIST/b wind nun eine Schicht ABRISIST/w (weiß) aufgetragen. Diese Schicht wird wiederum mit 1 2 Schichten blauem ABRISIST abgedeckt. Weißes und blaues ABRISIST besitzen zudem die gleiche Beständigkeit gegen Korrosion und Abrasion.

Tritt nun im Prozess ein Emailabtrag auf, so wird zunächst die Dicke der oberen Schichten des blauen Emails abgetragen. Dabei wird die weiße Schicht sukzessive freigelegt und sichtbar. Für den Betrachter erscheint das Email nun an den abgetragenen Stellen weiß. Durch einfache visuelle Kontrolle durch die Mannlochöffnung und ohne das Begehen des Apparates sind die abgetragenen Bereiche gut erkennbar.

Auch wenn hier keine Messwerte im 1/100 mm Bereich verfügbar sind, so sind die Vorteile dieser 2 farbigen Emaillierung zum Erkennen von Emailabtrag eindeutig:

• Das Befahren des Apparates zum Erkennen von Emailabtrag ist nicht erforderlich
• Es ist schnell und einfach auch großflächiger Emailabtrag erkennbar

Im Gegensatz zum Emailabtrag infolge Korrosion ist der Emailabtrag durch Hydroabrasion lokal und besonders an Stellen ausgeprägt, an denen es zu höheren Relativgeschwindigkeiten zwischen Medium und Wandung kommen kann:

• An den Enden und den Vorderkanten von Rührern
• An der angeströmten Seite von Stromstörern
• An dem Phasenübergang von Flüssigkeit zu Gasraum
• Im Bereich der Krempe des unteren Bodens
• Im Bereich des Auslaufstutzens infolge hoher Strömungsgeschwindigkeiten beim Entleeren

Hydroabrasiver Verschleiß kann auftreten, wenn folgende Randbedingungen zutreffen:

• Die im Behälter befindliche Flüssigkeit enthält Feststoffe oder es entstehen während des Verfahrens Feststoffe (Kristalle), die eine gewisse Härte haben
• Die Feststoffsuspension wird bewegt; dies kann beim Rühren erfolgen, oder aber auch beim Entleeren des Behälters durch den Auslaufstutzen

Die Emaillierung von Chemiereaktoren kann im Laufe der Zeit abgetragen werden. Ursächlich dafür sind zwei Effekte, die sich gegenseitig beeinflussen und sogar verstärken können: die chemische Korrosion und der mechanische Abrieb (Hydroabrasionsverschleiß).

Dieser Beitrag beschreibt die Mechanismen Korrosion und Abrasion und gibt Hinweise darauf, wie insbesondere Hydroabrasion vermieden beziehungsweise verringert werden kann. Schließlich beschreibt der Beitrag, wie man Emailabtrag an Apparaten und Bauteilen schnell erkennen kann und kapitale Schäden vermeiden kann.