Der Einsatz von Duplex Edelstahl auf Erdölplattformen wird seit neustem immer gängiger. Dieser konzentriert sich auf die Topside, also den oberen, aus dem Wasser ragenden Teil der Plattform.
Wo Korrosion ein Thema ist
Edelstahl kommt in zahlreichen unterschiedlichen Formen zum Einsatz: als Bleche, strukturelle Trageprofile, Rohre, Gitterroste und vieles mehr. Der norwegische Ölkonzern Statoil legt besonderen Wert auf Lebenszykluskosten und Nachhaltigkeit. Nach deren Berechnungen rechtfertigt sich der Einsatz von Edelstahl trotz der höheren Anfangsinvestition.
Salzwasser und Wind greifen die exponierten Anlagen auf Erdölplattformen sowie die Plattform selbst kontinuierlich an. Ein Korrosionsschutz ist daher zwingend notwendig. Beschichtungen und Anstriche sind die gängigsten Methoden, Stahlteile zu schützen. Dies erfordert jedoch eine kontinuierliche Wartung durch regelmässiges Nachstreichen.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Materialstärke zu erhöhen. Selbst bei Korrosion ist das Bauteil dann so überdimensioniert, dass kein Ausfallrisiko besteht, auch wenn diese Methode heute kaum noch üblich ist.
Die letzte Möglichkeit ist der Einsatz von Edelstahl. Für den gewöhnlichen Korrosionsschutz wird generell der austenitische Edelstahl der Güte 316L (1.4404) verwendet. Rohrhalterungen und Rohrstützen, strukturelle Versteifungen und Gitterroste werden häufig aus Edelstahl gefertigt. Auch Verkleidungen oder ganze Wände bestehen aus Edelstahlblechen.
Strukturelle Edelstahlprofile auf Erdölplattformen
Der Grossteil der strukturellen Edelstahlprofile, die Ingenieure für die Topside von Offshore-Plattformen einplanen, sind quadratische und rechteckige Hohlprofile. Darauf folgen U-Profile und Winkelprofile, üblicherweise gleichschenklige Winkel. Schliesslich kommen genormte Trägerprofile wie HEA, HEB oder IPE zum Einsatz.
Aus Gewichtsgründen finden sich die schweren Breitflanschträger HEM aus Edelstahl nur selten in den Planzeichnungen.
Je schwerer die obere Struktur der Bohrinsel ist – einschliesslich der Nebenplattformen wie Unterkunfts- und Serviceplattformen –, desto stärker müssen die Stahlbeine oder Stahlgerüste ausgelegt werden beziehungsweise desto grösser muss der schwimmende Stahlzylinder bei Spar-Plattformen dimensioniert sein.
Und noch einen Schritt weiter
Das Ziel der Gewichtseinsparung macht besondere Edelstahlgüten wie Duplex Stähle für die Topside besonders attraktiv.
Duplex und Lean Duplex Stahlgüten bieten eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus ermöglichen ihre mechanischen Eigenschaften und insbesondere die hohe Streckgrenze den Designern und Ingenieuren, leichtere Profilquerschnitte zu planen. Diese können innerhalb der Edelstahlkonstruktion bei geringerem Gewicht dieselben Lasten tragen.
Johan Sverdrup Ölfeld
Genau dies ist beim Johan Sverdrup Ölfeld der Fall, einem der neueren Projekte von Statoil. Die norwegische Engineering-Firma Aker Solutions erhielt den Auftrag für die Planung der erforderlichen Strukturen und entschied sich für eine spezielle Lean-Duplex-Edelstahlgüte.
Dieses Ölfeld wurde 2010 entdeckt und liegt knapp 160 Kilometer westlich der norwegischen Küstenstadt Stavanger. Der Meeresgrund liegt dort ungefähr 120 Meter tief. Die Unterwasserbohrungen reichen bis 1900 Meter unter den Meeresspiegel.
Die Infrastruktur besteht aus mehreren Erdölplattformen, die mittels Brücken miteinander verbunden sind. Die Stromversorgung erfolgt vom Festland. Zwei getrennte Pipelines transportieren das Gas nach Kårstø über 165 Kilometer und das Erdöl zum Ölterminal in Mongstad über 274 Kilometer.
Bei Vollauslastung wird die tägliche Produktion 550.000 bis 650.000 Barrel erreichen. Die Ölförderung soll 2019 beginnen und über die folgenden 50 Jahre fortgeführt werden.
Dieser Zeitrahmen ermöglicht es, neue Wege zu gehen und verschiedene Optionen und Materiallösungen für solche besonderen Anwendungen zu bewerten. Die Wahl fällt dabei auf Duplex Edelstahl.