Einsatzgebiet

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Kathodischer Korrosionsschutz

Der kathodische Korrosionsschutz ist ein elektrochemisches Schutzverfahren, bei dem über das Korrosionsmedium (Elektrolytlösung) ein elektrischer Gleichstrom in das Schutzobjekt (Metall) geleitet wird.
Dabei erfolgt eine kathodische Polarisation des Systems Metall / Elektrolytlösung.
Das Metall - Potential wird dabei zu negativeren Werten verschoben (Schutzpotential).
Grundlage des kathodischen Korrosionsschutzverfahrens ist die Abhängigkeit der Korrosionsgeschwindigkeit vom Potential (siehe Bild unten).
Der kathodische Schutz wird dann erreicht, wenn die Korrosions- geschwindigkeit unter einen technisch vernachlässigbar kleinen Wert sinkt.
Man unterscheidet beim kathodischen Korrosionsschutz zwischen "Vollschutz", der bei allen herkömmlichen C-Stählen erreicht wird, und "Teilschutz", der hauptsächlich Elementströme bei Werkstoffpaarungen, z.B. C-Stahl / CrNi-Stahl, ausgleicht, bzw. das Potential von CrNi-Stählen aus dem Lochfraßbereich herausbringt.


C-Stahl in unterschiedlichen Elektrolytlösungen - kathodischer Korrosionsschutz Abtragungsraten von C-Stahl in unterschiedlichen Elektrolytlösungen in Abhängigkeit vom Potential.
Die schraffierten Bereiche geben die Daten der freien Korrosion wieder.
Das zugehörige Potential ist das freie Korrosionspotential bzw. Ruhepotential.
Bei negativeren Potentialen erfolgt kathodische Polarisation, das heißt, kathodischer Korrosionsschutz.


Anwendungs - Beispiele:

 

 

  • Hafen und Pieranlagen
  • Tiefenbrunnen
  • Baustahl-Bewehrung
  • Einlaufbauwerke in Wasserkraftwerken
  • Wasserreinigungsanlagen für Kühlwasser
  • Wasserkraftwerks-Turbine
  • Kraftwerks-Kondensatoren
  • Kraftwerks-Rechenanlagen
  • Wassertanks
  • Rohrleitungen
  • Siebbandmaschinen

Kathodischer Korrosionsschutz von Bewehrungsstahl in Betonbauwerken

Der kathodische Korrosionsschutz von Bewehrungsstahl durch Fremdstrom ist ein Relativ junges Schutzverfahren.
Es wurde bereits Ende der 50er Jahre versuchsweise angewandt, Konstruktionen aber nicht weiter verfolgt, da geeignete Anodenmaterialien fehlten, so daß Treibspannungen von 15 bis 200 Volt angewandt werden mußten.
Da weiterhin nach älteren Erfahrungen auch ein Verlust des Verbundes Stahl  /  Beton wegen der kathodischen Alkalisierung befürchtet wurde, unterblieb zunächst eine technische Weiterentwicklung.
Wegen zunehmender Schäden an Verkehrsbauwerken durch CL-induzierte Korrosion des Bewehrungsstahls, die in den USA sehr hohe Kosten für eine Sanierung verursachten, wurde das kothodische Schutzverfahren als Sanierungsmaßnahme 1974 wieder aufgegriffen. Diese Entwicklung wurde durch viele negative Erfahrungen mit anderen Sanierungsmaßnahmen gefördert.
Um kathodische Korrosionsschutzanlagen mit Fremdstrom zum Schutz des Bewehrungsstahls beispielsweise an Stützwänden, Meerwasser - Bauten sowie an Wasserkraftwerks Einlauf- und Auslauf- Bauwerken einsetzen zu können, wurden unter anderem neue Anoden- und Elektroden- Materialien entwickelt.

 

Kathodischer Korrosionsschutz von Bewehrungsstahl in Betonbauwerken


Kathodischer Korrosionsschutz für die Innenflächen von Wasserkraftwerks-Turbinen

Wasserkraftwerks- Betreiber werden häufig mit Korrosionsproblemen in Ihren Wasserkraftwerks- Turbinen konfrontiert. Korrosionsprobleme treten speziell bei hochchloridhaltigen Medien bedingt durch Werkstoffpaarungen auf. Diese Korrosionsprobleme können durch Installation einer kathodischen Korrosionsschutzanlage ausgeschaltet werden.Vorraussetzung hierfür ist es, daß zwischen den zu schützenden Flächen und den zu installierenden Anoden eine elektrolytische Verbindung besteht und alle zu schützenden Teile eine einwandfreie elektrische Verbindung aufweisen.
Für den kathodischen Schutz werden je nach Turbinen- Typ und mechanischen sowie strömungstechnischen Ansprüchen Anoden und Referenzelektroden unterschiedlichster Bauarten in die Turbine sowie in Ein- und Austrittskammern installiert. Bei der geometrischen Anordnung wird besonderer Wert auf Stromverteilung sowie Potentialmessung in kritischen Bereichen, das heißt z.B. in der Nähe von Kontaktstellen unterschiedlicher Werkstoffe, gelegt.
Bedingt durch schwankende Betriebsbedingungen, wie z.B. wechselnde Leitfähigkeit und Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, werden ausschließlich potentialregelnde Schutzstromgeräte verwendet. Dieser Gerätetyp gewährleistet, daß ständig der für den kathodischen Schutz notwendige Schutzstrom fließt und das vorgegebene Schutzpotential erreicht bzw. gehalten wird. Der Schutzstromverbrauch dieser Schutzstromgeräte ist als sehr gering zu bezeichnen.

 

Schema Innenflächen Wasserkraftwerks Turbinen - Kathodischer Korrosionsschutz

 

Innenflächen Wasserkraftwerks Turbinen - 1 - Kathodischer Korrosionsschutz Innenflächen Wasserkraftwerks Turbinen - 2 - Kathodischer Korrosionsschutz


Kathodischer Korrosionsschutz für Kraftwerks-Kondensatoren

Beim kathodischen Korrosions-Innenschutz von Kraftwerks-Kondensatoren spielt wegen des relativ hohen elektrolytischen Widerstandes die Anordnung und Auslegung der Anoden eine erhebliche Rolle. Da Werkstoffpaarungen von Kondensatorrohren, Rohrböden und Wasserkammern unvermeidbar sind, ist es ebenso wichtig, die Referenzelektroden geometrisch so anzuordnen, daß alle kritischen Bereiche des Kondensators meßtechnisch erfaßt werden.
Hierzu müssen folgende Konstruktions- und Korrosionsparameter mit in die Planung der kathodischen Korrosionsschutzanlage einbezogen werden:

 

 

  • Da über die Flansche der Kondensatordeckel eine direkte metallische Verbindung sowohl zum jeweiligen Rohrboden als auch zu den Kondensatorrohren besteht, und die Kondensatorrohre normalerweise aus unbeschichtetem Buntmetall bestehen, bildet sich an dem vom Elektrolyten benetzten Teilen ein galvanisches Element. Auf Grund seines gegenüber dem Buntmetall unedleren Potentials bildet der C-Stahl in diesem Element die korrodierende Anode. Um den C-Stahl kathodisch gegen Korrosion zu schützen, muß der Elementstrom mit Hilfe der Schutzanlage kompensiert werden. Dies gilt auch für die Werkstoffkombination Edelstahl - C-Stahl.
  • Für die Auslegung der kathodischen Korrosionsschutzanlage ist die Leitfähigkeit, Temperatur und Durchflußgeschwindigkeit des Wassers von entscheidender Bedeutung.
  • Bei der Bestimmung der zu schützenden Oberflächen muß zwischen beschichtetem C-Stahl-, blankem Buntmetall- und Edelstahl-Flächen unterschieden werden.

 

Kraftwerks-Kondensatoren - 1 - Kathodischer Korrosionsschutz Kraftwerks-Kondensatoren - 2 - Kathodischer Korrosionsschutz

 


Kathodischer Korrosionsschutz für Wassertanks

Der kathodische Korrosions- Innenschutz von Wasserbehältern ist am wirtschaftlichsten, wenn er bereits in der Planung berücksichtigt wird. Er kann aber auch zu einem späteren Zeitpunkt zur Sanierung älterer Behälter installiert werden, um den Korrosionsfortgang aufzuhalten.
Bei kathodisch geschützten unbeschichteten Wasserbehältern müssen Einbauten eine einwandfreie elektrische Verbindung zum Behälter haben, damit Schäden durch anodische Beeinflussung im kathodischen Spannungstrichter der Schutzobjektflächen verhindert werden.
Bei der Auswahl sowie Stückzahl der Anoden und Referenzelektroden ist die Größe des Wasserbehälters von entscheidender Bedeutung. Hat ein Behälter einen geringen Durchmesser, so können Stabanoden unterschiedlichster Bauart über Druckverschraubungen in die Behälterwand eingebracht werden.
Um eine optimale Schutzstromverteilung zu erreichen, werden bei Behältern mit größerem Durchmesser Drahtanoden bevorzugt. Die Anzahl der Stab- bzw. Drahtanoden wird nach Größe des Schutzobjektes, Art des Mediums und Güte der Beschichtung ermittelt. Zur Schutzpotential-Messung werden die Referenzelektroden an geometrisch günstigen Stellen über Druck- Verschraubungen installiert. Bedingt durch wechselnde Wasserstände und Betriebsbedingungen kommen ausschließlich potentialregelnde Schutzstrom- Geräte zum Einsatz.
Alle von uns verwendeten Materialien, die im Behälter installiert werden, können problemlos auch in Trinkwasser - Behältern eingesetzt werden.

Kathodischer Korrosionsschutz für Wassertanks Nebenstehendes Bild zeigt einen Wasserbehälter mit 2 senkrecht im Behälter verspannten Drahtanoden, installiert über R1"-Druck-Verschraubungen, sowie 2 Referenzelektroden vom Typ Ag/AgCl, zur Potentialmessung.


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