Kathodischer Korrosionsschutz: relevante Einflussgrößen und deren Auswirkungen

Der folgende Beitrag bietet einen Review der aktuellen Literatur im Lichte der neusten Erkenntnisse zum kathodischen Korrosionsschutz. Er stellt die Basis für die aktuelle Normentätigkeit dar und beleuchtet die Auswirkung der relevanten Parameter auf die Bewertung des Schutzes sowie die Anforderungen an den Leitungsbau.

Der kathodische Korrosionsschutz (KKS) wurde 1928 zur Verminderung von Korrosionsschäden an Rohrleitungen entwickelt. Trotz der langjährigen erfolgreichen Anwendung dieser Technologie werden die anzuwendenden Schutzkriterien, die zugehörigen Grenzwerte und die zugrundeliegenden Mechanismen noch immer kontrovers diskutiert.Während generell Einigkeit besteht, dass der Schutz durch elektrochemische Polarisation erreicht wird, wurde der Art der Polarisation sowie deren spezifischen Eigenheiten bisher nur wenig Beachtung geschenkt. In den letzten Jahren haben verschiedene Untersuchungen bestätigt, dass der sich aufgrunddes elektrischen Stroms einstellende pH-Wert an der Stahloberfläche in Fehlstellen ein wichtiger Parameter für die Erreichung des Schutzes ist. In vielen Fällen führen selbst vergleichsweise kleine Schutzstromdichten zu einer beträchtlichen Erhöhung des pH-Werts an der Stahloberfläche. Aufgrund dieses erhöhten pH-Wertes bildet sich ein Passivfilm, welcher den weiteren Korrosionsprozess stark begrenzt. Mithilfe von Modellrechnungen, die auf thermodynamischen und kinetischen Betrachtungen beruhen, können alle Schutzkriterien im KKS erklärt werden, wenn die Bedeutung des pH-Werts und der Passivierung berücksichtigt werden.

Basierend auf diesen Betrachtungen ist der Stofftransport an der Stahloberfläche ein entscheidender Parameter in Bezug auf die Wirksamkeit des KKS. Eine Erhöhung des pH-Werts an der Stahloberfläche kann nur erfolgen, wenn diese in feinem Sand oder Boden gebettet ist oder deren Verkalkung in Wasser mit erhöhter Härte erfolgt. Unter diesen Bedingungen wird die Konvektion des Wassers an der Fehlstelle beschränkt und die aufgrund des kathodischen Schutzstroms gebildeten Hydroxidionen können nur über langsame Diffusion oder Migration abgeführt werden. Folglich werden sie sich anreichern und der pH-Wert wird ansteigen. Unter diesen Bedingungen sind nur vergleichsweise geringe Schutzstromdichten erforderlich, um eine Veränderung des pH-Werts zu bewirken. Diese Art von Polarisation wird als Konzentrationspolarisation bezeichnet und ist mit der grünen Linie im Pourbaix-Diagramm in Abbildung 1 eingezeichnet. Im Gegensatz dazu werden in Gegenwart von strömendem Wasser, wie es in grobem Bettungsmaterial auftreten kann, die an der Stahloberfläche gebildeten Hydroxidionen schnell verdünnt. Dieser Effekt ist in weichem und gepuffertem fließendem Wasser besonders ausgeprägt. Alternativ kann die Erhöhung des pH-Werts auch durch die Aktivität von sulfatreduzierenden Bakterien verhindert werden.

























Copyright: © wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH
Quelle: Heft 06/07 - 2016 (Juli 2016)
Seiten: 12
Preis inkl. MwSt.: € 4,00
Autor: Dr. Markus Büchler
Dr. Ueli Angst

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