Verhinderung von Korrosion in erdverlegten Rohrleitungen durch kathodischen Korrosionsschutz mit eingeprägtem Strom 

Der kathodische Schutz durch Stromeinwirkung (ICCP) ist eine Korrosionsschutzstrategie, die die Kraft der Elektrizität nutzt, um die für die Metallkorrosion verantwortlichen elektrochemischen Reaktionen zu hemmen.

Dieser Ansatz ist im Bauwesen, in der Schifffahrt sowie in der Öl- und Gasindustrie weit verbreitet. Der Öl- und Gassektor verlässt sich auf den kathodischen Schutz mit eingeprägtem Strom, um erdverlegte Pipelines, die lebenswichtige Ressourcen transportieren, zu schützen, da diese aufgrund des ständigen Kontakts mit Boden und Wasser sehr anfällig für externe Korrosion sind. 

In früheren Artikeln haben wir einen Überblick über den kathodischen Schutz und seine Bedeutung für den Schutz von Metall vor Korrosion gegeben. Jetzt nehmen wir Sie mit auf einen tiefen Tauchgang in die Welt des kathodischen Korrosionsschutzes mit geprägtem Strom.

Wir erläutern die Funktionsweise von ICCP und erforschen die Überwachungsmethoden für seine Leistung bei erdverlegten Pipelines.  

Korrosion ist ein natürlicher Prozess, der Metall angreift. Das Ausmaß der Korrosion hängt von der Art des Metalls und seiner Umgebung ab. Metallatome haben lose gebundene Elektronen, die sie gerne verlieren.

Wenn ein Metall in einen Elektrolyten, wie z. B. Meerwasser, eingelegt wird, führt diese Tendenz zur Bildung einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen anodischen und kathodischen Bereichen auf der Metalloberfläche. Korrosion entsteht, wenn das Metall Elektronen aus den Bereichen verliert, die wie Anoden wirken.  

Beim kathodischen Druckstromschutz (Impressed Current Cathodic Protection, ICCP) wird eine Metallstruktur, z. B. eine erdverlegte Rohrleitung oder ein Schiffsrumpf, mit Niederspannungsgleichstrom beaufschlagt, um die Korrosion zu stoppen. Dadurch wird die gesamte Metalloberfläche zu einer Kathode, die den Elektronenverlust stoppt und Korrosion verhindert.

Ein kathodischer Schutz mit eingedrücktem Strom (ICCP) besteht aus folgenden Komponenten: 

Der Gleichrichter sendet elektrischen Strom von der Anode zum Metall, das damit zur Kathode in der elektrochemischen Reaktion wird. Auf diese Weise wird der Strom in die Metallstruktur "eingeprägt", daher der Name "kathodischer Fremdstromschutz".

Dieser eingeprägte Strom erzeugt ein negatives elektrisches Potenzial auf dem Metall, das dem natürlichen, korrosionsfördernden Potenzialunterschied zwischen der Metallstruktur und der Umgebung entgegenwirkt.

Die Referenzelektrode überwacht die Potenzialdifferenz und gibt eine Rückmeldung an den Gleichrichter, so dass das System den Strom automatisch anpassen kann, um das gewünschte Niveau des kathodischen Schutzes aufrechtzuerhalten.  

Ohne Korrosionsschutz ist eine erdverlegte Metallrohrleitung aufgrund der Unterschiede im elektrischen Potenzial zwischen der Rohrleitung und dem umgebenden Boden oder Meerwasser anfällig für elektrochemische Korrosion.

Dies kann im Laufe der Zeit zu einer allmählichen Verschlechterung und schließlich zum Ausfall der Pipeline führen. ICCP schützt die Pipeline vor Korrosion, indem ein Niederspannungs-Gleichstrom an die Außenfläche der erdverlegten Pipeline angelegt wird, die in einer elektrochemischen Reaktion zur Kathode wird.

Dieser Strom bildet eine Schutzbarriere um die Rohrleitung und verhindert, dass die korrosionsverursachenden chemischen Reaktionen einsetzen. 

Wenn die Öl- und Gasindustrie die Prinzipien des kathodischen Schutzes mit eingeprägtem Strom (ICCP) versteht und sie auf Pipelines anwendet, kann sie Korrosion wirksam verhindern, die Lebensdauer von Pipelines maximieren und die Kosten für Wartung und Austausch senken.  

Jegliche Korrosion an der Pipeline kann zu Lecks, Umweltverschmutzung und Unterbrechungen bei der Versorgung mit wichtigen Ressourcen wie Öl, Gas und Wasser führen. Aus diesem Grund ist die Aufrechterhaltung der Integrität erdverlegter Pipelines von entscheidender Bedeutung, und Systeme für den kathodischen Korrosionsschutz (ICCP) spielen dabei eine zentrale Rolle.

Die Installation eines ICCP-Systems allein reicht jedoch nicht aus - regelmäßige Überwachung und Wartung sind unerlässlich, um die langfristige Wirksamkeit des Korrosionsschutzes zu gewährleisten.  

In der Branche bewährte Verfahren empfehlen, dass ICCP-Systeme mindestens einmal im Jahr umfassenden Untersuchungen unterzogen werden. Diese jährlichen Bewertungen bieten eine gründliche Beurteilung der Systemleistung. Sie ermöglichen es Ihnen, alle Bereiche zu identifizieren, in denen der Schutz unzureichend oder gefährdet sein könnte.

Durch die sorgfältige Durchführung dieser Untersuchungen können Sie potenzielle Probleme vermeiden und fundierte Entscheidungen über notwendige Reparaturen oder Aufrüstungen des Systems treffen. 

Bei dieser Untersuchung wird das Potenzial zwischen der Pipeline und dem umgebenden Boden/Wasser gemessen, um die Wirksamkeit des CP-Systems zu bewerten. 

 Es gibt zwei wichtige potenzielle Messungen: 

Angemessener Schutz wird bestätigt, wenn entweder: 

Wenn die Potenziale diese Kriterien für einen wirksamen kathodischen Schutz nicht erfüllen, müssen Anpassungen am CP-System vorgenommen werden. Die Untersuchung des CP-Potenzials liefert wichtige Daten über die Verfügbarkeit und Wirksamkeit des CP-Systems und ermöglicht es den Pipelinebetreibern, einen angemessenen Korrosionsschutz zu überprüfen. 

Bei dieser Untersuchung wird das elektrische Potenzial entlang der Onshore-Pipeline in kurzen Abständen gemessen, in der Regel alle 1-2 Meter. Sie bewertet die Wirksamkeit des CP-Schutzes entlang der gesamten Pipeline und hilft bei der Lokalisierung von Bereichen mit unzureichendem Schutz.  

Bei dieser Messung wird der Spannungsgradient an der Oberfläche des Bodens oder des Wassers über der Rohrleitung gemessen. Es ist eine praktische Methode, um die Wirksamkeit der Beschichtung zu messen und Beschichtungsdefekte zu erkennen. Bereiche mit hohen Spannungsgradienten weisen auf mögliche Schäden an der Beschichtung hin, die zu Korrosion führen können, wenn sie nicht repariert werden.  

Ziel der Untersuchung ist es, das Eindringen von Feuchtigkeit in die Isolierung von ICCP-Anoden oder -Kabeln festzustellen. Dazu wird eine Spannung zwischen der Anode oder dem Kabel und der Rohrleitung angelegt. Wenn der Strom fließt, ist die Feuchtigkeit in der Isolierung vorhanden. Auf diese Weise lassen sich Bereiche ausfindig machen, in denen sich die Isolierung verschlechtert hat oder beschädigt ist, was die Wirksamkeit des ICCP-Systems beeinträchtigen oder zu einem Systemausfall führen kann. 

Bei der Untersuchung der Gleichrichterstation werden die Leistung und der Zustand des Gleichrichters, der das ICCP-System versorgt, bewertet. Bei der Untersuchung werden die Eingangs- und Ausgangsspannungen und -ströme sowie der Zustand der Gleichrichterkomponenten gemessen. 

Ziel ist es, sicherzustellen, dass der Gleichrichter innerhalb seiner Auslegungsparameter arbeitet und den erforderlichen Strom für das ICCP-System liefert. Alle festgestellten Probleme, wie z. B. hochohmige Verbindungen oder fehlerhafte Komponenten, sollten umgehend behoben werden, um die Effektivität des Systems zu erhalten. 

Die ICCP-Systeme sind nicht nur für den Korrosionsschutz von entscheidender Bedeutung, sondern auch die durch die ICCP-Untersuchungen gesammelten Daten sind von unschätzbarem Wert, da sie dazu genutzt werden können, fundierte Entscheidungen zu treffen, die die Integrität der erdverlegten Pipelines erhalten.  

Das IMS PLSS (Pipeline and Subsea Systems) von Cenosco bietet Pipeline-Betreibern eine umfassende Plattform für die Verwaltung aller Aspekte der Pipeline-Integrität, einschließlich ICCP-Überwachungsplanung und Datenanalyse.

Eines der wichtigsten Merkmale von IMS PLSS ist die Möglichkeit, Zeitpläne für ICCP-Besichtigungen zu erstellen, um sicherzustellen, dass diese kritischen Inspektionen in angemessenen Abständen durchgeführt werden. Sobald die Besichtigungen abgeschlossen und die Daten in das System eingegeben sind, können auf der Grundlage der Besichtigungsergebnisse auch die Reparaturpläne ausgelöst werden.

Das Modul Externe Korrosion in IMS PLSS dient als zentraler Knotenpunkt, an dem Betreiber ICCP-Untersuchungsdaten zusammen mit anderen Pipeline-Integritätsinformationen konsolidieren und prüfen können. Es verfügt über einen speziellen Bereich für ICCP-Daten, in den Sie problemlos Untersuchungsergebnisse eingeben, Probleme erkennen und historische Trends verfolgen können.

Mit diesem Modul können Sie die Außenkorrosionsrate Ihrer Pipeline berechnen und so sicherstellen, dass die ICCP-Daten nahtlos in die Außenkorrosionsberechnung einfließen, was einen ganzheitlichen Ansatz für die Integrität von Pipelines und den Schutz vor Außenkorrosion fördert. 

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