Chancen und Risiken der kontinuierlichen Emailüberwachung
Die Sicherstellung der Integrität der Emaillierung verfahrenstechnischer Apparate und Bauteile ist für die Betriebssicherheit und Verfügbarkeit der Anlage von grundlegender Bedeutung. Da in emaillierten Apparaten häufig hoch korrosive, toxische oder aber auch hochreine und sehr teure Stoffe verarbeitet werden, kann ein Schaden an der Emaillierung des Apparates katastrophale Folgen haben: Austretendes Produkt kontaminiert die Umgebung und verschmutzt die Umwelt, Personal wird gefährdet und hohe Kosten sind die Folge.
Anforderungen an Herstellung und Betrieb
Aufgrund der Auswirkungen, die ein Emailschaden auf Mensch und Umwelt haben kann, müssen bei Herstellung und Betrieb der Apparate höchste Anforderungen erfüllt werden:
Herstellerseitig ist höchste Qualität in Konstruktion, Fertigung und Emaillierung unabdingbar: Zunächst muss einmal die mechanische Auslegung stimmen. Wandstärken müssen richtig berechnet sein, Kräfte, die aus dem Verfahren und ggf. Rührprozess resultieren müssen bekannt sein und in die Dimensionierung der Bauteile einfließen.
Bei der Herstellung des Apparates sind eine Vielzahl von Standards und Normen zu berücksichtigen, die nur durch wenige Unternehmen in Europa in dieser Gänze umgesetzt werden. Seien es spezielle Vorgaben bezüglich der Materialauswahl, der Nachvollziehbarkeit der Prozesse, der Prüfschritte zur Qualitätssicherung, oder eben auch die Qualifikation der ausführenden Mitarbeiter.
Speziell an die Emaillierung sind die Anforderungen besonders hoch: THALETEC fertigt heute praktisch ausschließlich porenfrei spezifizierte Behälter, bei denen die Emaillierung ansonsten den scharfen Anforderungen der DIN EN ISO 28721 1 voll entspricht. Auch während der Emaillierung sind die kontinuierliche Prozessüberwachung und fertigungsbegleitende Prüfungen ein Muss.
Aber auch der Betreiber muss seinen Teil zur Betriebssicherheit beitragen: Ein wichtiger Aspekt ist dabei die systematische Kontrolle der Apparate und Bauteile hinsichtlich Beschädigungen.
Bewährte Prüfmethoden
Für emaillierte Apparate und speziell zur Prüfung der Emaillierung stehen dazu einige Prüfverfahren zur Verfügung, die im Folgenden kurz beschrieben werden:
Eine visuelle Kontrolle der Emaillierung durch einen erfahrenen Mitarbeiter oder Servicetechniker von THALETEC ist der Startpunkt einer systematischen Kontrolle der Emaillierung. Das geschulte Auge kann oftmals schon ohne Hilfsmittel erkennen, ob und wo Probleme auftreten können.
Mit einer regelmäßigen Schichtdickenmessung kann der Betreiber prüfen, dass die Wirksamkeit der Emaillierung gegeben ist. Bei der Schichtdickenmessung wird punktuell die Schichtdicke der Emaillierung gemessen und mit einem minimal zulässigen Grenzwert verglichen. Hilfreich für das Erkennen kritischer Stellen sind Multilayer Emaillierungen von THALETEC, wie zum Beispiel die Emaillierung mit ABRISIST VC (Visual Control) (Flyer K028). Stellen mit hohem Emailabtrag infolge Korrosion oder Hydroabrasion können damit infolge einer Farbänderung der Emaillierung schnell erkannt werden.
Um kleine Schädigungen zu finden, kann die Hochspannungsprüfung durchgeführt werden: Ein metallischer Besen, der mit einer Prüfspannung beaufschlagt ist, wird über die emaillierte Oberfläche des Bauteils geführt. Stellen, an denen die Emaillierung geschädigt ist und ein Metallkontakt besteht, sind durch Funkenbildung und einen Signalton schnell auffindbar.
Die bisher beschriebenen Verfahren erfordern das Begehen beziehungsweise das Befahren des Apparates. Mit Hilfe einer diskontinuierlichen Emailprüfung mit dem THALETEC Glass Detective Portable (siehe Flyer K013) ist eine Emailprüfung auch an unzugänglichen Stellen ohne das Einsteigen in den Apparat möglich. Für die Prüfung wird der Apparat mit einem leitfähigen Medium gefüllt. Nach dem Einführen der Sonde wird angezeigt, ob an irgendeiner der benetzten Stellen eine elektrisch leitfähige Stelle vorhanden ist, die auf einen Schaden an der Emaillierung hindeuten kann. Der Glass Detective ist so konfiguriert, dass nur solche Stellen erkannt werden, die aus dem Apparatebauwerkstoff bestehen; Einbauteile aus Edelstahl, Hastelloy oder Tantal, genauso wie Reparaturstellen mit Tantal werden nicht detektiert.
Alle bisher beschriebenen Verfahren sind diskontinuierlich, d.h. werden regelmäßig durchgeführt, aber nicht während des Betriebs des Apparates. Mit der „Emailprüfsonde“ bietet THALETEC ein System zur kontinuierlichen Emailüberwachung in Nicht Ex Bereichen an. Dieses System beruht prinzipiell auf demselben Konzept wie der Glass Detective Portable. Allerdings sind die elektrisch leitfähigen Kontaktpunkte der Prüfsonde fest im emaillierten Apparat. Vorzugsweise am unteren Ende eines Stromstörers, eingebaut.
Grenzen kontinuierlich überwachender Systeme
Auf den ersten Blick wäre sicherlich ein kontinuierlich überwachendes und fest in den Apparat eingebautes System eine ideale Lösung. Kontinuierlich überwachende und fest in den Apparat eingebaute Systeme zur Emailüberwachung besitzen aber technische Grenzen:
- Fehlalarme während des Betriebs solcher Sensoren sind nicht ausgeschlossen. Die Folgen von Fehlalarmen können dabei gravierend sein: Neben dem wirtschaftlichen Verlust durch das Herunterfahren der Anlage ergibt sich über die Zeit ein Abstumpfen des Betriebspersonals, so dass der tatsächlich auftretende Schaden dann möglicherweise ignoriert wird.
- Bei verfahren mit nicht ausreichend elektrisch leitfähigen Medien kann eine kontinuierliche Emailüberwachung nicht funktionieren, da eine ausreichende Leitfähigkeit des Mediums funktionsrelevant für die Sonde ist.
- Viele Produktionsanlagen werden heute als Multipurpose-Anlagen konzipiert, in denen dann eine Vielzahl von Produkten mit unterschiedlichen Eigenschaften und Anforderungen produziert werden. Oft erfüllen nicht alle Produkte die Voraussetzungen für eine kontinuierliche Emailüberwachung.
- Der Gasraum über der Flüssigkeit wird nicht überwacht, da auch hier keine elektrische Leitfähigkeit gegeben ist.
- Prozessbedingt kann es zu Belagbildungen und Verunreinigungen an den Einbauteilen und den Sensoren kommen. Hierbei besteht die Gefahr, dass die Sensoren durch den Belag überdeckt werden und die Funktionalität der Messung nicht mehr gewährleistet ist.
- Unter bestimmten Umständen kommt es zur elektrochemischen Korrosion der Sensoren, wodurch diese zerstört werden
- Während des Entleerens eines Apparates werden unter Umständen Undichtigkeiten in der nachgeschalteten Verrohrung detektiert. Da die kontinuierliche Überwachung nicht in der Lage ist, eine Fehlstelle zu lokalisieren, kann dies zu Fehlalarmen mit der Folge einer unnötigen Stilllegung des Apparates führen.
- Wird die Emailüberwachungssonde am unteren Ende des Stromstörers installiert, kann der Bereich unterhalb des Stromstörers nicht überwacht werden, da die Kontaktpunkte oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen und nicht mehr benetzt sind.
- Bei Prozessen werden während der einzelnen Prozessschritte oft unterschiedliche Füllmengen verarbeitet, sodass auch während des Betriebes es zu Zuständen kommen kann, bei denen die kontinuierliche Überwachung nicht gewährleistet ist.
- Bauteile im emaillierten Apparat, die nicht elektrisch geerdet sind, werden durch Emailprüfsonden nicht erkannt und damit nicht überwacht.
- Oberflächliche Schädigungen der Emaillierung, bei denen es nicht zum Freilegen des Grundwerkstoffes Stahl kommt, werden durch kontinuierliche Verfahren nicht erkannt. Damit kann auch nicht festgestellt werden, ob es durch abgesplittertes Email zu einer Verunreinigung des Produkten gekommen ist
- Der Schadensort kann nicht lokalisiert werden
- Die Kontaktpunkte der Sonden sind aus Werkstoffen wie Gold, Platin oder vergleichbaren hochwertigen Metallen gefertigt. Diese Werkstoffe können mit dem Medium katalytisch reagieren und zu Verunreinigung des Mediums führen. Im schlimmsten Fall werden die Kontaktpunkte korrosiv angegriffen, werden undicht und versagen. Alternativ können auch die Zuleitungen zu den Kontaktpunkten geschädigt und korrosiv angegriffen werden.
Daher kann und darf eine kontinuierliche Korrosionsüberwachung des emaillierten Apparates in keinem Fall die oben beschriebenen regelmäßigen Prüfungen ersetzen. Darüber hinaus kann das Betriebsrisiko sogar zunehmen, wenn man die Versagensmöglichkeiten einer kontinuierlichen Emailüberwachung mit in Betracht zieht.
THALETEC empfiehlt daher:
- Führen sie die Emailprüfungen Visuelle Kontrolle, Hochspannungsprüfung und Schichtdickenmessung regelmäßig durch oder beauftragen Sie dazu ein Spezialunternehmen wie THALETEC mit geschulten Mitarbeitern
- Verwenden Sie Emaillierungen, die Ihnen helfen, Emailabtrag frühzeitig zu erkennen, wie beispielsweise THALETEC ABRISIST VC (Flyer K028)
- Kontrollieren Sie ergänzend Ihren Apparat mit der THALETEC Emailprüfsonde „Glass Detektive Portable“ gemäß Flyer K013)
- Vermeiden Sie das Einbringen von Schwachstellen in ihren emaillierten Apparat, wie dies durch die für kontinuierliche Verfahren erforderlichen Kontaktpunkte erfolgen würde
Beratung erforderlich? Wenden Sie sich an Ihren Gebietsleiter oder schreiben Sie eine e mail an service@thaletec.com. Wir unterstützen Sie gerne bei der Durchführung Ihrer regelmäßigen Prüfungen.