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Von Meerwasser zu Trinkwasser: Nickellegierungen machen's möglich Nickelhaltige Schutzhülle sorgt in Tschernobyl für Sicherheit DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR NICKEL UND SEINE ANWENDUNGEN

DIE WASSERAUSGABE

August 2016, Jhrg. 31, Nr. 2

Edelstahl stoppt Wasserverschwendung

JOHANN KÖNIG, BERLIN UND 303 GALLERY, NEW YORK.

r Durch das keilförmige Edelstahlgitter können große Wassermengen gesprüht werden.

FLÜSSIGE ARCHITEKTUR

FALLSTUDIE 07

r Der historische Forrest Place in Perth erhielt durch eine moderne, interaktive Wasserskulptur aus Edelstahl ein neues Antlitz.

DAS WASSERLABYRINTH D

as „Wasserlabyrinth“ im australischen Perth wurde 2012 eröffnet, als der historische Forrest Place der Stadt neu gestaltet wurde. Die Wasserskulptur ist eine tolle Neugestaltung des öffentlichen Raums, die Hunderttausende von Einwohnern und Touristen genießen. Aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit und Kompatibilität mit der für die Installation erforderlichen chemischen Behandlung wurde nickelhaltiger Edelstahl für die Skulptur ausgewählt. Wegen seiner ästhetischen und korrosionsbeständigen Eigenschaften eignet sich das Material zudem ideal für Wassertechnologie-Anwendungen. In einem Raster aus neun Quadraten angelegte Düsen spritzen wiederverwendetes Regenwasser in die Luft, sodass 2,3 m hohe Wasserwände entstehen, die in zufälligen Abständen nach oben schießen und dann wieder in sich zusammenfallen. Diese Wasserwände schaffen neun „Zimmer“, die in Abständen von zehn Sekunden erscheinen und dann wieder verschwinden, bevor sich die Konfiguration ändert. Besucher jeder Altersgruppe springen von Zimmer zu Zimmer oder einfach nur aus Freude durch die Installation. Das Wasserlabyrinth ermöglicht den Menschen die Interaktion mit einem Kunstwerk und nutzt gleichzeitig einen wichtigen öffentlichen Platz. Es wurde von dem international renommierten Künstler Jeppe Hein entworfen, für den die Interaktion zwischen Menschen und Kunstwerk ein besonders wichtiger Aspekt ist. „Das Wasserlabyrinth erfüllt den Raum mit Leben und lädt die Öffentlichkeit ein, das Kunstwerk zu nutzen, egal ob als Rückzugsort zum Entspannen oder für das Gegenteil: als Ort der reinen Freude und Verspieltheit.“

2 NICKEL FALLSTUDIE

Ein besonders beeindruckendes Merkmal des 12 x 12 m großen Wasserlabyrinths sind die 179 m langen Edelstahlgitter und Drainagen. Für die Wasserskulptur aus Paige-Edelstahl wurden ca. 62 m 2 Paige Stainless Heelguard®-Wedge Wire und ca. 160 m 30 x 5 mm große Flachstäbe des Edelstahltyps 304 (UNS S30400) verbaut, die von Atlas Steels und Fagersta geliefert wurden. Die fortschrittliche, anwendungsspezifische Keilform der Edelstahlgitter ermöglicht das Durchleiten großer Wassermengen unter starkem Druck, während Abfälle und Verunreinigungen leicht entfernt werden können. Anlagentypische Drainageprobleme werden dadurch behoben. Die Gittersysteme für das Wasserlabyrinth wurden eigens mit Öffnungen von 5 mm und einer Siebbreite von 4 mm angefertigt, sodass 50 % für den Wasserdurchfluss offen sind. Vor der Installation wurden die Edelstahlgitter gebeizt und passiviert. Dieser Artikel (hier in verkürzter Form) erschien ursprünglich in Ausgabe 53 des Australian Stainless Magazine.

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NICKEL, JHRG. 31, NR. 2, AUGUST 2016

Die Fachzeitschrift für Nickel und seine Anwendungen Das Nickel Magazine ist eine Publikation des Nickel Institute. www.nickelinstitute.org David Butler, Verbandspräsident Clare Richardson, Chefredakteurin Beiträger: Tim Aiken, Les Boulton, Fausto Capelli, John Chapman, Parul Chhabra, Gary Coates, Isaline de Baré, Richard Matheson, Geir Moe, Kim Oakes, Thierry Pierard, Lissel Pilcher, Carol Powell, Nigel Ward Entwurf: Constructive Communications Kontaktangaben: Rue Belliard 12 Brüssel 1040, Belgien Tel. +32 2 290 3200 communications@nickelinstitute.org Das Textmaterial wurde zur allgemeinen Information des Lesers erstellt und sollte nicht als Grundlage für spezifische Anwendungen verwendet werden, ohne dass vorher fachmännische Beratung eingeholt wurde. Obwohl das Textmaterial nach unserem besten Wissen korrekt ist, garantieren das Nickel Institute, seine Mitglieder, Mitarbeiter und Berater nicht seine Eignung für eine allgemeine oder spezifische Anwendung und übernehmen keine Haftung oder Verantwortung irgendeiner Art im Zusammenhang mit den hierin enthaltenen Informationen.

NACHHALTIGE WASSERVERSORGUNG FÜR ALLE Der kürzlich veröﬀentlichte Weltbankbericht High and Dry: Climate Change, Water and the Economy (etwa: Auf dem Trockenen: Klimawandel, Wasser und die Wirtschaft) prognostiziert, dass das globale Nahrungsmittelsystem in den nächsten 30 Jahren 40 bis 50 % mehr Wasser benötigen, der städtische und industrielle Wasserbedarf um 50 bis 70 % steigen und der Wasserbedarf im Energiesektor um 85 % zunehmen wird. Dem Bericht zufolge leben bereits jetzt 1,6 Milliarden Menschen in Ländern, in denen Wasserknappheit herrscht. Diese Zahl wird sich in den nächsten 20 Jahren verdoppeln.

DIE AUSWIRKUNGEN DER WASSERKNAPPHEIT AUF DAS BIP

ISSN 0829-8351

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Gedruckt in Kanada von der Hayes Print Group auf Recyclingpapier

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Titelseite: Constructive Communications Fotos auf der Titelseite: iStockPhoto.com © MoMorad, iStockPhoto.com © Krystian Nawrocki

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INHALTSVERZEICHNIS

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Fallstudie Das Wasserlabyrinth. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Im Brennpunkt Editorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Sonder-Leitartikel Wasserverschwendung – ein weltweites Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-5 Fließendes Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-7 Nickel und die Wasserversorgung . . . . . . . . .8 Von Salz- zu Trinkwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Aktuelle Anwendungen Kläranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-11 Pressfitting-Lösungen aus Edelstahl . . . 11 Containment in Tschernobyl . . . . . . . 12-13 Metalmorphosis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Kurzmeldungen Nickel als Edelmetallersatz. . . . . . . . . . . . . 14 UNS-Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Edelstahl des Typs 316L. . . . . . . . . . . . . . . . 15 Neue Veröffentlichung . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

DER HEUTIGE WEG

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EIN BESSERER WEG

Quelle: Weltbankgruppe

Die Ursachen für diese Entwicklung sind Bevölkerungswachstum, steigende Einkommen und wachsende Städte. Der Bericht kommt aber auch zu dem Schluss, dass Resilienzmaßnahmen wie Verbesserungen der Wasserinfrastruktur die Risiken reduzieren können. Weltweit haben Wasserverluste ein Niveau erreicht, das nicht aufrechterhalten werden kann. In vielen Entwicklungsländern gehen 50 % des Wassers zwischen der Wasseraufbereitungsanlage und dem Verbraucher verloren. Selbst in entwickelten Ländern sind Verluste von ca. 20 % nichts Ungewöhnliches. Wichtig ist: Wasser ist jetzt Teil der globalen Entwicklungsagenda. Die Ziele nachhaltiger Entwicklung der Vereinten Nationen, die für alle Länder gelten, schließen Wasser ausdrücklich mit ein. Ziel 6 lautet: „Verfügbarkeit und nachhaltige Bewirtschaftung von Wasser und Sanitärversorgung für alle gewährleisten“ und gibt vor, bis 2030 für universellen und gerechten Zugang zu sauberem und erschwinglichem Trinkwasser für alle zu sorgen. Die beiden wichtigsten Themen der Bereitstellung von Trinkwasser sind Sicherheit und Effizienz. In dieser Ausgabe von Nickel geht es um die wichtige Rolle, die nickelhaltige Edelstähle dabei bereits heute spielen. Auf Seite 6 finden Sie einen Artikel über Tokio, wo in den vergangenen 30 Jahren Bleileitungsrohre durch ein Netz von Edelstahlleitungen ersetzt wurden und dadurch der Wasserverlust von über 15 % auf nur noch 2 % gesenkt werden konnte, während gleichzeitig beträchtliche Kosteneinsparungen erzielt wurden. Nickelhaltiger Edelstahl unterstützt die Versorgung mit sauberem Wasser. Mit einer Lebensdauer von mehr als 100 Jahren stellt er eine wahrhaft nachhaltige Lösung dar. Clare Richardson Editor, Nickel magazine Weltbank. 2016. „High and Dry: Climate Change, Water, and the Economy.“ (Etwa: Auf dem Trockenen: Klimawandel, Wasser und die Wirtschaft)

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NICKEL IM BRENNPUNKT 3

Ein Ende der Wasserverschwendung ist ein globales Anliegen Woran liegt das Problem? Schätzungen der Vereinten Nationen zufolge wird die Erdbevölkerung von derzeit 7,4 Mrd. Menschen bis 2100 auf 11,2 Mrd. anwachsen. Damit sind riesige Herausforderungen verbunden: Lebensmittel, Wohnungen, Energie und Transport – von der gesundheitlichen Versorgung ganz zu schweigen – müssen im ausreichenden Umfang und nachhaltig bereitgestellt werden. Technologie wird dabei natürlich eine wichtige Rolle spielen, doch hinter allen diesen Anforderungen steht die Notwendigkeit einer Versorgung mit sicherem Wasser. Aufgrund des angenommenen Bevölkerungswachstums wird es weltweit nicht genug Trinkwasser geben. Diese düstere Prognose wird sich langfristig auf alle auswirken. Regierungen, NGOs, die UN, die Weltbank und andere Finanzinstitutionen suchen aktiv nach Lösungen für diese Krise. Die Weltbank schätzt, dass der Wasserbedarf bis 2025 das Angebot um 40 % übersteigen wird. Einem der jüngsten Berichte der Weltbank zufolge war Wasser der rote Faden, der praktisch alle Ziele der Vereinten Nationen für eine nachhaltige Entwicklung durchzog: Wasser ist ein unabdingbarer Faktor für die Nahrungsmittelproduktion, für eine gesunde Bevölkerung, aber auch für die Bereitstellung der nötigen Produktionsmittel und die Aufrechterhaltung der Ökosysteme auf unserem Planeten.

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Wasser wird verschwendet Ein Grund für den Wassermangel ist die Verschwendung durch eine nicht richtig gewartete Infrastruktur, insbesondere in Großstädten und

PHASEN DES TRINKWASSERZYKLUS Sammlung

Um Leckageprobleme zu beheben und das Austreten von Wasser aus Rohren langfristig zu unterbinden, ersetzen die zuständigen Wasserbehörden zunehmend die vorhandenen Leitungssysteme. Wasserleitungen aus nickelhaltigem Edelstahl stellen für die Wasserversorgungsbehörden eine robuste, langlebige Lösung dar, um Leckagen zu beseitigen und sauberes Wasser zu liefern. Die für Wasserverluste zuständige Gruppe der IWA, die Water Loss Specialist Group (WLSG), legt ihr besonderes Augenmerk auf den leckagebedingten Verlust von aufbereitetem Wasser in Versorgungsnetzen wie Hauptwasserleitungen und Wasseranschlussrohren. Die WLSG entwickelte eine Methode zur Erfassung und Verfolgung der Wassermenge, die in ein Wasserversorgungssystem gelangt. Dies führte dazu, dass der Begriff Non-Revenue Water (NRW) zur Beschreibung der in einem solchen System durch Leckagen, Diebstahl und Zählerfehler verlorenen Wassermenge akzeptiert wurde. NRW umfasst auch die ökonomischen wie die Nachhaltigkeitsimplikationen dieser Verluste.

GEEIGNETE MATERIALIEN Edelstahl, Beton, verzinkter Stahl, Gusseisen

Aufbereitung

Edelstahl, Beton, verzinkter Stahl

Speicherung

Edelstahl, Beton, verzinkter Stahl, Polyethylen

Transport Endverteilung Heimischer Wasserhahn

4 NICKEL SONDER-LEITARTIKEL

Entwicklungsländern. Leckende Rohrleitungen sind weit verbreitet. In Mumbai z. B. beträgt die Leckagerate ganze 70 %. Die International Water Association (IWA) entwickelte einen Ansatz, mit dem bewährte Methoden zur Reduzierung von Verlusten und zur Steigerung der verfügbaren Wassermenge unter Verwendung der bestehenden Infrastruktur weltweit eingeführt werden sollen.

Edelstahl, Beton, verzinkter Stahl, Gusseisen, Polyethylen Edelstahl, verzinkter Stahl, Polyethylen, Kupfer Edelstahl, Messing mit Chrombeschichtung/anderen Beschichtungen

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„Die Weltbank schätzt, dass der Wasserbedarf bis 2025 das Angebot um 40 % übersteigen wird.“ Wasserverluste sind ein riesiges Problem. Schätzungen zufolge geht in Asien in vielen Städten ein Drittel bis gar die Hälfte des aufbereiteten Wassers verloren. Das entspricht 60 Millionen Kubikmetern Wasser täglich, eine Menge, die für die Versorgung von 230 Millionen Menschen ausreichen würde. Und nicht nur Asien ist betroffen: Die Hälfte der weltweiten Wasserverluste entfallen auf Europa und die USA. Die durch das NRW entstehenden Kosten für Wasserversorger werden weltweit auf 14 Mrd. US-Dollar pro Jahr geschätzt. Aufbereitetes, entsalztes Wasser kostet noch mehr. Wird es verschwendet, wird das Geld für Chemikalien, Energie und Arbeit, die zur Aufbereitung des Wassers benötigt werden, umsonst aufgewendet. Die Kosten für den Planeten und die Wasserversorger sind enorm.

Die dringende Notwendigkeit, eine nachhaltige Wasserversorgung sicherzustellen, macht deutlich, wie wichtig es ist, jegliche Verschwendung in der heutigen globalen Infrastruktur zu eliminieren. Dies ist der Hauptgrund für die zunehmende Nutzung von Edelstahl in Wasserleitungen und Wasseraufbereitungsanlagen in vielen Ländern. Die Edelstahltypen 304 (UNS S30400) und 316 (S31600) bieten Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit, Leitfähigkeit und lange Lebensdauer. Angesichts der hohen Leckageraten und der Verschwendung in vielen Städten und Ballungszentren vor allem in Entwicklungsländern ist der Gebrauch von Edelstahl eine langfristige Lösung, mit der Kosteneinsparungen sowie Vorteile für die gesamte Menschheit einhergehen. s Die dringende Notwendigkeit, eine nachhaltige Wasserversorgung sicherzustellen, macht deutlich, wie wichtig es ist, jegliche Verschwendung aufgrund einer unzureichenden Infrastruktur zu beseitigen.

CENTRO INOX

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Eine Lösung für die Leckagen Der belgische Theoretiker und Aktivist Michel Bauwens schreibt in seinem Blog auf der IWA-Website: „Wir gehen mit knappen Ressourcen um, als seien sie im Überfluss vorhanden, und machen das, was eigentlich reichlich zur Verfügung steht, künstlich knapp: Wissen, Kreativität und Innovation.“

Solch ein innovativer Ansatz zur Wahrung der Wasserintegrität ist bei vielen Projekten zu beobachten, bei denen große Mengen Edelstahls eingesetzt werden. Es gibt zahllose Projekte, die Wasserverluste reduzieren wollen, und für die es gute technische und wirtschaftliche Argumente gibt. In Tokio (siehe Seite 6) zum Beispiel wurde die Leckagerate von mehr als 15 % auf knapp über 2 % gesenkt, was zu jährlichen Einsparungen von 200 Millionen US-Dollar geführt hat. In Taipei wurde die Leckagerate durch die umfassende Installation von Anschlussrohren aus Edelstahl von 27 auf 17 % gesenkt. Das Nickel Institute und die International Molybdenum Association führen ähnliche Projekte in anderen Teilen der Welt durch.

WASSERAUFBEREITUNGSANLAGE AM COMER SEE Im Trinkwasserbereich wird aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit, langen Lebensdauer und geringen Wartungsanforderungen zunehmend Edelstahl eingesetzt. Die italienische Vereinigung für die Entwicklung von Edelstahl, Centro Inox, war an vielen solcher Projekte maßgeblich beteiligt. Die Wasseraufbereitungsanlage am Comer See wurde 2002 gebaut und konnte seine vorherige Aufbereitungskapazität

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auf 16 Millionen Kubikmeter (das entspricht 600 l pro Sekunde) verdoppeln. Für das Projekt wurden 49 Tonnen Edelstahl der Typen 304 (UNS S30400) und 316 (S31600) verbaut. Die Gesamtleitungslänge beträgt 985 m. Die Rohrleitungen weisen Durchmesser von DN 400/550/700 (16/22/28 Zoll) und Wandstärken von 3 und 4 mm auf. Somit demonstriert diese Anlage perfekt, warum Edelstahl für Trinkwasseranwendungen so gut geeignet ist.

NICKEL SONDER-LEITARTIKEL 5

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FLIESSENDES WASSER Wasserbehörden begegnen Wasserknappheit mit nickelhaltigem Edelstahl

asser ist ein menschliches Grundbedürfnis, das in unserem Leben eine zentrale Rolle spielt – vom Trinken übers Waschen bis zur

Reinigung unserer Kleidung und vielen anderen Anwendungen. Sauberes, sicheres und wohlschmeckendes Wasser hat aber seinen Preis. Und wenn es in den Verteilungssystemen zu Leckagen kommt, ist dies mit zusätzli-

TOKYO SUIDO SERVICES/SHOWARASEKAN

chen Kosten verbunden. Auch muss noch mehr Wasser erschlossen und

r Installation einer Rohrleitung aus gewelltem Edelstahl s Korrelation zwischen Reparaturfällen, Leckageraten und Installation von Edelstahlleitungen in Tokio 70000

 % Edelstahlleitungen

60000

80 50000 60

 Reparaturfälle

40000 30000

20000 20

 Leckagerate 0

10000 0

1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007 2010 2013

6 NICKEL SONDER-LEITARTIKEL

Anzahl der Reparaturfälle

Edelstahlleitungen und Leckagerate (%)

BUREAU OF WATER WORKS, TOKYO METROPOLITAN GOVERNMENT

100

aufbereitet werden. Die Sicherheit der Wasserversorgung ist eine Grundvoraussetzung für nachhaltiges Wachstum, und Leckagen sind eine universelle Herausforderung. Als Gegenmaßnahme haben viele Wasserbehörden weltweit Lösungen aus nickelhaltigem Edelstahl implementiert, was nicht nur Geld, sondern auch die wertvolle Ressource Wasser spart. Tokio, Japan Vor den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts kam es in Tokio ständig zu Wasserknappheit. Gelegentlich musste das zur Verfügung stehende Wasser auch rationiert werden. Als der städtische Wasserversorger, das Tokyo Metropolitan Government Waterworks Bureau (TMGWB), Leckagereparaturen analysierte, stellte er fest, dass 97 % der Leckstellen an Verteilerleitungen mit einem Durchmesser von 50 mm oder weniger auftraten. In Tokio gibt es mehr als zwei Millionen solcher Anschlüsse, die Wasser aus Hauptleitungen in interne Systeme in Gebäuden leiten. Zuvor war Blei wegen seiner Weichheit und Biegsamkeit und den damit verbundenen Arbeitserleichterungen das bevorzugte Material für Verteilerleitungen, insbesondere für die letzten Meter von der Hauptleitung bis zum Gebäude. Wenn Bleirohre unterirdisch verlegt werden, sind sie aber verschiedenen Kräften ausgesetzt. Vibrationen durch Verkehr und Bauarbeiten wie auch Absenkungen und Erdbeben können dazu führen, dass sich die weichen Bleileitungen verformen, Verbindungen abgetrennt werden oder – im schlimmsten Fall – die Rohre bersten. 1980 begann das TMGWB, alle Versorgungsleitungen durch Rohre aus nickelhaltigem Edelstahl des Typs 316 (UNS S31600) zu ersetzen. 1998 wurden Rohrleitungen aus gewelltem Edelstahl des Typs 316 (S31600) für Verteilerleitungen eingeführt, die Wasser aus Hauptleitungen an ihre Endverbrauchspunkte in Wohnungen, Büros und Fabriken befördern. Die Rohrleitungen sind in regelmäßigen Abständen gewellt, um während der Installation biegsam zu sein, Richtungsänderungen zu ermöglichen und Hindernissen ausweichen zu können, ohne weitere Verbindungen erforderlich zu machen. Außerdem ermöglicht dies Ausweichbewegungen der Rohrleitung bei Erdbewegungen und seismischer Aktivität. Mithilfe von gewellten Edelstahlrohren wurde die Anzahl der Rohrverbindungen beträchtlich reduziert. Durch die Umstellung auf Edelstahl wurde die Wasserversorgung zuverlässiger und die Leckagerate um ganze 86 % von 15,4 % (1980) auf 2,2 % (2013) reduziert. Zur Veranschaulichung: Seit 1994 konnte Tokio die jährliche Wasserleckage um fast 142 Mio. Kubikmeter reduzieren. Das entspricht 155 50-m-Schwimmbecken pro Tag und jährlichen Einsparungen von mehr als 200 Millionen US-Dollar pro Jahr. Auch die jährlichen Reparaturen undichter Stellen wurden von 60.000 (1983) auf 10.000 (2013) reduziert. Aufgrund der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl erwarten die TMGWB-Experten eine Lebensdauer der Leitungen von mehr als 100 Jahren.

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Taipei, Taiwan 2002 sorgte eine schwere Dürre dafür, dass die Wasserversorgung der taiwanesischen Hauptstadt über einen Zeitraum von 49 Tagen mehrmals unterbrochen wurde. Von den 450 Zählerbereichen der Stadt verloren 40 % die Hälfte des Wassers oder mehr, bevor es die Verbraucher erreichte. Eine Analyse der Reparaturen zeigte, dass Polybutylenleitungen zwar nur 3 % der gesamten Leitungslänge des Systems ausmachen, aber für 28 % aller Leckagen verantwortlich waren. Ca. 90 % aller Probleme traten in Kunststoﬄeitungen auf, wobei die überwiegende Mehrheit davon (83 %) durch Risse verursacht wurde. 2003 startete die Wasserbehörde von Taipei ein ähnliches Programm wie Tokio und ersetzte die Verteilungsleitungen durch Rohre aus gewelltem Edelstahl des Typs 316L (S31603). Obwohl im Rahmen dieses laufenden Programms bislang nur 35 % der Leitungen ersetzt wurden, konnte bereits eine Reduzierung der Wasserverluste von 27 % (2003) auf 17 % (2014) erzielt werden. Dies entspricht jährlichen Einsparungen von 146 Mio. Kubikmeter Wasser oder 160 50-m-Schwimmbecken pro Tag. 2014 gab es noch weniger Niederschläge als in der Dürrezeit von 2002, die den Anstoß für das Programm zum Auswechseln der Rohrleitungen gegeben hatte. Dank der seit 2003 erzielten Verbesserungen der Leckageraten musste die Wasserversorgung diesmal aber nicht unterbrochen wurde. s In Taipei bewirkte die Dürre von 2002 eine enorme Verknappung des Wassers.

Western Cape, Südafrika Südafrika ist von Natur aus ein Halbtrockengebiet. Der jährliche Niederschlag beträgt nur etwa die Hälfte des weltweiten Durchschnitts. Das Land mit seiner Bevölkerung von 55 Millionen Menschen sieht sich einer Süßwasserknappheit gegenüber. Es wird geschätzt, dass mindestens 37 % des sauberen Trinkwassers aufgrund von Leckagen verloren gehen, die von der veralteten und unzuverlässigen Infrastruktur verursacht werden. Das Groot Drakenstein Valley ist die Wiege des südafrikanischen Obstund Weinanbaus. Hier müssen mehr als 800 Landwirtschaftsbetriebe einschließlich 50 Weinbergen mit Wasser versorgt werden. Die Region hat zahlreiche Fälle erlebt, in denen Leitungen aus Kohlenstoffstahl und Gusseisen wegen des sauren Bodens und des hohen Grundwasserspiegels oft schon nach nur einem Jahr ausfielen. „1992 begannen wir in der Drakenstein Municipality ein Projekt, bei dem die bestehenden Rohrleitungen durch Edelstahl ersetzt wurden“, erläutert André Kowalewski, leitender Ingenieur für die Wasserver- und -entsorgung der Drakenstein Municipality. „Wir konnten den Wasserverlust gegenüber dem landesweiten Durchschnitt von 37 % auf 13 % reduzieren. Vor zehn Jahren benutzte nur die Drakenstein Municipality Edelstahl. Jetzt tun das 80 % der Gemeinden in der Region Western Cape.“ Kowalewski und sein Team planen für die Rohrleitungen eine Lebenserwartung von mehr als 50 Jahren ein. In Drakenstein wird in erster Linie Edelstahl des Typs 316 und an sichtbaren Punkten in manchen Fällen auch Typ 304 (S30400) verwendet. Schwerpunkte der laufenden Projekte sind Pumpen, Wasseraufbereitung, Speicherung, Rohrleitungen und Kanalisation. Eines von ihnen ist ein Liefersystem für 500 Mio. Hektoliter/Tag, das ganz aus Edelstahl des Typs 316 hergestellt wird.

TAPEI WATER DEPARTMENT

Investition in die Zukunft Auf der Basis der in Tokio, Taipei und der Region Western Cape gemachten Erfahrungen sind Wasserbehörden vom Wert von nickelhaltigem Edelstahl für Rohrleitungssysteme überzeugt. Auch wenn die Anfangskosten im Vergleich zu anderen Materialien etwas höher sind, hat sich Edelstahl aufgrund seiner langen Lebensdauer als gute Investition erwiesen, die sich Jahr für Jahr durch einen reduzierten Wartungsbedarf und geringere Kosten pro Liter verarbeiteten Wassers bezahlt macht.

JOHAN VAN ZYL

s Edelstahl-Rohrleitungen in der Region Western Cape widerstehen aggressiven sauren Böden.

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NICKEL SONDER-LEITARTIKEL 7

KILLION O'SULLIVAN

KEIN WASSER VERSCHWENDEN

DIE ENTSCHEIDENDE ROLLE VON NICKEL Die Weltbank schätzt, dass der Wasserbedarf bis 2025 das Angebot um 40 % übersteigen wird, da die wachsende Erdbevölkerung immer mehr Wasser für Landwirtschaft, Industrie und Privathaushalte benötigt. Nickelhaltigen Materialien fällt beim Erhalt dieser wertvollen Ressource eine entscheidende Rolle zu. Eine schlecht in Stand gehaltene und alternde Infrastruktur ist in fast allen Großstädten sowohl in Industrie- als auch in Entwicklungsländern ein häufig anzutreffendes Problem, das eine beträchtliche Wasserverschwendung verursacht. Nickelhaltige Materialien bieten sich als Lösung an und unterstützen das Wassersystem auf jedem Schritt von der Sammlung bis zur Verteilung.

WASSERSAMMLUNG BRUNNENWASSER MEERWASSER

DAMM

Seine Korrosionsbeständigkeit macht ihn zum Material erster Wahl für Druckrohrleitungen, Absperrschieber, Dammschleusen, Brunnenfilter und Unterwasser-Ansaugstutzen.

WASSERAUFBEREITUNG 28

Nickel

ENTSALZUNGSANLAGE

WASSERAUFBEREITUNGSANLAGE STAUSEE

Nickel

8 NICKEL SONDER-LEITARTIKEL

Nach der Sammlung wird das Wasser behandelt. Edelstahl und Legierungen mit hohem Nickelgehalt sind ideal für Hochdruck-Rohrleitungen, Ventile, Absperrschieber, Pumpen und andere wichtige Komponenten geeignet. Für die Aufbereitung von Meerwasser sind nickelhaltige Materialien von grundlegender Bedeutung, weil sie den extrem korrosiven Bedingungen in Entsalzungsanlagen widerstehen können. In einer Wasseraufbereitungsanlage werden viele Tonnen von Nickellegierungen und Edelstahl eingesetzt – Materialien, die bei der Lieferung von sauberem Wasser eine entscheidende Rolle spielen.

WASSERVERTEILUNG Viele Leckagen im Wasserverteilungssystem treten in den Anschlussleitungen auf, die von der Hauptleitung zu den versorgten Gebäuden führen. Nickelhaltiger Edelstahl ist dank seiner herausragenden Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Leitfähigkeit das ideale Material, um Anschlussrohre zu ersetzen. Durch den Einsatz von Edelstahl werden Leckageraten beträchtlich reduziert und die Wasserintegrität wird aufrechterhalten, weil das wertvolle Nass in den Rohrleitungen nicht kontaminiert wird. Edelstahl kann moderate Erdbewegungen bei seismischen Ereignissen, starkem Verkehr oder Bauarbeiten tolerieren. Nickelhaltiger Edelstahl unterstützt eine Infrastruktur mit geringem Wartungsbedarf und sehr langer Lebensdauer.

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LES BOULTON

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LES BOULTON

r Hintergrund: Umkehrosmosemodule r Kleines Bild oben: Rohrleitung für gefiltertes Meerwasser in Super-Duplex-Edelstahl-Ausführung r Kleines Bild unten: Meerwasser-Rohrleitungsverbindungen aus Super-Duplex-Edelstahl ISTOCKPHOTO.COM © IRABELL

Von Meerwasser zu Trinkwasser

Warum nickelhaltige Legierungen bei einer globalen Lösung eine wichtige Rolle spielen

is zu 40 % der Erdbevölkerung sind von Trinkwasserknappheit betroffen. Wasser muss nicht nur sauber genug sein, um es zu trinken. Alle Länder benötigen Süßwasser auch für die Landwirtschaft. Ein sehr hoher Anteil der weltweiten Wasserreserven besteht aber aus Salz- oder Brackwasser, das für den menschlichen Verzehr nicht geeignet ist. Die Lösung? Die Entsalzung von Meerwasser hat sich seit vielen Jahrzehnten bewährt. Heute wird diese Technologie als Reaktion auf die stetig wachsende Erdbevölkerung sehr schnell weiterentwickelt. Nickellegierungen und Edelstähle mit hohem Nickelgehalt spielen dabei eine wichtige Rolle. Diese Legierungen haben die richtige Kombination von Eigenschaften, die den extrem korrosiven Bedingungen in Entsalzungsanlagen widerstehen können. Immer mehr Entsalzung In modernen Entsalzungsanlagen wird das Meerwasser entweder destilliert oder einer Umkehrosmose unterzogen. In thermischen Entsalzungsanlagen wird das Meerwasser erhitzt und verdampft, um destilliertes Wasser zu gewinnen, das sauber ist und problemlos getrunken werden kann. Am häufigsten

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kommen dabei die mehrstufige Entspannungsverdampfung (Multi-Stage Flash, MSF) und die Multi-Effekt-Destillation (MED) zum Einsatz. In Umkehrosmose-Anlagen wird das Meerwasser von Hochdruckpumpen durch eine Membran gedrückt, die sauberes entsalztes Wasser durchlässt, gelöste Salze aber blockiert. Für beide dieser Entsalzungstechnologien sind Werkstoffe erforderlich, die eine hohe Festigkeit und hervorragende Korrosionsbeständigkeit kombinieren. Legierungen für Druckanwendungen In älteren Meerwasser-Destillationsanlagen wurden für viele der Anlagenkomponenten oft Kupfer-Nickel-Legierungen wie 90Cu-10Ni (UNS C70600) und 70Cu-30Ni (C71500) eingesetzt. Aufgrund des aktuellen weltweiten Interesses an größeren Umkehrosmose-Anlagen sind Konstruktionsmaterialien erforderlich, die bei Hochdruck und in korrosivem Meerwasser bis zu 40 Jahre gute Leistungen erbringen. Umkehrosmose-Anlagen werden unter einem Druck von bis zu 90 bar und bei Temperaturen von bis zu 40 °C betrieben, wobei biologische Kontaminationsstoffe und Chlor von bis zu 30 ppm hinzukommen. Unter diesen Bedingungen konnten bei den standardmäßigen austenitischen und

Duplex-Edelstählen lokalisierte Korrosionsangriffe festgestellt werden, insbesondere Spaltkorrosion bei druckbeaufschlagten Meerwasser-Rohrflanschen. Um dieses Problem zu beheben, werden moderne Umkehrosmose-Anlagen unter Verwendung von nickelhaltigen super-austenitischen und Super-Duplex-Edelstählen gebaut. Legierungen der 6Mo-Gruppe (z. B. N08367 und S31254) sowie der Super-Duplex-Gruppe (S32750 und S32760) sind besonders gut geeignet, um eine lange Lebensdauer für Rohrleitungen und Komponenten in vielen verschiedenen Umgebungen zu gewährleisten, in denen Entsalzungsanlagen betrieben werden. Die Super-Duplex-Legierungen weisen eine ähnliche Korrosionsbeständigkeit wie super-austenitischer Edelstahl 6Mo auf, doch bietet die Duplex-Legierung den zusätzlichen Vorteil einer höheren Festigkeit und verbesserten Ermüdungsbeständigkeit, wodurch dieses Material für Hochdruck-Meerwasserzuleitungen und Solepumpen besser geeignet ist. Diese Edelstahllegierungen mit hohem Nickelgehalt werden jetzt breitflächig in Umkehrosmose-Entsalzungsanlagen weltweit eingesetzt, um die drohende Trinkwasserknappheit zu bekämpfen.

NICKEL SONDER-LEITARTIKEL 9

HUBER TECHNOLOGY

r Mehrteiliger Stabrechen von HUBER RakeMax® im Zulauf mit Extrahierung des Rechenguts

Edelstahl in der Kläranlage

Bedingungen oder wenn zusätzliche Festigkeit/dickenreduzierte Komponenten erforderlich sind, kommt auch die Duplex-Legierung 2205 (S32205) verstärkt zum Einsatz. Edelstahl ist für viele verschiedene Anwendungen im gesamten Prozess ideal, etwa für Maschinen für das Filtrieren, fürs Waschen und Verdichten, für die Fett- und Ölabscheidung, das Eindicken und Entwässern verschiedener Arten von Rechengut und Schlamm sowie für Siebfiltrierungs-, Ozon- und UV-Ausrüstungen.

ie Abwasserreinigung ist für die meisten Menschen in Industrieländern etwas Selbstverständliches. Viele von uns beschäftigen sich lieber nicht zu sehr mit diesem Thema. Eine effektive Abwasserbehandlung ist aber für die Gesundheit sowohl der Menschen als auch der Umwelt unabdingbar. Das in der Kläranlage ankommende Abwasser ist eine recht unangenehme Flüssigmischung aus Nahrungsmittelrückständen, Fäkalien, Reinigungsmitteln, Fetten und Ölen sowie anderen Abfallchemikalien und Rückständen. In der Kläranlage wird diese Mischung einem Prozess aus Filtrieren, Setzen, Oxidieren und Desinfizieren unterzogen, bevor das Wasser so sauber ist, dass es wieder der Umwelt zugeführt werden kann. Nickelhaltige Edelstähle spielen in diesen Anlagen eine immer wichtigere Rolle (siehe Tabelle auf Seite 11). Als Hauptlegierungen werden die Edelstahltypen 304 (UNS S30400) und 316 (S31600) sowie deren Varianten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt eingesetzt. Bei besonders widrigen

Kläranlage Meadowhead Die Betreiber der Kläranlage Meadowhead in Schottland haben sich unlängst für eine Edelstahllösung für ihre Zulaufanlagen entschieden. Zulaufrechen dienen dazu, Feststoffe zu entfernen, die die nachfolgenden Prozesse behindern würden. Nach dem Entfernen werden die ausgefilterten Stoffe häufig gewaschen und eingedickt, bevor sie entsorgt werden. Die Kläranlage Meadowhead ist für eine Bevölkerung von 222.000 Menschen zuständig. Die sechs großen Pumpstationen im Einzugsgebiet bewältigen einen Zulauf zwischen 1000 und 5500 l/Sek. Der bisherige Anlagenzulauf bestand aus Fein- und Grobfilterbereichen, die mit starken Flussschwankungen zurechtkommen mussten. Aufgrund des sehr hohen und nicht mehr tolerierbaren Wartungsbedarfs der alten Filteranlagen war eine neue Lösung gefordert. Mehrere potenzielle Lösungen wurden daraufhin getestet, ob sie eine hohe Filterleistung und

s Beispiel für eine städtische Abwasserbehandlung Edelstahl kann für verschiedene Ausrüstungsteile und Rohrleitungssysteme in der gesamten Anlage eingesetzt werden.

ZULAUF ROHABWASSER

PRIMÄRE AUFBEREITUNG

SEKUNDÄRE AUFBEREITUNG

TERTIÄRE AUFBEREITUNG

PHYSIKALISCH/ CHEMISCH

BIOLOGISCH/ PHYSIKALISCH

PHYSIKALISCH/ CHEMISCH/BIOLOGISCH

BIOLOGISCHER ABBAU ORGANISCHER STOFFE

INTERNATIONAL STAINLESS STEEL FORUM

FEINFILTRIERUNG

NACHKLÄRUNG CHEMISCH/ PHYSIKALISCH

ABLAUF IN DIE UMWELT ODER ZUR WIEDERVERWENDUNG AUSSER ALS TRINKWASSER

AKTIVKOHLEADSORPTION

MIKROSIEBE

angeschlossenes Belebungssystem

GROBFILTRIERUNG

SANDABSCHEIDUNG ABSETZEN (Vorklärbecken)

verdichtetes Rechengut für die externe Entsorgung

Sand und Kies für die externe Entsorgung oder Behandlung zur Wiederverwendung

10 AKTUELLE ANWENDUNGEN

z. B. Tropfkörper weitere Belebungssysteme

FILTRIERUNG ABSETZEN (Nachklärbecken)

z. B. Belebtschlammverfahren

DESINFEKTION (Chlorinierung, Ozonisierung, ENTFERNEN KLÄRSCHLAMMTEICH VON NÄHRSTOFFEN

Schlamm zur Behandlung (Faulung/Trocknung usw.) und externen Entsorgung, optional einschl. Energierückgewinnung (Wärme, Elektrizität)

NICKEL, JHRG. 31, NR. 2, AUGUST 2016

Pressfitting-Lösungen aus Edelstahl Schnelle und widerstandsfähige mechanische Verbindungsmethode für Edelstahl-Installationen

ressfitting bietet gegenüber herkömmlichen Rohrleitungsverbindungsverfahren wie Löten oder Schweißen allerhand Vorteile, weshalb sich Pressfitting-Verbindungen hervorragend für Metallinstallationsanwendungen eignen. Zudem kann die Verbindung sehr schnell und ohne Temperaturanwendung hergestellt werden. Bei dem Verfahren wird ein Presswerkzeug eingesetzt, das aus einer Presseinheit mit passenden Backen oder Stegen besteht, mit dem in Spezial-Pressfitting-Verbindungen eingepasste O-Ringe auf Rohrleitungen zusammengedrückt werden. Dadurch entsteht eine völlig dichte Verbindung. Die Backen des Pressfitting-Werkzeugs können gedreht werden, sodass auch enge Stellen zugänglich sind, wodurch das System ideal für Nachrüstungsprojekte und komplizierte Installationen geeignet ist. Edelstahl ist für die Pressfitting-Herstellung hervorragend geeignet und wird für die Installation von Versorgersystemen wie z. B. der Trinkwasserversorgung eingesetzt, die strikte Anforderungen erfüllen und eine geringe Leckage aufweisen müssen, um Trinkwasser sowohl in öffentliche als auch in gewerblich genutzte Gebäude zu befördern. Aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Leitfähigkeit kann Edelstahl auch für viele andere Anwendungen mit korrosiven oder aggressiven Medien verwendet werden.

r In der Kläranlage Meadowhead installierte Stabrechen

Verbesserungen der Ausrüstungszuverlässigkeit erzielen würden, wobei alle neuen Anlagen in das nur begrenzten Platz bietende, vorhandene Gebäude passen mussten und den Betrieb nur minimal stören durften. Scottish Water entschied sich für die Installation von vier großen Grobfiltereinheiten, den mehrteiligen Stabrechen von HUBER RakeMax®, sowie vier HUBER Waschpressen vom Typ WAP‑L, die von Huber Technology in Edelstahlausführung (Typ 304) konstruiert und hergestellt wurden. Die mehrteiligen Stabrechen sind 6,3 m lang, 2,752 m breit und weisen einen Stababstand von 19 mm auf. Sie erlauben einen Durchlauf von 2200 l/ Sek. pro Stabrechen, bieten eine hervorragende Filterkapazität und konnten nachträglich in die bestehenden Zulaufanlagen eingebaut werden.

GEBERIT

Um die Lieferzeiten zu reduzieren, wurden die mehrteiligen Stabrechen in Einzelteilen geliefert, durch das Gebäudedach ins Innere transportiert und vor Ort montiert. „Huber Technology ist ein erfahrener Hersteller von Edelstahlmaschinen für die Abwasserbehandlung. Wir waren zuversichtlich, dass die Konstruktion so stark und flexibel ist, dass die Komponenten in der Kläranlage montiert werden konnten“, so Steve Morris, MD bei Huber Technology. „Obwohl es eine recht schwierige Aufgabe war, erleichterte das relativ geringe Gewicht das Heben und Umsetzen der Stabrechen im Gebäude.“ Seit der Installation 2014 haben die Einheiten ohne nennenswerte Funktionseinbußen bereits mehrere starke Stürme überstanden.

Am Wellcome-Wolfson Institute der Queens University in Belfast wurden kürzlich die Vorteile des Pressfitting-Verfahrens mit Edelstahl aufgezeigt. Das Institut befindet sich auf dem Health Science Campus des Belfast City Hospital. Viele der Versorgungsinstallationen für das Gebäude müssen den besonderen, etwa von Chemikalien und hohen Temperaturen bedingten Anforderungen von Laborumgebungen genügen. Das aus Edelstahl des Typs 316 (UNS S31600) konstruierte System wurde für die Niedrigtemperatur-, Heißwasser- und Kaltwassersysteme des Gebäudes, sein Wassernebel-Brandschutzsystem und Erdgas spezifiziert. s Ein im Wellcome-Wolfson Institute in Belfast installiertes Geberit Mapress Edelstahl-Pressfitting-System s Ein Pressfitting wird mithilfe eines elektromechanischen Presswerkzeugs auf einer Rohrleitung versiegelt. Die Rohr- und PressfittingDurchmesser für dieses System reichen von 15 bis 108 mm. Die Fittings weisen einen blauen Pressindikator auf, der bei einem korrekten Pressverfahren entfernt wird, sodass alle unvollständigen Verbindungen schnell identifiziert werden können

Geländer Rechen/Siebe Sandabscheider Schiebegitter Belüftungsrohre Schlammleitungsrohre Faultank-Gasleitungen Ozongeneratoren und -leitungen ChemikalienbehandlungsLeitungen Kanaldeckel Rücklaufsysteme

NICKEL, JHRG. 31, NR. 2, AUGUST 2016

Laufstege Räumerbrücken Kratzer Schrauben Pumpen und Ventile Tanks Wehre UV-Ausrüstung Leitern Leitungssysteme Membrangehäuse

THE HARVEY GROUP

Typische Edelstahlanwendungen in Kläranlagen

AKTUELLE ANWENDUNGEN 11

r Für die Installation der Außenverkleidung waren technische und alpinistische Fähigkeiten erforderlich.

©CHNPP

r Die New Safe Confinement-Schutzhülle ist auf eine Lebenszeit von mindestens 100 Jahren ausgelegt.

CONTAINMENT IN TSCHERNOBYL Nickelhaltiger Edelstahl widersteht dem Zahn der Zeit, Klimagefahren und Strahlung

er New Safe Confinement (NSC)-Sarkophag ist eine Schutzhülle, die die Kernreaktoreinheit 4 in Tschernobyl einschließen wird, die bei der Atomkatastrophe von 1986 zerstört wurde. Damit wird die durch den alarmierenden Verfall des unmittelbar nach der Katastrophe gebauten Beton- und Stahlsarkophags entstandene Gefahr behoben. Ab 2017 wird die majestätische, luftdichte und erdbebensichere Stahlhülle, die extremen klimatischen Bedingungen standhalten kann, sowohl dem Zahn der Zeit, Klimagefahren als auch der unsichtbaren, aber lange anhaltenden Bedrohung durch radioaktive Strahlung widerstehen. Nickelhaltige Edelstähle sind grundlegende Komponenten der neuen Schutzhülle. Sie wurde so konzipiert, dass nach dem vorgeschriebenen Sicherheitszeitraum von 100 Jahren der beschädigte Reaktor zerlegt und Tonnen von radioaktivem Schutt entfernt werden können. Außerdem schützt sie das technische Personal bei Wartungsarbeiten vor Ort vor gefährlicher Strahlung. Korrosionsverhinderung statt -bekämpfung Die riesige Schutzhülle wiegt 25.000 Tonnen, ist 108 m hoch, 162 m lang und 257 m breit. Damit ist sie groß genug, um die Freiheitsstatue aufzunehmen, und sie wiegt das Vierfache des Eiffelturms. Das NSC besteht aus 15 Hauptbogenrahmen, die ein 12 m dickes, dreidimensionales Röhrengitter bilden, das die elegante Bogenform der fertigen Schutzhülle bildet. Dieses Gitter aus vierhundert runden Kohlenstoff-Mangan-Stahlrohren mit einem Durchmesser von 813 mm und ähnlicher Qualität wie der von Offshore-Ölbohrinseln schafft einen ringförmigen Raum, der nach innen und außen komplett von einer Edelstahlverkleidung umhüllt ist. Wenn der Bogen über dem beschädigten Reaktor angebracht

ist, werden zwei ausgekleidete Metallwände an jedem Ende ausgeklappt. Sie entsprechen präzise dem Profil des Sarkophags und versiegeln das Gebäude für 100 Jahre. Durch einen permanenten leichten Überdruck in der Hülle, während im darunter befindlichen Volumen ein Unterdruck aufrechterhalten wird, wird ein widerstandsfähiges und zuverlässiges Abdichten gegen kontaminierten Staub und radioaktive Emissionen gewährleistet. In den ringförmigen Raum wird kontinuierlich entfeuchtete Luft geblasen, um einen konstanten hygrometrischen Zustand von unter 40 % aufrechtzuerhalten, der auf natürliche Weise eine Korrosion des Metallgitters verhindert. Nicht magnetischer Edelstahl verhindert Staubansammlung Nickelhaltige Edelstähle waren aufgrund ihrer Widerstandsfähigkeit, hohen Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Stärke sowie der Tatsache, dass sie in einem so exponierten Bereich keinerlei Wartung bedürfen, für die Innen- und Außenverkleidung erste Wahl. Die Innenverkleidung besteht aus Edelstahl des Typ 304 (UNS S30400) mit mindestens 8,0 % Nickel. Da sie nicht magnetisch ist,

wird eine Ansammlung von kontaminiertem Staub innerhalb der Hülle, die zum Zeitpunkt des endgültigen Zerlegens gefährlich wäre, verhindert. Über die gesamte Oberfläche der Schutzhülle sind auf 80.000 m² 0,5 mm dicke Edelstahlplatten ohne Rippen bündig aneinandergelegt, um Staubablagerungen zu vermeiden. Die Platten sind an einem Unterbau aus verzinktem Stahl fixiert. Durch Nicht-PVC-Bandversiegelungen und brandbeständigem Silikondichtstoff, denen eine ionisierende Strahlung nichts anhaben kann, wird eine luftdichte Versiegelung erreicht. Ein Polyesterlack verhindert eine galvanische Korrosion zwischen den Platten und dem Unterbau. Eine blankgeglühte, stark reflektierende Politur dient dazu, das natürliche Licht in der Hülle zu verstärken. 316L widersteht klimatisch bedingten Risiken Die Außenverkleidung bildet eine undurchlässige Barriere gegen externe Klimaeinflüsse. Sie umfasst einen Isolierkomplex, der die strikten Resistenzspezifikationen auch bei widrigsten klimatischen Bedingungen erfüllt. Die oberste Lage dieser hoch effizienten Isolierung ist auf 88.000 m² mit 489 mm breiten, 0,6 mm dicken Edelstahlprofilen des Typs 316L (S31603) mit einem Nickelanteil von mindestens 10,0 % abgedeckt. Typ 316L wurde gewählt, weil diese Güte die Anforderungen in Bezug auf die (mindestens) 100-jährige Exponierung gegenüber Klimaeinflüssen erfüllt.

12 AKTUELLE ANWENDUNGEN NICKEL, JHRG. 31, NR. 2, AUGUST 2016

ufgrund der radioaktiven Strahlung musste der Bogen in einer sicheren Entfernung von 200 m vom beschädigten Reaktorgebäude auf ebener Erde vormontiert werden. Wenn die gesamte Hülle einmal vollständig ist, werden synchronisierte Gleitkufen auf Betonbodenschienen den Bogen über eine Strecke von 300 m zu seiner endgültigen Position über Reaktor 4 transportieren. Schritt 1

Schritt 2

Schritt 3

Schritt 4

Schritt 5

Schritt 6

Schritt 7

Schritt 8

©KALZIP

©CHNPP

Bauarbeiten in mehreren Phasen

r Außenverkleidung: eﬃziente, aus mehreren Lagen bestehende Isolierung

Walzproﬁlieren am Fuße des Bogens Die Edelstahltypen 304 und 316L wurden von Aperam bereitgestellt und von Kalzip in 1000 m langen Spulen angeliefert. Sie wurden am Fuße des Bogens in zwei mobilen Produktionsanlagen in Containern verarbeitet. Die 316L-Spulen wurden zu 100 m langen Profilen für das Dach des Bogens und 50 bis 70 m langen Profilen für die Wandverkleidung walzprofiliert. Die Profile wurden dann von Kranen an die jeweilige Installationsposition gebracht. Stehfalzprofile werden in zuvor installierten Edelstahl-Befestigungsteile (Halterungen, Typ 304) eingesetzt und verbunden, wobei das nächste Profil sofort so positioniert wird, dass der größere Falz den kleineren überlappt. Die Befestigungsteile werden mit 316L-Blechschrauben durch die Gummimembran auf Omega-Profilen montiert. Schließlich verbindet eine Spezialfalzmaschine alle Profile über die gesamte Länge hinweg per Crimpverbindung. Durch dieses Montageverfahren kann die Außenverkleidung Wirbelstürmen der Klasse 3 (schwerwiegende Schäden), Windgeschwindigkeiten von bis zu 250 km/h und Temperaturen von -45 °C bis +45 °C widerstehen. Bei dieser technischen Meisterleistung werden nickelhaltige Edelstähle dazu beitragen, die Arbeiter, die örtliche Bevölkerung und die Umwelt mehr als 100 Jahre lang zu schützen.

NICKEL, JHRG. 31, NR. 2, AUGUST 2016

©NOVARKA

r Installation der Innenverkleidung

Schritt 1 Montage des oberen Abschnitts des ersten Halbbogens. Schritt 2 Montage des unteren Abschnitts, der dann über ein Scharniersystem mit dem oberen Abschnitt verbunden wird. Schritt 3 Der erste Halbbogen wird mithilfe von speziell auf Hublasten von mehreren Tausend Tonnen ausgelegten Türmen auf seine endgültige Höhe (105 m) angehoben. Die Ostwand (so geformt, dass sie dem Reaktorgebäudeproﬁl entspricht) wird installiert. Der fertige erste Bogen wird dann in eine Warteposition geschoben, um Platz für den zweiten Halbbogen zu schaﬀen. Schritt 4 Montage des zweiten Halbbogens. Schritt 5 Die beiden Hälften werden verbunden, um den kompletten Bogen zu bilden. Schritt 6 Brückenkräne werden auf dem Boden aufgebaut und dann 85 m über die Bogenstruktur gehoben. Sie werden für die Demontage des alten Sarkophags und zum Entfernen der Reste des beschädigten Reaktors benötigt. Schritt 7 Synchronisierte Gleitkufen auf Betonbodenschienen schieben den Bogen um mehr als 300 m zu seiner endgültigen Position. Schritt 8 Der Bogen und die Seitenwände werden eng mit dem bestehenden Gebäude verbunden. In der Westfassade wird das Informations- und Kontrollzentrum untergebracht.

AKTUELLE ANWENDUNGEN 13

Nickel als Ersatz für Edelmetall C

In kürzlich erschienenen Artikeln in den Zeitschriften Dalton Transactions und im Journal of the American Chemical Society stellte das Forschungsteam um Liviu Mirica, Associate Professor für Chemie in Kunst und Wissenschaften an der Washington University in St. Louis, die Entwicklung neuartiger Methoden zur Erzeugung der Bausteine für wichtige Verbindungen mit Nickel vor. Effizienter Dank dieser Forschungsarbeiten stehen Wissenschaftlern weitere Hilfsmittel und Verfahren für die nickelbasierte Chemie zur Verfügung. Dies unterstützt die Umstellung auf eine „umweltfreundliche Chemie“ mit dem Ziel einer nachhaltigen chemischen Synthese im 21. Jahrhundert. Chemische Umwandlungen werden damit effizienter; sie erzeugen weniger Nebenprodukte und vor allem weniger Müll. Im Labor von Mirica wird erforscht, wie diese neuen Verbindungen in möglichst wenigen Schritten und mit nachhaltigeren Katalysatoren wie Nickel erzeugt werden können. Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindungen (C-H) gelten als reaktionsträge und es kann schwierig sein, sie dazu zu bringen, eine neue Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbindung (C-C) zu erzeugen. Chemiker wie der Postdoktorand Wen Zhou, Autor des ersten der beiden jüngsten Berichte, nutzen Metalle dazu, die Verbindung zu „aktivieren“ und reaktiver zu machen. Die seltenen Metalle Palladium und Platin werden seit Jahrzehnten eingesetzt, sind aber sehr teuer. Nickel befindet sich in der gleichen chemischen Gruppe und könnte für ähnliche Reaktionen verwendet werden, sofern seine Eigenschaften besser erforscht werden.

ZHENG CHEN

UNS-Details

r Das neue vierzackige Molekül wird als vierzahniger Ligand bezeichnet. Die neue nickelbasierte Chemie reduziert die chemische Synthese auf weniger Schritte und schafft eine Alternative für Metallkatalysatoren.

Neues vierzackiges Molekül Die wichtigste Entwicklung der an dem Projekt beteiligten Wissenschaftler war die Schaffung eines neuen vierzackigen Moleküls mit der Bezeichnung „vierzahniger Ligand“, das das Nickelatom wie eine Art Handschuh umschließt. Wenn kohlenstoffhaltige Verbindungen sich ebenfalls mit dem Nickelkern verbinden, können sich die Elektronen neu positionieren, um eine neue C-C-Verbindung zu schaffen. Durch den richtigen Ausgleich zwischen Stabilität und Reaktivität konnten die Wissenschaftler neue Verbindungen mit kostengünstigen, sicheren und reichlich vorhandenen Nitrilen schaffen, einer Klasse kohlenstoffhaltiger Verbindungen, die in einfachen Syntheseschritten in eine ganze Reihe nützlicher Chemikaliengruppen umgewandelt werden können. Es besteht die Hoffnung, dass Nickel die kostspieligeren seltenen Metalle ersetzen kann, die seit Jahren in der chemischen Industrie eingesetzt werden.

Chemische Zusammensetzungen (in Gewichtsprozent) der in dieser Ausgabe des Nickel Magazine erwähnten nickelhaltigen Legierungen und rostfreien Edelstähle

UNS No.

C70600 S. 9

Rest

1,01,8

1,00 max.

9,011,0

1,00 max.

C71500 S. 9

Rest

0,41,0

1,00 max.

29,033,0

1,00 max.

N08367 S. 9

0,030 max.

20,022,0

0,75 max.

Rest

2,00 max.

6,07,0

0,180,25

23,525,5

0,040 max.

0,030 max.

1,00 max.

S30400 S. 2,5,7,10,12,15

0,08 max.

18,020,0

Rest

2,00 max.

0,10 max.

8,010,0

0,045 max.

0,030 max.

0,75 max.

S30403 S. 15

0,03 max.

18,020,0

Rest

2,00 max.

0,10 max.

8,012,0

0,045 max.

0,030 max.

0,75 max.

S31254 S. 9

0,020 max.

19,520,5

0,501,00

Rest

1,00 max.

6,06,5

0,180,22

17,518,5

0,030 max.

0,010 max.

0,80 max.

S31600 S. 5,6,7,10,11

0,08 max.

16,018,0

Rest

2,00 max.

0,10 max.

10,014,0

0,045 max.

0,030 max.

0,75 max.

S31603 S. 7,12,15

0,030 max.

16,018,0

Rest

2,00 max.

2,003,00

0,10 max.

10,014,0

0,045 max.

0,030 max.

0,75 max.

S32205 S. 10

0,030 max.

22,023,0

Rest

2,00 max.

3,003,50

0,140,20

4,506,50

0,030 max.

0,020 max.

1,00 max.

S32750 S. 9

0,030 max.

24,026,0

0,50max

Rest

1,20 max.

3,35,0

0,240,32

6,08,0

0,35 max.

0,020 max.

0,80 max.

S32760 S. 9

0,030 max.

24,026,0

0,50max

Rest

1,00 max.

3,04,0

0,200,30

6,08,0

0,030 max.

0,010 max.

1,00 max.

0,501,00

14 NICKEL KURZMELDUNGEN

NICKEL, JHRG. 31, NR. 2, AUGUST 2016

LIVIU MIRICA

hemische Synthese kann Rohchemikalien in komplexe, Menschenleben rettende Medikamente, Haushaltsprodukte oder neue Werkstoffe verwandeln. Diese Umwandlung kann aber auch riesige Mengen an Giftmüll erzeugen oder ein Arbeiten in widrigen und gefährlichen Umgebungen erfordern. Oft sind teure und seltene Metalle notwendig, um chemische Reaktionen zu erzeugen.

Typ 316L: Korrosionsbeständig und sofort lieferbar T

yp 316L (UNS S31603) ist nach Typ 304 (S30400) und seinen Varianten die am zweithäufigsten produzierte Legierung der Serie 300. In Umgebungen, in denen sich 304 oder seine Version mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, 304L (S30403), als unzureichend erwiesen hat, sollte 316L als erste Alternative in Erwägung gezogen werden. In der Regel wird diese Güte in Umgebungen eingesetzt, in denen Chloride vorhanden sind (z. B. Straßensalz, Küstengebiete) sowie in Industrieprozessen, die saure oder Hochtemperatur-Lösungen erfordern. 316L wurde früher auch als „Marine Grade“ oder „säurebeständige Güte“ bezeichnet. Wie alle nickelhaltigen austenitischen Edelstähle weist 316L hervorragende Schweiß- und Formeigenschaften auf.

Typ 316L ist nicht nur einfach herzustellen, besticht in vielen verschiedenen Umgebungen durch Vielseitigkeit bei guter Korrosionsbeständigkeit und kann auf eine überzeugende Erfolgsbilanz verweisen, sondern ist auch in allen Produktformen in großen und kleinen Mengen direkt aus dem Werk oder von Händlern erhältlich.

Korrosionsbeständigkeit und einfache Herstellung Während der Chromgehalt etwas niedriger als bei 304 ist, verbessert der Mindestgehalt von 2,0 % Molybdän (Mo) die Korrosionsbeständigkeit von 316L beträchtlich und sorgt für eine bessere Lochfraßund Spaltkorrosionsbeständigkeit in chloridhaltigen Lösungen. Die exakte Zusammensetzung variiert zwischen den verschiedenen internationalen Normen geringfügig, doch gewährleistet der Mindestnickelgehalt von 10,0%, dass der Stahl völlig austenitisch bleibt und eine optimale Korrosionsbeständigkeit und einfache Herstellung garantiert.

HELIX WWW.THEHELIX.CO.UK

Viele der Tausende von Anwendungen von 316L sind in den Bereichen Pharmazie, chemische und biochemische Verarbeitung, Zellstoff und Papier, Offshore- und Onshore-Öl und Gas, Architekturanwendungen in Städten und an Küsten, Nahrungsmittel, Krankenhäuser, Trinkwasser- und Abwasserbehandlung sowie Transportbehälter zu finden.  „Kelpies“, eine Arbeit des Künstlers Andy Scott aus Edelstahl des Typs 316L, erhebt sich 30 Meter über dem Forth and Clyde-Kanal in Mittelschottland.

Neue NI-Publikation

The life of Ni

he life of Ni ist eine praktische Referenz für alle, die an Nickel, seinen Ursprüngen, Anwendungen und seinem Lebenszyklus interessiert sind. Diese 20-seitige Publikation bietet einen kurzen und visuell ansprechenden Überblick über weltweite Fakten und Zahlen zu Nickel und informiert darüber, wo welche Nickelmengen abgebaut, produziert und verwendet werden, welche Nickelressourcen zur Verfügung stehen und wie Nickel wiederverwertet wird.

Zum Herunterladen von nickelinstitute.org, oder fordern Sie ein Druckexemplar an unter communications@nickelinstitute.org 8

Nickel mining Cradle-to-gate Unlike most other metals, nickel ores are found in diverse geological formations, in different mineralogical forms, at different depths, with varying percentages of nickel content, and often with other metals present. The processing techniques used depend on these variables which yield different rates of metal recovery.

* APEC figures include Russian production.

MAGAZINE ONLINE

www.nickelinstitute.org ABONNIEREN Sie das Nickel Magazine kostenlos und fordern Sie eine Benachrichtigung per E-Mail über das Erscheinen einer neuen Ausgabe an. www.nickelinstitute.org/NickelMagazine/ Subscription LESEN Sie das Nickel Magazine online in mehreren Sprachen. www.nickelinstitute.org/ NickelMagazine/MagazineHome DURCHSUCHEN SIE ÄLTERE AUSGABEN des Nickel Magazine (seit Juli 2002) in unserem Online-Archiv. www.nickelinstitute.org/en/NickelMagazine/ MagazineHome/AllArchives MOBILES Download der Nickel Magazine App für Apple® oder Android™ FOLGEN SIE UNS auf Twitter @NickelInstitute

NICKEL MINE OUTPUT KT

ORE MINING

Surface - underground

Sulphidic Ore

Lateritic Ore

BENEFICIATION

ORE PREPARATION

PRIMARY EXTRACTION

BESUCHEN SIE UNS auf der LinkedIn-Seite des Nickel Institute

Finland 0.9% Russia 12.1%

Canada 10.7%

UPSTREAM SUPPLIES Electricity - fuels materials

Serbia 0.3% Spain 0.4%

Cuba 2.3%

Brazil 4.7%

METRIC TONS

Ferronickel By-products

Source: INSG Yearbook 2015. Data from 2014

China. P.R. 4.6%

Myanmar (Burma) 1.0%

Colombia 3.5%

World Total

2.2 MILLION Class 1 nickel

Albaniaa FYROM 0.8% 0.2% Greece 1.0%

ate Guatemala 1.8%

REFINING

NICKEL, JHRG. 31, NR. 2, AUGUST 2016

ASIA PACIFIC ECONOMIES* ACCOUNT FOR MORE THAN 70% OF GLOBAL NICKEL MINE PRODUCTION AND, GIVEN THE ABUNDANCE OF THEIR NICKEL RESERVES, THE REGION IS EXPECTED TO REMAIN AT THE FOREFRONT OF NICKEL MINING IN THE FUTURE.

While mine production in Canada and Russia is mainly linked to the mining of sulphide-type ore deposits, Indonesia and the Philippines predominantly mine laterites. In Australia, both laterite and sulphide mine production take place. Due to their geological formation, laterite-type ore deposits and mines are principally found in equatorial regions and production from this type of deposits has steadily increased in recent decades. The main nickel mining companies include Ambatovy, Anglo American, BHP Billiton, Glencore, JFE Mineral Company Ltd., Lundin Mining Corporation, MMC Norilsk Nickel, Pacific Metals Co. Ltd., Sherritt International Corporation, Eramet, South32, Sumitomo Metals Mining Co. Ltd., Vale, and Western Areas Ltd.

RESOURCES

The life of Ni

70%

Nickel-containing ores are currently mined in more than 25 countries worldwide. The Asia Pacific region accounts for more than 70% of global nickel mine production. Indonesia, the Philippines, Russia, Australia and Canada are the biggest nickel producers.

NICKEL

Botswana 1.3%

Madagascar 1.8%

Vietnam 0.3%

Philippines 21.2% Papua New Guinea 1.0%

Indonesia 8.1%

Zimbabwe 0.6% South Africa 2.5%

Australia 11.2%

New Caledonia 8.1%

SCHAUEN Sie sich Videos zum Thema „Nickel“ auf dem YouTube-Kanal des Nickel Institute an. www.youtube.com/user/NickelInstitute

NICKEL KURZMELDUNGEN 15

WWW.123RF.COM/PROFILE_DIGIDREAMGRAFIX'>DIGIDREAMGRAFIX / 123RF STOCK PHOTO

METALMORPHOSIS EIN GLANZVOLLES BEISPIEL FÜR DIE OFT GEWAGTEN ARBEITEN VON DAVID ČERNÝ

etamorphosis, ein Kunstwerk im Whitehall Technology Park in Charlotte, North Carolina, ist ein Spiegelbrunnen des kontroversen tschechischen Bildhauers David Černý. Der für seine rebellischen, oft politisch motivierten, interaktiven Großskulpturen bekannte Černý scheint mit Metalmorphosis zahm geworden zu sein, und doch verkörpert das Kunstwerk eine gewagte Botschaft. Bei näherer Betrachtung der verschiedenen Lagen dieser Skulptur ist Metalmorphosis ein weiterer Ausdruck der rebellischen Seite von David Černý. Die einzelnen Lagen drehen sich unabhängig voneinander und schaffen fast unheimliche und unerkennbare Formen. Wenn sie zusammenkommen, entsteht ein Gesicht, aus dessen Mund Wasser spritzt. Diese 7,6 m hohe und 14 Tonnen schwere Skulptur weist massive Schichten von nickelhaltigem Edelstahl, in erster Linie Edelstahl des Typs 304

s Metalmorphosis besteht aus fast 40 Teilen, die in sieben Segmenten gruppiert sind, die sich unabhängig voneinander drehen.

(UNS S30400), auf, der eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit und lange Lebensdauer bietet. Das Werk besteht aus fast 40 Stahlteilen, die in sieben Segmenten gruppiert sind, die sich um 360 Grad drehen. Eigens entwickelte Programme steuern die Motoren jedes Segments und werden von Černý selbst über das Internet choreographiert und gesteuert. Das Kunstwerk mit seiner hoch aufpolierten Edelstahloberfl äche spiegelt sich im Wasserbecken unter der Skulptur. Die Leitungen im Inneren bestehen ebenfalls zum Großteil aus Edelstahl. Als Inspiration für diese „Art von Selbstportrait“ nennt der Künstler seine eigene Psyche. Für Metalmorphosis gibt es sogar eine eigene Live-Webcam.