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Erdverlegte Rohrleitungen, ummantelte Kabel und Behälter


Der kathodische Schutz von erdverlegten Rohrleitungen und Behältern ist neben der Ausstattung von Schiffen mit Opfer- und Fremdstromanoden das historisch älteste Anwendungsgebiet des kathodischen Korrosionsschutzes.

Trotz der umfassenden Weiterentwicklung der Technologien und Materialien zur Isolierung von Rohrleitungen und Behältern lassen sich Umhüllungsschäden bei Verarbeitung, Transport und Verlegung nicht vermeiden. Bei Boden- und damit Elektrolytkontakt verhalten sich solche Fehlstellen elektrochemisch gesehen als lokale Korrosionselemente, an denen beschleunigte Korrosion stattfindet.Ein besonderes Kriterium für die Korrosion an Fehlstellen ist das Verhältnis der Oberfläche der intakten Rohrleitung zur Fläche der Fehlstelle.

Die isolierte Rohrleitung wirkt gegen die Lokalanode Fehlstelle als Flächenkathode, die elektrochemisch gesehen eine Treibspannung verursacht, welche die Korrosion beschleunigt. Die für den Materialabtrag entscheidende Reaktionsgleichung lautet:

Fe <----> Fe²+ + 2e

wobei die Eisenionen in Lösung gehen bzw. mit den Bestandteilen des Bodens zu entsprechenden Korrosionsprodukten reagieren, während die Elektronen über die Rohrleitung abfließen. Es entsteht eine lokal polarisierte Zone um den Umhüllungsschaden, das Ladungsgleichgewicht im Boden und auf der Rohrleitung ist gestört.

Schon an dieser Stelle setzt die Meßtechnik des KKS an. Durch eine sogenannte Intesivmessung ist es möglich, über die Bestimmung des Rohr-Boden-Potentials Fehlstellen zu lokalisieren, ohne auch nur einen Kubikzentimeter Boden bewegen zu müssen.

Die durch solche Messungen erhaltenen Potentialpläne sind ein wichtiges Hilfsmittel bei der Projektierung des kathodischen Schutzes und bei der Auswahl geeigneter Stellen zum Setzen der Fremdspannungs-bzw. galvanischen Anoden. Eine Fehlstelle liegt auf dem freien Korrosions- bzw. Ruhepotential UR .

Der durch die Fehlstelle fließende Strom ist ein Maß für die Korrosionsgeschwindigkeit, und durch Aufprägen eines negativen Stromes aus einem potentialgeregelten Gleichrichter wird das Potential auf das Schutzpotential US abgesenkt. Auf diesem Schutzpotential liegt nur noch ein sehr geringer bis kein Korrosionsstrom vor. Ebenso kann durch den Kontakt mit einem unedlen Metall, z.B. Magnesium, praktisch der gesamte Auflösungsstrom des Eisens auf diesen Werkstoff verlagert werden, wodurch das Eisen auf Kosten der Magnesiumopferanode geschützt wird. Sowohl bei Opfer- als auch bei Fremdstromanoden ist ein Materialabtrag zu verzeichnen, der sich in der Projektierung des KKS wieder spiegeln muß.

Im Allgemeinen sind kathodische Schutzanlagen so projektiert, daß ihre Lebenserwartung die des zu schützenden Objekts übersteigt. Die Wirksamkeit des kathodischen Schutzes kann entweder durch regelmäßige Nachmessungen oder aber über automatisch arbeitende Registriergeräte sichergestellt werden. Für die Überprüfung der Wirksamkeit kathodischer Schutz anlagen sind in der DIN 30 676 Kriterien vorgegeben, die für den Betrieb solcher Anlagen verbindlich sind.

Der Schutzstrombedarf eines zu schützenden Objekts und damit die laufenden Betriebskosten einer Fremdstromanlage sind stark vom Widerstand des Bodens und der zeitlichen Dauer des Schutzes abhängig. Eine schon Jahre geschützte Rohrleitung hat z.B. einen wesentlich niedrigeren Schutzstrombedarf als eine vergleichbare Leitung kurz nach Installation des Schutzsystems.