DIN 86004-1-2016 Ships and marine technology - Low-corrosion design measures and operation of pipework - Part 1 CuNiFe piping systems《船舶与海洋技术 管道工程的低腐蚀设计 措施和操作 第1部分 CuNiFe管系统》.pdf

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1、August 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 23.040.15; 47.020.30!%Vo“2517661www.din.deDIN 86004-1Schiffe und Meerestechnik Korros

2、ionsvermindernde Bauweise, Manahmen und Inbetriebnahme von Rohrleitungen Teil 1: CuNiFe-RohrleitungssystemeShips and marine technology Low-corrosion design, measures and operation of pipework Part 1: CuNiFe piping systemsNavires et technologie maritime Construction de faible corrosion, mesures et mi

3、se en service de tuyauterie Partie 1: Tuyauterie en CuNiFeAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 19 SeitenDDIN-Normenstelle Schiffs- und Meerestechnik (NSMT)DIN 86004-1:2016-08 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen

4、. 4 3 Begriffe 4 4 Medieneignung . 4 5 Lagerung, Transport, Lieferzustnde . 5 5.1 Allgemeines . 5 5.2 Materialpaarung 5 5.3 Auslegung . 5 5.4 Rohrleitungskonstruktion . 6 5.5 Einbauen/ Einbausituationen von Armaturen . 6 5.6 Verbindungstechnik . 7 5.7 Anforderungen an Kupfer-Nickel-Legierungen im Me

5、erwassereinsatz . 7 6 Lagerung/Transport/ Lieferzustnde . 13 7 Fertigung, Montage . 13 7.1 Verarbeitungshinweise . 13 7.2 Fertigungsverfahren . 14 7.3 Sauberkeit 14 7.4 Rohrleitungsfhrung 14 8 Inbetriebnahme, Betriebsunterbrechungen, Splen, Wiederinbetriebnahme 14 Anhang (informativ) Erluterungen zu

6、 Abschnitt 7 . 15 A.1 pH-Wert . 15 A.2 Oxidschicht. 15 A.3 Bewuchs 15 A.4 Sulfid induzierte Lokalkorrosion 16 A.5 Bimetall-Korrosion . 17 Literaturhinweise . 19 Bilder Bild A.1 Verhalten der Korrosionsrate zum Flchenverhltnis (nichtrostender Stahl zu CuNi) in natrlichen Seewasser bei 10 C 17 Bild A.

7、2 Verhalten der Korrosionsrate zur Entfernung von der Verbindungsstelle von 90Cu10Ni und hochlegierten nichtrostendem Stahl . 18 Tabellen Tabelle 1 Vergleich der Passivierung durch Behandlung mit Chemikalien 11 Tabelle 2 Passivierungs- und Deckschicht-untersttzende Behandlungsoptionen . 12 Tabelle A

8、.1 Gegenberstellung der Korrosionsrate und Flchenverhltnis von in Kontakt stehendem rostfreien Edelstahl und CuNiFe 90-10 in natrlichem Meerwasser bei 10C 18 DIN 86004-1:2016-08 3 Vorwort Diese Norm wurde von der DIN-Normenstelle Schiffs- und Meerestechnik (NSMT), Arbeitsausschuss NA 132-02-05-01 AA

9、 Rohrleitungen“, erarbeitet. Bei der vorliegenden Norm handelt es sich um eine Verfahrensnorm fr den Bereich Rohrleitungen im Schiffbau. Es wird empfohlen schon beim Erstellen von Konstruktionen die korrosionsvermindernde Bauweise mit einzubeziehen. Es ist der Zusammenhang von Strmung, Material, Tem

10、peratur, Medium und Korrosion beschrieben. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 86004 Schiffe und Meerestechnik Korrosionsverminder

11、nde Bauweise, Manahmen und Inbetriebnahme von Rohrleitungen besteht aus: Teil 1: CuNiFe-Rohrleitungssysteme Teil 2: Rohrleitungssysteme aus Eisenbasislegierungen DIN 86004-1:2016-08 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr Rohrleitungen und Rohrleitungssystemen aus CuNi10Fe1,6Mn (WL 2.1972). Diese N

12、orm gilt fr um- und/oder durchstrmte Rohrleitungen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatier

13、ten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 85004-2, Rohrleitungen aus Kupfer-Nickel-Legierungen Teil 2: Grundlagen fr Konstruktion und Fertigung, Prfung DIN 85004-4, Rohrleitungen aus Kupfer-Nickel-Legierungen Teil 4: Technische Li

14、eferbedingungen fr Rohre DIN 86001, Schiffs-Rohrleitungen Druckstufen, Druckprfungen DIN 86003-1:2006-06, Schiffe und Meerestechnik Konstruktion, Fertigung und Prfung von Rohrleitungsanlagen fr flssige Medien Teil 1: Konstruktion E DIN 86004-2, Schiffe und Meerestechnik Korrosionsvermindernde Bauwei

15、se, Manahmen und Inbetriebnahme von Rohrleitungen Teil 2: Rohrleitungssysteme aus Eisenbasislegierungen DIN 86028, Vorschweibunde aus CuNi10Fe1,6Mn Technische Lieferbedingungen DIN 86086, Formstcke zum Einschweien in Rohrleitungen aus Kupfer-Nickel-Legierungen Technische Lieferbedingungen Werkstoff-

16、Handbuch der Wehrtechnik WL 2.1972, Kupfer-Nickel-Knetlegierung CuNi10Fe1,6Mn Rohre 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN 81249-1 und die folgenden Begriffe. 3.1 sulfatreduzierende Bakterien SRB im Biofilm enthaltene Bakterien, die die im Meerwasser enthaltenen Su

17、lfide zu H2S umwandeln 4 Medieneignung Die Eignung von Rohrleitungen und Rohrleitungssystemen aus CuNi10Fe1,6Mn (WL 2.1972) fr die unterschiedlichen Medien ist in der DIN 86003-1 festgelegt. Fr andere, dort nicht aufgefhrte Medien, ist die Eignung von den Lieferanten der Rohrleitungsbauteile zu best

18、tigen. DIN 86004-1:2016-08 5 5 Lagerung, Transport, Lieferzustnde 5.1 Allgemeines Folgende konstruktive und/oder auslegungstechnische Einflussfaktoren knnen das Korrosionsverhalten positiv oder negativ beeinflussen: Geometrie (Flchenverhltnisse, Abstand, Position, Form, Orientierung der Bauteile); U

19、mwelteinflsse (Bewuchs, berwasser-, Spritzwasser-, Gezeiten- und Unterwasserbereich); Fertigungsgte (Schweinahtberhhungen, Spne, Grat); Strmungsverhltnisse; Auslagerungsort (berwasser, Spritzwasser, Gezeiten- und Unterwasserbereich). 5.2 Materialpaarung Auf geeignete Materialpaarungen ist sowohl bei

20、 medienberhrten und nicht medienberhrten Bauteilen zu achten. Die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe soll grundstzlich vermieden werden, ist dies nicht mglich ist die praktische elektrochemische Spannungsreihe zu beachten (siehe auch DIN 86003-1, DIN 81249-1 bis DIN 81249-4). Die in der Spannu

21、ngsreihe angegebenen Werte sind unter anderem abhngig vom Medium, der Betriebstemperatur und den Flchenverhltnissen (siehe 5.7.7 Bimetall-Korrosion). 5.3 Auslegung Die in DIN 85004-2 festgelegten minimalen und maximalen Strmungsgeschwindigkeiten sind im dauerhaften Betrieb einzuhalten, fr den Notbet

22、rieb oder den nicht dauerhaften Betrieb mit entsprechenden Ruhezeiten knnen hhere Strmungsgeschwindigkeiten zulssig sein. Da diese vom Medium, der Nutzungsfrequenz, der Temperatur, und der Anlagengeometrie abhngig sind, mssen diese mit dem Rohrhersteller/ Anlagenlieferanten abgestimmt werden. Bei de

23、r Auslegung sollten strmungsbedingte Turbulenzen und Kavitation vermieden werden. Um Ablagerungen und Bewuchs zu vermeiden, die einen rtlichen Angriff auf die Oxidschicht durch Sauerstoffverarmung und mikrobieller Korrosion (MIK) verursachen knnen, ist eine Mindest-strmungsgeschwindigkeit einzuhalte

24、n. Die Mindeststrmungsgeschwindigkeit ist medienabhngig, der Orientierungswert ist fr Meerwasser nach DIN 85004-2 mindestens 1 m/s. Totrume sind zu vermeiden. Erosionskorrosion ist stark von der Beschaffenheit der Deckschicht (Haftung, Dicke), dem Medium (Feststoffbestandteile) und den Strmungsverhl

25、tnissen abhngig, dieses ist bei der Auslegung des Rohrleitungssystems zu beachten, siehe auch DIN 86003-1. DIN 86004-1:2016-08 6 5.4 Rohrleitungskonstruktion Anforderungen an die Detailkonstruktion sind in DIN 86003-1 und in DIN 85004-2 beschrieben. Darber hinaus ist folgendes zu beachten, um Turbul

26、enzen zu minimieren: Sattelstutzen, Aushalsungen und T-Stcke sind gegenber Rohr auf Rohr“ Konstruktionen zu bevorzugen. Abzweigungen (T-Stcke) sind bevorzugt so einzubauen dass der Hauptstrom die Abzweigung gerade durchstrmt, um umlenkungsbedingte Wirbel zu vermieden. Umlenkungen sind zu minimieren.

27、 Rohrleitungen mit zwei und mehr kurz auf einander folgenden Richtungswechseln (mit einer geraden Lnge 3 null DN) und Auslaufstrecken ( 5 null DN) einzuhalten. Ist dies nicht mglich, ist die Einsetzbarkeit von Strmungsgleichrichtern (Diffusoren etc.) zu prfen oder eine Beschichtung vorzusehen. Es mu

28、ss darauf geachtet werden, dass nicht zu weit in das Rohr beschichtet wird, da es sonst auf diesen Flchen zu Bewuchs kommen kann. Zur Vermeidung von Verwirbelungen und Ablagerungen sind Einbauten, wie z. B. Messgerte auf ein Minimum zu reduzieren. Es sind mglichst medienunberhrte Messungen vorzusehe

29、n, die von auen auf das Rohr aufgebracht werden (aufspannbare Messgerte) oder ohne Querschnittsvernderung in die Rohrleitung integriert sind. Armaturen mit starken Einschnrungen oder Aufweitungen des durchstrmten Querschnitts und/ oder zur Regelung des Durchflusses in sehr kurzer Bauweise sind nach

30、Mglichkeit zu vermeiden, da die austretenden Wirbel die nachgeschaltete Rohrwand beschdigen knnten. Stattdessen sind Armaturen mit durchflussoptimierten Eigenschaften (Ventile) einzusetzen. DIN 86004-1:2016-08 7 5.6 Verbindungstechnik Die im Schiffbau zulssigen Verbindungsarten sind in der DIN 86003

31、-1 beschrieben. Verbindungen sind aufgrund der nicht vermeidbaren Strungen der inneren Oberflche auf ein Minimum zu reduzieren. Es ist darauf zu achten, dass keine Teile im Einbauzustand nach innen berstehen, um Turbulenzen zu vermeiden. 5.7 Anforderungen an Kupfer-Nickel-Legierungen im Meerwasserei

32、nsatz 5.7.1 Allgemeines Kupfer-Nickel-Legierungen besitzen im Meerwassereinsatz eine hervorragende natrliche Korrosions-bestndigkeit. Durch Fehler in der Konstruktion und im Betrieb kann jedoch Korrosion in Form von: a) Lokalkorrosion durch 1) belastete Wsser, die sulfatreduzierende Bakterien (SRB),

33、 Schwefelwasserstoff (H2S) bzw. Hydrogensulfid (HS-), organische Schwefelverbindungen oder Ammonium enthalten, 2) Ablagerungen, b) Erosionskorrosion durch 1) zu hohe Strmungsgeschwindigkeiten mit und ohne abrasive Partikel oder Sulfide, 2) exzessive Chlorung, 3) falsche Materialauswahl (CuNi10Fe1Mn

34、anstatt CuNi10Fe1,6Mn), 4) Strmungshindernisse (Schweinhte, scharfe Umlenkungen, Querschnittsvernderungen usw.) c) Bimetall-Korrosion auftreten. Exakte Aussagen zum Korrosionsverhalten sind nur ber praktische Versuche und/oder Messungen und/oder Betriebserfahrungen mglich. 5.7.2 pH-Wert Der pH-Wert

35、von natrlichem Meerwasser liegt fr gewhnlich immer im schwach alkalischen Bereich zwischen 7,7 und 8,2. Der Einsatz von CuNiFe wird bei pH-Werten 6 fr den kontinuierlichen Betrieb von Frisch- oder Meerwasser nicht empfohlen 1 (Siehe auch Anhang A.1). Abweichend hiervon ist der Einsatz mglich wenn ke

36、in Sauerstoff im Meerwasser enthalten ist (z. B. in Destillationseinheiten von Entsalzungsanlagen). DIN 86004-1:2016-08 8 5.7.3 Oxidschicht In Meerwasser verdanken alle Kupferlegierungen ihre Korrosionsbestndigkeit der Entstehung einer dnnen, schtzenden Kupferoxidschicht aus Kupfer(I)-oxid (Cu2O). L

37、egierungsbestandteile wie Ni und Fe verbessern die Eigenschaften der Oxidschicht hinsichtlich der Korrosions- und Erosionsbestndigkeit. Fr eine optimale Erosionskorrosionsbestndigkeit ist bei CuNi10 (WL 2.1972) ein Fe-Gehalt von mindestens 1,5 % bis 1,8 % einzuhalten. Die Oxidschicht verringert allm

38、hlich die Korrosionsrate und wird mit der Zeit durch die Abscheidung lose haftender grnlicher Kupferhydroxidchloride (Cu2ClOH34H2O) und karbonathaltigen Deckschichten (CaCO3) ergnzt (siehe auch Anhang A.2). Ist die Schutzschicht vollstndig ausgebildet und intakt, so bleibt die Korrosionsrate mit 2 m

39、/Jahr normalerweise vernachlssigbar gering 3. Die Bildung der Deckschicht kann zudem konstruktiv beeinflusst werden (siehe 5.1 bis 5.6). Unter Bercksichtigung der unter 5.1 bis 5.6 genannten Kriterien ist eine gleichmige Deckschichtbildung zu erwarten. Zustzliche Korrosionsschutzmanahmen sind bei Cu

40、NiFe-Werkstoffen unter normalen Meerwasser-bedingungen und Beachtung einer kontinuierlichen Mindeststrmungsgeschwindigkeit nicht erforderlich. 5.7.4 Bewuchs Die Entwicklung eines Biofilms auf CuNi10-Oberflchen dauert in natrlichem Meerwasser etwa 4 Wochen. Nach etwa 30 Wochen finden sich kupferresis

41、tente Spezies im Biofilm. Nach etwa 9 bis 10 Monaten fllt der Bewuchs dann ab. Ein Bewuchs wird nur nachdem sich eine lose haftende Deckschicht aus grnlichen Kupferhydroxidchloriden auf der Kupfer(I)-oxidschicht gebildet hat beobachtet. Wird der Bewuchs zu schwer, so fllt er von alleine oder durch d

42、ie Wellenaktivitten gemeinsam mit der schwach haftenden Deckschicht ab. Die darunterliegende Oxidschicht bleibt dabei vollstndig intakt (siehe auch Anhang A.3). An CuNiFe-Leitungen kann bei langen Stillstandzeiten und der Existenz von sich zersetzenden pflanzlichen berresten Bewuchs auftreten. In wa

43、rmen Meerwasser und diskontinuierlich betriebenen CuNiFe-Rohrleitungen und Rohrleitungssystemen hat sich bei Bewuchsproblemen der Einsatz einer zustzlichen Antibewuchseinheit in Form einer Kupferanode oder eine Chlorung als sehr hilfreich erwiesen. Bei kontinuierlich betriebenen CuNiFe-Rohrleitungen

44、 kann bei ausreichend hoher Strmungsgeschwindigkeit unabhngig von der Meerwassertemperatur jedoch auf eine zustzliche Antibewuchseinheit oder Chlorung verzichtet werden. 5.7.5 Sulfid induzierte Lokalkorrosion Sulfid induzierte Lokalkorrosion findet insbesondere bei lngeren Stillstandzeiten in Hafenw

45、ssern statt (siehe auch Anhang A.4). Lngere Stillstnde sind daher stets zu vermeiden, um den Angriff von SRB auf CuNiFe zu verhindern. Ist ein lngerer Stillstand geplant, so ist das Wasser aus dem System abzulassen und die Leitungen mittels Druckluft trocken zu legen. Ist eine Trockenlegung nicht du

46、rchfhrbar, so ist das Wasser mindestens alle 3 bis 4 Tage auszutauschen oder dauerhaft mit der max. erlaubten Durchflussgeschwindigkeit im Kreislauf zu fhren. Besondere Aufmerksamkeit ist bei lngeren Schiffsaufenthalten in Hfen geboten. Die Befllung der CuNiFe-Rohrleitungen mit Meerwasser hat bereit

47、s vor der Hafeneinfahrt zu erfolgen und nicht im bzw. beim Auslaufen der Schiffe aus dem Hafen. In beiden letztgenannten Fllen hat sich die Flutung mit Frischwasser als besonders geeignet erwiesen. DIN 86004-1:2016-08 9 5.7.6 Korrosion unter Ablagerungen Folgende Einflsse sind zu beachten: Einfluss

48、der Strmungsgeschwindigkeit: Lokalkorrosion unter Ablagerungen kann stark minimiert bzw. verhindert werden, wenn an der Oberflche die Strmungsgeschwindigkeit so hoch ist, dass sich keine Organismen, kein Schlamm oder andere Ablagerungen festsetzen knnen, siehe auch DIN 86004-2. Totrume sind zu verme

49、iden, da sich hier verstrkt Bewuchs und Ablagerungen bilden bzw. festsetzen knnen. 5.7.7 Bimetallene Korrosion Der Kontakt zwischen unterschiedlichen Metallen in elektronenleitenden (korrosiven) Medien, wie z. B. in Meerwasser, kann zur beschleunigten Auflsung des unedleren Metalls (negativeres freies Korrosions-potential = Anode) fhren. F