Startseite > Blog > Edelstahl- vs. GFK-Gitterroste für Chemieanlagen
Edelstahl- und FRP-Gitterroste werden in Chemieanlagen gleichermaßen für Plattformen, Laufstege, Treppenstufen, Gräben, Entwässerungsabdeckungen, Tankzugänge, Pumpenbereiche und Wartungsböden eingesetzt. Sie lösen unterschiedliche technische Probleme. Edelstahl bietet hohe Steifigkeit, starke tragende Eigenschaften, Langlebigkeit, Reinigungsfreundlichkeit und vorhersehbare metallische Verarbeitbarkeit. GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) bietet geringes Gewicht, elektrische Isolierung und hervorragende Korrosionsbeständigkeit, sofern das Harzsystem korrekt auf die chemische Beanspruchung abgestimmt ist. Die richtige Wahl hängt von den jeweiligen Anforderungen hinsichtlich Säure, Lauge, Lösungsmittel, Salz, Temperatur, Feuer, Rauch, statischer Aufladung, Belastung, Spannweite und Wartung ab. Dieser Leitfaden vergleicht Edelstahl- und GFK-Gitterroste für chemische Verarbeitungsanlagen und erläutert, wie man ein sicheres, langlebiges und wirtschaftliches System auswählt.
Edelstahlgitter sind Metallgitterprodukte, die aus Edelstahl-Längs- und Querstäben bestehen. GFK-Gitter sind Verbundwerkstoffprodukte aus Glasfasern, die in eine Harzmatrix eingebettet sind. Beide können als Platten mit glatter, gezahnter oder rutschfester Oberfläche hergestellt werden, unterscheiden sich jedoch in ihrem mechanischen und umwelttechnischen Verhalten.
| Vergleichsfaktor | Gitterrost aus rostfreiem Stahl | Gitterrost aus GFK |
|---|---|---|
| Rohmaterial | 304, 316, 316L, Duplex oder Spezial-Edelstahl | Glasfaserverstärkung in Kombination mit Polyester-, Vinylester-, Epoxid- oder Phenolharz |
| Strukturelle Steifigkeit | Hoher Elastizitätsmodul und hohe Durchbiegungsfestigkeit | Niedrigerer Elastizitätsmodul; die Durchbiegung bestimmt häufig die Auslegung der Spannweite |
| Chemikalienbeständigkeit | Hängt von der Legierung, der Konzentration, der Temperatur und der Einwirkzeit ab | Hängt stark vom Harzsystem, dem Schleier, dem Glasanteil und der Temperatur ab |
| Elektrisches Verhalten | Leitfähig | Normalerweise elektrisch isolierend, sofern kein leitfähiges GFK vorgeschrieben ist |
| Brandverhalten | Metall ist nicht brennbar, doch seine Festigkeit verändert sich bei hohen Temperaturen | Hängt von der Harzsorte, den flammhemmenden Additiven, der Flammenausbreitung, der Rauchentwicklung und der Toxizitätsbewertung ab |
| Gewicht | Schwerer als FRP | Leicht und einfacher von Hand zu handhaben |
| Rutschfestigkeit | Glatte, gezahnte oder aufgebrachte rutschfeste Oberflächen | Gestragte, konkave, geformte oder beschichtete rutschfeste Oberflächen |
| Fabrikation | Geschweißt, pressverriegelt, geschnitten, umbandt und gerahmt | Geformt oder pultrudiert, anschließend zugeschnitten und mit mechanischen Befestigungselementen montiert |
| Reparatur | Kann oft geschweißt oder durch Metallteile ersetzt werden | Beschädigte Paneele werden in der Regel gemäß den Anweisungen des Herstellers ausgetauscht oder repariert. |
| Typischer Vorteil | Hohe Festigkeit, Steifigkeit, Schlagzähigkeit und langfristige metallische Beständigkeit | Korrosionsbeständigkeit, geringes Gewicht, Isolierung und einfache Handhabung |
Keines der beiden Materialien sollte allein aufgrund der allgemeinen Bezeichnung “chemikalienbeständig” ausgewählt werden. Edelstahl kann durch bestimmte Säuren, Chloride, hohe Temperaturen und festsitzende Ablagerungen angegriffen werden. GFK kann durch ungeeignete Lösungsmittel, übermäßige Temperaturen, UV-Strahlung, Feuer, Stöße oder Harzabbau beschädigt werden. Die Tabelle zur chemischen Beständigkeit und die konstruktive Auslegung sollten gemeinsam geprüft werden.
Edelstahlgitter für Chemieanlagen sind offenmaschige Metallbodenbeläge, die aus tragenden Längs- und Querstäben aus Edelstahl gefertigt werden. Die tragenden Längsstäbe spannen sich zwischen den Stützen aus und nehmen die Hauptlast auf, während die Querstäbe die Gitterplatte zusammenhalten und das Maschenmuster aufrechterhalten.
Das Gitter ist in den Edelstahlsorten 304, 316, 316L, Duplex oder in Sonderausführungen erhältlich. Zu den Konstruktionsoptionen gehören geschweißte Gitterroste, pressverriegelte Gitterroste, stanzverriegelte Gitterroste sowie maßgefertigte Paneele mit Rahmen, Einfassungen, Ausschnitten, Kantenprofilen, Fußleisten oder abnehmbaren Abschnitten.
Edelstahlgitter werden häufig im Umfeld von Reaktoren, Lagertanks, Pumpen, Rohrgestellen, Befüllstellen, Probenahmestellen, chemischen Dosiersystemen, Wartungsplattformen, Treppen und Entwässerungsrinnen eingesetzt. Das offene Gitter ermöglicht Entwässerung und Belüftung und bietet gleichzeitig eine tragfähige Lauffläche.
In chemischen Bereichen wird häufig 316 oder 316L anstelle von 304 in Betracht gezogen, wenn Chloride, salzhaltige Lösungen, aggressive Reinigungschemikalien oder der Kontakt mit Nassprozessen vorliegen. Die endgültige Werkstoffsorte muss unter Berücksichtigung der tatsächlich vorhandenen Chemikalien und Temperaturen bestätigt werden.
Glasfaserverbundgitter sind Verbundplatten, die aus durchgehenden Glasfasern und einem duroplastischen Harz bestehen. Die Fasern sorgen für Verstärkung und Tragfähigkeit, während das Harz die Fasern miteinander verbindet, der Platte ihre Form verleiht und einen Großteil ihrer chemischen, thermischen, brandtechnischen und witterungsbeständigen Eigenschaften gewährleistet.
Geformte GFK-Gitterroste werden hergestellt, indem durchgehende Glasfasern in verschiedene Richtungen in eine Form eingebracht und mit Harz getränkt werden. Das Ergebnis ist eine einteilige Platte mit bidirektionaler Festigkeit. Da die Tragstäbe und Querstäbe als eine einzige Verbundstruktur ausgebildet sind, können geformte Gitterroste Lasten auf benachbarte Stäbe verteilen und bieten eine gute Stoßfestigkeit.
Pultrudierte Gitterroste werden hergestellt, indem durchgehende Glasfasern durch ein Harzbad und eine beheizte Formdüse gezogen werden. Durch dieses Verfahren entstehen hochorientierte Tragstäbe mit hoher Längsfestigkeit. Pultrudierte Gitterroste bieten ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, allerdings müssen die Belastungsrichtung und das Querverhalten sorgfältig geprüft werden.
Zu den gängigen Harzoptionen gehören:
Ein FRP-Gewebe derselben Maschenweite kann bei Verwendung unterschiedlicher Harze sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Der Käufer sollte eine Tabelle zur chemischen Beständigkeit anfordern, in der für jede Prozesschemikalie das Harz, die Konzentration, die Temperatur, die Einwirkzeit und die Einstufung angegeben sind.
Die Chemikalienbeständigkeit muss anhand der tatsächlichen Chemikalienbelastung und nicht anhand einer allgemeinen Branchenbeschreibung bewertet werden. Bezeichnungen wie “Säurebereich”, “Lösungsmittelbereich” oder “Laugenraum” reichen nicht aus, um ein Material sicher auszuwählen.
Die Säurebeständigkeit von Edelstahl hängt von der Art der Säure, der Konzentration, der Temperatur, der Belüftung, der Chloridbelastung und den Strömungsverhältnissen ab. Edelstahl der Sorte 316 kann in manchen Umgebungen eine bessere Leistung zeigen als Edelstahl der Sorte 304, doch keine der beiden Sorten ist universell beständig gegen starke oder heiße Säuren.
FRP-Vinylester-Systeme können in vielen sauren Umgebungen gute Leistungen erbringen, jedoch müssen das jeweilige Harz, die Korrosionsbarriere, die Temperaturbeständigkeit und die chemische Konzentration überprüft werden. Phenolharz-FRP weist zwar eine hohe Brandbeständigkeit auf, bietet jedoch möglicherweise nicht die gleiche chemische Beständigkeit wie ein hochwertiges Vinylester-System.
Edelstahl kann in bestimmten alkalischen Umgebungen gute Eigenschaften aufweisen, jedoch können konzentrierte oder heiße Laugen je nach den jeweiligen Bedingungen zu Spannungskorrosion oder lokaler Korrosion führen. Die Beständigkeit von GFK hängt ebenfalls vom Harz und von der Temperatur ab. Für Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniak und gemischte Reinigungslösungen sollte eine Tabelle zur chemischen Verträglichkeit herangezogen werden.
Lösungsmittel können Polymerharze aufweichen, aufquellen lassen, auslaugen oder auf andere Weise angreifen. Bei der Auswahl von GFK muss das genaue Lösungsmittel und dessen Konzentration angegeben werden. Edelstahl mag bei bestimmten Lösungsmittelanwendungen zwar besser geeignet sein, dennoch müssen Dichtungen, Beschichtungen, Befestigungselemente und Trägermaterialien geprüft werden.
Chloride können bei Edelstahl Lochfraß und Spaltkorrosion verursachen. Die Sorten 316 und 316L weisen in der Regel eine bessere Beständigkeit auf als 304; bei warmen, konzentrierten oder stehenden Chloridlösungen kann jedoch ein höherlegierter Werkstoff oder FRP erforderlich sein. GFK korrodiert nicht elektrochemisch wie Metall, doch sein Harz kann dennoch durch Chemikalien, Temperatur, UV-Strahlung oder mechanische Beschädigungen beeinträchtigt werden.
| Belichtung | Problem bei der Auswahl von Edelstahl | Problem bei der Auswahl von FRP |
|---|---|---|
| Spritzer verdünnter Säure | Je nach Säure und Temperatur kommen möglicherweise 304 oder 316 in Frage. | Je nach chemischer Zusammensetzung können Isophthalsäureester oder Vinylester geeignet sein. |
| Heiße konzentrierte Säure | Möglicherweise sind Speziallegierungen oder nichtmetallische Werkstoffe erforderlich | Harz, Schleier, Temperaturgrenze und chemische Verträglichkeit müssen überprüft werden |
| Ätzende Lösung | Korrosion lässt sich durch Konzentration und Temperatur beeinflussen | Möglicherweise ist Vinylester oder ein anderes spezifiziertes Harz erforderlich. |
| Organisches Lösungsmittel | Oft vorhersehbar, aber Legierung und Temperatur spielen nach wie vor eine Rolle | Die Kompatibilität mit dem Harz kann der entscheidende Faktor sein |
| Chlorid oder Sole | 316 oder 316L ist im Allgemeinen dem 304 vorzuziehen | Viele Vinylester-Systeme weisen gute Eigenschaften auf, wobei dies von der Temperatur und der Konzentration abhängt. |
| Exposition gegenüber verschiedenen Chemikalien | Prüfen Sie die aggressivste Kombination, nicht nur die einzelnen Chemikalien | Fordern Sie eine Prüfung oder eine Bestätigung des Herstellers bezüglich der tatsächlichen Zusammensetzung an |
In feuchten Bereichen ist der Gitterrost Flüssigkeitsfilmen, Spritzwasser, Ablagerungen und wiederholten Nass-Trocken-Zyklen ausgesetzt. Edelstahl kann eine lange Lebensdauer gewährleisten, sofern die Legierung geeignet ist und die Oberflächen gereinigt werden. GFK kann metallische Korrosion verhindern, doch Wasseraufnahme, die Wahl des Harzes und die Details der Verbindungen beeinflussen weiterhin die Leistungsfähigkeit.
Chemische Dämpfe können auf kühlen Oberflächen kondensieren und hochkonzentrierte Flüssigkeitsfilme bilden. Bei Edelstahl kann es zu lokal begrenzten Korrosionsangriffen im Bereich von Schweißnähten, Spalten, Klammern und Ablagerungen kommen. GFK ist zwar gegenüber den Dämpfen widerstandsfähiger als Kohlenstoffstahl, jedoch müssen das Harz und die Oberflächenbeschichtung entsprechend der jeweiligen Chemikalie ausgewählt werden.
Ein dauerhafter Kontakt mit Flüssigkeiten ist anspruchsvoller als gelegentliche Spritzer. Bei Edelstahl können stehende Flüssigkeiten, Ablagerungen, Sauerstoffmangel und die Chloridkonzentration zu Lochfraß und Spaltkorrosion führen. Bei GFK kann ein langfristiger Kontakt mit Flüssigkeiten die Harzaufnahme, die Haftung zwischen Glas und Harz sowie die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen.
In Rahmen, Klammern, überlappenden Platten, Schraubverbindungen und Auflagestellen können chemische Flüssigkeiten zurückbleiben. Die Wahl von Edelstahl oder GFK macht eine gute Entwässerung nicht überflüssig. In Chemieanlagen sollten horizontale Vorsprünge auf ein Minimum reduziert, unverträgliche Verbindungsstellen gegebenenfalls abgedichtet oder isoliert und Zugänge für Reinigungs- und Inspektionszwecke vorgesehen werden.
Edelstahl, der mit Kohlenstoffstahl, verzinktem Stahl, Aluminium oder anderen Metallen verbunden ist, kann in einer leitfähigen chemischen Umgebung galvanische Korrosion verursachen. GFK verhindert elektrochemische galvanische Korrosion, doch die Befestigungselemente und der Tragrahmen können dennoch aus Metall bestehen und müssen geschützt werden.
Sowohl Edelstahl- als auch GFK-Gitterroste können für industrielle Belastungen ausgelegt werden, doch ihr tragtechnisches Verhalten unterscheidet sich. Edelstahl weist einen hohen Elastizitätsmodul auf und bietet bei gleicher Tiefe in der Regel eine höhere Steifigkeit. GFK hat einen niedrigeren Elastizitätsmodul, sodass bei der Auslegung häufig Durchbiegung und Schwingungen ausschlaggebend sind, bevor die Bruchfestigkeit erreicht wird.
Lagerstangen aus Edelstahl dienen als primäre Tragelemente, die sich zwischen den Auflagern erstrecken. Die Höhe, Dicke und der Abstand der Lagerstangen sowie die freie Spannweite, die Auflagerbreite und die Lastposition bestimmen die Tragfähigkeit und die Durchbiegung.
FRP-Gitterroste übertragen die Last sowohl über die Glasfasern als auch über das Harz. Formgepresste Gitterroste weisen in der Regel eine bidirektionale Lastverteilung auf, während pultrudierte Gitterroste ein stärkeres Richtungsverhalten aufweisen können. In den Belastungstabellen des Herstellers müssen die Spannweite, die Profiltiefe, das Harzsystem, der Glasfaseranteil, die Auflagebedingungen, die Belastungsart und die Durchbiegungsgrenze angegeben sein.
Gerätefüße, Räder, Leitern, Hebeböcke, Rohrstützen und Wartungskomponenten können Punktbelastungen verursachen. Bei einem Gitterrostsystem, das für eine gleichmäßige Belastung durch Fußgänger ausgelegt ist, sollte nicht davon ausgegangen werden, dass es ein kleines Rad oder einen Maschinenfuß ohne gesonderte Überprüfung tragen kann.
Bei FRP können Durchbiegungsgrenzen eine größere Rolle spielen, da das Material weniger steif ist als Stahl. Eine übermäßige Durchbiegung kann zu Unbehagen, Vibrationen, Rissen im Bereich der Verbindungen, einer Verschiebung der Befestigungselemente und vorzeitigem Oberflächenverschleiß führen.
| Entwurfsvariable | Edelstahl-Optik | FRP-Effekt |
|---|---|---|
| Tiefe der Lagerstange vergrößern | Verbessert die Steifigkeit und Tragfähigkeit erheblich | Erhöht die Steifigkeit des Querschnitts und kann die Durchbiegung verringern |
| Spannweite vergrößern | Erhöht die Biegung und Durchbiegung | Hat aufgrund des niedrigeren Elastizitätsmoduls oft einen stärkeren Einfluss auf die Gebrauchstauglichkeit |
| Abstand zwischen den Balken verringern | Verbessert die Lastverteilung und reduziert die Öffnungen | Kann die lokale Lastverteilung und den Gehkomfort verbessern |
| Konzentrierte Beladung verwenden | Erfordert eine Überprüfung der lokalen Lagerstange und der Lastverteilung | Erfordert eine Überprüfung der Kontaktfläche und der Querbelastung |
| Lange Stützspannweiten verwenden | Kann bei tieferen Stangen kostengünstig sein | Erfordert möglicherweise tiefere Profile, zusätzliche Stützen oder eine pultrudierte Konstruktion |
| Fahrzeugbeladung verwenden | Möglich dank robuster Stahlkonstruktion | Erfordert ein spezielles FRP-Fahrzeugbeladungssystem und die Genehmigung des Herstellers |
In Chemieanlagen können sich Wasser, Öl, Säuren, Laugen, Pulver, biologische Rückstände und chemische Ablagerungen auf den Laufflächen befinden. Die Rutschfestigkeit sollte entsprechend dem jeweiligen Prozess, dem Schuhwerk, der Neigung, der Reinigungshäufigkeit und den Anforderungen an Notfallmaßnahmen ausgewählt werden.
Edelstahlgitterroste können glatt, gezahnt oder mit einer rutschfesten Kante oder einer abrasiven Einlage versehen sein. Gezahnte Tragstäbe verbessern den Halt der Schuhe und werden häufig auf nassen Podesten und Treppen eingesetzt.
Glasfaserverstärkte Kunststoffgitter (FRP-Gitter) werden häufig mit einer in das Harz eingebetteten, mit Sandkörnern versetzten Oberfläche geliefert. Auch konkave oder geformte Oberflächen können die Entwässerung und die Rutschfestigkeit verbessern. Bei der Auswahl der Sandkörner sollten chemische Verträglichkeit, Verschleiß, Reinigungsaufwand sowie der Begeh- oder Befahrverkehr (barfuß oder mit Rädern) berücksichtigt werden.
Rutschfestigkeit ist kein Ersatz für Maßnahmen zur Eindämmung von Verschüttungen. Die Anlage sollte über Entwässerung, Auffangvorrichtungen, Reinigungsmöglichkeiten, Notwaschstellen, Beschilderung und Isolierungsverfahren verfügen. Eine aufgeraute Oberfläche kann Rückstände stärker zurückhalten als eine glatte Oberfläche; daher sollte der Zugang für Reinigungszwecke in die Planung einbezogen werden.
Auf Plattformen über Tanks, Gruben, Gräben und Prozessbereichen sind unter Umständen Handläufe, Geländer, Fußleisten, Tore und eine sekundäre Auffangvorrichtung erforderlich. Die Maschenweite der Gitterroste sollte auf Gefahren durch Fuß, Werkzeuge und herabfallende Gegenstände überprüft werden.
Edelstahl ist ein nicht brennbares Metall, doch seine Festigkeit und Steifigkeit nehmen mit steigender Temperatur ab. Eine Edelstahlplattform, die sich in der Nähe eines Ofens, eines Heißprozesses, eines Brandbereichs oder eines Notausgangs befindet, sollte hinsichtlich ihres strukturellen Verhaltens bei erhöhten Temperaturen und der Wärmeübertragung überprüft werden.
FRP ist ein Verbundwerkstoff auf Harzbasis, daher hängt sein Brandverhalten vom Harz, dem Glasfaseranteil, den flammhemmenden Additiven, der Oberfläche und der Prüfnorm ab. Produkte sind möglicherweise mit den Brandverhaltensklassen „Flammenausbreitung“, „Rauchentwicklung“, „raucharm“ oder „phenolisch“ erhältlich, doch die genaue Klassifizierung muss anhand eines aktuellen Prüfberichts bestätigt werden.
Phenolharz wird häufig dort eingesetzt, wo geringe Rauchentwicklung und eine geringe Flammenausbreitung entscheidend sind, wie beispielsweise in geschlossenen Räumen, auf Offshore-Anlagen, in Tunneln und auf Notausfluchtwegen. Es kann sich hinsichtlich chemischer Beständigkeit, mechanischer Eigenschaften, Farbe und Kosten von Vinylester- oder Polyester-GFK unterscheiden.
Jedes FRP-Produkt hat eine maximale Betriebstemperatur. Der Grenzwert hängt vom Harzsystem, der Belastung, der chemischen Beanspruchung, der Dauer sowie davon ab, ob der Gitterrost kontinuierlich der Hitze ausgesetzt ist oder nur kurzzeitig. Edelstahl ist im Allgemeinen widerstandsfähiger gegenüber erhöhten Temperaturen, allerdings muss die konstruktive Auslegung dennoch überprüft werden.
| Leistungsposition | Gitterrost aus rostfreiem Stahl | Gitterrost aus GFK |
|---|---|---|
| Brennbarkeit | Metallisch und gemäß der üblichen Klassifizierung nicht brennbar | Harzabhängig; kann bei ausreichender Hitze verbrennen oder sich zersetzen |
| Rauch | Es entsteht kein Polymerrauch | Hängt vom Harz und vom Flammschutzsystem ab |
| Hochtemperaturfestigkeit | Festigkeit und Steifigkeit nehmen mit steigender Temperatur ab, bleiben aber metallisch. | Im Bereich der Betriebsgrenze kann es zu einer Erweichung des Harzes und zu einem Verlust der Eigenschaften kommen |
| Brandkritische Anwendung | Oft eine naheliegende erste Wahl | Möglicherweise sind phenolharzbeschichtete oder als feuerhemmend zertifizierte GFK-Bauteile erforderlich |
| Erforderliche Unterlagen | Material- und Konstruktionsdaten | Zertifikate zu Flammenausbreitung, Rauchentwicklung, Toxizität, Temperatur und Harz |
Edelstahlgitter sind elektrisch leitfähig und müssen unter Umständen an das Erdungssystem der Anlage angeschlossen werden. In Bereichen mit unter Spannung stehenden Anlagen sollten der elektrische Potentialausgleich und die Potentialausgleichserdung vom Elektroingenieur geplant werden.
FRP-Gitterroste sind in der Regel elektrisch nicht leitfähig, was sie für den Einsatz in der Nähe von elektrischen Anlagen, Umspannwerken, Kabelbereichen, Laboren und an Orten attraktiv macht, an denen die Gefahr eines versehentlichen Kontakts mit einer unter Spannung stehenden Struktur besteht.
Isolierungen können zudem Probleme hinsichtlich der elektrostatischen Entladung verursachen. In Bereichen, in denen mit Lösungsmitteln gearbeitet wird, sowie in Bereichen mit Staub, Pulver, pharmazeutischen Stoffen und explosiven Atmosphären können sich auf nichtleitenden Oberflächen statische Aufladungen ansammeln. In solchen Fällen kann leitfähiges oder antistatisches FRP erforderlich sein, zusammen mit einem festgelegten Erdungspfad.
Bei der Wahl zwischen leitfähigem Edelstahl und isolierendem GFK sollten Prozessanlagen, die Einstufung als explosionsgefährdeter Bereich, Mess- und Regeltechnik, Kabelrinnen, Erdung, Ableitung statischer Elektrizität sowie Wartungsverfahren berücksichtigt werden. Ein nichtleitfähiges Gitter sollte nicht allein deshalb ausgewählt werden, weil es keinen Strom leitet; vielmehr muss die gesamte elektrische Sicherheitsauslegung überprüft werden.
304 eignet sich für viele feuchte Innenbereiche, leichte chemische Beanspruchung, die Lebensmittelverarbeitung, allgemeine Abwaschvorgänge sowie architektonische Anwendungen. Es ist in der Regel kostengünstiger als 316, jedoch weniger beständig gegen chloridbedingte lokale Korrosion.
316 enthält Molybdän und bietet im Allgemeinen eine bessere Beständigkeit gegenüber Chloriden und bestimmten chemischen Umgebungen. Es wird häufig für Chemieanlagen, Anlagen in Küstengebieten, Abwasser, Sole, Bereiche mit Meereskontakt und feuchte Außenplattformen gewählt.
316L ist die kohlenstoffarme Variante von 316. Sie wird häufig für umfangreiche Schweißkonstruktionen gewählt, da der geringere Kohlenstoffgehalt das Risiko einer Sensibilisierung in den Wärmeeinflusszonen verringert.
Für den Einsatz unter extremen Chloridbedingungen, bei hohen Festigkeitsanforderungen oder bei hohen Temperaturen können Duplex-, Super-Duplex- und Nickellegierungen sowie andere Spezialwerkstoffe erforderlich sein. Diese Werkstoffe sind kostspieliger und erfordern unter Umständen spezielle Schweißverfahren, Umformtechniken, Prüfverfahren und eine strenge Kontrolle der Lieferkette.
| Edelstahlsorte | Typische Anwendung in Chemiewerken | Wichtige Einschränkung |
|---|---|---|
| 304 | Allgemeine Prozessbereiche in Innenräumen und geringe Nässebelastung | Weniger geeignet bei hohem Chloridgehalt oder starker chemischer Belastung |
| 316 | Chloridhaltige Umgebungen, Küstengebiete, Abwasserbereiche und Umgebungen mit aggressiveren Chemikalien | Nach wie vor anfällig für starke oder stagnierende Belastungen |
| 316L | Geschweißte Gitterroste, chemische Plattformen und korrosionsempfindliche Fertigung | Höhere Kosten und dennoch ist eine ordnungsgemäße Oberflächenbehandlung erforderlich |
| Duplex | Hohe Chloridbelastung und raue Meeresbedingungen | Spezialisiertere Fertigung und höhere Beschaffungskosten |
Als Produktbeispiel dient das Seite zum Edelstahlgitter 19-W-4 erläutert gängige Ausführungen der Stähle 304, 316 und 316L, Oberflächenausführungen sowie Anwendungsbereiche in der chemischen Industrie.
Orthophthal-Polyester ist in der Regel die kostengünstigere Variante unter den FRP-Harzen. Es eignet sich möglicherweise für weniger anspruchsvolle industrielle Umgebungen, in denen die chemische Belastung begrenzt ist und die Betriebstemperatur geregelt wird.
Isophthal-Polyester bietet im Vergleich zu herkömmlichem Orthophthal-Polyester eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit und wird für allgemeine industrielle sowie wasserbezogene Anwendungen eingesetzt. Die Tabelle zur chemischen Verträglichkeit sollte dennoch im Hinblick auf die spezifischen Flüssigkeiten der Anlage überprüft werden.
Vinylester wird häufig für Anwendungen gewählt, bei denen das Material stärkeren Säuren, Laugen, Salzen und Lösungsmitteln ausgesetzt ist. Es kann eine harzreiche Korrosionsschutzschicht oder eine Oberflächenschicht enthalten, um das Eindringen von Chemikalien zu verringern. Vinylester ist oft teurer als Polyester, bietet jedoch in chemisch anspruchsvollen Bereichen unter Umständen eine bessere Lebenszyklusleistung.
Phenolharz wird vor allem dann gewählt, wenn geringe Rauch- und Brandentwicklung entscheidend sind. Vor der Freigabe sollten seine chemische Beständigkeit, sein Temperaturbereich, seine Farbe, seine mechanischen Eigenschaften und seine Kosten mit denen von Vinylester verglichen werden.
| Art der Oberfläche | Ausführung in Edelstahl | FRP-Option | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|
| Einfach | Flache Lagerstangen | Einfache, geformte oder pultrudierte Oberseite | Trockene oder kontrollierte Bereiche, einfache Reinigung, reibungsloser Fahrwagenbetrieb |
| Gezackt | Gekerbte Lagerstangen | Als direktes Äquivalent weniger gebräuchlich | Nasse oder ölige Laufwege und Treppen in Industrieanlagen |
| Mit Streugut bestreut | Aufgebrachte Schleifbearbeitung oder Kantenprofilierung | Eingebettete Quarz- oder Mineralkörner | Chemieplattformen, Abwaschbereiche, Rampen, Treppen |
| Konkav | Speziell geformte oder bearbeitete Oberfläche | Geformte, konkave Oberseite | Entwässerung, Nasslaufeigenschaften und verbesserter Kontakt mit dem Untergrund |
| Abgedeckt | Platte oder Einsatz über dem Gitterrost | Massive oder beschichtete FRP-Oberfläche | Zur Aufbewahrung kleiner Gegenstände, in Hygiene- oder Ausrüstungsbereichen |
Gezahnte Oberflächen aus Edelstahl verbessern die Rutschfestigkeit, können jedoch die Reinigung im Bereich der Zahnzwischenräume erschweren. FRP-Oberflächen mit körniger Struktur bieten eine hohe Rutschfestigkeit, können jedoch durch wiederholten Wagenverkehr abgenutzt werden oder schwer zu reinigen sein, wenn sich Feststoffe aus dem Produktionsprozess ansammeln. Bei der Auswahl der Oberfläche sollten die Reinigungsmethode und das Schuhwerk der Mitarbeiter berücksichtigt werden.
Sowohl Edelstahl- als auch GFK-Gitterroste sind als Standardplatten und in Sonderanfertigungen erhältlich. Standardplattengrößen können die Beschaffung vereinfachen, doch in der Regel weisen die Anlagenlayouts von Chemieanlagen Rohrdurchführungen, Tanks, Ventile, Gerätestützen, Gräben und unregelmäßige Öffnungen auf, die eine Fertigung nach Zeichnung erfordern.
| Spezifikationspunkt | Beispiele für Edelstahl | Beispiele für FRP |
|---|---|---|
| Plattentiefe | 25, 30, 32, 40, 50 mm oder schwerer | 25, 30, 38, 40, 50 mm oder tiefer geformte/pultrudierte Profile |
| Gittermuster | 19-W-4, 15-W-4, metrische geschweißte und pressverfestigte Ausführungen | 38 × 38 mm, 30 × 30 mm, 40 × 40 mm, Mini-Maschen und kundenspezifische Muster |
| Größe des Panels | Standardplatten oder auf Maß zugeschnittene Platten bis zu den Transport- und Handhabungsgrenzen | Standard-Formplatten oder pultrudierte Profile, die zu größeren Flächen zusammengesetzt werden |
| Oberfläche | Glatter, gezackter, Kanten- und Schleif-Einsatz | Glatt, geriffelt, konkav, abgedeckt oder individuell gestaltete Oberfläche |
| Kantenbehandlung | Zierbänder, Ladungsbänder, Rahmen, geschweißte Kanten | Versiegelung der Schnittkanten, Beschnittwinkel, geformte Kanten und mechanische Rahmen |
Edelstahl lässt sich schneiden, schweißen, bändigen, bohren, zu Rahmen verarbeiten und zu unregelmäßig geformten Platten formen. Soweit möglich, sollten alle Fertigungsschritte vor dem Beizen und Passivieren abgeschlossen sein.
FRP lässt sich mit geeigneten Werkzeugen zuschneiden, doch die Schnittkanten müssen unter Umständen versiegelt werden, um die Glasfasern und das Harz zu schützen. Beim Zuschneiden vor Ort sind die Anweisungen des Herstellers zu befolgen. Staubschutz und Arbeitsschutz sind beim Schneiden und Bohren wichtig.
Jede maßgefertigte Platte sollte mit einer dauerhaften Kennzeichnung versehen sein, die mit der Montagezeichnung übereinstimmt. Die Lagerrichtung, die Lage der Stützen, der Zugang zu abnehmbaren Teilen und die Ausrichtung der Aussparungen sollten für das Montageteam klar erkennbar sein.
Edelstahl wird häufig gewählt, wenn auf der Plattform schwere Geräte transportiert werden, sie hohen Prozesstemperaturen ausgesetzt ist oder eine Anbindung an Edelstahltanks und -rohrleitungen erforderlich ist. GFK kann eine sinnvolle Option sein, wenn die chemische Belastung stark ist und die Belastung sowie die Temperatur innerhalb des Auslegungsbereichs von GFK liegen.
Beide Werkstoffe ermöglichen eine offene Entwässerung und Belüftung. Edelstahl kann aufgrund seiner Schlagfestigkeit und hohen Steifigkeit bevorzugt werden, während GFK den Kraftaufwand bei der manuellen Handhabung verringern und elektrische Isolierung bieten kann.
Treppenstufen aus Edelstahl können mit gezahnten Tragstäben, Seitenplatten und geschweißten Kantenprofilen gefertigt werden. Bei Treppenstufen aus GFK können geformte, aufgeraute Oberflächen und mechanische Stützwinkel zum Einsatz kommen. Die Treppenwangen, Befestigungselemente, Kantenprofile und Handläufe müssen mit dem gewählten Material kompatibel sein.
Bei Entwässerungsrinnen für chemische Medien ist eine sorgfältige Prüfung der Materialverträglichkeit erforderlich, da die Flüssigkeit möglicherweise in Kontakt mit der Platte und dem Rahmen bleibt. Für hohe Radlasten können Rahmen aus Edelstahl geeignet sein, während für stark korrosive, jedoch ausschließlich für Fußgänger bestimmte Entwässerungsrinnen FRP vorzuziehen sein kann.
FRP wird häufig für Spritzwasserbereiche und sekundäre Auffangbereiche in Betracht gezogen, in denen Säuren, Laugen oder Salze Metall angreifen können. Edelstahl kann gewählt werden, wenn Stoßfestigkeit, Temperaturbeständigkeit, hohe Belastbarkeit oder Reinigungsfreundlichkeit eine größere Rolle spielen.
Edelstahlgitter können mit Edelstahlklammern, Schrauben, Schweißverbindungen, Rahmen oder Stützwinkeln befestigt werden. Die Befestigungselemente sollten für die jeweilige Umgebung geeignet sein und einen galvanischen Kontakt mit nicht kompatiblen Trägermetallen vermeiden.
GFK-Gitterroste werden in der Regel mit Edelstahl- oder GFK-kompatiblen Klammern, Sattelklemmen, Befestigungselementen und Stützwinkeln montiert. Die Befestigungselemente sollten die Lasten so verteilen, dass die Verbundstäbe nicht gequetscht werden. Ein zu festes Anziehen kann die Harz- und Glasstruktur beschädigen.
Beide Materialien erfordern eine ausreichende Auflagbreite und eine stabile Abstützung. Bei GFK-Platten sind aufgrund der Durchbiegung möglicherweise engere Abstützabstände erforderlich als bei Stahl. Der Abstützabstand sollte sich nach den Lasttabellen des Herstellers richten und nicht aus einer Stahlkonstruktion übernommen werden.
Beim Schneiden von Edelstahl vor Ort können Hitzeverfärbungen, scharfe Kanten und korrosionsanfällige Stellen entstehen. Beim Schneiden von GFK können Glasfasern freigelegt werden und Staub entstehen. Beide Materialien sollten erst nach einer technischen Prüfung und unter Einhaltung geeigneter Nachbearbeitungsmaßnahmen sowie Arbeitsschutzvorkehrungen geschnitten werden.
Bei Verbindungen von Edelstahl mit Kohlenstoffstahl, verzinktem Stahl oder Aluminium sind unter Umständen eine elektrische Trennung oder Schutzmaßnahmen erforderlich. FRP verhindert zwar eine direkte galvanische Wechselwirkung zwischen den Metallen an der Platte, doch seine Klammern, Schrauben und Rahmen sind weiterhin Teil des Korrosionssystems.
Edelstahlgitter sollten gereinigt werden, um chemische Ablagerungen, Salze, Öle, Pulver und biologische Rückstände zu entfernen. Schweißnähte, Spalten, Befestigungselemente und Tragrahmen sollten auf Verfärbungen, Lochfraß und lokale Korrosion untersucht werden.
FRP-Gitterroste sollten auf Harzabrieb, freiliegende Fasern, Risse, Delaminierung, Verfärbungen, Abrieb durch Sandkörner, Stoßschäden und lose Befestigungselemente überprüft werden. Chemische Ablagerungen können Oberflächenschäden verdecken, daher sollten die Paneele vor einer eingehenden Inspektion gereinigt werden.
Reinigungsmittel sollten mit dem Material verträglich sein. Chloridhaltige Reinigungsmittel können Edelstahl beschädigen, während starke Lösungsmittel oder heiße Chemikalien manche GFK-Harze aufweichen oder angreifen können.
Die Lebensdauer hängt von der chemischen Konzentration, der Temperatur, der Einwirkzeit, der Belastung, Stößen, UV-Strahlung, den Untergrundbedingungen, der Reinigung, der Brandbelastung und der Verarbeitungsqualität ab. Eine Vinylester-GFK-Platte kann bei der Verwendung mit einer bestimmten Säure eine bessere Leistung als Edelstahl erbringen, während Edelstahl in der Nähe von heißen Anlagen oder bei starker Stoßbelastung möglicherweise eine längere Lebensdauer aufweist.
| Prüfpunkt | Rostfreier Stahl | FRP |
|---|---|---|
| Oberflächenbeschaffenheit | Auf Lochfraß, Teeflecken, eingebettetes Eisen und Ablagerungen prüfen | Auf Erosion des Harzes, Verfärbungen, Risse und freiliegende Fasern prüfen |
| Verbindungen | Schweißnähte, Schrauben, Klammern und galvanische Korrosion prüfen | Auf Klammern, Bolzenlöcher, Quetschungen, Lockerungen und Beschädigungen an den Stützen prüfen |
| Rutschfläche | Zahnung, Körnung, Kantenform und Verunreinigungen prüfen | Überprüfen Sie den Verschleiß der Schleifkörner, den Harzverlust und die chemische Glättung |
| Aufbau | Auf verbogene Stangen, Risse, Korrosion und Durchbiegung prüfen | Auf Durchbiegung, Delaminierung, gebrochene Stäbe und Faserschäden prüfen |
| Entwässerung | Überprüfen Sie verstopfte Öffnungen und eingeschlossene chemische Flüssigkeiten | Überprüfen Sie verstopfte Öffnungen, Ablagerungen und Spalten in den Stützen |
FRP hat oft einen höheren Anschaffungspreis als einfacher verzinkter Stahl, während Edelstahl sogar noch höhere anfängliche Materialkosten verursachen kann. Die Gesamtkosten über den gesamten Lebenszyklus können jedoch die Rangfolge verändern.
| Kostenkategorie | Gitterrost aus rostfreiem Stahl | Gitterrost aus GFK |
|---|---|---|
| Materialkosten | Hoch, insbesondere bei 316, 316L und Speziallegierungen | Mittel bis hoch, abhängig von Harz, Eintauchtiefe, Oberfläche und Brandschutzklasse |
| Handhabung und Installation | Schwerer; erfordert möglicherweise Hebevorrichtungen | Leicht; oft einfacher von Hand zu handhaben |
| Tragkonstruktionen | Eine hohe Steifigkeit kann größere Abstände zwischen den Stützen ermöglichen | Möglicherweise sind engere Stützen erforderlich, um die Durchbiegung zu begrenzen |
| Befestigungselemente | Möglicherweise sind Befestigungselemente aus Edelstahl oder mit einer geeigneten Beschichtung erforderlich | Befestigungselemente aus Edelstahl oder spezielle, für Verbundwerkstoffe geeignete Befestigungselemente |
| Chemische Instandhaltung | Niedrig, wenn Legierung und Oberflächenbeschaffenheit stimmen | Gering, wenn Harz und chemische Belastung richtig aufeinander abgestimmt sind |
| Reparatur | Lässt sich oft verschweißen oder durch handelsübliche Metallteile ersetzen | Beschädigte Teile müssen unter Umständen ausgetauscht oder auf zugelassene Weise mit Verbundwerkstoffen repariert werden. |
| Ersatzrisiko | Nimmt bei falscher Legierung, Spalten, Hitze oder Stößen zu | Nimmt bei Unverträglichkeit mit Harz, bei Brand, UV-Einwirkung oder übermäßiger Durchbiegung zu |
| Lebenszykluswert | Robust für hohe Belastungen, hohe Temperaturen, Stöße und den Einsatz bei großen Spannweiten | Beständig gegen starke Korrosion, isolierend, geringes Gewicht und einfache Handhabung |
Edelstahl kann wirtschaftlicher sein, wenn die Anlage starken Belastungen, hohen Temperaturen, häufigen Stößen, großen Spannweiten oder strengen Reinigungsanforderungen ausgesetzt ist. Er kann zudem das Risiko eines Austauschs verringern, wenn bei FRP engere Stützen erforderlich wären oder mechanische Schäden wahrscheinlich sind.
FRP kann in Bereichen mit Chemikalienspritzern, in geschlossenen Räumen mit korrosiver Umgebung, in elektrischen Bereichen und an Orten, an denen Korrosion Metall schnell zersetzen würde, wirtschaftlicher sein. Durch sein geringeres Gewicht lassen sich der Installationsaufwand, die Anforderungen an die Hebetechnik und der Bedarf an tragenden Stahlkonstruktionen reduzieren.
Edelstahl ist in hohem Maße recycelbar und kann am Ende seiner Nutzungsdauer als wertvolles Metall zurückgewonnen werden. Seine lange Lebensdauer und seine Beständigkeit gegen Beschichtungsversagen können die Häufigkeit von Austauschmaßnahmen verringern.
FRP ist leicht, was den Energieaufwand für Transport und Montage verringert. Allerdings lassen sich duroplastische Harzsysteme schwieriger recyceln als Metalle. Das Werk sollte die voraussichtliche Lebensdauer, die Austauschrate, die Wahl des Harzes und die Entsorgung am Ende der Lebensdauer berücksichtigen.
Nachhaltigkeit sollte Folgendes umfassen:
Eine leichte GFK-Platte ist nicht automatisch die nachhaltigste Wahl, wenn sie häufig ausgetauscht werden muss. Eine Edelstahlplatte ist nicht automatisch die nachhaltigste Wahl, wenn ihre Legierung für eine geringe Beanspruchung überdimensioniert ist. Die Materialauswahl sollte auf der Grundlage der nachgewiesenen Einsatzbedingungen erfolgen.
Führen Sie alle Flüssigkeiten, Dämpfe, Gase, Pulver, Reinigungsmittel und Verschüttungsszenarien auf. Geben Sie dabei die Konzentration, die Temperatur, die Expositionsdauer, die Art der Exposition (Spritzer oder Eintauchen) sowie mögliche chemische Mischungen an.
Geben Sie die Anforderungen hinsichtlich Flammenausbreitung, Rauchentwicklung, Toxizität, Brandschutzklasse, Temperatur, elektrischer Leitfähigkeit, Ableitung statischer Elektrizität und Erdung an. Diese Faktoren können dazu führen, dass ein ansonsten chemisch geeignetes Material ausgeschlossen wird.
Geben Sie gleichmäßige Lasten, Punktlasten, Radlasten, Ausrüstungslasten, Stoßbelastungen, Spannweite, Stützbreite und zulässige Durchbiegung an. FRP und Edelstahl sollten ohne technische Genehmigung nicht derselben Lasttabelle zugeordnet werden.
Wählen Sie zwischen glatten, gezahnten, gekörnten, konkaven oder abgedeckten Oberflächen, je nach Rutschgefahr, Reinigungsaufwand, Schuhwerk, Radverkehr und Entwässerung.
Bei Edelstahl sind die Güteklassen 304, 316, 316L, Duplex oder eine andere zugelassene Güteklasse anzugeben. Bei GFK sind die Bauweise (Formteil oder Pultrudat), die Harzsorte, der Glasanteil, die Oberflächenbeschichtung, die Brandschutzklasse und die Temperaturbeständigkeit anzugeben.
Geben Sie in den Fertigungszeichnungen die Abmessungen der Paneele, Ausschnitte, Einfassungen, Rahmen, Befestigungspunkte, Kantenprofile, Fußleisten, Hebepunkte und Paneelnummern an.
Legen Sie Verfahren für Klammern, Schrauben, Stützen, Entkopplung, Einschränkungen beim Zuschneiden vor Ort, Inspektion, Reinigung und Austausch fest. Gitterroste in Chemieanlagen sollten als Teil des Zugangs-Systems betrachtet werden und nicht als eigenständige Elemente.
| Ausschreibungskategorie | Anzugeben sind folgende Informationen |
|---|---|
| Anmeldung | Plattform, Laufsteg, Treppe, Graben, Abfluss, Tankzugang, Pumpenbereich oder Chemikaliendosierbereich |
| Chemikalien | Exposition durch Kontakt mit Namen, Konzentration, Temperatur, Spritzern, Dämpfen, Eintauchen und Reinigung |
| Material | Edelstahlsorte oder FRP-Harzsystem und Herstellungsverfahren |
| Feuer | Flammenausbreitung, Rauchentwicklung, Toxizität, Temperatur und Prüfdokumentation |
| Elektrik | Anforderungen hinsichtlich Leitfähigkeit, Isolierung, Ableitung statischer Elektrizität oder Erdung |
| Laden Sie | Kriterien für Gleichmäßigkeit, Konzentration, Räder, Ausrüstung, Aufprall und Durchbiegung |
| Geometrie | Abmessungen der Platten, Stabgröße, Maschenweite, Einbaurichtung und Stützabstand |
| Oberfläche | Glatt, gezahnt, gekörnt, konkav, beschichtet oder mit spezieller rutschfester Oberfläche |
| Fabrikation | Ausschnitte, Einfassungen, Rahmen, Kantenprofile, Fußleisten, Griffe und Plakettennummern |
| Befestigungselemente | Klammern, Schrauben, Unterlegscheiben, Halterungen, Isolierung und chemische Verträglichkeit |
| Qualitätsdokumente | Werkstoffzertifikate, Harzdaten, chemische Tabellen, Belastungsdiagramme, Brandschutzgutachten und Prüfprotokolle |
Für Anwendungen in chemischen Anlagen mit Edelstahl können sich Käufer die CSSP-Gitterroste ansehen Seite zum Edelstahlgitter 19-W-4 hinsichtlich gängiger Güteklassen, Oberflächen, Fertigungsoptionen und Einsatzmöglichkeiten im chemischen Bereich. Die endgültige Auswahl sollte dennoch auf der Grundlage der Prozessdaten und technischen Zeichnungen der Anlage erfolgen.
Sind FRP-Gitterroste für Chemiewerke besser geeignet als Edelstahlgitterroste? FRP eignet sich besser für Bereiche mit stark korrosiven Chemikalienspritzern, elektrische Zonen sowie Orte, an denen geringes Gewicht und Isolierung wichtig sind. Edelstahl eignet sich besser für hohe Belastungen, große Spannweiten, hohe Temperaturen, Stoßbeanspruchung, Reinigungsfreundlichkeit und starre Industrieplattformen. Die richtige Wahl hängt von den jeweiligen Chemikalien, dem Harz oder der Legierung, der Temperatur, den Brandschutzanforderungen, den elektrischen Gegebenheiten, der Belastung und dem Wartungsplan ab.
Was ist chemikalienbeständiger: Edelstahl 316 oder Vinylester-GFK? Keines der beiden Materialien ist grundsätzlich widerstandsfähiger als das andere. Edelstahl 316 bewährt sich häufig in chloridhaltigen, maritimen und Abwasserumgebungen sowie in vielen industriellen Umgebungen, während Vinylester-GFK eine hervorragende Beständigkeit gegenüber vielen Säuren, Laugen, Salzen und chemischen Lösungen aufweist. Das Ergebnis hängt von der Konzentration, der Temperatur, der Einwirkzeit, Ablagerungen sowie dem jeweiligen Harz oder der jeweiligen Legierung ab. Vor der Freigabe sollte die Tabelle zur chemischen Verträglichkeit des Herstellers überprüft werden.
Sind FRP-Gitterroste in der Brandzone einer Chemiefabrik sicher? Die Brandsicherheit von FRP in einem Brandbereich hängt vom Harzsystem, den flammhemmenden Additiven, der Flammenausbreitungsklasse, der Rauchentwicklung, der Toxizität, der Temperatur und den geltenden Bauvorschriften ab. Phenolharz-FRP kann gewählt werden, wenn geringe Rauch- und Brandausbreitungseigenschaften wichtig sind, muss jedoch dennoch die Brandprüfanforderungen des Projekts erfüllen. Edelstahl ist nicht brennbar, allerdings nimmt seine Festigkeit bei erhöhten Temperaturen ab. Die endgültige Materialauswahl sollte von einem Brandschutzingenieur bestätigt werden.