Edelstahl Rostfrei im Tankschiffbau

Nach Rohöltankern sind Chemietanker in der Welthandelsflotte am häufigsten vertreten. 5.734 Schiffe dieser Kategorie transportierten im Jahr 2019 (Quelle: Statista) chemische und petrochemische Produkte sowie flüssige Lebensmittel wie Pflanzenöle oder Melasse über die Ozeane. Mit separaten, mehrschaligen Tanks – in der Regel zehn Meter breit, zwölf Meter lang, 11,5 Meter hoch und mit einem Fassungsvermögen von 1.400 Kubikmetern – ermöglichen sie das unabhängige Be- und Entladen sowie den gleichzeitigen Transport verschiedener Chemikalien. Die Konstruktion dieser Tanks unterliegt strengen gesetzlichen Bestimmungen, zu deren Einhaltung maximale Korrosionsbeständigkeit der Tankwände und eine möglichst hohe Streckgrenze des für die Schotten eingesetzten Werkstoffs maßgeblich beitragen. Werkstoff der Wahl ist hier Edelstahl Rostfrei mit Qualitätssiegel in anwendungsspezifischer Legierung. Parallel zur Korrosionsbeständigkeit von höher legierten Edelstählen steigen auch die Bandbreite der Ladung und damit der potenzielle Kundenkreis. Die Streckgrenze des gewählten nichtrostenden Stahls definiert die Belastungsgrenzen der Tankwände, um mechanisches Versagen zu verhindern. Lange Zeit kamen vor allem austenitische Sorten wie 1.4406 und 1.4434 oder der hoch legierte 1.4439 zum Einsatz, sodass heute noch in vielen Chemietankern Behälter aus diesen Güten anzutreffen sind. Verstärkt an Bedeutung als Standard-Edelstahl für Chemietanks gewinnt jedoch Duplex Stahl der Güte 1.4462. Für ihn spricht, dass er durch – verglichen mit den austenitischen Sorten – dünnere Querschnitte Gewichtseinsparungen bei gleicher Steifigkeit ermöglicht. Damit steigt auch die zulässige Gesamtfracht. Zudem ist dieser austenitisch-ferritische Stahl hoch widerstandsfähig gegen Loch- und Spaltkorrosion, was ihm eine besondere Beständigkeit gegen aggressive Flüssigkeiten wie Phosphorsäure oder organische Säuren verleiht.

Zahlenmäßig sind Gastankschiffe noch die kleinste Gruppe unter den Tankschiffen: Im Jahr 2019 waren 1.980 Gastanker (Quelle: Statista) auf den Weltmeeren unterwegs. Der Transport von Flüssigerdgas (Liquefied Natural Gas, LNG), Flüssiggas (Liquefied Petroleum Gas, LPG) oder auch Wasserstoff ist jedoch ein Industriezweig, der nach Expertenmeinung stark an Bedeutung gewinnen wird. Gastankschiffe unterscheiden sich allerdings durch die Vielfalt der Ladungen stark in Design, Konstruktion und Betrieb. Allen gemeinsam ist, dass sie die Ladung unter Überdruck halten müssen, um das Eindringen von Luft in die Ladetanks oder ein Entweichen der Gase zu verhindern. Tiefkühltanker transportieren bis zu 140.000 Kubikmeter Flüssiggas und sogar bis 260.000 Kubikmeter Flüssigerdgas. Drei verschiedene selbsttragende Tanktypen – und davon abhängige Ladungsbehältersysteme – sind auf ihnen anzutreffen: Der Tanktyp A ist ein Zylindertank mit konventioneller Innenversteifung und Schaumisolierung. Er benötigt eine komplette zweite Barriere um den Einzeltank oder die Gesamtvorrichtung zur Ladungslagerung herum. Diese zweite Barriere muss eine ausgelaufene Tankladung für 15 Tage leckagefrei aufnehmen können. Gefertigt wird sie deshalb aus Edelstahl, da dieser Werkstoff auch den hier herrschenden Tieftemperaturen zuverlässig standhält. Der Tanktyp B ist kugelförmig und wird nahezu ausschließlich auf LNG-Tankern eingesetzt. Die Außenwand dieser Tanks ist isoliert. Als zweite Barriere benötigen sie lediglich eine Auffangschale. Tanktyp C ist ein Tiefkühldrucktank, der die Ladung bei Umgebungstemperatur und einem Arbeitsdruck von Tanks und Anlagen von 18 bar befördert. Seine kugel- oder zylinderförmigen Druckbehälter werden nach den entsprechenden Vorschriften ausgelegt und benötigen keine zweite Barriere. Allerdings sind sie nur auf Gastankschiffen anzutreffen, deren Doppelhüllenrumpf gleichzeitig die Tanks bildet – sogenannte Glattdecker mit außenliegenden Verstärkungen des Decks. In jedem der genannten Druckbehältertypen befinden sich zwei Hauptpumpen zum Entladen und vier Sprühpumpen. LNG entsteht, wenn Erdgas durch Hauptverdampfer auf dem Schiff auf minus 162 Grad Celsius gekühlt wird und dadurch auf ein Sechshundertstel des Ausgangsvolumens schrumpft. Über die Edelstahl-Sprühköpfe an der Tankoberseite wird das auf seinen Siedepunkt gebrachte Gas zunächst in die mit Luft gefüllten Tanks gesprüht. Dort verdampft es und kühlt die Behälter ab. Sobald die Tanks die Temperatur von minus 140 Grad Celsius erreicht haben, wird die restliche Menge an LNG hineingepumpt. Am Zielort verdampft das Flüssiggas an speziellen LNG-Entladeterminals wieder und wird ins Netz eingespeist. Der Markt für Flüssigerdgas ist international durch eine stark steigende Nachfrage gekennzeichnet. So wird LNG heute vermehrt auch als alternativer Schiffstreibstoff eingesetzt, um das bisher eingesetzte Schweröl oder Marinediesel zu ersetzen. Beide Treibstoffe emittieren in hohem Maße Luftschadstoffe. Um die Klimaziele zu erreichen,  gilt jedoch langfristig mit regenerativen Energien erzeugter grüner Wasserstoff als favorisierter Energieträger – für Verkehrswesen und Industrie gleichermaßen. Er entsteht durch Elektrolyse, die Wasser mit riesigen Mengen an erneuerbarem Strom zu Wasser- und Sauerstoff zerlegt. Da in vielen Ländern Wind und Sonne nicht genügend Energie liefern, um den künftig enormen Bedarf an grünem Wasserstoff zu decken, soll er in wind- und sonnenreichen Ländern wie Afrika produziert werden. Von dort wird er entweder durch Pipelines oder auf weiteren Distanzen per Flüssiggastanker über die Weltmeere transportiert. Wasserstoff ist jedoch ein hoch flüchtiges Gas, das bei minus 253 Grad Celsius verflüssigt wird. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Dichtigkeit der Tanksysteme für den Transport auf hoher See. Hier kommen nahtlose Edelstahl-Druckbehälter sowie Rohre und Ventile aus nichtrostendem Stahl der Güten 1.4306, 1.4541, 1.4571, 1.4429 und 1.4404 zum Einsatz. Noch ist die regenerative Wasserstoffproduktion extrem teuer. Weltweit sind Experten aber überzeugt, dass er – sobald die Kosten sinken – eine zentrale Rolle bei der Energiewende übernehmen wird. Dann soll er in gewaltigen Mengen mit Flüssiggastankern nach Asien und Europa verschifft werden, um den Energiehunger auf diesen Kontinenten zu beantworten.