Warum versagen industrielle Lagertanks früher als erwartet?

Industrielle Lagertanks spielen in vielen Produktionsprozessen eine wichtige Rolle. Sie werden unter anderem zur Lagerung von Chemikalien, Prozesswasser, Lebensmitteln, Brennstoffen und Rohstoffen eingesetzt. Dabei wird in der Regel von einer langen und vorhersehbaren Lebensdauer ausgegangen.
In der Praxis zeigt sich jedoch, dass diese Lebensdauer nicht immer so vorhersehbar ist.
Manche Tanks erfordern im Laufe der Zeit immer mehr Aufmerksamkeit. Bei Inspektionen werden häufiger Auffälligkeiten festgestellt, kleinere Reparaturen treten wiederholt auf und der Zustand eines Tanks kann sich schneller verschlechtern, als aufgrund seines Alters zu erwarten wäre.
Dies wirft eine wichtige Frage auf: Warum treten bei manchen industriellen Lagertanks früher als erwartet Probleme auf?
Die Antwort lässt sich nur selten auf eine einzige Ursache zurückführen.

Ein Lagertank kann von außen jahrelang in gutem Zustand erscheinen, während das Material im Inneren allmählich angegriffen wird.
Das macht Materialdegradation schwer erkennbar. Probleme entstehen meist nicht von einem Tag auf den anderen, sondern entwickeln sich über einen längeren Zeitraum unter dem Einfluss der Bedingungen, unter denen ein Tank betrieben wird.
Dazu zählen beispielsweise Feuchtigkeit, Temperatur, das gelagerte Medium, Verunreinigungen und Stillstandszeiten.
Einzeln betrachtet müssen diese Faktoren nicht unmittelbar zu Problemen führen. Gerade ihr Zusammenspiel kann jedoch dazu führen, dass die Schädigung schneller voranschreitet als erwartet.

Eine der bekanntesten Ursachen für Materialdegradation bei industriellen Lagertanks ist Korrosion.
Korrosion entsteht, wenn ein Material mit seiner Umgebung reagiert. Wie schnell dieser Prozess abläuft, hängt stark von den jeweiligen Bedingungen ab.
Feuchtigkeit, Sauerstoff, Temperatur, Chemikalien und Verunreinigungen können alle Einfluss darauf haben, wie stark eine Tankwand angegriffen wird.
Besonders wichtig ist dabei, dass Korrosion nicht immer gleichmäßig über die Oberfläche verteilt auftritt. Eine Tankwand kann an vielen Stellen noch nahezu ihre ursprüngliche Dicke aufweisen, während an einer bestimmten Stelle bereits erhebliche Schädigungen vorhanden sind.
Dadurch kann der tatsächliche Zustand eines Tanks anders sein, als es auf den ersten Blick zu erwarten wäre.

Ein Beispiel für lokale Schädigung ist Lochkorrosion.

Bei Lochkorrosion entstehen relativ kleine Bereiche, in denen das Material zunehmend in die Tiefe angegriffen wird. Das umliegende Material kann dabei nahezu unbeschädigt bleiben.

Gerade dieser lokale Charakter macht Lochkorrosion so tückisch.

An der Oberfläche erscheint der Schaden manchmal begrenzt, während die verbleibende Wanddicke an einer bestimmten Stelle bereits stark abgenommen haben kann. Dadurch kann ein relativ kleiner geschädigter Bereich letztlich erhebliche Auswirkungen auf die Integrität eines Tanks haben.

Zu den Bedingungen, die mit Lochkorrosion zusammenhängen können, gehören unter anderem:

• Wasser, das sich am Boden eines Tanks sammelt;

• Sedimente und andere Ablagerungen;

• stagnierende Bereiche;

• langfristiger Kontakt mit aggressiven Stoffen;

• Temperaturschwankungen und Kondensatbildung.

Diese Bedingungen treten in vielen industriellen Prozessen regelmäßig auf und können dadurch leicht Teil des normalen Betriebs werden.

Wenn ein Lagertank Anzeichen von Schädigung aufweist, richtet sich die Aufmerksamkeit häufig zunächst auf das gelagerte Produkt.
Das ist nachvollziehbar. Die chemischen Eigenschaften eines Mediums können einen erheblichen Einfluss auf das Material haben.
Das Medium ist jedoch nur ein Teil der Bedingungen, denen ein Tank während seiner Lebensdauer ausgesetzt ist.
Auch Faktoren wie Temperaturschwankungen, Kondensatbildung, Feuchtigkeitsbelastung, Reinigungszyklen und Stillstandszeiten können den Zustand des Materials beeinflussen.
Darüber hinaus sind die Bedingungen nicht überall im Tank gleich.
Im Bereich von Schweißnähten, Anschlüssen, Flanschen, dem Tankboden und anderen spezifischen Bereichen können andere Bedingungen herrschen als auf großen, freien Oberflächen. Dadurch kann sich die Schädigung an bestimmten Stellen stärker entwickeln.

Eine zusätzliche Komplikation besteht darin, dass Materialdegradation häufig langsam fortschreitet.
Eine geringfügige lokale Schädigung hat nicht unmittelbar spürbare Auswirkungen auf den Produktionsprozess. Der Tank bleibt weiterhin funktionsfähig und von außen müssen keine Auffälligkeiten sichtbar sein.
Währenddessen kann sich der Zustand des Materials jedoch weiter verschlechtern.
Erst wenn die Schädigung ein bestimmtes Ausmaß erreicht, werden die Folgen deutlicher. Beispielsweise können Auffälligkeiten festgestellt werden, die Wanddicke kann lokal stark abgenommen haben oder es kann zu einer Leckage kommen.
Dadurch kann ein Problem, das sich über Jahre hinweg entwickelt hat, letztlich als unerwarteter Defekt wahrgenommen werden.

Selbst Tanks, die für vergleichbare Anwendungen eingesetzt werden, können sehr unterschiedliche Degradationsmuster aufweisen.

Das liegt daran, dass die Lebensdauer nicht durch einen einzelnen Faktor bestimmt wird.

Entscheidend ist vielmehr das Zusammenspiel verschiedener Faktoren, darunter:

• das gelagerte Medium;

• Feuchtigkeit und Kondensat;

• Temperatur;

• Verunreinigungen und Sedimente;

• Stillstandszeiten;

• Reinigungszyklen;

• lokale Konstruktionsdetails;

• mechanische und chemische Belastungen;

• Eigenschaften des verwendeten Materials.

Eine Veränderung einer dieser Bedingungen kann sich auch auf andere Faktoren auswirken.

Daher ist nicht selbstverständlich, dass sich zwei gleich alte Tanks technisch auf die gleiche Weise entwickeln.

Wenn ein industrieller Lagertank früher als erwartet Probleme aufweist, erscheint dies manchmal wie ein plötzlich auftretender technischer Defekt.
In Wirklichkeit kann dem jedoch ein wesentlich längerer Prozess vorausgegangen sein.
Korrosion, lokale Lochfraßbildung, Feuchtigkeit, Sedimente, Temperaturschwankungen und andere Betriebsbedingungen können das Material über Jahre hinweg beeinflussen, ohne dass dies unmittelbar sichtbar wird.
Daher sagt das Alter eines Lagertanks allein nicht alles über seinen tatsächlichen Zustand aus.
Die interessantere Frage ist, welche Bedingungen zur Materialdegradation führen und warum sich diese Schädigung an manchen Stellen wesentlich schneller entwickelt als an anderen.
Eine bestimmte Form der Korrosion veranschaulicht dies besonders gut. Dabei können Mikroorganismen eine Rolle bei der lokalen Schädigung von Metallen spielen: MIC-Korrosion (Microbiologically Influenced Corrosion).
Darauf werden wir im nächsten Artikel näher eingehen.