1. Historische Entwicklung des Korrosionsschutzes von Rohrleitungen 1

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1 IX Vorwort v 1. Historische Entwicklung des Korrosionsschutzes von Rohrleitungen Erste Rohrleitung Metalle und Naturwissenschaft Passiver Korrosionsschutz - Beschickungen Elektrolyse Kathodischer Korrosionsschutz Streuströme in Rohrleitungen Kathodischer Schutz in den USA Streustromschutz und KKS in Deutschland Wechselstromkorrosion und Hochspannungsbeeinflussung Grundlagen der Korrosion und des Korrosionsschutzes Einleitung Korrosionsarten und Korrosionsschutzmaßnahmen Korrosionsschutz durch Umhüllungen Korrosion durch anodische Gleichströme Kathodischer Korrosionsschutz Kathodischer Korrosionsschutz mit galvanischen Anoden Kathodischer Korrosionsschutz mit Fremdstrom Anodische und kathodische Spannungstrichter Spezifischer Umhüllungswiderstand Bezugselektroden Nachweis der Wirksamkeit des kathodischen Korrosionsschutzes durch Bestimmung des IR-freien Potentials U R_ frei Betriebsabhängige Kriterien für die Bewertung der Wirksamkeit des kathodischen Korrosionsschutz erdverlegter Rohrleitungen Hinweise zum 100-mV"-Polarisationskriterium Korrosionsschutz durch betriebliche Maßnahmen Korrosionsarten und Korrosionsschutzmaßnahmen bei Korrosion durch Gleichströme Belüftungselemente Kontaktelement Streustromkorrosion (durch Gleichströme) Wechselstromkorrosion Spannungsrisskorrosion 45

2 X High-pH-Spannungsrisskorrosion (high ph SpRK) Near neutral ph-spannungsrisskorrosion (near neutral ph SpRK) Wasserstoff-induzierte Rissbildung Passiver Korrosionsschutz Definition und Anforderungen Klassifizierung und Umhüllungsarten Werksumhüllungen für Stahlrohre und Formteile Polyethylen-Umhüllungen (PE) Polypropylen-Umhüllungen (PP) Polyurethanbeschichtungen (PUR) Epoxidharzbeschichtungen Flüssigbeschichtungen Pulverbeschichtungen Bitumenumhüllungen Faserzementbeschichtungen (FZM) GfK-Beschichtungen Umhüllungen für Rohre und Formteile aus duktilem Gusseisen Polyethylen-Umhüllungen Zementmörtelumhüllung Zinküberzug mit Deckbeschichtung Polyethylen-Folienumhüllung Baustellenumhüllungen Klassifizierung Normanforderungen Materialauswahl Verarbeitung Petrolatumbänder Kunststoffbänder Butylkautschukband mit und ohne Streckbremse Dreischichtband Zweischichtband Klebeband Bandsysteme Bitumenbänder Schrumpfmaterialien Duroplastische Materialien Fehlstellenausbesserung Rohrschutzmatten Boden-Luft-Übergänge Umhüllung von Messkontakten Umhüllungsprüfung Visuelle Prüfung Prüfung der Schälfestigkeit Prüfung von duroplastischen Beschichtungen Hochspannungsprüfung Stromeinspeise- und Polarisationsstrommessung Umhüllungsschäden 82

3 XII 4. Planung, Bau und Inbetriebnahme des kathodischen Korrosionsschutzes für erdverlegte Stahlrohrleitungen Einleitung Voraussetzungen zur Anwendung des kathodischen Korrosionsschutzes Planungsgrundlagen Rohrleitungsschutzstromdichte, Schutzstrombedarf und Schutzbereich Hochspannungsbeeinflussung Streustrombeeinflussung Planungsdokumentation Planung und Bau von Korrosionsschutzanlagen Galvanische Anodenanlagen Fremdstromschutzanlagen Standortwahl Schutzstromgerät Anodenanlage Planung und Bau von Korrosionsschutzmessstellen Rohr/Bodenpotential-Messstelle (P-Messstelle) Mantelrohrmessstelle (SP; SRS) Kabel und Kabelanschlüsse Kabel und Kabeltypen Kabel/Rohrleitungsanschlüsse Lichtbogenbolzenschweißverfahren mit Spitzenzündung Stiftlötverfahren ( Pin-Bracing-Verfahren") Gießschmelzschweißverfahren ( Cadweidverfahren") Baubegleitende KKS-Sondermessungen Inbetriebnahme und Nachmessung des kathodischen Korrosionsschutzes Streustrombeeinflussung Beeinflussung durch den kathodischen Schutz fremder Objekte Beeinflussung durch anodische Spannungstrichter Beeinflussung durch kathodische Spannungstrichter Beschreibung eines praktischen Beispiels Beeinflussung durch gleichstrombetriebene Bahnen Beeinflussungskriterien Schutzmaßnahmen Schutzmaßnahmen bei Beeinflussung durch zeitlich konstante anodische und kathodische Spannungstrichter Schutzmaßnahmen bei Beeinflussung durch zeitlich veränderliche Streuströme Streustromableitung (Drainage) Streustromabsaugung (Soutirage) Positionierung von Anlagen zum Schutz gegen Streustromkorrosion 118

4 Messtechnik bei Streustrom durch gleichstrombetriebene Bahnen Beeinflussung durch erdmagnetische Variationen Verfahren zur Fehlstellenortung und Bestimmung des Korrosionsschutzzustandes Prinzip und Messergebnisse der Intensivmessung Messverfahren Allgemeine Hinweise Zwei-Elektroden-Verfahren Additionsverfahren (Kalkulationsverfahren) Verfahren zur Eliminierung des Streustromeinflusses (Drei-Elektroden-Verfahren) Spannungstrichtermessung zur ausschließlichen Fehlstellenortung Intensivmessungen unter besonderen Bedingungen Intensivmessungen in eng bebauten Gebieten Intensivmessungen in Böden mit niedrigem spezifischen Bodenwiderstand bzw. bei hoher Überdeckung der Rohrleitung Auswertung von Intensivmessungen Messfehler Elektrodendifferenz Hochohmiger Bodenkontakt der Elektroden 139

5 XIV Messwertverfälschung durch Rohrsuchgeräte Bruch des Messkabels und temporärer Ausfall von Schutzanlagen während einer IFO-Messung Beeinflussung von Rohrleitungen durch Hochspannungsfreileitungen und elektrifizierte Bahnanlagen Einleitung Möglichkeiten der Beeinflussung Kapazitive Beeinflussung Ohmsche Beeinflussung Induktive Beeinflussung Beeinflussungen auf Rohrleitungen in der Praxis Ermittlung der Beeinflussungsspannung Rechnerische Ermittlung der induzierten Beeinflussungsspannung Messtechnische Ermittlung der induzierten Beeinflussungsspannung Dauerbeeinflussung durch elektrifizierte Bahnstrecken Ermittlung des Umweltreduktionsfaktors Überlagerung von ohmscher und induktiver Kurzzeitbeeinflussung im Nahbereich von Kraftwerken, Schalt-und Umspannanlagen Maßnahmen gegen gefährlich hohe Beeinflussungsspannungen Verträglichkeit von Maßnahmen Maßnahmen für die Bauphase der Rohrleitung Maßnahmen für die Betriebsphase der Rohrleitung Definierte Erdung der Rohrleitung Aufteilung durch Isolierstellen Reduktionsleiter Korrosionsschutz in Ortsverteilungsnetzen Korrosionsgefährdung von Gasverteilungsnetzen Planung und Einrichtung des kathodischen Korrosionsschutzes Neue bzw. erneuerte Verteilungsnetze mit älterem Netzbestand Ältere Verteilungsnetze Ältere Verteilungsnetze mit Kunststoffleitungen Separates, neues Verteilungsnetz an einer Gasregelstation Schutzbereiche Schutzstromversorgung Polarisationsstrommessung Überwachung des kathodischen Korrosionsschutzes Fernüberwachung Ausschaltpotentialmessung Fehlerortung Fehlersuche bei Kontaktfehlern Fehlersuche an Isolierstücken Zustandsorientierte Instandhaltung 190

6 XV 9. Überwachung kathodisch geschützter Rohrleitungsnetze Nachweis der Wirksamkeit des kathodischen Korrosionsschutzes Überwachung Fehler an kathodisch geschützten Rohrleitungen Umhüllungsschäden Mantelrohrkontakte Spundwände Berührungen mit fremden, erdverlegten Installationen Ausfall von Schutzanlagen Veränderung der Streustrombeeinflussung durch gleichstrombetriebene Bahnen Wechselstrombeeinflussung Fernüberwachungssysteme Fehlerortung Fehlerortung mit Wechselstrom Fehlerortung mit Gleichstrom Elektrische Überbrückung von Isolierverbindungen Berührung zu einer fremden unbekannten Installation Lokalisierung von Mantelrohrkontakten Detektion von Korrosionsangriffen Korrosionsangriffe Die intelligente Molchung einer molchbaren Rohrleitung Die Magnetflussmolchung Das Prinzip der Magnetflussmolchung Die Molchanzeigen Die Anzahl der externen Materialverluste (ext ML) 214

7 XVI Die Genauigkeit der Molchanzeigen Die Bewertung der Molchanzeigen Die Bewertung der externen Molchanzeigen Die Bewertung der internen Molchanzeigen Molchzyklen Erkennen von Korrosionsangriffen an nicht molchbaren Rohrleitungen Das NoPig-Verfahren Prinzip Durchführung einer Messung Auswertung der Messdaten und exemplarische Ergebnisse Das EMUS-Verfahren Messprinzip Durchführung einer Messung Widerstandsmessproben Messprinzip und Durchführung einer Messung Beispiel für eine Messung Korrosionschutz als Bestandteil der Integrität von Gasleitungen Einleitung Integrität und Korrosionsschutz von Leitungen Allgemeines Definition und Integritätsmerkmale Technische Integrität Organisatorische Integrität Daten- und Informationsintegrität KKS als Element der Integritätsbewertung Bau und Überwachung Berührungsschutz und Wechselstromkorrosion Mantelrohre Intensivmessung / Intensive Fehlstellen Ortung 233 ' Korrosionsmessungen bei nicht molchbaren Leitungen Inline-Inspection (Intelligente Molchung) Daten-, Informations- und organisatorische Integrität Geographisches informations System (GIS) Allgemeines Objektdefinitionen, -erstellung und Darstellung Objekterstellung und-darstellung im GIS-System Kathodisches Korrosionsschutzprogramm WinKKS Allgemeines Objektdefinitionen in der Datenbank Objekterstellung und -darstellung im WinKKS-System Schnittstellen zum GIS und mobilen Datenerfassungssystemen Erfassen und Nutzen von Daten in WinKKS Erfassung von Stamm- und Bewegungsdaten (Messwerte) Datennutzung Schnittstellen zwischen GIS und WinKKS 239

8 XVII 12. Wechselstromkorrosion Einleitung Beschreibung von Korrosionsschäden durch Wechselstrom an kathodisch geschützten Rohrleitungen Forschungsschwerpunkte zur Wechselstromkorrosion Erste Parameterstudie Untersuchungen zum Einfluss der Bodenzusammensetzung Untersuchungen zur Bedeutung des IR-freien Potentials Coulometrische Oxidation und Modeilvorstellungen zum Korrosionsmechanismus Einfluss des kathodischen Schutzes Technische Empfehlungen und Regeln Zusammenfassung Kathodischer Korrosionsschutz bei Mantelrohren aus Stahl und Dükern Mantelrohre aus Stahl Elektrische Eigenschaften des Mantelrohres, des Ringraumes und der Rohrleitung Elektrisches Ersatzschaltbild Rohrleitung außerhalb des Mantelrohres Mantelrohr und Rohrleitung innerhalb des Mantelrohres Genauigkeit von Berechungsergebnissen und Beispiel für die Bewertung des kathodischen Korrosionsschutzes bei Streustrombeeinflussung Kathodischer Korrosionsschutz der Rohrleitung im Mantelrohr Widerstand-Vergleichsmethode Polarisation-Vergleichsmethode Mantelrohre aus Kunststoff Mantelrohre aus Stahlbeton Verfüllung des Ringraums von Mantelrohren Wechselstromkorrosionsgefährdung Korrosionsschutz bei Rohrleitungen, die im Horizontal Drilling- Verfahren eingezogen werden Ermittlung des Strom-Grenzwertes I* Polarisationsstrommessung Bewertung des Messergebnisses Häufig benutzte Formelzeichen und Abkürzungen Kathodischer Korrosionsschutz in komplexen Anlagen Anwendung des kathodischen Korrosionsschutzes in komplexen Anlagen Grundlage des kathodischen Korrosionsschutzes in komplexen Anlagen Korrosionsgefährdung in komplexen Anlagen 279

9 XVIII 14.4 Prinzip des kathodischen Korrosionsschutzes in komplexen Anlagen Basisschutz Lokaler Kathodischer Schutz (hot-spot-schutz) Anwendung in der Praxis Beeinflussung fremder erdverlegter Anlagen Nachweis der Wirksamkeit des kathodischen Korrosionsschutzes in komplexen Anlagen Anodenanlagen Anodenanlagen für den Basisschutz Kabelanoden "MMO" für den hot-spot-schutz Einzelanoden für den hot-spot-schutz Überwachungseinrichtungen zum Nachweis des kathodischen Schutzes komplexer Anlagen Messsonden Ausgewählte Messpunkte Technik der Schutzstromgeräte Schutzstromgeräte für den Basisschutz Schutzstromgeräte für Einzelanoden Überwachung der Anoden und Schutzstromgeräte Messeinrichtungen Inbetriebnahme des kathodischen Schutzes komplexer Anlagen Kathodischer Korrosionsschutz von Hochspannungskabeln im Stahlrohr Problemstellung Erdung Bauformen von Abgrenzeinheiten Diodenabgrenzeinheit Niederohmige Widerstände Höherohmige Widerstände Abgrenzeinheiten mit elektrolytischen Zellen Erdung über verschiedene Abgrenzeinheiten Errichtung von kathodischen Korrosionsschutzanlagen Kontrolle des kathodischen Schutzes Streustrom-Schutz Korrosionsschutz bei Wasser- und Abwasserleitungen Geschichtliches zur Wasserversorgung und Abwasserentsorgung Entwicklung der deutschen Wasserversorgung Stand der deutschen Abwasserentsorgung Aspekte der Innenkorrosion und Innenauskleidung von Rohreitungen für den Transport von Wässern Korrosionsrelevante Wasserparameter 317

10 XIX Innenauskleidung von Rohren Zementmörtelauskleidungen Schädigungsmechanismen und Einsatzgrenzen von Zementmörtelauskleidungen Grundlegende Betrachtungen zum Innenkorrosionsrisiko bei Abwasserbauwerken Regelwerke und Normen Mechanismen der Korrosion im Inneren von Abwasserkanälen Dauertauchzone Wechselzone Scheitelzone / Gasraum Besonderheiten bei der Anwendung des kathodischen Korrosionsschutzes Isolierverbindungen in kathodisch geschützten Wasserleitungen Wirtschaftlichkeit des Kathodischen Korrosionsschutzes Einleitung Investitions- und Betriebskosten für die Einrichtung von KKS Wirtschaftlichkeitsberechnung für die Einrichtung von KKS beim Neubau eines Gasversorgungsnetzes Wirtschaftlichkeitsberechnung für die Nachrüstung von KKS an einem bereits bestehenden Gasversorgungsnetz Resümee Nationale und internationale Regelsetzung im Fachgebiet Korrosionsschutz erdverlegter Rohrleitungen" Einleitung Zusammenstellung der aktuellen Technischen Regeln Technische Regeln der ISO DIN EN ISO IS ISO/DIS f ISO/DIS ISO/DIS Technische Regeln des CEN DIN EN DIN EN DIN EN DIN EN DIN EN CEN/TS DIN EN DIN EN

11 XX DIN EN Ad hoc 6" Technische Regeln des ECISS DIN EN DIN EN DIN EN Technische Regeln CENELEC DIN EN pren Technische Regeln des DIN DIN DIN DIN DIN DIN DIN DIN Teil DIN Teil Technische Regeln des DVGW DVGW-Arbeitsblatt GW DVGW-Arbeitsblatt GW DVGW-Arbeitsblatt GW DVGW-Arbeitsblatt GW DVGW-Merkblatt GW DVGW-Merkblatt GW DVGW-Merkblatt GW DVGW-Merkblatt G DVGW-Hinweise Technische Regeln der AfK AfK-Empfehlung Nr AfK-Empfehlung Nr AfK-Empfehlung Nr AfK-Empfehlung Nr AfK-Empfehlung Nr AfK-Empfehlung Nr AfK-Empfehlung Nr AfK-Empfehlung Nr AfK-Empfehlung Nr Literatur 351 Inserentenverzeichnis 363