Hoe bepaal je of een reparatie- of coatingsysteem bestand is tegen zwavelzuur?

Een beschadigde flens in een zwavelzuurleiding, een opslagtank waarvan de interne coating moet worden vervangen of een betonnen opvangvoorziening die regelmatig met chemicaliën in contact komt. In al deze situaties is chemische bestendigheid een belangrijke voorwaarde bij het selecteren van een geschikt reparatie- of coatingsysteem.

Maar wanneer een coating als zuurbestendig wordt omschreven, betekent dit niet automatisch dat deze geschikt is voor iedere toepassing met zwavelzuur.

Of een reparatie- of coatingsysteem bestand is tegen zwavelzuur, hangt onder andere af van de zuurconcentratie, bedrijfstemperatuur, blootstellingsduur en volledige systeemopbouw. Een materiaal dat bij kamertemperatuur goed presteert, kan onder andere bedrijfsomstandigheden onvoldoende bescherming bieden.

Hoe beoordeel je die geschiktheid en welke gegevens heb je nodig voordat je een systeem selecteert?

Waarom is niet iedere zuurbestendige coating geschikt voor zwavelzuur?

Chemisch resistente coatings zijn ontwikkeld om oppervlakken te beschermen tegen aantasting door specifieke chemicaliën. Ze vormen een barrière tussen het onderliggende materiaal en de stoffen waarmee het in contact komt.

De mate waarin een coating deze bescherming kan bieden, verschilt echter per chemische stof en toepassing.

Een coating die geschikt is voor incidenteel contact met verdund zuur, hoeft bijvoorbeeld niet bestand te zijn tegen continue onderdompeling in geconcentreerd zwavelzuur. Ook de temperatuur kan een groot verschil maken.

Daarom is het belangrijk om onderscheid te maken tussen de algemene chemische bestendigheid van een product en de prestaties onder specifieke bedrijfsomstandigheden.

Een productomschrijving vormt slechts het uitgangspunt. Voor een onderbouwde materiaalkeuze zijn aanvullende technische gegevens nodig.

Welke factoren bepalen de bestendigheid tegen zwavelzuur?

Bij het selecteren van een reparatie- of coatingsysteem zijn vijf factoren bijzonder belangrijk. Deze bepalen samen of een materiaal geschikt kan zijn voor de omstandigheden waaraan het in de praktijk wordt blootgesteld.

1. De concentratie van het zwavelzuur

De concentratie van zwavelzuur heeft een belangrijke invloed op de chemische belasting van een coating.

Verdund en geconcentreerd zwavelzuur kunnen zich verschillend gedragen ten opzichte van beschermingsmaterialen. Daarbij is het niet vanzelfsprekend dat een hogere concentratie voor iedere coating ook een grotere aantasting veroorzaakt.

De chemische interactie is afhankelijk van de eigenschappen van zowel het zuur als het beschermingsmateriaal.

Bovendien kan de concentratie tijdens het productieproces veranderen. Denk bijvoorbeeld aan verdunning door water, variaties in processtromen of het mengen van verschillende vloeistoffen.

Een materiaal dat geschikt is voor één specifieke zwavelzuurconcentratie hoeft daarom niet automatisch geschikt te zijn voor een andere concentratie.

Bij het beoordelen van chemische bestendigheid moet niet alleen de normale concentratie bekend zijn, maar ook het bereik waarin deze tijdens het proces kan variëren.

2. De bedrijfstemperatuur en temperatuurpieken

Ook temperatuur speelt een belangrijke rol bij de chemische bestendigheid van coatings.

Bij hogere temperaturen kunnen chemische reacties en transportprocessen in beschermingsmaterialen sneller verlopen. Hierdoor kan een coating die bij omgevingstemperatuur voldoende bescherming biedt, bij verhoogde temperaturen minder geschikt zijn.

Het is daarom belangrijk om onderscheid te maken tussen de normale bedrijfstemperatuur en de maximale temperatuur waaraan een onderdeel wordt blootgesteld.

Denk bijvoorbeeld aan een opslagtank waarin zwavelzuur doorgaans op een relatief constante temperatuur wordt bewaard, maar waarin tijdens bepaalde processtappen tijdelijke temperatuurpieken kunnen optreden.

Daarnaast is de combinatie van temperatuur en zuurconcentratie belangrijk.

Een coating met een opgegeven maximale natte bedrijfstemperatuur van bijvoorbeeld 90°C is niet automatisch bestand tegen iedere zwavelzuurconcentratie bij die temperatuur.

De chemische resistentie moet afzonderlijk worden gecontroleerd voor de omstandigheden waarin het product daadwerkelijk wordt toegepast.

3. De duur en wijze van blootstelling

Een oppervlak dat incidenteel met zwavelzuur in aanraking komt, wordt anders belast dan een onderdeel dat continu in het zuur is ondergedompeld.

Bij een chemische opvangvoorziening kan bijvoorbeeld sprake zijn van kortdurende blootstelling wanneer tijdens het overpompen een kleine hoeveelheid zwavelzuur wordt gemorst.

Bij een opslagtank staat de interne coating daarentegen voortdurend in contact met het aanwezige medium.

Voor de materiaalkeuze is het daarom belangrijk om onderscheid te maken tussen incidentele spatten, tijdelijk contact, regelmatige blootstelling en continue onderdompeling.

Ook blootstelling aan dampen of condensaat moet afzonderlijk worden beoordeeld. De chemische samenstelling en omstandigheden aan het oppervlak kunnen daarbij afwijken van die in de vloeistof.

Een coating die geschikt is voor kortdurende blootstelling, hoeft niet automatisch voldoende bescherming te bieden bij continue onderdompeling.

4. Andere chemicaliën en aanvullende belastingen

In industriële installaties is zwavelzuur niet altijd de enige stof waarmee een oppervlak in aanraking komt.

Afhankelijk van het productieproces kunnen andere chemicaliën, verontreinigingen of reinigingsmiddelen aanwezig zijn. Deze kunnen invloed hebben op de totale chemische belasting.

Daarnaast kan een onderdeel tegelijkertijd worden blootgesteld aan mechanische invloeden.

Bijvoorbeeld wanneer een vloeistof met hoge snelheid door een leiding stroomt, wanneer vaste deeltjes erosie veroorzaken of wanneer temperatuurwisselingen leiden tot uitzetting en krimp.

Een coating die chemisch bestand is tegen het aanwezige zuur moet daarom ook geschikt zijn voor eventuele aanvullende belastingen.

Dit geldt bijvoorbeeld voor pomphuizen, procesleidingen en andere installatiedelen waar chemische aantasting en mechanische slijtage samen kunnen optreden.

5. De ondergrond en volledige systeemopbouw

Bij een reparatie is niet alleen de chemische bestendigheid van de buitenste coating belangrijk.

Ook de ondergrond, eventuele reparatiematerialen en de aansluiting tussen verschillende onderdelen bepalen of het complete systeem geschikt is.

Een coating op staal heeft bijvoorbeeld een andere ondergrond dan een coating op beton. Bij een composietreparatie kan bovendien eerst beschadigd materiaal worden hersteld of een onderdeel worden versterkt, voordat een aanvullende chemisch resistente laag wordt aangebracht.

De verschillende materialen vervullen daarbij niet noodzakelijk dezelfde functie.

Ook de kwaliteit van de oppervlaktevoorbereiding, hechting en afwerking van randen en overgangen speelt een belangrijke rol.

Wanneer zwavelzuur via een beschadiging of onvoldoende beschermde aansluiting het onderliggende materiaal bereikt, kan alsnog chemische aantasting ontstaan.

Daarom moet bij de selectie niet uitsluitend naar één product worden gekeken, maar naar de geschiktheid van de volledige reparatie- en beschermingsopbouw.

Hoe gebruik je een chemische resistentietabel om een coating te beoordelen?

Een chemische resistentietabel helpt om vast te stellen hoe een materiaal zich gedraagt bij blootstelling aan specifieke chemicaliën.

Fabrikanten van industriële coatings gebruiken dergelijke tabellen om de resultaten van chemische bestendigheidstesten inzichtelijk te maken.

Ook Belzona beschikt over officiële Chemical Resistance Charts.

Bij het beoordelen van een coating voor zwavelzuur zijn de volgende stappen belangrijk:

1. Selecteer het betreffende product. Zoek de chemische resistentiegegevens van het reparatie- of coatingsysteem dat je wilt beoordelen.
2. Controleer de chemische stof. Zoek zwavelzuur op, doorgaans aangeduid als Sulphuric Acid of Sulfuric Acid.
3. Vergelijk de concentratie. Controleer of de aangegeven concentratie overeenkomt met de werkelijke procesomstandigheden.
4. Controleer de temperatuur. Kijk bij welke temperatuur de chemische bestendigheid is beoordeeld.
5. Interpreteer de beoordeling. Gebruik de toelichting en legenda van de betreffende tabel om te begrijpen wat de classificatie betekent.
6. Vergelijk de blootstellingsomstandigheden. Controleer of de testgegevens aansluiten bij de beoogde toepassing, bijvoorbeeld continue onderdompeling of incidenteel contact.

Een positieve beoordeling bij een bepaalde temperatuur en concentratie betekent niet automatisch dat dezelfde classificatie geldt bij andere omstandigheden.

Daarnaast kunnen aanvullende voorwaarden gelden, zoals volledige uitharding of een specifieke nabehandeling voordat het materiaal aan chemicaliën wordt blootgesteld.

Chemische resistentietabellen vormen daarom een belangrijk hulpmiddel bij de selectie, maar vervangen niet de technische beoordeling van de volledige toepassing.

Wanneer de werkelijke bedrijfsomstandigheden buiten de beschikbare testgegevens vallen, is aanvullende verificatie bij de fabrikant of technisch specialist noodzakelijk.

Waarom moet je bij een reparatie ook het onderliggende materiaal beoordelen?

Bij beschadigde industriële onderdelen zijn herstel en chemische bescherming twee verschillende vraagstukken.

Een reparatiemateriaal kan bijvoorbeeld worden toegepast om verloren materiaal op te bouwen, een beschadigd oppervlak te herstellen of een onderdeel constructief te versterken.

Een aanvullende chemisch resistente coating kan vervolgens worden gebruikt om de gerepareerde zone tegen zwavelzuur te beschermen.

Het is daarbij belangrijk dat beide materialen geschikt zijn voor hun eigen functie én voor de totale systeemopbouw.

Wanneer een beschermende coating rechtstreeks wordt blootgesteld aan zwavelzuur, moet deze bestand zijn tegen de betreffende omstandigheden.

Maar ook het onderliggende reparatiemateriaal verdient aandacht. Bijvoorbeeld wanneer plaatselijke beschadigingen, onvoldoende afgedichte overgangen of andere omstandigheden ervoor kunnen zorgen dat het zuur alsnog met dit materiaal in contact komt.

Daarnaast moet worden beoordeeld of het oorspronkelijke onderdeel nog voldoende constructieve sterkte heeft.

Een chemisch resistente coating kan het oppervlak beschermen, maar vormt niet automatisch een oplossing voor structurele schade.

Bij het beoordelen van de systeemopbouw zijn daarom ook de oppervlaktevoorbereiding, hechting en compatibiliteit tussen verschillende materialen van belang.

Welke Belzona-systemen kunnen worden toegepast bij blootstelling aan zwavelzuur?

Belzona beschikt over verschillende chemisch resistente en zuurbestendige coatings die worden toegepast ter bescherming van metalen en betonnen oppervlakken.

Welke coating geschikt is, hangt af van de chemicaliën en omstandigheden waaraan het betreffende onderdeel wordt blootgesteld.

Belzona 4341 (Magma CR4)

Belzona 4341 is een tweecomponenten epoxycoating die specifiek is ontwikkeld voor bescherming tegen anorganische zuren, waaronder zwavelzuur en zoutzuur.

Het materiaal is ontworpen voor toepassingen met warme anorganische zuren, met een opgegeven temperatuurbereik tot 90°C. De daadwerkelijk toegestane temperatuur blijft afhankelijk van de chemische stof, concentratie en overige voorwaarden.

Belzona 4341 kan onder andere worden toegepast op metalen en betonnen oppervlakken, bijvoorbeeld bij chemische opvangvoorzieningen, pompfundaties en andere oppervlakken die aan agressieve chemicaliën worden blootgesteld.

Bij deze coating is het belangrijk om de specifieke concentratie en uithardingsvoorwaarden te controleren. Volgens de productdocumentatie kan de vereiste chemische weerstand mede afhankelijk zijn van het ontstaan van een beschermende oppervlaktelaag of van aanvullende uitharding.

Belzona 4311 (Magma CR1)

Belzona 4311 is een chemisch resistente epoxycoating voor de bescherming van metalen en betonnen oppervlakken tegen uiteenlopende chemicaliën.

Het product wordt onder andere toegepast bij chemische opvangzones, afvoerkanalen en andere industriële oppervlakken die aan agressieve media worden blootgesteld.

Hoewel Belzona 4311 bestand kan zijn tegen verschillende zuren, moet de geschiktheid voor zwavelzuur altijd worden gecontroleerd aan de hand van de relevante concentratie, temperatuur en blootstellingsomstandigheden.

Het verschil tussen deze systemen onderstreept waarom een algemene omschrijving zoals zuurbestendige coating onvoldoende is om zonder verdere beoordeling een product te selecteren.

Praktijkvoorbeeld: herstel en bescherming van een flens in contact met zwavelzuur

Een praktijkvoorbeeld van Perspect Benelux laat zien waarom bij industriële reparaties zowel de constructieve functie als de chemische bescherming belangrijk kan zijn.

Bij een grote zinkproducent was een GRE-flens (Glass Reinforced Epoxy) beschadigd geraakt tijdens het aandraaien. De flens moest binnen een week worden hersteld en kwam tijdens het gebruik in aanraking met zwavelzuur.

Voor de reparatie werd gekozen voor een combinatie van een composietversterking en aanvullende chemische bescherming.

Na het reinigen en ontvetten van het oppervlak werd de beschadigde flens hersteld met Belzona SuperWrap II, waarbij Belzona 1981 werd toegepast vanwege de oppervlaktetolerante eigenschappen.

Vervolgens werd Belzona 4341 aangebracht om de kritische locatie aanvullend tegen zwavelzuur te beschermen.

De twee systemen vervulden daarmee verschillende functies: het wrappingsysteem werd gebruikt voor het herstel van de beschadigde flens, terwijl de coating bescherming moest bieden tegen de chemische belasting.

Deze toepassing illustreert waarom bij een reparatie niet uitsluitend naar de chemische resistentie van één product moet worden gekeken.

Lees meer over de uitgevoerde wrapping reparatie aan een flens.

Welke gegevens heb je nodig voordat je een coating of reparatiesysteem kiest?

Om te bepalen of een systeem geschikt is voor blootstelling aan zwavelzuur, moeten de relevante procesomstandigheden vooraf zo volledig mogelijk in kaart worden gebracht.

Daarbij zijn vooral de volgende gegevens belangrijk:

• Chemische samenstelling: de exacte zwavelzuurconcentratie en eventuele andere aanwezige chemicaliën.
• Temperatuur: de normale bedrijfstemperatuur, maximale temperatuur en mogelijke temperatuurpieken.
• Blootstelling: incidenteel contact, regelmatige blootstelling of continue onderdompeling.
• Procesomstandigheden: eventuele veranderingen in concentratie, stroming of temperatuur.
• Ondergrond: het type materiaal, de bestaande schade en de toestand van het oppervlak.
• Mechanische belasting: eventuele drukbelasting, erosie, beweging of thermische uitzetting.
• Uitvoering: de beschikbare mogelijkheden voor oppervlaktevoorbereiding, applicatie en uitharding.

Met deze informatie kan worden vastgesteld welke producteigenschappen noodzakelijk zijn en welke gegevens in de chemische resistentietabellen gecontroleerd moeten worden.

Wanneer belangrijke procesgegevens ontbreken, is het verstandig deze eerst te achterhalen voordat een definitieve materiaalkeuze wordt gemaakt.

Conclusie: chemische bestendigheid begint bij de bedrijfsomstandigheden

Of een reparatie- of coatingsysteem bestand is tegen zwavelzuur, kan niet uitsluitend worden bepaald op basis van een algemene productomschrijving.

De concentratie van het zuur, de bedrijfstemperatuur, de blootstellingsduur en de volledige reparatieopbouw bepalen samen welke eisen aan het materiaal worden gesteld.

Door deze omstandigheden vooraf te onderzoeken en te vergelijken met officiële chemische resistentiegegevens, kan een onderbouwde keuze worden gemaakt.

Daarbij is het belangrijk om onderscheid te maken tussen het herstellen van een beschadigd onderdeel en het beschermen ervan tegen chemische aantasting.

Twijfel je of een reparatie- of coatingsysteem geschikt is voor jouw toepassing met zwavelzuur? Perspect Benelux denkt graag mee over de bedrijfsomstandigheden, chemische belasting en mogelijkheden voor een passende reparatie of bescherming.