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Opferanode
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Die Erfindung bezieht sich auf den kathodischen Schutz von Pipelines
oder dergleichen und betrifft eine Verbesserung der dazu verwendeten Opferanoden
der Gliederbandtype, mit der eine Pipeline zu ihrem Schutz umschlossen wird. Die
Verbesserungen zielen darauf ab, Deformationen der Anodensegmente während ihres
Abkühlens nach dem Gießen so klein wie möglich zu halten oder die Bildung von Rissen
oder Sprüngen in den Anodensegmeriten während ihres Einbaus an der Pipeline erheblich
zu verringern.
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Halbzylindrische galvanische Anodensegmente, mit der zum kathodischen
Schutz von Pipelines diese umgeben werden, sind aus der US-PS 3 616 422 bekannt.
Derartige Anodensegmente liefern zwar in bestimmter Hinsicht vollständig zufriedenstellende
Ergebnisse, doch haben sie den Nachteil, daß sie sich beim Abkühlen des Metalls
nach dem Gießvorgang der Segmente verformen können und daß sie während ihres Anbaus
an den Pipelines brechen können, was speziell bei langen halbzylindrischen Segmenten
für Pipelines großen Durchmessers auftrat. Das Bestreben ist, gekrümmte Anodensegmente
mit einer Krümmung auszustatten, die praktisch der Krümmung der beschichteten
Pipeline
entspricht, die vom Anodensegment umgeben werden soll, und dieses Segment dann so
zu installieren, daß der daraus gebildete Seumentgürtel sich eng um die Pipeline
schließt.
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Es war jedoch praktisch unmöglich, gebogene Anodensegmente zu gießen,
die sich mit ihrer Krümmung praktisch immer der Krümmung der Pipeline anpaßten.
Dies gilt insbesondere für lange Anodensegmente, die für Pipelines großen Durchmessers
benötigt werden. Wenn das Anodensegment nicht genügend Krümmung aufweist, um der
Pipezu line/entsprechen, ist es nötig, die Endabschnitte und/oder andere Bereiche
des Segmentes durch Anwenden von Druck einwärts zu biegen, wodurch dann Risse oder
Sprünge im Anodensegment auftreten können. Manchmal ist es nötig, gekrümmte Anodensegmente
durch Anwenden von Druckkräften auswärts zu biegen, um die gewünschte Krümmung für
ein enges Umspannen der Pipeline zu erzielen, und auch diese Druckanwendung kann
zu Rissen oder Brüchen des Segmentes führen. Risse im Metall der Opferanode sind
deshalb unerwünscht, weil dadurch das kathodische Kernmetall der Anode freigelegt
wird, das in das Opferanodenmetall eingebettet ist Nach dem Einbau und nach dem
das kathodische Kernmetall an den Sprüngen im Anodenmetall dem Elektrolyten ausgesetzt
wird, verausgabt die Anode sich selbst mit Opferanodenmetall, um das Kernmetall
zu schützen, mit der Folge, daß das Opferanodenmetall unwirksam und verschwendet
wird. Es wurden bereits Nuten an den bekannten halbzylinderischen Anodensegmenten
angebracht, um sie in ihrer Mitte vor dem Einreissen zu schützen.
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Die Veröffentlichung Cathodic Protection of Submarine Pipeline", aus
dem Jahre 1958 beschreibt eine Opferanodenanordnung, bei der die Anodensegmente
indirekt miteinander dadurch verbunden werden,
daß die Stahlkerne
der Anoden an Stahlbänder geschweißt sind.
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Die Hauptachse der Kerne der Anoden verläuft parallel zur Hauptachse
der Rohrleitung, und die Kerne gehen von diesem Abschnitt der Anode aus, der die
Seitenränder der Anode darstellt.
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Es wurden auch bereits nicht gekrümmte Anodensegmente erhitzt und
dann im erhitzten Zustand gebogen, so daß sich die Segmente dem Wellengehäuse eines
Schiffspropellers anpaßten. Die Anodensegmente sind dabei an Bauteile des nicht
anodischen Gehäuses angeschweißt und untereinander nicht verbunden, um das Gehäuse
zu umgeben. Das Problem ist, daß, wenn die Anodensegmente aus Zink oder einer auf
Zink basierenden Legierung bestehen, sie während des Biegens bei Umgebungstemperatur
aufgrund der brüchigen Natur des Zink leicht Risse erhalten oder brechen können.
Auch bogenförmige Anodensegmente wurden bisher gegossen und um das Wellengehäuse
von Schiffspropellern mit Bolzen befestigt. Wiederum sind in diesem bekannten Anwendungsfall
die Segmente nicht untereinander um das Gehäuse herum verbunden.
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Mit dem Begriff Brechen wird hier das Aufreißen oder Brechen des Anodensegments
bezeichnet, wobei das kathodische Kernmaterial freigelegt werden kann oder auch
nicht oder die Anode gar in einzelne Stücke zerbrechen kann. Der Begriff Rohrdurchmesser
wird im Zusammenhang mit dem Durchmesser des Pipelinerohres verwendet, das eine
korrosionsschützende Uberzugsschicht hat. Es ist damit nicht der Betonüberzug angesprochen,
der das Aufschwimmen der Rohrleitung verhindern soll. Der Begriff Bogenlänge ist
die auf der Innenfläche des Segmentes gemessene Länge des Segments. Ist dieser Begriff
in Verbindung mit einer Gießform verwendet, so bedeutet er die Länge des Bogenstücks
der Gießform, das dem gedachten Preismittelpunkt
zunächst liegt.
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Gemäß der Erfindung wird eine Opferanodenanordnung für kathodischen
Schutz einer korrosionsfähigen metallischen Pipeline oder dergleichen geschaffen,
welche einen Durchmesser im Bereich zwischen etwa 50 und 180 cm hat und in einen
Elektrolyten getaucht is#t, welche in Gliederbandform um die Pipeline herumgespannt
ist, wobei die Anode aus einer geraden Anzahl von vier bis acht bogenförmigen Segmenten
eines Opferanodenmetalls besteht, die die Pipeline umschließen. Dabei werden vier
Anodensegmente für Pipelines mit einem Durchmesser zwischen 50 und etwa 90 cm, sechs
Anodensegmente für Pipelines mit einem Durchmesser von etwa 75 b-is 140 cm und acht
kodensegmente für Pipelines mit einem Durchmesser von etwa 100 bis 180 cm verwendet,
wobei jedes Anodensegment wenigstens einen Metallkern enthält, der zum Anodenmetall
kathodisch ist und darin konzentrisch vollständig eingebettet ist mit Ausnahme von
zwei Abschnitten, die an den gegenüberliegenden Endkanten des Anodensegmentes vorstehen.
Die Anodensegmente sind unmittelbar miteinander verbunden durch wenigstens ein Verbindungsstück,
das an den Endkanten des Kerns ausgebildet ist, und sind mit Mitteln versehen, die
das Aufreißen der Anodensegmente während des Einbaus und die Verformung während
des Abkühlens des Metalls nach dem'gieren soweit wie möglich vermindern oder ausschließen,
wobei diese Mittel die bestimmte maximale Bogenlänge jedes Anodensegments im Bereich
zwischen etwa 35 und 55 cm sind.
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Die maximale Bogenlänge jedes Anodensegmentes zwischen 35 und 45 cm
wird bestimmt durch die Gleichung tnD - 5 (cm), n worin D der Durchmesser der Pipeline
in cm und n die Gesamtzahl der Anodensegmente der Anordnung bedeuten.
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Die minimale Bogenlänge der Anodensegmente ist nicht von Bedeutung,
so daß die Anodensegmente jede beliebige Bogenlänge haben können, solange die vorbestimmte
maximale Bogenlänge nicht überschritten wird.
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Beim Ausführungsbeispiel ist ein Kern oder sind mehrere Metallkerne
im Anodenmetall der bogenförmigen Segmente eingebettet, wobei die Metallkerne in
allen Segmenten gleich vorhanden sind. Die Kerne aus Metall, das zum Anodenmetall
kathodisch reagiert, haben Endabschnitte, die aus den Endkanten der Segmente zu
beiden Seiten vorstehen, so daß sie Verbindungsstücke bilden, mit denen die Anodensegmente
zusammengefügt werden, um so die Pipeline zu umschließen. Es sind auch Mittel vorgesehen,
um das Brechen der Anodensegmente während des Anbauens möglichst gering zu halten.
Diese Ausführungsform mit Kernen, die mit mehreren Anodensegmenten gemeinsam und
darin eingebettet sind, erleichtert den Anbau der Anode um die Pipeline, da die
Verbindungsstellen nicht zwischen allen Anodensegmenten verschweißt werden müssen,
und die Anzahl der Verbindungen, die hergestellt werden müssen, ist dadurch beträchtlich
verringert.
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In dem vorstehend aufgeführten Ausführungsbeispiel wird die Länge
des mehreren Anodensegmenten gemeinsamen Kerns vorzugsweise nicht größer als der
halbe Außenumfang der Pipeline gewählt. Der Grund dafür ist, daß dann das Anbauen
der Anode an der Pipeline noch gut möglich ist. Ist die Länge des gemeinsamen bogenförmigen
Kerns wesentlich größer als die Hälfte des Pipelineumfangs, dann kann es bereits
Schwierigkeiten machen, die Anode um die Pipeline zu schließen, oder es wird nötig,
die Enden des gemeinsamen
Kerns aufzubiegen, damit die Anode überhaupt
um die Pipeline herumgelegt werden kann. Das Biegen des gemeinsamen Kerns kann aber
be schwierig sein, denn gewöhnlich steht dieser aus Stahl. Es ist, wenn dies gewünscht
wird, jedoch möglich, den Kern so lang zu machen, daß er die Pipeline völlig umspannt,
wenn man sich nicht daran stößt, daß der Kern gebogen wird. Es ist dann nämlich
nur erforderlich, beim Umspannen der Anode um die Pipeline eine einzige Verbindung
zu schließen.
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Um bei dem zuletzt aufgeführten Anodenabschnitt Brüche oder Risse
in den Anodensegmenten beim Einbau an der Pipeline möglichst wenig vorkommen zu
lassen wie auch beim Abkühlen der Segmente nach dem Metallguß, sollte die Länge
jedes einzelnen Anodensegments die vorbestimmte kritische Maximallänge nach obigen
Angaben nicht überschreiten.
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Die bogenförmigen Anodensegmente können durch Schmelzen des Opferanodenmetalls
hergestellt werden, z.B. Zink, Magnesium, ALtlIr.:1-nium oder Legierungen daraus,
wonach dann das geschmolzene Anodenmetall in die z.B. aus Eisen bestehende Form,
die in üblicher Weise vorgeheizt ist, eingegossen wird. Ein oder mehrere Metallkerne
aus einem zum Anodenmetall kathodischen MetaLL wie Stahl werden ebenfalls vorgeheizt
und in vorbestimmter Stellittig in der gegen Form festgelegt, wobei die/überliegenden
Enden aus dem Formhohlin raum herausstehen. Die Metallkerne werden/der richtigen
Lage inl Formhohlraum durch ihre Endabschnitte festgelegt, die durch dicht schließende
Öffnungen in den Formhälften herausgeführt sind. Das Metall im Formhohlraum wird
gekühlt, indem es sich gewöhnlich unter- seinem Schmelzpunkt von 419,40 C bei Zink
abkühlen kann, so daß es fest wird. Das festgewordene und den oder die Metallkerne
umschließende
Anodenmetallgußstück, aus dem die Kernenden beiderends herausstehen, wird anschließend
aus der Form herausgenommen.
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Die Elerstellung eines Anodenabschnitts, bestehend aus mehreren, voneinander
einen Abstand einnehmenden, bogenförmigen Anodensegmenten, bei denen die Kernstücke
konzentrisch innerhalb des Segments-Anodenmetalls eingebettet sind und allen Anodensegmenten
des Abschnitts gemeinsam sind, wird das gleiche Verfahren angewendet, außer daß
der Metallkern oder die Metallkerne in die Form mit relativ kurzen Endabschnitten
der Kerne eingelegt werden, die aus den Enden der Form herausstehen, und die relativ
langen Enden der Kerne stehen aus denl entgegengesetzten Ende der Form vor. Nach
dem Abkühlen des ersten Anodensegmentes mit dem darin eingebetteten Metallkern oder
den Kernen wird es aus der Form herausgelöst, woraufhin der relativ Lange, übrig
geblieben Kernabschnitt um ein bestimmtes Längenstück verschoben und abermals in
die Form eingelegt wird, bevor erneut geschmolzenes Anodenmetall eingegossen wird,
das clann wieder eritärtet, wobei sich das Anodenmetall zwischen dem einen Formende
rutil einem relativ kurzen Endstück der Kerne, die aus der entgegengesetzten Seite
der Form herausstehen, erstreckt. Wertri nur zwei Anodensegmente den Anodenabschnitt
bilden, wird das Anodensegment mit dein beiden Segmenten gemeinsamen Kern anschließend
aus der Form herausgenommen, so daß weitere Gießvorgänge nicht riöticr sind. Sind
jedoch mehr als zwei Segmente erforderlich, um elen Anodenabschnitt zu bilden, wird
das Verschieben und Eingießen in vorstehend beschriebener Weise so oft wiederholt,
bis die gewünschte Zahl der Anodensegmente'den gemeinsamen Kern -umschließt. Fiir
diesen Prozeß muß der Kern eine ausreichende Läne haben, so daß die gewünschte Zahl
von Anodensegmenten herumgegossen werden kann.
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Der Anodenabschnitt kann aber auch unter Verwendung einer Vielzahl
von Formen hergestellt werden, die in der Anzahl der Anzahl der gewünschten Anodensegmente
entsprechen. Der gemeinsame Kern wird dann richtig in die mit dem benötigten Abstand
angeordneten Formen eingelegt, woraufhin das geschmolzene Anodenmetall eingegossen
wird.
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Man läßt das Metall dann unter seinen Schmelzpunkt abkühlen. Der eingegossene
und hart gewordene Anodenabschnitt wird anschließend mit seinem gemeinsamen Kern
aus den Formteilen herausgenommen. Bei -dieser Durchführung zur Herstellung von
Anodenabschnitten erstreckt sich der Kern durch dicht schließende Öffnungen in den
Formen aus den beiden Enden der Einzelformen heraus.
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Bei allen Herstellungsarten zur Erzeugung der Anodenabschnitte haben
die Formkammern eine Gestaltung, diedemgewünschten Anodensegment entspricht, und
eine vorbestimmte maximale Bogenlänge gemäß obiger Beschreibung.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nun in Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1: einen Querschnitt durch eine Anode nach der
Erfindung entsprechend der Linie I-I in Fig. 4; Fig. 2: einen Querschnitt durch
die Anode eines anderen Ausführungsbeispiels, wobei die Schnittlinie durch ein Anodensegment
hindurchgeführt ist; Fig. 3: eine Ansicht nach 3-3 in Fig. 1; Fig. 4: eine teils
aufgebrochene perspektivische Darstellung einer Pipeline mit angebrachter Anode
nach der Erfindung und einem das Aufschwimmen der Pipeline verhindernden Ballastmantel
aus
Beton; Fig. 5: eine Ansicht nach 5-5 in Fig 2; Fig. 6: einen Längsschnitt nach der
Linie 6-6 in Fig. 9; Fig. 7: eine Draufsicht, teils aufgebrochen, auf ein Anodensegment
mit Kern einer weiteren Ausführungsform; Fig. 8: einen Längsschnitt durch das Anodensegment
und seinen Kern aus der Fig. 1; Fig. 9: eine Draufsicht auf das Anodensegment mit
Kern der Fig. 6, teils aufgebrochen; Fig.10: einen Querschnitt durch die Anode eines
nächsten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig.11: ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel
der Anode nach der Erfindung im Querschnitt; Fig.12, jeweils abgewandelte Ausführungsformen
der Erfindung; 13, 14 Fig.15: einen Längsschnitt nach Linie 15-15 in Fig. 16; Fig.16:
eine Draufsicht auf die Anode aus der Fig. 15 mit gemeinsamem Kern; Fig.17: einen
Längsschnitt nach der Linie 17-17 in Fig. 18; Fig.18: eine Draufsicht auf die Anode
des gemeinsamen Kerns der Fig. 17; und Fig.19: einen Querschnitt durch eine nochmals
andere Ausführungsform der Anode nach der Erfindung.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 bis 4 ist die Anode
15 um ein Eisenmetallrohr 16 einer Pipeline herumgespannt, das mit einem Korrosionsschutzmantel
17 beispielsweise aus einem Steinkohlenteer vollständig beschichtet ist, wobei die
Anode aus Bogenstücken oder Segmenten 18 eines Opferanodenmetalls besteht.
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Gemäß Fig. 1 sind vier Anodensegmente 18 vorhanden, die praktisch
gleich
in ihren Abmessungen, in Form und Aufbau sind und die kürzer als halbzylindrisch
sind. Die Anodensegmente 18 bestehen aus einem festen, einstückigen Rumpfteil 19
des Opferanodenmetalls, z.B. Zink, Magnesium, Aluminium oder Legierungen daraus.
Jedes Anodensegment 18 weist außerdem einen Kernstab 20 eines zum Anodenmetall kathodischen
Metalls auf, z.B. aus Stahl. Die Hauptachsen der Kerne oder Kernstäbe liegen in
einer Ebene, die normal zur Hauptachse des Rohres steht. Der Zwischenabschnitt 41
des Kernstabs 20 und der Elauptabschnitt dieses Kernstabes sind konzentrisch oder
praktisch konzentrisch gänzlich im Anodensegment 18 eingebettet, und die Endabschnitte
42 und 43 des Kernstabes stehen aus den beiden Segmentenden 18 heraus und bilden
Verbindungsteile, an die die Endstücke 42 und 43 der angrenzenden Anodensegmente
18 angeschlossen werden können. Der Endabschnitt 43 des Kernstabes 20 jeder Anode
28 ist seitwärts etwas abgekröpft, damit er mit dem nicht gekröpften Endabschnitt
42 des benachbarten Kernstabes 21 überlappend verbunden werden kann. Die einander
überlappenden Kernstabendabschnitte 42 und 43 sind zur Herstellung von Verbindungsstücken
44 miteinander verschweißt, wodurch alle Anodensegmente 18 dicht um das Rohr herumgeschlossen
werden. Fig. 4 zeigt, daß das Rohr 16 noch von einer Schicht 57 aus Beton umgeben
ist, die zu beiden Seiten der Anode 15 den Korrosionsschutzüberzug 17 umgibt. Die
Betonschicht 57 kann auf das Rohr aufgebracht werden, nachdem die Anoden angebracht
und die Kerne elektrisch mit dem Rohr durch Drähte 58 und 59 verbunden sind, die
an die Endstücke der Kernstäbe angeschweißt oder gelötet sind. Die Betonschichten
können aber auch vor dem Anbringen der Anoden um das Rohr gelegt werden, wobei dann
Zwischenräume hinreichender Breite freigelassen werden müssen. Dann werden die Anoden
um das Rohr herum gespannt und die Kerne mit dem Rohr in der beschriebenen Weise
elektrisch verbunden. Anschließend werden dann alle
Zwischenräume
zwischen der ursprünglichen Betonschicht und den Anoden mit weiterem Beton ausgefüllt.
Der Spalt zwischen den einander gegenüberstehenden Enden der Anodensegmente kann
ebenfalls mit Beton angefüllt werden.Neben einem mechanischen Schutz bietet der
Betonmantel vor allem den Ballast für im Wasser verlegte Rohre, damit sie nicht
aufschwimmen. Bei Verlegung auf der Erde und wenn kein zusätzlicher mechanischer
Schutz benötigt wird, kann die Betonschicht 57 entfallen. Der Kern 20 aus den Fig.
3 und 8 ist mit Öffnungen 21 versehen, die voneinander Abstand haben und den Kernstab
völlig durchsetzen. Das Anodenmetall füllt diese Öffnungen 21 aus und verankert
damit den Kernstab 20 im Anodensegment.
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Die Anzahl der Öffnungen 21 ist nicht auf zwei Stück im Kernstab 20
beschränkt. Der Kernstab 23 in der Fig. 7 besitzt einen Zwischenabschnitt 24 aus
gestrecktem Stahl und daran an beide Enden angeschweißte Endabschnitte 25. Der Streckmetallteil
24 weist zahlreiche Öffnungen 26 auf, die vom Anodenmetall ausgefüllt sind, wodurch
der Kernstab 23 in der Anode fest verankert ist. Der Zwischenabschnitt 24 des Kernstabs
23 ist innerhalb des Anodenmetalls eingebettet, und die Endabschnltte 25, die keine
derartigen Öffnungen aufweisen, treten aus den beiden Enden der Anode heraus. Eine
weitere Abwandlungsform des Kernstabs zeigen die Fig. 6 und 9, bei der der Zwischenabschnitt
27 des Kernstabs 18 dünner als die Endabschnitte 29 ist. Der Zwischenabschnitt 27
ist vollständig in das Anodenmetall eingebettet, während die Endabschnitte 29 an
den Anodenenden heraustreten. Der Zwischenabschnitt 27 ist auch schmäler als die
breiteren Endabschnitte 29. Die Verbreiterung als auch Verstärkung der Endabschnitte
29 erleichtert das Anbringen der Schweißverbindung an die Endabschnitte der jeweils
benachbarten Anodensegmente.
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In der Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt,
bei der die Anode 30 um ein Eisenrohr 31 von größerem Durchmesser herumgespannt
ist, das mit einer Antikorrosionsschicht 32 überzogen ist. Die Anode 30 besteht
aus sechs bogenförmigen Segmenten 33 aus Opferanodenmetall. Jedes Anodensegment
33 besitzt ein Rumpfteil, das einstückig aus dem Opferanodenmetall hergestellt ist,
und einen Kern 34 mit zwei zueinander parallel verlaufenden Kernstreben 35 aus Stahl,
was die Fig. 5 verdeutlicht. Der Zwischenabschnitt 36 und Hauptabschnitt der Kernstäbe
35 verläuft konzentrisch im Anodensegment 33 eingebettet nahe der Innenfläche 40,
während die Endabschnitte 37 an den gegenüberliegenden Segmentenden heraustreten
und Anschluß stücke für die angrenzenden Anodensegmente bilden. Die Endabschnitte
38 des Kernstabs 35 sind gekröpft, damit sie überlappend mit dem nicht gekröpften
Endabschnitt 37 des Kernstabs 35 des benachbarten Anodensegmentes zusammen passen.
Die einander überlappenden Endabschnitte 37 und 38 der Kernstäbe werden zur Bildung
der Verbindungsstücke 39 miteinander verschweißt, wodurch die Anodensegmente 33
eng um die Pipeline herumgespannt werden. In Fig. 10 ist eine Pipeline von noch
größerem Durchmesser gezeigt, bei der die Anode 46 um das Stahlrohr 47, das einen
Antikorrosionsschutz überzug 48 hat, herumgespannt ist und aus acht Bogensegmenten
49 des Opferanodenmetalls aufgebaut ist. Die Anodensegmente 49 stehen auf einem
kompakten, einstückigen Rumpfstück aus Opferanodenmetall und einem Kernstab 50 aus
Stahl. Der Mittelbereich 51 des Kernstabs 50 und der Hauptteil dieses Kerns verlaufen
praktisch konzentrisch und sind im Anodensegment 49 völlig eingebettet, während
-die Endabschnitte 52 und 53 des Kernstabs 50 an den Enden des Segmentes 49 vorstehen
und Anschlußstücke 52, 53 bilden. Die Endstücke 53 jedes Kernstabs 50 sind abgekröpft,
so daß sie sich mit den Endabschnitten 52 der angrenzenden Anodenabschnitte
überlappen
können, wo dann zur Bildung der Verbindung 54 die Schweißung durchgeführt wird.
Dadurch sind die Anodensegmente miteinander verbunden und umschließen die Pipeline.
Die Segmente 49 haben in den Kernstäben 50 mehrere Durchbruchsöffnungen 55, wodurch
die Kernstäbe 50 im Anodensegment verankert sind, da das Anodenmetall die Durchbruchsöffnungen
55 durchsetzt.
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Die Anodensegmente 18 aus Fig. 1, 33 aus Fig. 2 und 49 aus Fig. 10
weisen eine Bogenlänge auf, die geringer als eine bestimmte kritische Maximalbogenlänge
ist, wodurch vermieden wird, daß die Segmente beim Abkühlgen ihres Metalls nach
dem Gießvorgang sich verziehen und während der Installation der Anodensegmente um
die Pipeline daran Risse oder Brüche auftreten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel einer Anode 57 nach den Fig. 11, 15 und
16, die ein eisenmetallisches Rohr 58 einer Pipeline umgibt, das mit einer durchgehenden
Antikorrosionsbeschichtung 59 aus beispielsweise Steinkohlenteer überzogen ist,
sind Anodenabschnitte 60 aus bogenförmigen Segmenten 61 von Opferanodenmetall vorgesehen,
wobei ein durchgehender Metallkernstab 62 innerhalb mehrerer Anodenmetallsegmente
61 eingebettet ist. Jedes Segment 61 des Anodenabschnittes 60 weist ein einstückiges
Rumpfteil 63 aus einem geeigneten Opferanodenmetall wie Zink, Magnesium, Aluminium
oder Legierungen daraus auf. Der Kern 62 jedes Anodensegments 61 besteht aus einem
zum Anodenmetall kathodischen Metall wie beispielsweise Stahl. Die Zwischenstücke
64 und 65 des Kerns 62, die zusammen den Hauptteil des Kerns ausmachen, verlaufen
praktisch konzentrisch und sind vollständig innerhalb der Anodensegmente 61 eingeschlossen.
Ein freiliegender Abschnitt 66 des Kerns liegt zwischen den Segmenten 61 und kann
eine größere oder kleinere Bogenlänge als
die dargestellte haben.
Die Endabschnitte 67 und 68 des Kerns stehen an den entgegengesetzten Enden der
Segmente 61 des Anodenabschnitts 60 vor und bilden Anschlüsse für die Kernstabendabschnitte
69 und 70 der angrenzend benachbarten Segmente. Der Endabschnitt 67 des Kernstabs
ist abgekröpft, damit er mit dem nicht abgekröpften Endteil 69 des Anodensegments
72 überlappen kann, während das nicht gekröpfte Ende 68 das gekröpfte Ende 70 des
Kernstabs des Anodensegmentes 72 überlappt. Die überlappenden Kernstabendabschnitte
67 und 69, 68 und 70 sowie 73 und 74 zwischen den bogenförmigen Anodensegmenten
72 werden zur Bildung von Verbindungsteilen 79 miteinander verschweißt, womit der
Anodenabschnitt 60 und die einzelnen Anodensegmente 72, die keinen gemeinsamen Kernstab
haben, dicht miteinander um die Pipeline herumqeschlossen werden. Die zwei einzelnen
bogenförmigen Anodensegmente 72 in Fig. 11 haben jeweils ein kompaktes Rumpfstück
77 aus Opferanodenmetall mit jeweils für sich getrenntem Kernstab 78, der konzentrisch
in das Anodensegment 72 eingebettet ist und mit seinen Enden zur Bildung der Anschlußstücke
in der beschriebenen Weise aus den Segmentenden hervorsieht.
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Der Kernstab 62 des Anodenabschnitts 60 weist zur Verankerung im Anodensegment
61 Durchbruchslöcher 80 auf, die vom Anodenmetall durchsetzt sind. Auch der Kernstab
78 der einzelnen Anodensegmente 72 weist derartige Öffnungen 81 für seine Verankerung
im Segment 72 auf.
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Hiervon unterscheidet sich der Anodenaufbau der Fig. 12, bei welchem
zwei gleiche Anodenabschnitte 60 mit jeweils einem gemeinsamen Kernstab 62 miteinander
beim Verbindungselement 83 durch Schweissen der überlappenden Endabschnitte der
Kernstäbe 62 verbunden sind.
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Der Aufbau bei der Fig. 13 entspricht im wesentlichen dem bei der
Fig. 11 außer daß der Anodenabschnitt 85, der auch in den Fig.
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17 und 18 einzeln dargestellt ist, aus drei Anodensegmenten 86 mit
einem gemeinsamen Kernstab 87 für alle Segmente aufgebaut ist. Außerdem sind drei
einzelne bogenförmige Anodensegmente 88 miteinander und mit dem Anodenabschnitt
85 verbunden durch Verschweißen ihrer überlappenden Kernstabenden zur Bildung der
Verbindungselemente 98 und 99. Die Rohrleitung 91 hat einen größeren Durchmesser
als die Rohrleitung in der Fig. 11. Sie ist von einem mit 92 bezeichneten, ununterbrochenen
Korrosionsschutzmantel umschlossen.
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Das Anodenausführungsbeispiel der Fig. 14 entspricht im wesen.lichen
dem aus Fig. 12, wobei lediglich die Anodenabschnitte 85 drei Anodensegmente 86
mit gemeinsam durchgehendem Kernstab 87 haben.
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Sie sind in üblicher Weise durch Verschweißen ihrer überlappenden
Kernstabenden zur Bildung der Verbindungsstücke 94 und 95 miteinander verbunden.
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Die Anodenkonstruktion der Fig. 19 unterscheidet sich von den in Fig.
11, 12, 13 und 14 dadurch, daß ein einziger Anodenabschnitt 96 vier bogenförmige
Anodensegmente 97 aus Opferanodenmetall und einen durchgehenden, allen Segmenten
97 gemeinsamen Kernstab 98 aufweist. Der überwiegende Teil des gemeinsamen Kernstabs
98 ist konzentrisch gänzlich eingebettet innerhalb der Anodensegmente, während ein
geringerer Teil des Kernstabs 98 nicht eingebettet ist sondern zwischen den beabstandeten
Enden der Segmente 97 freiliegt.
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Die Anodensegmente 97 bestehen aus einem Vollmaterialrumpfstück 99
des üblichen Werkstoffs wie auch der Kernstab 98. Der Anodenabschnitt 96 ist durch
Verschweißen der überlappenden Kernstabenden
zum Verbindungselement
100 um die Rohrleitung 93 herumgespannt.
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Das Rohr ist von seiner Steinkohlenteer-Antikorrosionsbeschichtung
101 umgeben. Es werden folgende Verhältnisse und Beziehungen bevorzugt: a) Das Verhältnis
der Dicke jedes Anodensegments zum Rohrdurchmesser im Bereich von etwa 1:5 bis 1:15
für Pipelines mit einem Rohrdurchmesser zwischen etwa 50 und 90 cm, während bei
einem Rohrdurchmesser zwischen etwa 90 und 180 cm dieses Verhältnis zwischen 1:10
und 1:20 liegt; b) ein Verhältnis von Breite des Anodensegments zu Breite des Anodenkerns
oder Gesamtbreite der Anodenkerne bei mehreren Kernstäben im Bereich von 2:1 bis
etwa 5:1, wenn wenigstens 50% der Länge des im Anodenmetall eingebetteten Kernabschnitts
eine Breite von 2,5 cm und mehr und eine Dicke von 5 mm und mehr hat; c) eine Dicke
des Kerns des Anodensegments oder jedes Kerns bei mehreren Kernen von etwa 5 bis
12 mm, wenn wenigstens 5% der Länge des im Anodenmetall eingebetteten Kernabschnittes
eine Breite von etwa 2,5 cm oder mehr hat.
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Vorzugsweise werden wenigstens zwei der vorstehend genannten Verhältniswerte,
am besten sogar drei eingehalten.
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Die Erfindung ist besonders dann gut geeignet, wenn das Opferanodenmetall
Zink oder eine Zinklegierung ist, da die Anodensegmente aus diesen Metallen besonders
leicht rissig werden oder brechen, wenn die Zinklegierung Aluminium und Kadmium
und möglicherweise zusätzlich Silizium enthält, wenn Zinklegierung mit Aluminium
eventuell Silizium enthält oder wenn besonders reines Zink verwendet wird.
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Die folgenden Beispiele sollen ohne einengende Beschränkungen darzustellen,
die
Verwendungsmöglichkeit der Erfindung herausstellen.
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BEISPIEL I Eine Gliederbandanode aus vier Viertelbogensegmenten aus
einer Zinklegierung ist um eine mit Steinkohlenteer beschichtete Pipeline von 51
cm Durchmesser herumgespannt. Die überlappenden Endabschnitte der Stahlkernstäbe,
die aus den Enden hervorstehen, sind beim Aufbau der Anode miteinander verschweißt.
Jedes Anodensegment kann eine Bogenlänge von 35,5 cm und eine Dicke von 5,7 cm,
was ein Verhältnis von Dicke des Anodensegmentes zum Rohrdurchmesser von 1:9 ergibt.
Die Anodensegmente weisen einen Kernstab auf.
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Die bogenförmigen, nicht verbogenen Anodensegmente legen sich unmittelbar
an die beschichtete Oberfläche der Pipeline an, und es ist während der Installation
der Anodensegmente an der Pipeline keine nennenswerte Druckanwendung zum Biegen
der Endabschnitte erforderlich. Somit können während des Anbaus an der Pipeline
keine Risse oder Brüche auftreten. Während des Abkühlens der Anodensegmente nach
dem Gießen treten ebenfalls keine Verspannungen auf.
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BEISPIEL II Eine Gliederbandanode aus vier sogenannten Viertelkreisbogenanodensegmenten
einer Zinklegierung ist um eine mit Steinkohlenteer beschichtete Pipeline installiert,
die einen Rohrdurchmesser von 46,5 cm hat. Bei der Installation werden die Endabschnitte
der Stahlkernstäbe, die aus den Enden der Segmente hervorstehen, miteinander überlappend
verschweißt. Jedes Anodensegment hat einen Bogenlänge von 31,5 cm und eine Breite
von 15,6 cm, während die Breite des einzelnen Stahlkernstabs 5 cm beträgt, so daß
das Verhältnis der Breite des Anodensegments zur Breite des Kernstabes 3,13:1 ist.
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Die ungebogenen Anodensegmente liegen sich dicht an die beschichtete
Oberfläche der Pipeline an, so daß kein nennenswerter Druck zum
Biegen
der Endabschnitte der Anodensegmente während der Installation an der Pipeline erforderlich
ist. Es treten deshalb dabei weder Risse noch Brüche auf. Während des Abkühlens
nach dem Gießen des Segmentes erhält das Anodensegment keine Verformung.
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BEISPIEL III Um eine mit Steinkohlenteer-Epoxidbeschichtung versehene
Pipeline ist eine Anordnung einer Gliederbandanode aus vier Viertelbogenanodensegmenten
aus einer Zinklegierung installiert. Die Pipeline hat einen Durchmesser von 91 cm.
Die Anodensegmente sind durch Schweißen ihrer überlappenden Endabschnitte der Stahlkernstäbe,
welche aus den Enden einander benachbarter Segmente hervortreten, installiert. Jedes
Anodenelement hat eine Länge von 66 cm und eine Dicke seiner beiden Kernstäbe von
6 mm. Die bogenförmigen und nicht gebogenen Anodenelemente schließen sich eng um
die beschichtete Bogenfläche der Pipeline, und es ist kein nennenswerter Druck erforderlich,
um die Endabschnitte des Anodensegmentes während der Installation zu biegen. Es
besteht deshalb auch keine Gefahr, daß die Anodensegmente brechen oder reißen. Während
des Abkühlens nach dem Gießen der Segmente verformen sich diese nicht.
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BEISPIEL IV Eine aus sechs bogenförmigen Anodensegmenten aus einer
Zinklegierung bestehende Gliederbandanode ist um eine Pipeline installiert, die
mit Steinkohlenteer beschichtet ist und einen Durchmesser von 125 cm hat. Die überlappenden
Endabschnitte der Stahlkernstäbe, die aus den Enden benachbarter Anodensegmente
hervortreten, sind miteinander beim Installieren verschweißt. Jedes Segment hat
zwei Kernstäbe, die zueinander einen Abstand haben und in denen Löcher vorhanden
sind, die vom Anodenmetall ausgefüllt sind. Die Anodensegmente
haben
eine Bogenlänge von 60 cm und eine Dicke von 9 mm aus einem Verhältnis der Dicke
der Anodensegmente zum Rohrduchmesser von 1:14. Die bogenförmigen und nicht gebogenen
Anodensegmente schließen sich nicht um die beschichtete Oberfläche der Pipeline,
so daß nennenswerter Druck zum Biegen der Endabschnitte bei der Installation nicht
nötig ist. Es werden deshalb auch keine Risse oder Brüche in den Anodensegmenten
auftreten.Während des Abkühlens nach dem Gießen der Anodensegmente werden diese
nicht gebogen.
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BEISPIEL V Eine gliederbandförmige Anode aus zwei Anodenabschnitten
ist um eine Pipeline installiert, die mit Steinkohlenteer beschichtet ist und einen
Durchmesser von 52 cm hat. Jeder Anodenabschnitt besteht aus zwei bogenförmigen
Anodensegmenten aus einer Zinklegierung, die um einen Stahlkernstab herumgegossen
ist, wobei dieser Kernstab beiden Anodensegmenten gemeinsam ist und die Enden der
beiden Anodensegmente auf deren zugewandten Seiten voneinander einen Abstand von
etwa 3,8 cm haben. Die Bogenlänge des Kernstabs jedes Anodenabschnitts beträgt ungefähr
einhalb des Außenumfangs des teerbeschichteten Rohres. Uberlappende Endabschnitte
der Stahlkernstäbe, die aus den entgegengesetzten Enden aneinandergrenzender Anodenabschnitte
heraustreten, sind beim Installieren der Anode um die Pipeline zusammengeschweißt.
Jedes Anodensegment hat eine Bogenlänge von 35,5 cm und eine Dicke von 5,7 cm, was
ein Verhältnis von Dicke des Anodensegmentes zum Durchmesser des Rohres von 1:9
ergibt. Die bogenförmigen und nicht gebogenen Anodensegmente jedes Anodenabschnittes
legen sich eng um die beschichtete Oberfläche der Pipeline, und es wird für das
Biegen der Endabschnitte der Anodensegmente während des Installierens eines jeden
Anodenabschnittes um die Pipeline kein nennenswerter Druck angewendet. Folglich
brechen die Anodensegmente
während der Installation auch nicht.
Der zwischen den Anodensegmenten freiliegende Kernstab kann,wenn nötig, gebogen
werden, um ein besseres Anpassen des Anodenabschnitts an die Pipeline zu erzielen.
Während des Abkühlens der Segmente jedes Anodenabschnitts nach dem Gießen tritt
keine nennenswerte Verbiegung auf.
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BEISPIEL VI Eine Gliederbandanode mit bogenförmigen Anodenabschnitten
und zwei sogenannten Viertelkreisanodensegmenten aus einer Zinklegierung ist um
eine Pipeline installiert, die mit Steinkohlenteer beschichtet ist und einen Durchmesser
von 91 cm hat. Die Anodenabschnitte bestehen aus zwei bogenförmigen Anodensegmenten,
deren Zinklegierung um zwei Stahlkernstäbe herumgegossen ist, die beiden Anodensegmenten
gemeinsam sind, wobei die einander zugewandten Enden der Anodensegmente 5 cm Abstand
auf den Kernstäben voneinander haben. Die beiden Kernstäbe des Anodenabschnitts
sind gebogen und verlaufen parallel zueinander. Die Bogenlänge jedes Kernstabs beträgt
etwa den halben Umfang des teerbeschichteten Rohres. Die überlappenden Endabschnitte
der Stahlkernstäbe, die aus den entgegengesetzten Enden der Anodensegmente des Anodenabschnitts
heraustreten, werden bei der Installation der Anode an der Pipeline verschweißt.
Die beiden Anodensegmente jedes Anodenabschnittes und jedes einzelne Anodensegment
hat eine Bogenlänge von etwa 66 cm und eine Dicke von 8,8 cm, was ein Verhältnis
von Dicke des Anodensegmentes zu Rohrdurchmesser von 1:10,8 ergibt. Die bogenförmigen,
nicht verbogenen Anodensegmente des Anodenabschnitts und die einzelnen Anodensegmente
legen sich genau an die beschichtete Oberfläche der Pipeline an, so daß merkbarer
Druck für das Biegen der Endabschnitte der Anodensegmente während der Installation
an der Piepline nicht benötigt wird. Es besteht deshalb auch keine Gefahr, daß die
Anodensegmente
reißen oder brechen.Auch verbiegen sich die Anodensegmente
während des Kühlens nach dem Gießen nicht.
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BEISPIEL VII Eine Gliederbandanode aus zwei bogenförmigen Anodenabschnitten
ist um eine mit Steinkohlenteer beschichtete Pipeline installiert, wobei die Pipeline
einen Durchmesser von 425 mm hat. Jeder Anodenabschnitt besteht aus drei bogenförmigen
Anodensegmenten aus einer Zinklegierung, die um zwei Stahlkernstäbe herumgegossen
sind, wobei diese Kernstäbe allen drei Anodensegmenten gemeinsam sind und die Enden
einander benachbarter Anodensegmente einen Abstand von 5 cm auf den Kernstäben haben.
Die beiden Kernstäbe jedes Anodenabschnittes sind bogenförmig gekrümmt und verlaufen
zueinander paralle. Die Bogenlänge jedes Kernstabes eines Anodenabschnittes beträgt
etwa 200 cm. Die überlappenden Endabschnitte der Stahlkernstäbe, die aus den Enden
unmittelbar aneinandergrenzender Anodensegmente jedes Anodenabschnitts hervorstehen,
sind beim Installieren der Anode um die Pipeline miteinander verschweißt. Jedes
Anodensegment der Anodenabschnitte hat eine Bogenlänge von etwa 60 cm und eine Dicke
von 8,9 cm, was ein Verhältnis der Dicke jedes Anodensegments zum Rohrdurchmesser
von 1:14 ergibt. Die gekrümmten. nicht verbogenen Anodensegmente legen sich eng
um die beschichtete Außenfläche der Pipeline, so daß für das Biegen an den Endabschnitten
der Anodensegmente während der Installation an der Pipeline keine nennenswerten
Druckkräfte erforderlich sind. Deshalb treten in den Anodensegmenten auch keine
Risse oder Brüche während des Installierens der Anodensegmente an der Pipeline auf.
Außerdem ergibt sich keinerlei Verbiegung der Segmente der einzelnen Anodenabschnitte
während des Abkühlens nach dem Gießen.