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Anlagenlebensdauer und -Verschleiß Kommt jetzt die Anlage ohne Fehl(er) und Tadel?

Autor / Redakteur: Dominik Stephan* / Dominik Stephan

Impulse für Betrieb und Anlagenbau zwischen Lebensdauerbetrachtung und Verschleißmodellen – Wie lange hat Ihre Anlage noch zu leben? Zwischen Instandhaltung, Diagnose und analytischen Verfahren geht eine Dechema-Veranstaltung auf Spurensuche … Mit dabei: Werkstoffspezialisten, neue Richtlinien und Impulse aus der Praxis. Lebenslanges lernen für die Anlagenlebensdauer und ein Impuls an die Eigenverantwortung - Kommt jetzt die Null-Fehler- Anlage?

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(Bild: © industrieblick/Fotolia.com)

Chemieanlagen werden beansprucht: Heftige Temperaturwechsel, mechanische Beanspruchung und korrosive Medien zehren an der Substanz von Rohren, Apparaten und Prozess­equipment. Die Auswirkungen solcher Faktoren auf die Lebensdauer von Anlagen und Komponenten ist jedoch nicht leicht vorauszusagen – besonders, da im tatsächlichen Betrieb meist mehrere Belastungsarten zusammenkommen. Diese Wechselwirkungen sind nur schwer zu modellieren und beeinflussen, wie stark und wie lange eine Anlage beansprucht werden kann.

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Wenn es um die Anlagen-Lebensdauer geht, sind daher Werkstoffexperten und Anlagenbauer gleichermaßen gefragt. Aber auch die Verfahrensentwickler, Kon­strukteure, Prozessingenieure, Prüfer und Überwachungseinrichtungen müssen ihre Arbeiten koordinieren, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, meint auch die Dechema.

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Der Verband hat mit seiner Fachgemeinschaft Werkstoffe, Konstruktion, Lebensdauer ein Forum geschaffen, das den Fachleuten aus all diesen unterschiedlichen Bereichen die Möglichkeit bietet, Erfahrungen auszutauschen, Problemlösungen zu erarbeiten und zukünftige Entwicklungen anzustoßen.

3,5 Milliarden für die Instandhaltung

Immerhin geht es um Geld – viel Geld: Etwa 3,5 Milliarden Euro gibt alleine die deutsche Chemie und Pharmaindustrie Jahr für Jahr für Instandhaltungsmaßnahmen aus. Dazu kommen weitere zehn Milliarden an indirekten Kosten durch Produktionsausfälle, Qualitätseinbußen und Lagerhaltungskosten. Damit nimmt die Chemie einen Spitzenplatz unter den Branchen ein – Ursache hierfür sind die kostenintensiven Anlagen und Prozesse sowie der vergleichsweise geringe Personalkostenanteil bei der Wertschöpfung.

Anlageneffektivität bei gleichzeitig reduzierten Lebenshaltungskosten wird zum Schlüsselkriterium für Entscheider in der Prozessindustrie. Nutzungsgrad, Produktion und Auslastung und natürlich die Produktionsqualität wollen bedacht sein – und das über die gesamte Lebensdauer einer Anlage hinweg.

(Quelle: Universität Bamberg; Bild: © Neyro/Fotolia.com; Grafik: PROCESS)

Werkstoffeigenschaften im Fokus

Genau diese Aspekte standen auch im Mittelpunkt des Infotags „Lebensdauerbetrachtung - Auf dem Weg zur Null-Fehler-Anlage“ der Dechema im Oktober 2016. Neben neuen Normen und Richtlinien wie der Bedeutung der EN13445 gegenüber dem älteren deutschen AD2000 Regelwerk (siehe Kasten), stand besonders das Werkstoffverhalten im Mittelpunkt des Interesses: Immerhin tut, wer einen sicheren und wirtschaftlichen Betrieb gewährleisten will, gut daran, die typischen Schädigungsprozesse zu verstehen. Nur so lassen sich verwertbare Aussagen über den Zustand von Anlagen und mögliche Ausfälle treffen.

Doch nicht immer muss es um Ausfälle und Schäden gehen: Auf besonderes Interesse stieß auch der sogenannte Halogeneffekt, zu dem Forscher des Dechema Forschungsinstitutes ihre Ergebnisse präsentierten. Dieses Phänomen tritt bei Leichtbau-Werkstoffen aus Titan-Aluminiumbasis im Hoch­temperaturbereich (mehr als 1050 °C) auf.

Diese Werkstoffe, die normalerweise leicht oxidieren und abplatzen, können durch den erstmals 2004 beschriebenen Effekt eine glatte Passivschicht aus Al2O3 ausbilden. Da sich dieser Effekt auf eine wenige Mikrometer dünne Grenzschicht beschränkt, bleiben die mechanischen Eigenschaften der Legierungen erhalten. Daraus ergeben sich in der Praxis deutliche Erweiterungen der Einsatzgrenzen derartiger Komponenten und Werkstücke.

Betriebsfestigkeit trotz häufiger Lastwechsel

Wer Schäden vermeiden will, muss sich auch mit typischen Problemen im Betrieb auskennen: Besonders Lastwechsel, die sogenannte dynamische Beanspruchung, zehrt an Anlagenteilen und Komponenten. Einige hundert Lastwechsel sind dabei nichts Ungewöhnliches. Das geht an die Sub­stanz – eine echte Dauerfestigkeit oder gar eine Null-Fehler-Anlage könne es so gar nicht geben, erklärte Joachim Hug von Sinco Tec.

Wie sich eine ausreichende Betriebsfestigkeit ermitteln lässt und welche Aussagen über die verbleibende Lebensdauer zerstörungsfreie Prüfverfahren liefern, wurde ebenso kontrovers diskutiert wie der Einsatz geplanter und ungeplanter Instandhaltungsmaßnahmen. Eines wurde dabei deutlich: Auch mit den elaboriertesten Prüfverfahren und ausgeklügelten Berechnungen lässt sich der exakte Zeitpunkt eines Bauteilversagens nicht prognostizieren.

80% der Schäden treten in bestimmten Betriebsphasen auf

Ein heißer Tipp wären jedoch die An- und Abfahrphasen, besonders nach Anlagenstillständen und Instandhaltungsarbeiten: Etwa 80 % der Schadensfälle treten in diesen Projektphasen auf, erklärte Ulrich Rappold vom Rückversicherer Munich Re.

Daher tun Ingenieure gut daran, besonderes Augenmerk auf das Schnittstellenmanagement in Turnaround-Projekten zu werfen, so der Experte. Und: Wenn derartige Tätigkeiten von spezialisierten Industriedienstleistern durchgeführt werden, dürfe man sich nicht aus der Verantwortung stehlen, denn: „Arbeit können Sie outsourcen, Verantwortung nicht!“

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