DE3822168A1 - Kathodischer korrosionsschutz - Google Patents
Kathodischer korrosionsschutzInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kathodischen
Schutz von Anlagen vor Korrosion in Meeresumgebung gemäß
dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Anodenkonstruktion
zur Verwirklichung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 11.
Kathodischer Schutz wird angewandt, um die Korrosion von
Metall in einem elektrisch leitfähigen Medium, beispiels
weise in Meerwasser zu verhüten. Kathodischer Schutz kann
mittels passiver Opferanoden erreicht werden, deren Funk
tion darauf beruht, daß Metalle, die unterschiedlich edel
sind, in Berührung miteinander angeordnet werden, mit ande
ren Worten, daß ein galvanisches Paar gebildet wird, bei
dem das zu schützende Objekt als Kathode dient. Bei aktivem
Schutz (Impressed Current Cathodic Protection - ICCP - ka
thodischer Schutz durch eingeprägten Strom) liefert eine
zwischen die zu schützende Konstruktion und die Anode ge
schaltete Stromquelle Gleichstrom von der Anode durch das
Medium in die zu schützende Oberfläche, die dadurch als Ka
thode für das aufgebaute elektrische Feld dient. Durch die
sen Schutzstrom wird das Korrosionspotential der zu schüt
zenden Oberfläche verringert und gelangt in den sogenannten
Immunitätsbereich, wobei die Korrosion der Oberfläche auf
Kosten der Anode verhindert wird. Die Anode kann getrennt
von der zu schützenden Konstruktion oder alternativ als ein
an der zu schützenden Konstruktion befestigtes, aber ihr
gegenüber isoliertes Glied vorgesehen sein. Die zuletzt ge
nannte Lösung, auf die sich auch die Erfindung bezieht,
bietet Schutz vor Korrosion bei geringerem Bedarf an elek
trischer Energie. Ferner ist diese Art von gleichmäßiger
Auslegung für bewegliche Systeme erforderlich. Bei aktiv
arbeitenden kathodischen Schutzsystemen mit automatischer
Regulierung wird das Korrosionspotential der zu schützenden
Oberfläche mittels einer sogenannten Vergleichselektrode
gesteuert. Die Steuereinheit stellt den Potentialunter
schied zwischen der zu schützenden Oberfläche und der Ver
gleichselektrode fest und bestimmt auf Grund dessen das
Ausmaß des von der Energiequelle zu liefernden Stroms.
Diese Art von kathodischen Schutzvorrichtungen, die mit
einer externen Energiequelle arbeiten, wird heutzutage in
die meisten Neubauschiffe und Offshore-Anlagen eingebaut.
Der Hauptbestandteil der Energie liefernden Anode ist dabei
ein Metallstab oder eine Metallplatte, durch die elektri
scher Strom ins Meerwasser geleitet wird. Das Material der
Platte ist häufig platiniertes Titan oder eine Blei-Silber
legierung. Die die Energie abgebende Platte darf nicht un
mittelbar in elektrisch leitfähiger Berührung mit der zu
schützenden Oberfläche stehen. Deshalb muß ein Isoliermit
tel zwischen ihnen beispielsweise so vorgesehen sein, daß
die den Strom abgebende Platte in Kunststoff, verstärktem
Kunststoff oder Epoxyharz befestigt ist. An der Energie ab
gebenden Platte ist ein isoliertes Kabel befestigt, welches
Energie von der Energiequelle zuführt. Der Aufbau der Ver
gleichselektroden entspricht im Prinzip dem der Anoden,
ihre Funktion beruht jedoch auf der Tatsache, daß die Po
tentialdifferenz zwischen der Elektrode und dem Meerwasser
konstant bleibt. Insgesamt besteht diese Art von Elektrode
aus Metall-Zink oder Silber-Silberchloridmaterial. Die
Elektrode ist gegenüber dem zu schützenden Objekt in nahezu
der gleichen Weise wie die Anode isoliert, und ein isolier
tes Kabel ist an ihr befestigt, welches zur Regeleinheit
führt. Die nachfolgende Beschreibung von Anoden gilt glei
chermaßen für die vorstehend genannten Vergleichselektro
den.
Gegenwärtig werden hauptsächlich zwei verschiedene Arten
für den Einbau von Anoden (oder Vergleichselektroden) ange
wandt, nämlich Oberflächeneinbau und versenkter Einbau.
Beim Oberflächeneinbau werden die in Kunststoff oder ein
entsprechendes Isoliermaterial eingebetteten Anoden an der
zu schützenden Konstruktion, beispielsweise der Oberfläche
eines Schiffsrumpfes so befestigt, daß sie völlig außerhalb
des Oberflächenprofils dieser Konstruktion bleiben. Die
Anoden bestehen meistens aus Zinkplatten oder Zinkkörpern,
das heißt, daß in diesem Fall die Funktion auf der Benut
zung sogenannter Opferanoden beruht. Die Befestigung ge
schieht beispielsweise mittels an die Oberfläche ange
schweißter Bolzen oder durch Kleben. Diese Art von Einbau
und Befestigung ist verhältnismäßig preisgünstig und leicht
durchzuführen. Ein merklicher Nachteil besteht jedoch
darin, daß eine auf diese Weise eingebaute Anode starken
mechanischen Beanspruchungen, beispielsweise dem Verschleiß
durch Eis nicht standhält, ohne sich abzulösen. Deshalb
sind an der Oberfläche gemäß bekannter Verfahren ange
brachte Anoden keinesfalls geeignet als kathodischer Korro
sionsschutz für den Rumpf von Eisbrechern.
Bei dem versenkten Einbau werden zunächst Gehäuse für die
Anoden an der zu schützenden Oberfläche angeschweißt. An
schließend werden an diesen Gehäusen die in Kunststoff oder
dergleichen eingebauten Anodenplatten beispielsweise mit am
Boden der Gehäuse angeschweißten Bolzen oder durch Kleben
befestigt. Bei diesem Einbauverfahren befinden sich die
Anoden völlig innerhalb des Oberflächenprofils, und das hat
den bedeutenden Vorteil, daß die Dauerhaftigkeit der Anoden
beispielsweise unter Bedingungen im Eis wesentlich verbes
sert wird, daß die Eisblöcke kein Abtrennen der Anoden ver
ursachen können. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht je
doch darin, daß es mühsam durchzuführen und infolgedessen
teuer ist. Auch ist die Verteilung des Schutzstroms, die
mit einer versenkten Anode erreichbar ist, im Vergleich zu
den an der Oberfläche eingebauten Anoden von Nachteil. Zwi
schen der Anode und dem an die Konstruktion angeschweißten
Gehäuse bleibt nämlich ein Schlitz frei, der mit Dichtungs
masse aus Kunststoff oder mit Epoxyharz aufgefüllt werden
muß. Es ist mühselig, die Dichtungsmasse einzubringen, wenn
die Oberflächen vertikal oder nach unten gekrümmt sind, wie
das bei einem Schiffsrumpf der Fall ist. Falls die die
Energie liefernde Platte beschädigt wird, muß die Anode
ausgetauscht werden, und das ist eine ziemlich mühselige
Maßnahme, weil die Kunststoffmasse eine große Festigkeit
hat und stark anhaftet. Die Entwicklung der versenkt einge
bauten Anoden hat beispielsweise zu dem Verfahren gemäß der
finnischen Patentanmeldung 8 41 632 geführt, bei dem die
versenkt anzubringende Anode aus einem Element vorgefertigt
wird, welches unmittelbar in eine in der zu schützenden
Konstruktion ausgebildete Öffnung eingeschweißt wird. Im
Vergleich zu den an der Oberfläche angebrachten Anoden ist
auch diese Art des Einbaus verhältnismäßig teuer, und der
Austausch einer beschädigten Anode erfordert, daß das
Schiff ins Dock gebracht wird, wo das ganze Gehäuse abge
schweißt und gegen ein neues entsprechendes ausgetauscht
werden muß. Das Anschweißen eines vorgefertigten Elements
an der zu schützenden Konstruktion kann auch deshalb ohne
Beschädigung des Elements mühsam durchzuführen sein, weil
zwischen Stahl und den Füllstoffen auf der Basis von Epoxy,
Glasfaser oder dergleichen ein unterschiedlicher Wärmedeh
nungskoeffizient besteht.
Ein weiterer Nachteil von bekannten Anodenkonstruktionen
besteht darin, daß das für die Anode benötigte Isoliermate
rial dazu neigt, im Gebrauch der zu schützenden Konstruk
tion zerstört zu werden, was zu einem Kurzschluß im Schutz
strom für die vor Korrosion zu schützende Konstruktion
führt, so daß der kathodische Schutz verlorengeht. Diese
Art Zerstörung geschieht beispielsweise aufgrund der Poro
sität der Oberfläche der benutzten Isolierstoffe, der na
turgegebenen und/oder beim Einbau leicht verursachten Risse
in denselben, der Eigenschaft von Glasfaserstoffen, Wasser
zu absorbieren, was eine Volumenänderung des Materials ver
ursacht und so weiter. Das Eindringen von Wasser zwischen
der Anode und der porösen Isoliermasse verursacht die Zer
störung von Titan im Fall einer platinierten Titananode.
Abgesehen von der Tatsache, daß versenkt eingebaute Anoden
teuer sind, wird für das Gehäuse auch viel Raum benötigt,
so daß es schwierig ist, das Gehäuse mit seinen Schutzele
menten zwischen den gekrümmten Strukturen des Schiffs ein
zupassen. Die Dimensionen des Gehäuses liegen oft nämlich
im Größenordnungsbereich von 300×900 mm. Darüber hinaus
sind die Abmessungen eines inneren Schutzrohrelements oder
Schutzraumes, eines sogenannten Schutzdammes im Schiff, der
zur Sicherstellung der Dichtheit des Gehäuses vorgesehen
ist, noch einmal etwa die gleichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues, leichter durch
zuführendes und wirtschaftlicheres Verfahren für den akti
ven kathodischen Schutz von unter Meeresbedingungen arbei
tenden Systemen sowie eine Anodenkonstruktion zum Durchfüh
ren des Verfahrens zu schaffen. Mit der Erfindung soll eine
unter Meeresbedingungen einsetzbare Anodenkonstruktion ge
schaffen werden, die insbesondere in der Arktik verwendbar
ist und sich gut zur Vorfertigung eignet, wobei die zum
Einbau derselben erforderlichen Maßnahmen so einfach wie
möglich durchzuführen sind. Außerdem soll mit der Erfindung
eine Anodenkonstruktion geschaffen werden, die ohne wei
teres einen Austausch entweder beim Eindocken oder durch
einen Taucher ermöglicht. Ferner soll mit der Erfindung
eine Anodenkonstruktion mit einem Isoliermaterial geschaf
fen werden, welches gegenüber Korrosion und/oder mechani
scher Beanspruchung beständiger ist und eine größere Iso
lierfähigkeit hat, so daß die Dicke des Isoliermaterials
geringer sein kann.
Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind im Kennzei
chen von Anspruch 1 offenbart. Durch Einbau einer Anoden
platte in einen elektrisch isolierenden, keramischen Werk
stoff, zum Beispiel Aluminium- oder Zirkonoxid oder der
gleichen wird gegenüber dem Stand der Technik der wesentli
che Vorteil erreicht, daß das Isoliermaterial gleichzeitig
als wirksamer, schlagfester Halter dient, der die Anoden
platte in ihrer Lage festhält. Ein weiterer, sich aus die
ser Art von keramischem Isolierwerkstoff ergebender Vorteil
liegt in der guten Isoliereigenschaft und Dauerhaftigkeit
gegenüber Korrosion. Darüber hinaus sind auch die Festig
keitseigenschaften des Werkstoffs, insbesondere die Druck
festigkeit ziemlich gut, was diese Anodenkonstruktion be
sonders gut geeignet macht zur Verwendung in arktischen
oder subarktischen Bedingungen, wo die durch sich bewegende
Eisblöcke verursachte mechanische Beanspruchung hohe Anfor
derungen an die Dauerhaftigkeit der Anode stellt.
Die gezeigte Anodenkonstruktion eignet sich gleichermaßen
zur Anbringung an der Oberfläche und zum versenkten Einbau
und weist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des
Verfahrens zum Einbau dieselben Merkmale beider Anbrin
gungsarten auf.
Wenn die Anodenkonstruktion mit keramischem Material für
den versenkten Einbau benutzt wird, sind die Eigenschaften
für die Vorfertigung der Anode verbessert. Der keramische
Füller und das Isoliermaterial kann im voraus in einem me
tallischen Gehäuse untergebracht werden, welches dann
leichter an der zu schützenden Konstruktion angeschweißt
werden kann als es bei bekannten Anodenelementen der Fall
ist, weil der Wärmedehnungskoeffizient eines keramischen
Werkstoffs wie ZrO2 in der gleichen Größenordnung liegt wie
der von Stahl. Aus diesem Grund verursacht die Wärmewirkung
beim Schweißen keine Risse oder Druckauswirkungen auf das
Material, und das Schweißen kann in unmittelbarer Nachbar
schaft der Anodenkonstruktion vorgenommen werden.
Wenn für die Anbringung an der Oberfläche eine keramische
Isolierplatte benutzt wird, ist das Ergebnis ein kompakter,
starker Aufbau, bei dem das Isoliermaterial den Umfang der
Anodenplatte von der Seite her umgibt, so daß die Auswir
kung der durch Eisblöcke auf die Anodenkonstruktion aus
geübten mechanischen Kräfte in erster Linie gegen das kera
mische Material gerichtet ist, welches eine große Druckfe
stigkeit hat. Das Befestigen der Anodenkonstruktion an der
zu schützenden Konstruktion kann in diesem Fall auf be
kannte Weise erfolgen, beispielsweise mittels Schrauben
oder durch Kleben. Diese Art von an der Oberfläche ange
brachter Anode ist für Bedingungen im Eis viel besser ge
eignet als bekannte Oberflächenanoden.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel weist eine
Grundplatte aus keramischem Isoliermaterial auf, die einen
Vorsprung hat, der in einer Öffnung oder Ausnehmung von
entsprechender Gestalt in der zu schützenden Konstruktion
aufgenommen ist. In diesem Fall läßt sich die große Druck
festigkeit des keramischen Werkstoffs voll nutzen, wenn die
Anode an der Basis befestigt wird. Auch wenn sich die
Außenfläche dieser Art von teilweise versenkt eingebauter
Anode außerhalb des Oberflächenprofils der zu schützenden
Konstruktion erstreckt, wird dennoch eine Anordnung erhal
ten, deren Beständigkeit gegenüber mechanischer Beanspru
chung mindestens so gut ist wie die mit den besten versenkt
eingebauten Anoden erzielbaren Eigenschaften.
Keramische Isolierplatten oder Kegel oder dergleichen kön
nen nach bekannten Verfahren entweder durch Sintern oder
als Schlammguß hergestellt werden. Die Gestalt der Isolier
platte ist frei wählbar, obwohl vom Standpunkt der Herstel
lungstechnik gesehen Isolierplatten in Form eines Rotati
onskörpers insgesamt die vorteilhaftesten sind.
Ausgangspunkt für die vorstehend genannten Ausführungsbei
spiele ist die Verwendung einer Anodenplatte aus herkömmli
chem Werkstoff, beispielsweise platiniertem Titan. Eine
vorteilhafte Lösung läßt sich aber auch mit einer Anoden
konstruktion erzielen, die eine Strom liefernde Anode aus
einem an sich bekannten elektrisch leitfähigen keramischen
Werkstoff aufweist, beispielsweise Lithium-Ferrit, Magne
sium-Aluminium-Ferrit oder Metalloxide, wie Fe2O3, NiO,
Co3O4 und dergleichen. Die Festigkeitseigenschaften und Be
ständigkeit gegenüber Korrosion einer aus dieser Art von
Werkstoff hergestellten Anodenplatte sind gegenüber Metall
strukturen überlegen. Außerdem kann die Strom liefernde
Anode in diesem Fall so gegossen, gesintert oder geschweißt
werden, daß sie einen einheitlichen Körper bildet mit einem
anderen elektrisch isolierenden keramischen Werkstoff.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften
Einzelheiten anhand schematisch dargestellte Ausführungs
beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen seitlichen Schnitt durch ein erstes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 einen seitlichen Schnitt durch ein zweites Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 einen seitlichen Schnitt durch ein drittes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 einen seitlichen Schnitt durch ein viertes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 5 einen seitlichen Schnitt durch ein im Vergleich zu
Fig. 1 abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfin
dung.
In den Zeichnungen ist ein äußeres Gehäuse einer zu schüt
zenden Konstruktion 1 zu sehen, die Teil eines Systems oder
einer Anordnung sein kann, die unter Meeresbedingungen ar
beiten soll, beispielsweise die Seitenplatte des Rumpfes
eines Schiffs, ein Stützbein für eine Offshore-Anlage, oder
eine sonstige, Korrosion ausgesetzte Metallkonstruktion.
Strom wird von einer Anode 2 geliefert, die aus einem iner
ten, elektrisch leitfähigen Werkstoff hergestellt ist. In
der Regel wird hierfür eine platinierte Titanplatte be
nutzt, obwohl auch Niob-Tantal oder Zirkon verwendbar ist.
Als Baumaterial für die Anode kann auch elektrisch leitfä
higes keramisches Material benutzt werden, wie nachfolgend
noch näher erläutert wird. Es ist von Vorteil, die Anode
plattenförmig zu gestalten, obwohl auch andere Formen, bei
spielsweise Anoden in Form von Stäben benutzt werden kön
nen. An der Innenfläche der Anode ist ein elektrischer Lei
ter 13, zum Beispiel ein Titanstab angeschweißt, der mit
tels eines Kabels 14 an eine Stromquelle 15 anschließbar
ist. Die Zufuhr von Strom und das Befestigen der Zufuhrmit
tel an der Anode kann auf bekannte Weise erfolgen und ist
deshalb hier nur schematisch angedeutet und nicht näher er
läutert. In die zu schützende Konstruktion 1 ist eine Öff
nung A, A′, A′′ für die Strom zuführende Anordnung eingear
beitet. Innerhalb der zu schützenden Konstruktion 1 ist ein
wasserdichter Schutzraum 10 in Form eines Rohrelementes
oder Schutzdammes vorgesehen, wie er zur Erfüllung der Er
fordernisse bei den Klassifikationssystemen vorgesehen sein
muß.
Zwischen der plattenförmigen Anode 2 und der zu schützenden
Konstruktion 1 ist eine Isolierplatte 3, 3′, 4, 5 aus kerami
schem Werkstoff, zum Beispiel Al2O3, ZrO2 oder dergleichen
angeordnet. Diese Art von Werkstoff ist äußerst hart und
hat eine sehr große Druckfestigkeit. Auch die Scherfestig
keit liegt in der gleichen Klasse wie Baustähle, obwohl der
Werkstoff spröde ist, mit anderen Worten praktisch garnicht
nachgibt. Gemäß Fig. 1 erstreckt sich die keramische Iso
lierplatte 3 in seitlicher Richtung weiter als die platten
förmige Anode 2 und in senkrechter Richtung auf der Höhe
der Oberseite der plattenförmigen Anode. Durch diese Maß
nahme ist die plattenförmige Anode, die durch Krafteinwir
kung von außen leicht beschädigt werden kann, in das kera
mische Material der Isolierplatte 3 eingebettet, die
gleichzeitig als Stütze und Schutz der Anode dient. Die
Isolierplatte 3 ist mit abgeschrägten, vorzugsweise abge
rundeten Kanten versehen, so daß die Auswirkung von äußeren
Kräften als Druckbeanspruchung in das Material übertragen
wird. Die plattenförmige Anode 2 ist an der Isolierplatte 3
durch Ankleben, beispielsweise mit Epoxyharz befestigt, und
ebenso ist die Isolierplatte 3 an der zu schützenden Kon
struktion 1 befestigt. Darüber hinaus kann eine feste An
bringung der plattenförmigen Anode 2 noch weiter gefördert
werden durch das Anbringen der Strom führenden Titanstange
als elektrischer Leiter 13 an der Innenseite der Platte.
Bei der Anordnung gemäß der Erfindung, bei der die Anode in
keramisches Isoliermaterial eingebettet ist, kann die ord
nungsgemäße Befestigung der Anode keine Schwierigkeiten
verursachen, da die Auswirkung von Kräften von außen entwe
der auf das Isoliermaterial gerichtet oder bestrebt ist,
die Anodenplatte gegen ihre Stütze zu drücken.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, welches
sich besonders gut eignet zur Anwendung an Eisbrechern, die
in arktischen Gewässern eingesetzt werden, ist in die zu
schützende Konstruktion 1 eine Öffnung A eingearbeitet, de
ren Abmessungen einem an der Isolierplatte 3 vorgesehenen
Vorsprung 5 entsprechen. Auf diese Weise wird die Auswir
kung von von den Seiten oder diagonal auf die Isolierplatte
3 wirkenden Kräften an der Stelle des Vorsprunges 5 als
Druckbeanspruchung auf das keramische Material übertragen.
Um das zu erreichen, müssen die Abmessungen der Öffnung A
und des Vorsprungs 5 in ebener Richtung groß genug sein,
auf jeden Fall erheblich größer als die Öffnung in der zu
schützenden Konstruktion 1, die allein für die Stromzufuhr
zur Anode nötig ist. Anstelle der Öffnung A kann erfin
dungsgemäß auch eine Vertiefung entsprechend dem Vorsprung
8 in der zu schützenden Konstruktion 1 vorgesehen werden.
Statt eines Vorsprunges 8 oder zusätzlich zu diesem können
auch mehrere Vorsprünge an der Isolierplatte 3 vorgesehen
sein. Der Ort des Vorsprunges 8 muß nicht unbedingt symme
trisch zur Isolierplatte 3 liegen. Es kann im Rahmen der
Erfindung jede angesichts der Festigkeit und der auftreten
den Beanspruchungen für vorteilhaft gehaltene Stelle ge
wählt werden.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
Anode 2 von einer keramischen Isolierplatte 4 in Umfangs
richtung umgeben. Im Vergleich zu dem in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel wird in diesem Fall weniger keramischer
Werkstoff benötigt. Die Befestigung des Umfangsisolators an
der zu schützenden Konstruktion 1 und die Befestigung der
plattenförmigen Anode 2 am Isoliermaterial kann in der oben
beschriebenen Weise erfolgen. Der zwischen der Anode 2 und
der zu schützenden Konstruktion 1 freibleibende Raum 6 kann
vorteilhafterweise mit klebrigem und elastischem Füller
ausgefüllt werden. Zur Sicherung der Befestigung der kera
mischen Isolierplatte 4 ist eine Stützplatte 7 aus Stahl
vorgesehen, die in Form eines Verriegelungskonus angeordnet
ist und eine vorteilhafte Beanspruchungsverteilung in der
Isolierplatte 4 sicherstellt, wenn die Anodenkonstruktion
durch Kräfte von außen beansprucht wird.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine
keramische Isolierplatte 3′ an der zu schützenden Konstruk
tion 1 durch einen Kleber, beispielsweise Epoxyharz von ho
her Scherfestigkeit fest angebracht. Ferner können zum Be
festigen eingebettete Schrauben 11, 12, die sich durch den
keramischen Werkstoff erstrecken, entweder unterhalb der
Anodenplatte oder an den Seiten derselben benutzt werden.
Natürlich ist die Verwendung der Befestigungsschrauben auch
bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen
möglich. Es ist von Vorteil, Befestigungsschrauben aus
einem keramischen Werkstoff oder anderweitig isolierte Be
festigungsschrauben zu benutzen. Ein Vorteil des Ausfüh
rungsbeispiels gemäß Fig. 3 besteht darin, daß die Isolier
platte 3′ baulich weniger kompliziert ist, und daß außerdem
die Abmessungen der in die zu schützende Konstruktion 1
einzuarbeitenden Öffnung A′ erheblich kleiner sein können
als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit versenkt eingebau
ter Anode, bei dem die plattenförmige Anode 2 und die Iso
lierplatte 5 aus keramischem Werkstoff in einem metalli
schen Gehäuse 9 untergebracht sind, welches am Rumpf oder
einem anderen Rahmen einer zu schützenden Konstruktion 1
angeschweißt werden soll. Im Boden des Gehäuses ist eine
Öffnung A′′ für eine Strom zuführende Einrichtung vorgese
hen, und für die Öffnung A′′ ist ein Schutzraum 10 vorgese
hen. Die Befestigung der plattenförmigen Anode 2 an der
Isolierplatte 5 erfolgt in der oben beschriebenen Weise.
Zwischen der keramischen Isolierplatte 5 und dem Gehäuse 9
aus Stahl ist Füllmaterial, beispielsweise Epoxyharz ange
ordnet. Der Vorteil dieser Anordnung im Vergleich zu be
kannten versenkt eingebauten Anoden liegt hauptsächlich
darin, daß ein keramischer Werkstoff, wie ZrO2, der wärme
beständig ist und dessen Wärmedehnungskoeffizient dem von
Stahl entspricht, eine Vorfertigung der Elemente 2, 5, 9, 10
ermöglicht, so daß das Anschweißen in unmittelbarer Nähe
der Anodenkonstruktion vorgenommen werden kann. Das erlaubt
natürlich, die Abmessungen der in die zu schützende Kon
struktion einzuarbeitenden Öffnung entsprechend zu verklei
nern. Um naturgegebene Spannungen während des Schweißens
verringern zu können, wäre es von Vorteil, die Anodenkon
struktion und ihre Umgebung vor dem Schweißen zu erwärmen.
Wegen der großen Festigkeit des Materials der Isolierplatte
5 ist die Anbringung der Anodenplatte bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel für den Einsatz unter harten Bedingungen bes
ser sichergestellt als bei bekannten Anodenkonstruktionen.
Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Anode,
die sich besonders gut eignet, um von einem Taucher unter
Wasser eingebaut zu werden. Hier ist ein kegelförmiger Vor
sprung 8′ vorgesehen, wobei zwischen dem Vorsprung und dem
Schutzraum 10 ein kegelförmiges Zwischenelement 16 angeord
net ist. Diese Anode wird von innerhalb des Schiffes oder
einer sonstigen Konstruktion mittels einer Kompressionsver
bindung durch eine Schraube oder Schrauben 17 in ihrer Lage
befestigt.
Gemäß der Erfindung kann die plattenförmige Anode 2 aus dem
gleichen Werkstoff hergestellt sein wie beim Stand der
Technik, zum Beispiel aus platiniertem Titan. Stattdessen
kann aber auch ein elektrisch leitfähiger keramischer Werk
stoff benutzt werden, zum Beispiel Magnesium-Aluminium-Fer
rit, Lithium-Ferrit oder Metalloxide, wie Fe2O3, NiO und
CO3O4. Auf diese Weise wird die Korrosion der Anode, die
bei Verwendung von metallischen Anoden oft auftritt, ver
mieden. Wenn sowohl das Isoliermaterial als auch die Anode
aus keramischem Werkstoff besteht, wird nicht nur eine sehr
kompakte, sondern auch eine starke und gleichmäßige Anoden
konstruktion erhalten. Eine keramische Anodenplatte kann
gesondert hergestellt und anschließend im Isolierwerkstoff
angeordnet werden. Bei einer bevorzugten Anordnung wird die
Anode und der Isolator so hergestellt, daß sie eine inte
grierte Konstruktion bilden. Hierzu werden die Stoffe zu
sammen gesintert oder unmittelbar nacheinander durch
Schlammguß in der gleichen Form hergestellt. Die Anoden
platte kann auch durch Plasma-Aufsprühen des Anodenmate
rials unmittelbar auf die Oberfläche des Isoliermaterials
oder durch Plasma-Aufsprühen von keramischem Material auf
einen metallischen Körper gebildet werden. Zum gegenseiti
gen Befestigen keramischer Werkstoffe kann auch auf Diffu
sionsschweißen zurückgegriffen werden. Da alle diese Metho
den bekannt sind und keinen Teil der eigentlichen Erfindung
bilden, werden sie nicht im einzelnen erläutert.
Claims (12)
1. Verfahren zum kathodischen Schutz von Stahlkonstruk
tionen, zum Beispiel Schiffsrümpfen oder Offshore-Anlagen,
die unter Meeresbedingungen einsetzbar sind, unter Verwen
dung einer äußeren Stromquelle (15), die durch eine an der
zu schützenden Konstruktion (1) befestigte Anode (2)
Gleichstrom liefert,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strom zufüh
rende platten- oder stabförmige oder anderweitige Anode (2)
an der zu schützenden Konstruktion (1) mittels einer Befe
stigungseinheit, beispielsweise einer Grundplatte (3, 3′),
eines Stützringes (4), eines Gehäuses (5) oder dgl. aus kera
mischem Isoliermaterial von hoher Druckfestigkeit befestigt
wird, wobei der keramische Werkstoff einerseits die Strom
zuführende Anode (2) gegenüber der zu schützenden Konstruk
tion (1) isoliert und gleichzeitig die Anode mindestens an
den Seitenrändern zu ihrem eigenen Schutz, zum Beispiel vor
der Kollision mit Eisblöcken einbettet, so daß die Befesti
gungseinheit im wesentlichen die Auswirkung äußerer Kräfte
als Druckbeanspruchung aufnimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die plattenför
mige oder anderweitige Anode (2) in der zu schützenden Kon
struktion (1) mittels des sogenannten Oberflächeneinbaus so
angebracht wird, daß die keramische Befestigungseinheit
(3, 3′,4) im wesentlichen außerhalb des Oberflächenprofils
der zu schützenden Konstruktion (1) liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die keramische
Befestigungseinheit (4) so angeordnet wird, daß sie den Um
fang der Strom zuführenden plattenförmigen oder anderweiti
gen Anode (2) umgibt, und daß ein zwischen der plattenför
migen Anode und der zu schützenden Konstruktion freiblei
bender Raum (6) mindestens teilweise mit einem elastischen
und/oder klebrigen Isoliermaterial, beispielsweise Kunst
stoff, Epoxyharz oder dergleichen gefüllt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischen
raum (6) ein Verriegelungskegel (7), vorzugsweise aus Stahl
angeordnet wird, um die Festigkeit der Konstruktion zu er
höhen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Be
reich zwischen der Anode und der zu schützenden Konstruk
tion (1) die keramische Befestigungseinheit (3′) ganz auch
unterhalb der plattenförmigen oder anderweitigen Anode er
streckt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der als
Befestigungseinheit dienenden keramischen Isolierplatte (3)
mindestens ein Vorsprung (8) vorgesehen wird, der beim Be
festigen der Anodenkonstruktion in eine entsprechende Ver
tiefung oder Öffnung in der zu schützenden Konstruktion (1)
vorzugsweise so eingebaut wird, daß die Einwirkung äußerer
Kräfte auf die feste Anodenkonstruktion so wirksam wie mög
lich auf den Bereich des Vorsprungs gerichtet und in Druck
beanspruchung der keramischen Substanz umgewandelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der Iso
lierplatte (3′′) ein vorzugsweise kegelförmiger Vorsprung
(8′) ausgebildet wird, so daß die Anodenkonstruktion mit
tels einer aus dem Inneren der zu schützenden Konstruktion
eingesetzten Schraube (17) und eines keilförmigen Elements
(16) in ihrer Lage befestigt wird, um eine Druckverbindung
oder Keilverriegelung oder dergleichen zu erhalten.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die keramische
Befestigungseinheit an der zu schützenden Konstruktion (1)
mit einem Klebstoff, beispielsweise Epoxyharz von hoher
Scherfestigkeit und/oder mittels keramischer oder isolier
ter Schrauben (11) befestigt wird, die in die Oberfläche
der Konstruktion eingebettet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (2) an
der zu schützenden Konstruktion (1) in sogenanntem versenk
tem Einbau angebracht wird, wobei die Anodenkonstruktion
vorgefertigt wird, und ein Element bildet, welches an der
zu schützenden Konstruktion angeschweißt wird, wobei das
Element eine Befestigungseinheit aus keramischem Isolierma
terial (5), angeordnet in einem metallischen Gehäuse (9),
aufweist und mit einer Strom zuführenden plattenförmigen
Anode (2) oder dergleichen, eingebettet innerhalb der Ober
fläche derselben, versehen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strom zufüh
rende Anode Strom leitendes keramisches Material aufweist,
zum Beispiel LiFe, Fe2O3, NiO oder CO3O4, vorzugsweise so,
daß die Anode und die Befestigungseinheit, die als Isolier
material dient, als gleichförmige, kompakte Konstruktion
entweder durch Sintern, durch Diffusionsschweißen oder
durch Plasma-Aufsprühen einer Strom leitenden keramischen
Substanz auf das keramische Isoliermaterial gebildet wer
den.
11. Anodenkonstruktion zur Verwirklichung des Verfahrens
gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und zum kathodi
schen Schutz von in Meeresbedingungen eingesetzten Syste
men, beispielsweise Schiffsrümpfen oder Offshore-Anlagen
unter Verwendung einer äußeren Stromquelle, die durch eine
an der zu schützenden Konstruktion (1) befestigte Anode (2)
Gleichstrom liefert,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strom zufüh
rende platten- oder stabförmige oder anderweitige Anode (2)
so ausgelegt ist, daß sie an der zu schützenden Konstruk
tion (1) mittels einer Befestigungseinheit (3, 3′, 4, 5), bei
spielsweise einer Grundplatte (3, 3′), eines Stützringes
(4), eines Gehäuses (5) oder dergleichen, die aus elek
trisch isolierendem Keramikwerkstoff besteht, anbringbar ist, und
daß die Abmessungen der Befestigungseinheit (3, 3′, 4, 5) so
gewählt sind, daß die platten- oder stabförmige oder ander
weitige Anode (2) mit ihren Seitenflächen in dem Isolierma
terial so eingebettet ist, daß ein Schutzgehäuse für die
Anode (2) vor den Einwirkungen von äußeren Kräften gebildet
ist und eine wirksame Isolierung derselben gegenüber der zu
schützenden Konstruktion (1) erreicht ist.
12. Anodenkonstruktion nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkanten
der Befestigungseinheit (3, 3′, 4, 5) aus keramischem Isolier
material mit einem abgeschrägten oder kegelartigen Profil
versehen sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI865356A FI77269C (fi) | 1986-12-30 | 1986-12-30 | Foerfarande och anordning foer katodiskt skydd av i havsfoerhaollanden fungerande staolkonstruktioner. |
DE3822168A DE3822168A1 (de) | 1986-12-30 | 1988-06-30 | Kathodischer korrosionsschutz |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FI865356A FI77269C (fi) | 1986-12-30 | 1986-12-30 | Foerfarande och anordning foer katodiskt skydd av i havsfoerhaollanden fungerande staolkonstruktioner. |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3822168A1 true DE3822168A1 (de) | 1990-02-15 |
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ID=39387772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE3822168A1 (de) |
FI (1) | FI77269C (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992000401A1 (en) * | 1990-06-25 | 1992-01-09 | Corrintec/Uk Limited | Anode assemblies for submarine use |
EP1379753A1 (de) * | 2001-04-11 | 2004-01-14 | Technip France | Nachgiebige führung für auftriebskörper |
WO2004009436A1 (en) * | 2002-07-19 | 2004-01-29 | Myung Kuk Jung | Impressed current cathodic protection system for marine structure without reference cell |
CN105501389A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-04-20 | 英辉南方造船(广州番禺)有限公司 | 一种嵌入式船舶外壳牺牲阳极及其安装方法 |
-
1986
- 1986-12-30 FI FI865356A patent/FI77269C/fi not_active IP Right Cessation
-
1988
- 1988-06-30 DE DE3822168A patent/DE3822168A1/de not_active Ceased
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EP1379753A4 (de) * | 2001-04-11 | 2007-05-02 | Technip France | Nachgiebige führung für auftriebskörper |
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CN105501389A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-04-20 | 英辉南方造船(广州番禺)有限公司 | 一种嵌入式船舶外壳牺牲阳极及其安装方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI865356A (fi) | 1988-07-01 |
FI77269B (fi) | 1988-10-31 |
FI77269C (fi) | 1989-02-10 |
FI865356A0 (fi) | 1986-12-30 |
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