Auswirkungen externer Streustromquellen auf Pipelinenetze

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1 Jahrestagung 2017 der BDEW- und DVGW-Landesgruppe Mitteldeutschland Auswirkungen externer Streustromquellen auf Pipelinenetze

2 Begriffe - DIN EN ISO 8044 Fremdstromkorrosion Elektrochemische Korrosion als Folge der Wirkung einer äußeren Stromquelle Streustromkorrosion Fremdstromkorrosion als Folge von Strömen, die durch andere als die vorgesehenen Stromkreise fließen

3 Mögliche Streustromverursacher können sein: Gleichstrom-Schweißanlagen Gleichstrom-Bahnanlagen Elementströme aus Kontaktelementen Benachbarte kathodische Korrosionsschutz- Anlagen Hochspannungsgleichstromanlagen (HGÜ) Bordeigene kathodische Korrosionsschutzanlagen von Schiffen Tellurische Ströme

4 Systeme, die durch Streuströme beeinflusst werden können: Rohrleitungen Kabel mit einer Metall-Bewehrung Tanks und Behälter Erdungsanlagen Stahlbewehrung in Beton Spundwände Schutz- und Leitplanken

5 Faradaysches Gesetz

6 Faradaysches Gesetz

7 Normen - Richtlinien DIN EN (VDE 0150) Mai Schutz gegen Korrosion durch Streuströme aus Gleichstromanlagen (VDE 0150) AfK-Empfehlung Nr. 2 = GW 21 (Nov 2009 o. Feb 2014) Beeinflussung von unterirdischen metallischen Anlagen durch Streuströme von Gleichstromanlagen AfK-Empfehlung Nr. 4 (Juli 1996) Empfehlungen für die Verfahrensweise und Kostenverteilung bei Korrosionsschutzmaßnahmen an Kabeln und Rohrleitungen gegen Streuströme aus Gleichstrombahn- und Obusanlagen

8 Tellurische Ströme... die Erde im Größenvergleich.

9 Tellurische Ströme Durch von der Sonne abgestrahlte Protonen und Elektronen (Sonnenwind) wird das Erdmagnetfeld beeinflusst und an langen Rohrleitungen eine Längsspannung hervorgerufen. Die dadurch erzeugten Ströme verursachen nach aktuellen Erkenntnissen keine relevanten Korrosionsabträge aufgrund der geringen zeitlichen Einwirkung. Die Potentialveränderungen können jedoch erhebliche messtechnische Probleme bereiten (z.b. positive Potentiale, stark schwankende Potentiale). Aufzeichnungen und Prognosen zu den Sonnenwindaktivitäten können unter folgenden Links verfolgt werden:

10 Spannungsreihe (galvanische Elementbildung)

11 Korrosion durch Streustrom

12 Korrosion durch Streustrom

13 Korrosion durch Streustrom

14 Korrosion durch Streustrom

15 Korrosion durch Streustrom Typische Anordnung bordeigener Fremdstromanlagen Ruderverbindung Referenzelektrode Schutzstromgerät Längsanode Fernüberwachung Schutzstromgerät Erdung Schutzstromgerät Scheibenanode Referenzelektrode

16 Auszüge aus einer Langzeituntersuchung EBBA MAERSK (Zeile ) -800,00-850, : : : : : : : : :00 Potential Cu/Cu -900,00-950, , ,00 Datenlogger 10 Datenlogger 9 Datenlogger 8 Datenlogger 7 Datenlogger 6 Datenlogger 5 Datenlogger 4 Datenlogger 3 Datenlogger2 Datenlogger ,00 Ankunft EBBA MAERSK Abfahrt EBBA MAERSK -1150,00 Zeit

17 Bei anodischer Beeinflussung nicht kathodisch geschützter Rohrleitungen durch zeitlich konstante Streuströme gelten die in Tabelle 4-1 (AfK-Empfehlung Nr. 2) genannten Grenzwerte Tabelle 4-1: Korrosion durch Streustrom Werkstoff der Anlage Spezifischer Widerstand des Elektrolyten p (Ωm) Maximale positive Potentialverschiebung U (mv) (mit IR-Anteil) Maximale positive Potentialverschiebung U IR-frei (mv) (ohne IR-Anteil) Stahl, Gusseisen ~ Stahl, Gusseisen 15 bis 200 1,5 x p* 20 Stahl, Gusseisen < Blei 1 x p* Stahl in Beton 200 * Es muss der Zahlenwert für den spezifischen Bodenwiderstand, gemessen in [Ωm] eingesetzt werden

18 Korrosion durch Streustrom Grenzwerte bei kathodisch geschützten Rohrleitungen Bei der Beeinflussung von kathodisch geschützten Schutzobjekten durch zeitlich konstante Streuströme liegt, unabhängig von der Höhe der Beeinflussung, eine unzulässige Beeinflussung erst dann vor, wenn durch die Beeinflussung das Schutzpotentialkriterium nach /2/ nicht mehr erfüllt wird. (AfK-Empfehlung Nr. 2)

19 Korrosion durch Streustrom Die AfK-Empfehlung Nr. 4 wurde mit dem Ziel ausgearbeitet, auf der Basis partnerschaftlicher Zusammenarbeit eine Verfahrensweise und Kostenverteilung bei der Planung und Realisierung von Korrosionsschutzmaßnahmen gegen Streuströme aus Gleichstrombahn- und Obusanlagen zu empfehlen. Die Betreiber von Bahnanlagen informieren die Besitzer anderer Anlagen, die durch Streuströme beeinflußt werden können, möglichst frühzeitig über eine geplante Errichtung und wesentliche Änderung ihrer Betriebsanlagen oder ihrer Betriebsweise.

20 Korrosion durch Streustrom Die Betreiber beeinflußter Anlagen sollten gemeinsam Schutzmaßnahmen zur Verringerung der Streustromkorrosion planen. Die dazu notwendigen Untersuchungen sind von allen Betreibern der beeinflußten Anlagen gemeinsam und in Zusammenarbeit mit den Betreibern der beeinflussenden Anlagen durchzuführen. Die erforderlichen technischen Unterlagen über die Ausführung der Schutzmaßnahmen stellen sich alle Beteiligten gegenseitig zur Verfügung. Die Kosten für die Planung und Realisierung der Schutz- Maßnahmen trägt jeder Beteiligte selbst. Keiner trägt jedoch mehr als 50 % der Gesamtkosten.

21 Korrosion durch Streustrom Wesentliche Änderungen sind insbesondere: 1.1 Errichtung und Stillegung von Unterwerken oder Änderung der Speiseverhältnisse, z.b. Übergang von einseitiger zu zweiseitiger Einspeisung. 1.2 Größere Änderung des Schienennetzes, z.b. Erweiterung und Stillegung von Streckenabschnitten oder Änderung der Gleisbettung. 1.3 Größere Änderung der Unterwerksbelastung, z.b. durch Änderung der Fahrtenhäufigkeiten und Zugbildung oder durch Einsatz anderer Fahzeugtypen. 1.4 Änderung der Erdungsverhältnisse bei Obusanlagen, insbesondere Herstellung oder Beseitigung von Verbindungen zwischen der Fahrleitungsanlage und Erdern oder Bauwerken und Anlagen mit Erderwirkung (z.b. Straßenbahnfahrschienen).

22 Zusammenfassung Streuströme können durch eine Vielzahl von elektrischen Anlagen hervorgerufen werden Bezüglich der messtechnischen Beurteilung muss dabei zwischen zeitlich nichtveränderlichen und zeitlich veränderlichen Beeinflussungen unterschieden werden Für die messtechnischen Untersuchungen und Beurteilungen der verschiedenen Beeinflussungsarten ist ein fachspezifisch geschultes Personal erforderlich Wirksame Schutzmaßnahmen können nur in vertrauensvoller Zusammenarbeit zwischen den Betreibern von beeinflussenden und beeinflussten Anlagen durchgeführt werden

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dipl.-Ing. (FH) Volkhard Schröder DVGW-Sachverständiger FG IX Steffel KKS GmbH