Korrosion
Korrosion ist nach DIN 50900 eine Reaktion eines metallischen Werkstoffes mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines Bauteils führt.
Elektrochemische Reaktionen treten auf in feuchten, leitfähigen Medien, die die Bildung eines Korrosionselements ermöglichen. Das Korrosionselement besteht aus leitfähigen Medium, einer Anode und einer Kathode. Die Potentialdifferenz zwischen Anode und Kathode, sowie die Leitfähigkeit des Mediums bestimmen die Korrosionsgeschwindigkeit.
Der Kathodische Korrosionsschutz verhindert diese Elementbildung und reduziert die Korrosionsgeschwindikeit auf ein technisch vertretbares Maß.
✔ Werterhaltung
✔ Erhöhung der Betriebssicherheit
✔ Senkung der Betriebskosten
✔ Umweltschutz
Warum Kathodischer Korrosionsschutz
An im Erdreich oder im Wasser befindlichen Anlagenteilen wie z. B. Rohrleitungen, Tanks, Spundwände usw., die in der Regel einen passiven Korrosionsschutz besitzen, entstehen bereits beim Bau oder während des Betriebes kleine Verletzungen, die in der Regel im anodischen (Stromaustritt) Bereich liegen, d. h. der Stahl geht hier in Lösung (Korrosion) und es kommt zu Lochkorrosion, die bis zum Versagen des Bauteils oder der Anlage führen kann.
Durch einen den Korrosionsstrom entgegenwirkenden Schutzstrom (KKS) wird diese Korrosion auf ein vertretbares Maß « 10 µm/a reduziert.
Die Funktion des KKS wird messtechnisch überwacht und auf Wunsch per Datenfernübertragung (DFÜ) zu jedem Ort übertragen.
Wirkungsweise des Kathodischen Korrosionsschutzes
Zum Ablauf einer Korrosion müssen folgende Fakten gegeben sein:
A. Elektrolyt
Wasser, Erdreich und Luftfeuchtigkeit
B. Element >>> Elementspannung
Eine elektrische Spannung kann durch verschiedene Einflüsse entstehen, z.B.
✔ inhomogene Stahloberfläche >>> Zunder, Gefügeveränderung
✔ Temperaturunterschiede
✔ unterschiedliche Elektrolyt-Zusammensetzungen
✔ Kontakt zwischen verschiedenen Metallen z. B. Fe-Cu
Zur Unterdrückung dieser Elementspannung, wird die Anode und Kathode mit einem isolierenden Stoff abgedeckt, d. h. beschichtet.
Beschichtungsstoffe: Farben, Bitumen, PE-Isolierung
Diese Elementspannung wird theoretisch durch den passiven Korrosionsschutz unterbunden. Da jedoch immer Beschädigungen (Fehlstellen) an dem passiven Schutz bestehen, muss zusätzlich ein aktiver Schutz (KKS) eingesetzt werden. Der eingespeiste Schutzstrom fließt dann nur an den Fehlstellen in den Stahl und unterbindet die Korrosion.
Verfahren des Kathodischer Korrosionsschutz - Fremdstromverfahren
Korrosionsschutz durch Fremdstrom
Beim kathodischen Schutz nach dem Fremdstromverfahren wird der erforderliche Schutzstrom vom netzgespeisten Gleichrichter geliefert und über die Fremdstromanoden in das Schutzobjekt eingespeist.
Die Anlage besteht aus vier Grundbauteilen
1. Gleichrichter für die Schutzstromlieferung
2. Fremdstromanode
3. Anodenkabel vom Gleichrichter zum Anodenfeld, Kathodenkabel vom Gleichrichter zum Schutzobjekt
4. Schutzobjekt
Vorteil
✔ Schutzstromabgabe kann leicht eingestellt bzw. geregelt werden
✔ geringe Abhängigkeit vom spezifischen Widerstand des Erdreichs oder Wassers
✔ große Reichweite der Schutzwirkung
✔ geringer Materialabtrag der Anoden
✔ geringer Aufwand für das Messen der Ausschaltpotenziale
Nachteil
✔ höhere Investitionkosten
✔ mögliche Beeinflussungen fremder Anlagen
Verfahren des Kathodischer Korrosionsschutz - galvanische Anoden
Korrosionsschutz durch galvanische Anoden
Für den Schutz kleinerer Objekte wie kurze Rohrleitungen, Lagerbehälter (Heizöl, Benzin, Flüssiggas), Wasserbehälter (Boiler-Innenschutz), werden überwiegend galvanische Anoden eingesetzt.
Als Anodenmaterial wird hauptsächlich verwendet:
Magnesium (Mg) • Zink (Zn) • Aluminium (AL)
Grundvorraussetzung für einen KKS mit galvanischen Anoden sind u. a.:
✔ ein gut leitfähiger Elektrolyt bzw. Erdboden
✔ eine gute Isolierung des Schutzobjektes
Vorteil
✔ geringe Installationskosten
✔ geringerer Wartungsaufwand
✔ keine Beeinflussung fremder Anlagen
Nachteil
✔ begrenzte Stromabgabe durch die vorgegebene Treibspannung (Elementspannung) der verwendeten Anoden
✔ nur für niederohmiges Erdreich bzw. Wasser
✔ Schutzobjekte müssen gut isoliert sein
✔ beim Einsatz mehrerer Anodengruppen ist das Messen des Schutzpotenzials (Auspotenzial) sehr aufwendig