Der kathodische Schutz ist eine hochwirksame Korrosionsschutztechnik, die Metallstrukturen und Anlagen schützt.
Der kathodische Schutz liefert einen zuverlässigen und kontinuierlichen elektrischen Schutzstrom. Er verlängert die Lebensdauer von Anlagen, senkt die Wartungskosten und gewährleistet langfristige Integrität und Zuverlässigkeit. In den letzten Monaten haben wir einige der Ursachen und Methoden zur Eindämmung von Rohrleitungskorrosion sowie die Bedeutung der Optimierung von Inspektionsstrategien für Druckgeräte erörtert.
Heute wollen wir uns eingehender mit dem Thema Korrosion befassen, genauer gesagt mit dem kathodischen Korrosionsschutz, einer Methode zur Eindämmung von Korrosion.
Zunächst eine Anekdote.
Lady Liberty: Durch Korrosion behindert
Die Freiheitsstatue ist eine der bekanntesten modernen Skulpturen der Welt. Sie wurde von dem französischen Künstler Frédéric Auguste Bartholdi geschaffen und besteht aus einer Kupferblechhaut, die von einem schmiedeeisernen Gerüst getragen wird, das von Gustave Eiffel entworfen und gebaut wurde, der vor allem für den Bau des berühmten Eiffelturms für die Weltausstellung 1889 in Paris bekannt ist.
Für Eiffels Unternehmen war die Konstruktion von Metallkonstruktionen nichts Neues, da er bereits mehrere Brücken für das französische Eisenbahnnetz entworfen hatte. Er wusste sehr wohl, dass die Kombination verschiedener Metalle zu erheblicher Korrosion in der Nähe der Verbindungsstellen führen konnte. Daher wurden alle Verbindungen zwischen der Kupferhaut der Freiheitsstatue und dem schmiedeeisernen Rahmen mit schellackimprägniertem Asbest isoliert.
Ingenieure untersuchten die Freiheitsstatue in Vorbereitung auf ihr hundertjähriges Bestehen. Sie stellten fest, dass die strukturelle Integrität der Statue aufgrund eines Defekts in der Isolierung zwischen der Außenhaut und dem Rahmen beeinträchtigt war, was zu erheblicher galvanischer Korrosion im Rahmen führte.
Es folgten eine längere Schließung der Attraktion und ein Restaurierungsprojekt, das zig Millionen Dollar kostete, um die Statue zu stabilisieren.
Was ist Galvanische Korrosion?
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Korrosion der Abbau von Metall in chemisch stabilere Oxide durch die Wechselwirkung mit der Umgebung ist. Mehrere Prozesse können Korrosion verursachen und zu ihr beitragen, darunter chemische Reaktionen, mikrobiologische Aktivitäten und galvanische Korrosion.
Galvanische Korrosion ist ein elektrochemischer Prozess, bei dem ein Metall stärker korrodiert als ein anderes, wenn es durch einen Elektrolyten mit einem anderen Metall in Kontakt kommt. Bei verfahrenstechnischen Anlagen kann der Elektrolyt intern in Form von Prozessflüssigkeiten oder extern in Form von Feuchtigkeit oder Erde sein.
Galvanische Korrosion ist ein gut verstandener Prozess, der mit verschiedenen Methoden vorhergesagt und bewältigt werden kann, eine davon ist der kathodische Schutz.
Was ist kathodischer Schutz?
Der kathodische Schutz ist eine Technik zur Verhinderung von Korrosion in Metallstrukturen und -oberflächen. Dabei wird das zu schützende Bauteil zur Kathode einer elektrochemischen Zelle.
Dadurch verschieben sich die elektrochemischen Reaktionen von einem korrosiven zu einem nicht-korrosiven Modus.
Es gibt zwei Hauptmethoden des kathodischen Schutzes:
- Galvanisch-kathodischer Schutz: Bei dieser Methode wird ein elektrisch aktiveres Metall mit der zu schützenden Struktur verbunden. Dieses aktivere Metall, eine Opferanode, korrodiert anstelle des geschützten Metalls. Die Opferanode wird anhand ihrer Position in der galvanischen Reihe ausgewählt. Gängige Opferanodenmaterialien sind Zink, Aluminium und Magnesium.
- Kathodischer Korrosionsschutz mit eingeprägtem Strom: Bei diesem Verfahren wird eine externe Stromquelle, z. B. ein Gleichrichter, verwendet, um die zu schützenden Bauteile mit einem elektrischen Gleichstrom zu versorgen. Dieser Strom wirkt dem natürlichen Korrosionsprozess entgegen und schützt das Metall.
Die Entscheidung über die Methode des kathodischen Schutzes hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter die Größe des Bauwerks, die Art des Materials, die Beschichtungen, die Umgebung und das erforderliche Schutzniveau.
Der kathodische Schutz ist eine weit verbreitete Methode, um Korrosion zu verhindern und die Lebensdauer von Metallstrukturen zu verlängern. Besonders wichtig ist er in Branchen wie der Öl- und Gasindustrie, wo der Korrosionsschutz für Sicherheit, Zuverlässigkeit und Kosteneinsparungen unerlässlich ist.
Entwurf eines kathodischen Schutzsystems
Die Planung eines kathodischen Schutzsystems für eine Anlage erfordert ein umfassendes Verständnis der Infrastruktur einer Anlage, der beteiligten Materialien, der korrosiven Umgebung und des gewünschten Schutzniveaus. Der Entwurfsprozess ist komplex und erfordert den Beitrag von Korrosionsingenieuren und Werkstoffspezialisten.
Einige dieser Schritte sind:
- Ermitteln Sie die zu schützenden Bereiche, einschließlich erdverlegter oder unter Wasser liegender Rohre oder Leitungen, Lagertanks, Druckbehälter und Metallkonstruktionen.
- Vorhersage von Korrosionsraten durch Auswertung von Umweltbedingungen, gehandhabten Flüssigkeiten und historischen Korrosionsdaten.
- Entscheidung, ob der galvanische kathodische Schutz oder der kathodische Fremdstromschutz für Ihre Anlage besser geeignet ist.
- Auswahl der Anodenplatzierung und des Materialtyps oder Berechnung des Strombedarfs und Auslegung der elektrischen Anschlüsse.
Kathodische Schutzsysteme erfordern Überwachung und Wartung
Obwohl viele kathodische Schutzsysteme unsichtbar sind, bedeutet dies nicht, dass sie ignoriert werden können. Einmal entworfen und gebaut, müssen kathodische Schutzsysteme regelmäßig inspiziert und überwacht werden, um ihre Wirksamkeit zu gewährleisten.
Ein typisches Inspektionsverfahren für den galvanischen kathodischen Schutz umfasst die Überprüfung der Anoden auf Verbrauch oder Beschädigung, die Kontrolle der elektrischen Verbindungen und die Messung des elektrischen Potenzials.
Beim kathodischen Fremdstromschutz müssen die Systeme regelmäßig überwacht und getestet werden, um sicherzustellen, dass sie funktionieren, dass die elektrischen Verbindungen intakt sind und dass der Fremdstrom innerhalb der Spezifikationen liegt.
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