Geschikte coatings voor ondergrondse stalen buizen

PE- en 3LPE-systemen zijn vaak geschikt als coating voor ondergrondse stalen buizen, afhankelijk van bodemgesteldheid, aanlegmethode, mechanische belasting en levensduur.

Ook 2LPE en Fusion Bonded Epoxy worden toegepast als corrosiebescherming voor stalen buizen in de grond. Een 3LPE-coating combineert sterke hechting met mechanische bescherming, terwijl FBE bekendstaat om zijn goede hechting aan het staaloppervlak.

Er bestaat geen universele coating voor iedere ondergrondse toepassing. Een mantelbuis in een open sleuf wordt anders belast dan een doorpersbuis, casingbuis, funderingsbuis of ondergrondse transportleiding die met een horizontaal gestuurde boring wordt aangelegd.

Waarom staal met grondcontact kan corroderen

Ondergrondse corrosie ontstaat wanneer staal in contact komt met vocht en opgeloste stoffen in de bodem. De grond werkt daarbij als elektrolyt, waardoor een elektrochemisch corrosieproces kan ontstaan. Een hoog vocht- of zoutgehalte, slechte drainage en verschillen in zuurstofgehalte en bodemsamenstelling kunnen de aantasting versnellen.

Corrosie van ondergrondse stalen buizen verloopt niet altijd gelijkmatig. Plaatselijke verschillen in de bodem kunnen corrosiecellen en putcorrosie veroorzaken. Ook chloriden, sulfaten, chemische verontreiniging, microbiologisch beïnvloede corrosie en elektrische zwerfstromen kunnen een rol spelen. Een uitwendige coating vormt een afsluitende conserveringslaag tussen de stalen buis en de bodem.

Een externe coating beschermt alleen de buitenzijde van de buis. Wanneer de leiding water, gas, afvalwater of chemicaliën transporteert, moet de noodzaak van een inwendige coating of lining afzonderlijk worden beoordeeld.

PE-coating voor ondergrondse stalen buizen

Een PE-coating is een beschermlaag van polyethyleen en wordt veel gebruikt voor stalen mantelbuizen, leidingbuizen, funderingsbuizen en andere buizen met langdurig grondcontact. Polyethyleen heeft een geringe waterdoorlaatbaarheid en biedt weerstand tegen bodemvocht, zouten en veel chemische invloeden.

PE-gecoate stalen buizen worden onder andere toegepast binnen ondergrondse infrastructuur, kabel- en leidingtracés, waterbouw, energie-infrastructuur en funderingstechniek. De kunststof coating moet daarbij niet alleen tegen corrosie beschermen, maar ook bestand zijn tegen transport, opslag, grondbelasting en de gekozen aanlegtechniek.

De term PE-beklede buis wordt regelmatig als verzamelnaam gebruikt. Technisch kan het echter om een enkelvoudige PE-bekleding, 2LPE of een drie-laags polyethyleencoating gaan.

Wat is het verschil tussen 2LPE en 3LPE?

Een 2LPE-coating, oftewel een twee-laags polyethyleensysteem, bestaat uit een hechtlaag met daarover een buitenlaag van polyethyleen. De hechtlaag verbindt de kunststof buitenlaag met het voorbehandelde staaloppervlak.

Een 3LPE-coating bestaat uit drie functionele lagen:

een Fusion Bonded Epoxy-primer op het staal;
een copolymeer hechtlaag;
een uitwendige laag van polyethyleen.

De FBE-primer zorgt voor hechting en corrosiewering. De copolymeerlaag vormt de verbinding tussen het epoxy en het polyethyleen. De buitenste PE-laag biedt weerstand tegen vocht, stoten, indrukking, slijtage en mechanische beschadiging.

Een dikkere of meerlaagse coating is niet automatisch voor ieder project beter. De laagopbouw, laagdikte, temperatuurbestendigheid en vervormbaarheid moeten aansluiten op de toepassing en projectspecificatie.

Wanneer is een FBE-coating geschikt?

Fusion Bonded Epoxy, afgekort FBE, is een thermohardende epoxy-poedercoating. Het poeder wordt aangebracht op een verwarmd, gereinigd en opgeruwd staaloppervlak. Tijdens het uitharden ontstaat een gesloten coating die zich sterk aan het staal hecht.

FBE wordt als zelfstandig corrosiewerend coatingsysteem gebruikt, maar vormt ook de eerste laag van 3LPE en 3LPP. FBE biedt een goede combinatie van hechting en chemische weerstand, maar is doorgaans dunner dan een volledig 3LPE-systeem.

Bij scherpe stenen, zware handling, doorpersingen of gestuurde boringen kan een slijtvaste deklaag of andere aanvullende mechanische bescherming nodig zijn.

Andere coatings en conserveringsmethoden

Naast PE en epoxy zijn ook andere vormen van corrosiebescherming voor stalen buizen mogelijk. De geschiktheid van ieder systeem moet worden beoordeeld aan de hand van de gebruiksomgeving en technische projecteisen.

Coatingsysteem	Eigenschappen	Veelvoorkomend aandachtspunt
2LPE	Vochtwerend en mechanisch sterk	Hechting en afwerking van verbindingen
3LPE	FBE-hechting met een sterke PE-buitenlaag	Laszones, overgangen en reparaties
FBE	Goede hechting en chemische weerstand	Mogelijk extra bescherming tegen slijtage
3LPP	Polypropyleensysteem voor hogere bedrijfstemperaturen	Temperatuurbereik projectspecifiek controleren
Bitumineuze coating	Traditionele vochtwerende buisbekleding	Prestaties en levensduur per project beoordelen
Thermisch verzinken	Zinklaag met barrièrewerking en opofferende bescherming	Gedrag is sterk afhankelijk van de bodem
Vloeibare epoxy of polyurethaan	Geschikt voor complexe vormen en plaatselijke toepassing	Ondergrondvoorbehandeling en uitharding

Bitumineuze conservering wordt nog bij bepaalde grondgebonden constructies en leidingtoepassingen gebruikt. De prestaties zijn afhankelijk van de laagopbouw, bodem, verwerking en mechanische belasting. Een bitumineuze coating is daardoor niet zonder technische beoordeling uitwisselbaar met een moderne polyolefine- of epoxycoating.

Thermisch verzinkte stalen buizen kunnen bij bepaalde ondergrondse constructies worden toegepast. De levensduur van de zinklaag in de bodem wordt echter beïnvloed door onder meer de pH, elektrische bodemweerstand, drainage en mate waarin de grond is verstoord.

Welke factoren bepalen de beste coating voor een stalen buis?

Voor een technisch onderbouwde coatingkeuze moeten de gebruiksomstandigheden en gewenste corrosiebescherming vooraf worden vastgelegd. Belangrijke beoordelingspunten zijn:

bodemtype, bodemagressiviteit, vochtgehalte en drainage;
pH-waarde en elektrische bodemweerstand;
aanwezigheid van chloriden, sulfaten of verontreiniging;
open ontgraving, heien, doorpersen of HDD-boring;
belasting door stenen, wrijving, stoten en grondbeweging;
minimale en maximale bedrijfstemperatuur;
gewenste levensduur en inspecteerbaarheid;
toepassing van kathodische bescherming;
voorgeschreven norm, laagdikte en beproevingsmethode.

De staalsoort, bijvoorbeeld S235, S275 of S355, bepaalt op zichzelf niet welke uitwendige coating nodig is. De gebruiksomgeving, constructieve functie en installatiemethode zijn meestal doorslaggevender. Ook een corrosietoeslag in de wanddikte kan alleen worden toegepast wanneer dit constructief en corrosietechnisch is onderbouwd.

Coating voor mantelbuizen, doorpersbuizen en HDD-boringen

Bij aanleg in een open sleuf moet de beschermende coating bestand zijn tegen transport, hijsen, neerlaten en aanvullen. Scherpe stenen en grof aanvulmateriaal kunnen de buisbekleding doorboren of beschadigen. In een rotsachtige bodem kan geselecteerd aanvulmateriaal, een beschermmat of een afzonderlijke mechanische beschermlaag nodig zijn.

Een doorpersbuis of stalen mantelbuis voor een horizontaal gestuurde boring wordt blootgesteld aan wrijving, afschuiving en contactdruk. De slijtvastheid, hechting en weerstand tegen beschadiging moeten daarom passen bij de bodemopbouw, boorlengte, buisdiameter en verwachte druk- of trekkrachten.

Bij geheide stalen buispalen en funderingsbuizen ontstaat tijdens de installatie een andere mechanische belasting. Een coating die geschikt is voor een ingegraven leiding hoeft niet automatisch bestand te zijn tegen het heien, intrillen of indrukken van een stalen buispaal.

Coating en kathodische bescherming

Geen enkele leidingcoating kan gedurende de volledige gebruiksduur gegarandeerd vrij blijven van poriën, beschadigingen of loslating. Kleine openingen in een coating worden ook wel coating holidays genoemd. Bij kritieke ondergrondse leidingnetten wordt de passieve bescherming van de coating daarom vaak gecombineerd met actieve kathodische bescherming.

De coating beperkt het oppervlak dat met de bodem in contact staat. De kathodische bescherming levert beschermstroom aan blootliggende plaatsen waar de coating ontbreekt of beschadigd is. Coating en kathodische bescherming vormen samen één corrosiebeschermingssysteem.

Wanneer een coating plaatselijk losraakt, kan zij de beschermstroom onder bepaalde omstandigheden afschermen. Dit verschijnsel hangt samen met kathodische onthechting of cathodic disbondment. De compatibiliteit tussen coating, kathodische bescherming, elektrische isolatie en mogelijke zwerfstromen moet daarom in samenhang worden beoordeeld.

Normen voor coatings op ondergrondse leidingen

De ISO 21809-reeks bevat verschillende normen voor uitwendige coatings van ingegraven of ondergedompelde stalen transportleidingen. ISO 21809-1 behandelt 3LPE- en 3LPP-systemen, ISO 21809-2 behandelt FBE en ISO 21809-4 behandelt twee-laags PE-coatings.

Voor de bescherming rond veldlassen, rondnaden en andere verbindingen is ISO 21809-3 relevant. ISO 21809-11 behandelt coatings die op locatie worden aangebracht en de reparatie of renovatie van bestaande leidingcoatings. NEN-EN 12954 beschrijft algemene principes voor kathodische bescherming van metalen constructies in de grond of in het water.

Deze normen zijn voornamelijk ontwikkeld voor transportleidingen binnen de olie- en gasindustrie. Ze gelden niet automatisch voor iedere mantelbuis, casingbuis, funderingspaal of constructiebuis. Het bestek, de toepassing en de projectspecifieke eisen bepalen welke norm, coatingklasse, laagdikte en beproevingen van toepassing zijn.

Oppervlaktevoorbehandeling en coatingcontrole

De werking van een anticorrosiecoating hangt sterk af van de voorbehandeling van het staal. Het oppervlak moet schoon, droog en volgens de coatingspecificatie worden gestraald. Roest, walshuid, stof, oplosbare zouten, vet en vocht kunnen de hechting verminderen. Ook de voorgeschreven reinheidsgraad en het ruwheidsprofiel moeten worden gecontroleerd.

Na het coaten worden onder meer laagdikte, hechting, uitharding en continuïteit beoordeeld. Met poriëndetectie, een vonktest of holiday detection kunnen kleine openingen en beschadigingen in de buiscoating worden opgespoord.

Fabrieksmatig aangebrachte coatings stoppen meestal vóór het buiseinde om lassen mogelijk te maken. Na het maken van een rondnaad moet de onbehandelde laszone worden voorzien van een geschikt veldlascoatingsysteem. Daarvoor kunnen onder andere vloeibare epoxy, FBE, wikkelband of krimpbare manchetten worden gebruikt, afhankelijk van het oorspronkelijke coatingsysteem.

Na transport, lassen en montage moet de coating opnieuw worden geïnspecteerd. Beschadigingen aan de PE-bekleding, epoxycoating, laszones en gerepareerde oppervlakken moeten met een compatibel reparatiesysteem worden hersteld voordat de stalen buis wordt ingegraven, aangevuld, geheid of doorgeperst.