Jedenfalls nicht mit kathodischem Korrosionsschutz!

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1 x Fe II O y Fe III O Korrosion? Nicht mit uns! 2 3 z H O 2 Jedenfalls nicht mit kathodischem Korrosionsschutz!

2 Als Rost bezeichnet man Korrosionsprodukte, die aus Eisen oder Stahl durch Oxidation mit Sauerstoff in Gegenwart von Wasser entstehen. Rost ist porös und schützt nicht vor weiterer Zersetzung. Die Korrosion von Bewehrungsstahl in Beton, von Behältern oder Rohrleitungen aus Stahl verursacht jährlich Schäden in Milliardenhöhe. 2 3 Kathodischer Korrosionsschutz

3 Mit der Entwicklung von Beton und Stahlbeton erhofften sich viele Ingenieure, einen weitgehend wartungsfreien und beinahe immerwährenden Baustoff gefunden zu haben. DDr. Franz Pruckner M Wissenschaftlicher Experte zum Thema kathodischer Korrosionsschutz Die zunehmende Anzahl an Betonschäden in den letzten Jahrzehnten auch an durchaus neueren Bauten sorgt jedoch vielerorts für Unsicherheit. Insider beunruhigen indes alle nicht auf den ersten Blick sichtbaren, im wahrsten Sinne des Wortes im Verborgenen blühenden Korrosionsschäden, wie sie etwa in Parkhäusern oder an Stahlbetonbrücken aufgrund der massiven Tausalzeinwirkung auftreten. Bei durchkorrodierter Bewehrung kann das Bauwerk im schlimmsten Fall kollabieren. Das wäre nicht das erste Mal. Vorbeugen ist besser als... Deutlich mehr Sensibilität wird dem Thema Korrosion an Rohrleitungen, allen voran Gasleitungen, entgegengebracht. Öl- und vor allem Gasaustritte finden wegen des präventiven kathodischen Korrosionsschutzes bei uns nicht statt. Auch nur eine einzige Explosion ist lebensbedrohlich, und jeder Ölaustritt gefährdet die Umwelt. Parkhäuser und Brücken sind durch Korrosion schon kollabiert lassen Sie es bei Ihrem Projekt erst gar nicht so weit kommen! Das empfiehlt Ihnen herzlichst Ihr

4 Kathodischer Korrosionsschutz Korrosion trotz KKS? Kleine Beschichtungsschäden an erdverlegten Erdgasleitungen stellen üblicherweise kein Problem für den kathodischen Schutz dar. Durch eine KKS-Installation wird der blanke Stahl in eben diesen kleinen Schäden wirksam gegen Korrosion geschützt. Dachte man. Es zeigte sich in den vergangen 20 Jahren, dass auch an diesen KKSgeschützten Rohrleitungen Korrosion auftreten kann. Diese besondere Art der Korrosion tritt auf, wenn hohe Wechselströme von der Rohrleitung aufgenommen werden. Induktive, kapazitive oder ohmsche Kopplung einer parallel zu einer Überlandleitung verlegten Rohrleitung kann hohe Wechselspannungen in der Rohrleitung induzieren. Es wurden Wechselspannungen größer 100 V gegen ferne Erde gemessen. Diese Spannungen sind für Menschen bei direktem Kontakt bereits gefährlich. Zusätzlich können hohe Wechselströme in Beschichtungsfehlstellen zwischen Metall und Erdreich übertreten, welche trotz KKS zu Korrosionsschäden führen können. Bei einer kathodisch geschützten Rohrleitung kann die anodische Halbwelle des überlagerten Wechselstroms neben anderen Prozessen zur Oxidation des Eisens führen. Dies führt bei den hohen ph- Werten zur Bildung eines Passivfilms. Die darauffolgende überlagerte kathodische Halbwelle bewirkt, dass in Folge neben anderen Prozessen die Passivschicht teilweise wieder aufgelöst wird. Es findet also ein periodischer Auf- und Abbau der Passivschicht statt, die netto zu einem Materialabtrag führt. Heute weiß man, dass Hochspannungsüberlandleitungen, Bahnoberleitungen oder Erdungsanlagen von Kraftwerken Wechselstromkorrosion an kathodisch geschützten Rohrleitungen verursachen können. Ing. Johannes Hofbauer M Korrosionsschutz - Rohrleitungen, Behälter, Messtechnik Wir sind für Österreich offizieller Vertriebspartner von Zur Bestimmung und Kontrolle der Wechselstromgefährdung einer KKS-geschützten Rohrleitung werden Messsonden (Probeblech, Messprobe) in unmittelbarer Nähe der Rohrleitung ins gleiche Erdreich eingebettet. Diese Messsonden stellen definierte Flächen eines blanken Stahls dar, welcher der Rohrleitungslegierung möglichst ähnlich ist. Durch elektrische Verbindung mit der Rohrleitung erhält man künstliche Fehlstellen, an denen Korrosions- und Korrosionsschutzmessungen durchgeführt werden können. Die Bekämpfung von Korrosion an einer kathodisch geschützten, jedoch wechselstrombeeinflussten Rohrleitung erfolgt für jeden Fall individuell. Abhängig vom Bodenwiderstand, von der Gleichstromdichte, der Wechselstromdichte, dem anliegenden Schutzpotential und den induzierten Wechselspannungen ergreift man unterschiedliche Maßnahmen, wie Ableitung des Wechselstroms über Polarisationszellen, Diodenabgrenzeinheiten oder AC-Filter und Anpassung des Einschaltpotentials. Die Kontrolle der Wirksamkeit erfolgt durch Wechselspannungsprofilaufnahmen und durch Messungen an den eingebauten Messproben

5 Intelligente Technologie für hohe Bauwerkssicherheit Straßenbrücken Beim kathodischen Korrosionsschutz werden Elektronen in den Stahl gepumpt ; der Stahl wird dadurch so stark elektronegativ aufgeladen, dass er durch den Elektronendruck ionisch nicht mehr in Lösung gehen kann. Elektronen sind der Kitt, der die Metallionen zusammenhält. Parkhäuser und -decks Die negative Aufladung bewirkt eine messbare und kontrollierbare negative (kathodische) Polarisierung des Eisens. Das freie elektrochemische Potential des Eisens wird in negative Richtung verschoben. Das Prinzip des kathodischen Korrosionsschutzes von Stahl in Beton: Durch eine oberflächlich auf Beton aufgebrachte Anode lässt sich die obere Bewehrungslage problemlos gegen Korrosion schützen. Dabei wird zwischen dem Bewehrungsstahl und der oberflächlich aufgebrachten Anode eine Gleichstromquelle geschaltet mit der Bewehrung als negativem Pol und der Oberflächenanode als positivem Pol. Der dazwischenliegende Beton dient als Elektrolyt. Tieferliegende Bewehrung kann mit in den Beton eingebohrten stabförmigen Anoden geschützt werden. Großbehälter Kläranlagen Rohrleitungen

6 Fragen und Antworten DDr. Franz Pruckner, promovierter Chemiker und Baustoffingenieur zum Thema Kathodischer Korrosionsschutz Kathodischer Korrosionsschutz Kathodischer Korrosionsschutz stellt eine Innovation im Bereich der Korrosionsbekämpfung dar? Also in Wahrheit eine Technologie mit fast 200-jähriger Tradition und tausendfacher Bewährtheit? Schon der Name hört sich sehr kompliziert an...? Einfach genial genial einfach! Könnte man KKS so umschreiben? Ganz im Gegenteil. Die Technologie des kathodischen Korrosionsschutzes wurde bereits 1824 von Sir Humphrey Davy angewandt, der korrosionsgefährdete Kupferverkleidungen eines Kriegsschiffes mit Opferanoden aus Eisen erfolgreich schützte. Der kathodische Korrosionsschutz (KKS) wurde im 19. Jahrhundert erfunden wurde die erste KKS-Anlage für Rohrleitungen mit Fremdstrom in Deutschland errichtet. Die erste KKS-Installation für Stahl in Beton wurde 1973 an der Sly-Park Brücke am US-Highway US50 in Kalifornien durchgeführt. Heute, vierzig Jahre später, ist diese Art des Schutzes von Metallen in Erdreich, Meerwasser, Beton und anderen Medien weltweit Stand der Technik. Die kalifornische Brücke ist der beste Beweis für einwandfreies Funktionieren dieser Technologie über Jahrzehnte. Ist es eigentlich nicht. Man legt an Stahl, der korrodiert, der gleichsam ein Leck mit austretenden Eisenionen hat, einen elektrischen Gegendruck (Elektronendruck, Spannung) an, der den Austritt verhindert. Dabei bildet das Schutzobjekt den kathodischen (negativen) Pol. Daher der Name kathodischer Korrosionsschutz. Die Funktionsweise an sich ist tatsächlich relativ einfach, darum ist der kathodische Korrosionsschutz auch so erfolgreich. Die technische Herausforderung liegt jedoch in der richtigen Dosierung über die gesamte Schutzfläche. Der positive Gegenpol (Anode) muss im richtigen Abstand zum Schutzobjekt platziert und bei mehreren oder ausgedehnten Anoden optimal verteilt sein. Der optimale Elektronendruck wird durch Sensoren (Referenzelektroden) überwacht. Es ist daher nötig, jede KKS- Installation zu überwachen, z.b. mit einem elektronischen Monitoringsystem. 6 7 Kathodischer Korrosionsschutz

7 Und ob! Zum einen ist Instandhaltung immer ökonomisch und ökologisch sinnvoll. Zum anderen erlaubt der KKS durch seine elektrische Natur das frühzeitige Auffinden von Schäden. Z.B. kann man durch elektrische Messungen sehr einfach durch das Erfassen der Feldlinien auf einige Dezimeter genau erkennen, wo auf einer Rohrleitung ein Beschichtungsschaden aufgetreten ist, weil der kathodische Schutzstrom genau dort reinfließt. Diese Messtechnik nennt man Intensivmessung. Sie wird regelmäßig an kathodisch geschützten Rohrleitungen durchgeführt, um Beschichtungsschäden auszubessern. Instandsetzungen an Objekten mit Korrosionsschäden (Pipelines, Brücken, Parkhäuser) sind allemal teurer als eine frühzeitige Installation von KKS samt Überwachung. Man kann Unmengen an Geld sparen. Die elektrische Leistung, die für den kathodischen Schutz von Stahl in Beton aufgewendet werden muss, beträgt selten mehr als 40 Watt/ m Schutzfläche. Die Stromkosten sind somit absolut vernachlässigbar. Dank der heute verfügbaren Kommunikationstechnologien sind die Kosten für das Monitoring, also die Überwachung und Kontrolle der Anlage über Datenfernübertragung, äußerst gering gegenüber den Instandsetzungskosten. Den günstigsten Korrosionsschutz erhält man bei Stahlbetonbauten durch eine Bauweise, bei welcher korrosionsfördernde Substanzen, wie z.b. Streusalz, gar nicht erst ans Bauwerk herankommen. Besteht aber einmal Korrosionsgefährdung, ist eine frühzeitige Installation von KKS mit Sicherheit eine kostengünstige Variante. Bei Rohrleitungen ist die Kombination von Beschichtung und KKS zum Schutz der Fehlstellen in der Beschichtung die Methode der Wahl. Zudem erfordert die Sicherheit für Mensch und Umwelt von Gas- und Ölleitungen den bestmöglichen Schutz. Und dafür ist KKS zwingend erforderlich. Durch Korrosion sind schon Stahlbetonbauten eingestürzt, Gasleitungen explodiert oder Öl ausgetreten. Keiner kann das wollen. KKS hilft, die Kosten für diese unumgängliche Sicherheit gering zu halten. Überall, wo Salz vorhanden ist, gibt es Gefährdungspotential für Stahl. Ohne für Verunsicherung sorgen zu wollen sehe ich einen hohen Sanierungsbedarf an Parkhäusern und Stahlbetonbrücken. Sehr oft wissen die Betreiber dieser Anlagen jedoch nicht, welche Gefahr da so im Verborgenen blüht, woher auch. Ich sehe es auch als Aufgabe, ein klein wenig zur Bewusstwerdung dieser Korrosionsprobleme beizutragen. Ein frühzeitiger Einsatz von KKS und somit eine Unterbindung fortschreitender Korrosion bei bedrohten Objekten ist um Welten effizienter als eine spätere Sanierung mit Komplettaustausch der betroffenen Bauteile. Als vorbeugende Maßnahme ist die Installation von KKS bei voraussichtlich korrosionsgefährdeten Neubauten die wohl kostengünstigste Anwendung. In den USA gehört der KKS seit Langem zum absoluten Standard bei gefährdeten oder schützenswerten Bauprojekten. Auch in Europa, allen voran in Deutschland, England und in Skandinavien, ist die Akzeptanz dieser Technologie bei den Ingenieurbüros sehr hoch. In Österreich wächst die Zahl der KKS-Anlagen auch stetig, wobei die meisten Anlagen vom Autobahnbetreiber ASFiNAG betrieben werden. Das erste Großprojekt mit KKS stammt aus dem Jahr 1989, die Nößlachtalbrücke auf der Brennerautobahn. Was der Bauherr für sein Geld bei kathodischem Korrosionsschutz bekommt, ist kein Hokuspokus, sondern eine vielfach erprobte Technologie auf dem Stand der Technik. Bei Berücksichtigung der allgemein anerkannten KKS-Normen und -Richtlinien ist der Erfolg einer KKS-Installation gewährleistet. Zu den Kosten: Ist KKS eine sinnvolle Investition? Wie kann man sich die jährlichen Kosten vorstellen? KKS ist somit der wohl günstigste Korrosionsschutz? Gibt es hierzulande Gefährdungspotentiale und auch Sanierungsbedarf? KKS ist also die beste Korrosionsversicherung für bauliche Investments? Trotz aller Sicherheit, welchen Rat geben Sie Bausherren mit auf den Weg gegen Korrosion? Wir sind für Österreich offizieller Partner von Messtechnik für den kathodischen Korrosionsschutz

8 Sie haben ein Korrosionsproblem? Wir haben die Lösung. Die Firma PP-engineering aus Niederösterreich besteht aus einem Team erfahrener Spezialisten auf dem Gebiet des kathodischen Korrosionsschutzes. PP-engineering bietet allen Kunden das komplette Spektrum hinsichtlich Korrosions-/Bestandsanalyse Zustandserfassung und -analyse Individuelle, technische Planung von KKS-Anlagen Lieferung der KKS-Komponenten Installation und Inbetriebnahme Fernüberwachung und Wartung engineering PP engineering GmbH Kathodischer Korrosionsschutz Wasser- und Abwassertechnik A-3324 Euratsfeld Wassergasse 33/1 T: F: E: info@pp-engineering.com