DD233383A1 - Katodische schutzstromanlage zum aussenkorrosionsschutz von erdverlegten metallischen anlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Anlagen obengenannter Art zum Aussenkorrosionsschutz, beispielsweise metallischer Behaelter und Rohrleitungen. Ziel der Erfindung ist eine Verringerung des Aufwandes zur Errichtung, Ueberwachung, Instandhaltung und eine Senkung des Energieverbrauches solcher Anlagen bei laufendem Betrieb. Aufgabe der Erfindung ist es, den elektrischen Widerstand im Schutzstromkreis wesentlich zu verringern, durch wesentlich bessere Einleitung in den und Ausbreitung des Schutzstromes in dem Elektrolyten Erde, also Senkung des Uebergangswiderstandes Schutzanode-Elektrolyt-Erde. Erfindungsgemaess sind die Schutzanoden nicht mehr wie bisher in Bettungsmassen oder direkt in dem Erdreich, sondern in einem gut leitfaehigen fluessigen Elektrolyten (Guelle) eingesetzt, wobei dieser sich in einem Behaelter (Guellelagerbehaelter oder Erdbecken) mit fluessigkeitsdichten, unter den Anwendungsbedingungen gut stromdurchlaessigen Waenden (Zementbeton mit Bitumenauftraegen) oder erdgedichteten Waenden befindet. Als Schutzanoden dienen Inertanoden (FeSi-Legierung) oder Aktivanoden (Aluminiumlegierungen) und als Elektrolyte auch anorganische Salzloesungen (Magnesiumchloride). Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine katodische Schutzstromanlage zum Außenkorrosionsschutz von erdverlegten metallischen Anlagen, vorzugsweise Stahlrohrleitungen, Pipelines aus Stahl, Kabeln mit metallischen Umhüllungen oder metallischen Behältern usw., wie sie beispielsweise zur Aufnahme und Weiterleitung von Abprodukten der landwirtschaftlichen Tierhaltung und Produktion, wie Gülle, Jauche, Silosickersaft od. dgl. bereits umfangreich Verwendung finden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Durch die DD-PS Nr.211 585 ist bereits eine Anodenanordnung zum katodischen Korrosionsschutz erdverlegter Rohrleitungen bekannt, bei welcher fremdstromgespeiste Anoden Verwendung finden, die parallel zu der zu schützenden Leitung in geringem Abstand von deren Achse angeordnet sind, und deren Abstand untereinander etwa das Zwanzigfache des Abstandes der Anoden von der Leitung beträgt. Dieser Abstand kann in Abhängigkeit von spezifischen örtlichen Gegebenheiten 100 m betragen. Die über die gesamte Leitungslänge angeordneten Anoden sind jeweils mit dem Plus-Pol einer in der Nähe der halben Leitungslänge befindlichen Gleichrichteranlage verbunden. Der Minus-Pol ist an die zu schützende Leitung angeschlossen. Zwischen dem Anodenkabel sowie den Anoden sind oberirdische Meßsäulen mit Abgleichwiderständen geschaltet, um eine gleichmäßige Ausbreitung des Schutzpotentiales über den gesamten zu schützenden Streckenabschnitt zu erzielen. Die Anlage ist mit speziellen Erdern verwendbar, indem Gleichstrom in die Erde eingespeist wird, der über die Erde als Elektrolyten zum metallischen Schutzobjekt fließt, das beispielsweise eine Stahlrohrleitung ist. In der Praxis hält man Abstände der Schutzanoden zum Schutzobjekt von 200 bis 500 m ein, damit sich der Schutzstrom gut verteilen kann. In dem „Handbuch des kathodischen Korrosionsschutzes" von Baeckmann und Schwenk, Ausgabe 1972, Verlag Chemie, Weinheim, Bergstraße, Kapitel Vl, Seiten 142 ff. und Kapitel VII, Seiten 152 ff. sind katodische Fremdstrom-Schutzanlagen beschrieben und gezeigt, die sowohl für erdverlegte Behälter als auch für ausgedehnte Rohrleitungssysteme geeignet sind, wenn die Möglichkeit der Wechselstrombelieferung aus einem öffentlichen Stromversorgungsnetz besteht, und es sich um Gebiete mit niedrigen elektrischen Bodenwiderständen handelt.

Für den katodischen Fremdstromschutz erdverlegter Rohrleitungen, Tanklager usw. werden in erster Linie Anoden aus Stahlschrott, Eisnsiliziumlegierung (F-eSi) unH Graphit verwendet.

In Meerwasser finden für den katodischen Innenschutz häufig platinierte Titananoden oder FeSi-Anoden mit ca. 3% Molybdän Anwendung (s. Kapitel VII, S. 157 ff.).

Im allgemeinen werden Fremdstromanoden im Erdboden in eine Kombination von Bentonit, Glaubersalz, Gips und zusätzlich Koks eingebettet, damit der Erdausbreitungswiderstand wesentlich verringert wird.

Um die elektrische Leistung und damit die laufenden Betriebskosten niedrig zu halten, wird stets ein möglichst niedriger Erdausbreitungswiderstand angestrebt.

Alle vorstehend beschriebenen bekannten katodischen Schutzstromanlagen haben den Nachteil, daß der größte Teil der Leistung der Schutzgleichrichter benötigt wird, um den Schutzstrom über die Anodenanlage in den Erdboden einzuleiten. Bei längeren Anodenkabeln und insbesondere großen Schutzströmen treten beachtliche Leitungsverluste in den Anodenanschlußk^al~eln ein, die nicht vernachlässigt werden können. Derartige bekannte Anlagen erfordern einen erheblichen Errichtungsaufwand. Zur Verringerung des Ausbreitungswiderstandes im Erdboden sind kostenaufwendige Bettungsmassen für die Schutzanoden, besonders bei durchgehenden Anodenanlagen erforderlich. Bedingt durch den großen Abstand des Anodenfeldes vom Schutzobjekt ist der Kabelbedarf relativ hoch. Für das Verlegen der Anoden und Kabel sind umfangreiche Erdarbeiten notwendig, welche teilweise von Hand ausgeführt werden müssen.

Die an sich auch schon bekannte Verlegung von Schutzanoden in flüssige Elektrolyten, wie Meerwasser oder Süßwasser, hat den Nachteil, daß sich die Schutzanoden und das Schutzobjekt in demselben Elektrolyten befinden müssen. Ausnahmslos war es bisher üblich, auch die Schutzanoden für erdverlegte Schutzobjekte in demselben Elektrolyten Erde anzuordnen. Andererseits weiß aber die Fachwelt schon, daß der spezifische elektrische Widerstand von Abprodukten der landwirtschaftlichen Tierhaltung und Produktion, wie Gülle, Jauche oder Silosickersaft, extrem gering ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine Verringerung des Errichtungsaufwandes für katodische Schutzstromanlagen zum Außenkorrosionsschutz von erdverlegten metallischen Anlagen durch Senkung des Bedarfes an Material und Arbeit sowie an Energie, also beispielsweise an Schutzanoden, Kabeln, Bettungsmassen, Erdarbeiten und elektrischen Strom zum laufenden Betrieb der Anlage.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der vorstehend beschriebenen Art zu konzipieren, die es gestattet, den elektrischen Widerstand im Schutzstromkreis wesentlich zu verringern, indem insbesondere eine wesentlich bessere Einleitung und Ausbreitung des Schutzstromes in den Elektrolyten Erde erreicht wird, also der Übergangswiderstand Schutzanode-Elektrolyt Erde wesentlich verringert wird.

Erfindungsgemäß sind die Schutzanoden zum katodischen Schutz erdverlegter metallischer Anlagen nicht mehr, wie bisher international üblich, in Bettungsmassen oder direkt im Erdreich, sondern in einem gut leitfähigen flüssigen Elektrolyten angeordnet, der sich in einem Behälter mit flüssigkeitsdichten, aber dennoch gut stromdurchlässigen Wänden befindet, wobei der Behälter jedoch ganz oder mindestens teilweise mit der Erde elektrolytisch leitend Kontakt haben muß, so daß eine elektrisch gut leitende Verbindung von den Schutzanoden zum Schutzobjekt, beispielsweise zu einer gegen Korrosion zu schützenden Stahirohrleitung größerer Längenausdehnung über eine galvanische Kette, bestehend aus dem flüssigen Elektrolyten im Behälter, den stromdurchlässigen Behälterwänden und dem Elektrolyten Erde, besteht.

Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß der elektrische Übergangswiderstand von dem flüssigen Elektrolyten durch die Behälterwände in die Erde und auch der Erdausbreitungswiderstand, trotz aufgebrachter isolierender Beschichtungen der Behälterwände, sehr gering ist.

Dies ist der Fall, wenn man beispielsweise als Schutzanoden Inertanoden aus FeSi-Legierung, Stahlschrott, Magnetit, Graphit oder Bleisilberlegierungen und als flüssigen Elektrolyten beispielsweise irgendein bekanntes biologisches Abprodukt der landwirtschaftlichen Tier- und Pflanzenproduktion, wie Gülle, Jauche oder Silosickersaft, und als Behälter bekannte Lagerbehälter für solche Abprodukte, beispielsweise Güllelagerbehälter einer Tierproduktionsanlage verwendet, die flüssigkeitsdichte, jedoch gut stromdurchlässige Wände besitzen und wenn die erdverlegten metallischen Anlagen beispielsweise elektrisch von der Tierproduktionsanlage durch ein nicht metallisches Rohrstück isolierte, an die Güllelagerbehälter angeschlossene Güllepipelines aus Stahl sind. Solche Behälter mit flüssigkeitsdichten, jedoch gut stromdurchlässigen Wänden können beispielsweise Behälter mit Wänden aus silikatischen Baustoffen, wie Zementbeton, oder aus Ziegelmauerwerk sein, die auch mit einem inneren und/oder äußeren Bitumenauftrag versehen sein können. Wichtig ist vor allen Dingen, daß, wenn solche oder andere mikroporöse Stoffe als Behälterwände Verwendung finden, noch weitere Bedingungen gegeben sein müssen, damit diese nach dem allgemeinen Verständnis der Fachwelt zwar flüssigkeitsdichten, aber den elektrischen Strom schlecht leitenden mikroporösen Stoffe gut stromdurchlässig sind.

Kommen mikroporöse Stoffe mit einem Elektrolyten in Berührung, so wird der Elektrolyt durch die Kapillarkräfte des mikroporösen Stoffes aufgesaugt und so stark festgehalten, daß der Elektrolyt den Stoff zwar durchtränkt, aber nicht durch diesen hindurchtritt. Er ist somit flüssigkeitsdicht.

Bedingt durch die große innere Oberfläche bei der Vielzahl der Mikroporen reichert sich der eingedrungene Elektrolyt noch mit löslichen Salzen aus dem mikroporösen Stoff an. Dadurch wird die elektrische Leitfähigkeit des eingedrungenen Elektrolyten noch verbessert, wodurch der an sich schlecht elektrisch leitende Stoff besser stromdurchlässig wird. Er wird zu einem Leiter zweiter Ordnung.

Besonders gut wird die Stromdurchlässigkeit, wenn der in den mikroporösen Stoff eingedrungene Elektrolyt infolge seines hohen Gehaltes an löslichen Salzen an sich gut stromleitend ist, wei beispielsweise Gülle.

Weitere Bedingung für die gute Stromdurchlässigkeit ist aber, daß der mikroporöse Stoff nicht austrocknet. Er muß also von beiden Seiten von Elektrolyten berührt sein. Steht beispielsweise an der einen Seite einer solchen mikroporösen Wand eines Güllelagerbehälters aus Zementbeton der flüssige Elektrolyt Gülle und an der anderen Seite an, so daß eine einseitige Austrocknung der Wand vermieden wird, dann ist die Wand ständig mit dem flüssigen Elektrolyten Gülle gesättigt und unter solchen Anwendungsbedingungen überraschend gut stromdurchlässig. Das trifft dann für andere mikroporöse Stoffe, also beispielsweise außer für silikatische Baustoffe, auch für Holz, Ziegelmauerwerk und künstliche Erdbecken mit erdgedichteten Wänden zu. Was die organischen Dichtstoffe, beispielsweise Bitumen, also sogenannte Dickschichten von mehreren Millimetern Dicke (praxisüblich 2 bis 6mm) anbelangt, sind diese nach der Meinung der Fachwelt flüssigkeitsdicht und elektrisch isolierend.

Elektronenrastermikroskopische Aufnahmen beweisen jedoch, daß sie nicht absolut flüssigkeitsdicht sind und auch mikroskopisch kleine Poren aufweisen, die sich durch kapillare und andere physikalische Kräfte mit dem Elektrolyten füllen. Bedingt durch diese mit Elektrolyten gefüllten Mikroporen werden aus diesen nach allgemeinem Verständnis an sich als elektrische Nichtleiter geltenden organischen Stoffen unter den besonderen Anwendungsbedingungen als Beschichtungsstoffe an mit Elektrolyt gefüllten Behältern folglich stromdurchlässige Stoffe. Die Stromdurchlässigkeit wird noch weiter vergrößert durch in der Beschichtung vorhandene Risse infolge, wechselnder Temperaturbelastungen bei offenen, der Witterung ausgesetzten Behältern sowie durch zusätzliche Mikroporosität infolge natürlicher Alterung der Beschichtung. Diese Porosität und die große Oberfläche der durch den Elektrolyten, benetzten organischen Beschichtung führt dazu, daß der elektrische Gesamtwiderstand beziehungsweise Übergangswiderstand, trotz des an sich hohen spezifischen Widerstandes des organischen Beschichtungsstoffes, relativ klein ist, weil ersieh bekanntlich aus dem Produkt von spezifischem elektrischem Widerstand mal der vom Elektrolyt benetzten Oberfläche errechnet.

Unter den erwähnten und in der Praxis gegebenen Anwendungsbedingungen ist es somit erklärlich, daß Behälterwände aus Baustoffen mit mikroporöser Struktur, trotz der Beschichtung mit organischen Stoffen, zu gut stromdurchlässigen Behälterwänden werden, was die Praxis hinreichend bestätigt.

Bei Tierprodulctionsanlagen der vorstehend erwähnten Art ergeben sich mit einer erfindungsgemäßen Scnutzstromanlage besonders vorteilhafte Verhältnisse.

Durch das große Volumen der Güllelagerbehälter wird das Volumen der bisher gebräuchlichen Bettungen für die Schutzanoden um einige Zehnerpotenzen überschritten, so daß die Berührungsflächen des Elektrolyten Erde mit den unter diesen Anwendungsbedingungen gut stromdurchlässigen Güllelagerbehältern außerordentlich groß sind, wodurch der Übergangswiderstand von den Schutzanoden durch die Behälterwände zum Elektrolyten Erde außerordentlich klein ist. Es leuchtet daher ein, daß solche Behälter mit Abprodukten der landwirtschaftlichen Tier- und Pflanzenproduktion bei dem bekannt extrem niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand der letzteren, einen idealen Einbauort für Schutzanoden katodischer Schutzstromanlagen zum Außenkorrosionsschutz erdverlegter metallischer Anlagen darstellen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Elektrolyt auch aus anorganischen Salzlösungen, beispielsweise aus Magnesiumchlorid oder Natriumchlorid bestehen. Solche finden bekanntlich im Straßenwinterdienst zum Freihalten der Straßen von Eis und Schnee Verwendung. Als Behälter dienen dann bekannte Lagerbehälter für solche Salzlösungen und als Schutzobjekte bekannte metallische Anlagen.

Die Behälter müssen nicht unbedingt aus silikatischen Baustoffen bestehen, sondern können auch, wie bereits ausgeführt wurde, aus organischen Baustoffen, beispielsweise aus Holz, sein, wenn die anderen Voraussetzungen, wie flüssigkeitsdichte Wände, die unter den Anwendungsbedingungen trotzdem stromdurchlässig sind, gegeben sind. Auch Behälter in der Form künstlicher Erdbecken, Lagunen, Kavernen usw. sind geeignet, die erdgedichtete und damit flüssigkeitsdichte und dennoch unter den erwähnten Anwendungsbedingungen gut stromdurchlässige Wände zum Elektrolyten Erde aufweisen. Die Wände können ganz oderteilweise auch mit Folie abgedichtet sein, die überraschenderweise den Schutzstrom durchläßt, da sie dieselbe Mikroporosität wie die bereits erwähnten organischen Beschichtungsstoffe aufweist. Die Vorteile solcher Behälter bestehen darin, daß sie für andere Zwecke bereits vorhanden sind, also keine weiteren Aufwendungen für den Einbauort der Schutzanoden erforderlich sind.

Fürfremdstromgespeiste Anlagen finden im allgemeinen Inertanoden Verwendung, die aus Stahlschrott, FeSi-Legierungen, Magnetit oder Bleisilberlegierungen bestehen, wie schon erwähnt wurde. Sie sind auch für flüssige Elektrolyte erfindungsgemäßer katodischer Schutzstromanlagen besonders gut geeignet. Die Schutzanoden müssen erfindungsgemäß aber nicht unbedingt Inertanoden und nicht an eine Fremdstromquelle angeschlossen sein. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können sie auch ebenso gut aus aktivem Anodenmaterial, beispielsweise aus Aluminium, Magnesium, Zink oder aus Legierungen dieser Metalle bestehen. In diesem Falle ist dann eine Fremdstromquelle nicht erforderlich. Als weiterer Vorteil ergibt sich dann, daß jetzt erfindungsgemäß auch durch die Verwendung von aktivem Anodenmaterial auf Aluminiumbasis in einem flüssigen Elektrolyten dieses Material, das bisher wegen der Passivierung für erdverlegte Schutzstromanlagen nicht verwendbar war, nunmehr auch vorteilhaft für erdverlegte metallische Anlagen verwendet werden kann. Bisher waren Schutzanoden aus Aluminiumlegierungen nur für Schutzobjekte in Meerwasser, das einen hohen Chloridgehalt und einen kleinen spezifischen Widerstand hat, beispielsweise für Schiffe, geeignet. Als weitere Vorteile kommen noch hinzu, daß Aluminium oder dessen Legierungen als Anodenmaterial, im Vergleich mit dem bisher in Erde verlegten Aktivanodenmaterial (Mg), wesentlich billiger und in der Stromausbeute wesentlich günstiger ist. Berechnungen und Stromeinspeiseversuche ergaben, daß bei erfindungsgemäßen katodischen Schutzstromanlagen zum Außenkorrosionsschutz erdverlegter metallischer Anlagen bei Fremdstromeinspeisung der Bedarf an Schutzanoden wesentlich geringer ist und verhältnismäßig niedrige Gleichrichterspannungen genügen, um den gesamten Schutzstrombedarf auch für ausgedehnte erdverlegte metallische Anlagen einzuspeisen und diese sicher gegen Außenkorrosion zu schützen. Dazu genügt ein Mindestfüllstand des flüssigen Elektrolyten im Behälter, der die volle Funktion der darin angeordneten Schutzanoden gewährleistet.

Der bekannte häufige notwendige Wechsel des Inhalts solcher Behälter, beispielsweise für Abprodukte der Tier- und Pflanzenproduktion, und die mechanische Homogenisierung (Rechenanlage) wirken sich dabei nur günstig aus, weil dadurch der Elektrolyt in der Nähe der Schutzanoden öfter erneuert wird und ein Ansteigen des Ausbreitungswiderstandes, wie bei bekannten erdverlegten Schutzanoden, mit Sicherheit verhindert wird. Außerdem wird eine Konzentrationsverminderung und damit eine Erhöhung des Widerstandes durch Auswaschung, wie bei den bisher in Erde verlegten Bettungsmassen, vermieden. Besonders vorteilhaft sind erfindungsgemäße katodische Schutzstromanlagen in Verbindung mit industriemäßigen Tier- und Pflanzenproduktionsanlagen, auch deshalb, weil diese über die erforderlichen Elektrolyte und Behälter mit den flüssigkeitsdichten, unter den Anwendungsbedingungen gut stromdurchlässigen Wänden bereits verfügen und auch die erforderlichen Stromversorgungsnetze für die Energieeinspeisung vorhanden sind. Bedingt sind erfindungsgemäße Schutzstromanlagen aber auch für den Einsatz der Schutzanoden in Speicherbecken für Beregnungsanlagen geeignet, wenn das Wasser nur einen geringen elektrischen Widerstand (wie beispielsweise Saale-, Unstrut- oder Brackwasser) aufweist, und die Behälter möglichst ganzjährig vollständig oder wenigstens ausreichend für die Funktion der Anoden gefüllt sind. Bei der Anwendung erfindungsgemäßer Schutzstromaniagen ergeben sich, noch einmal zusammengefaßt, folgende ökonomischen und sonstigen Vorteile:

— der Bedarf an Schutzanoden ist wesentlich niedriger,

— Bettungsmassen, teilweise aus Importen, sind nicht mehr erforderlich,

— der Bedarf an Zuleitungs- und Verbindungskabeln ist wesentlich geringer,

— es tritt eine erhebliche Einsparung an Erdarbeiten ein, weil die Schutzanoden in bereits vorhandene Behälter mit flüssigen Elektrolyten einsetzbar sind, und nur kurze Kabelgraben notwendig sind,

— die elektrischen Parameter der erfindungsgemäßen Schutzstromanlagen erfüllen die Standardforderungen optimal,

— durch den extrem geringen Ausbreitungswiderstand im Schutzstromkreis treten laufend Einsparungen an Energiekosten für den Betrieb der Schutzstromanlage ein,

— die Bildung von Oxidschichten auf den Schutzanoden, insbesondere bei Verwendung von Aktivanoden aus Magnesiumlegierungen, durch anodische Belastung, wie sie bisher bei Erdverlegung auftrat und durch die üblichen Bettungsmassen nur teilweise verhindert wurden, wird durch die erfindungsgemäße Verlegung der Schutzanoden in flüssige Elektrolyte mit Sicherheit vermieden, ebenso wie eine Erhöhung des Ausbreitungswiderstandes,

— der Einsatz von kostengünstigen Aluminiumlegierungen als Aktivanoden ist nun erfindungsgemäß auch für erdverlegte metallische Schutzobjekte möglich,

— das Kontrollieren, Auswechseln bzw. Erneuern der Schutzanoden ist im Vergleich zur bisherigen Erdverlegung der Anoden mit sehr geringem Aufwand verbunden.

Die Einsparungen an volkswirtschaftlich wertvollen Materialien und Rohstoffen, beispielsweise an Anodenmaterial, Material für die Kabel und Bettungen sind erheblich und dadurch auch die Senkung der Gesamtkosten für katodische Schutzstromanlagen zum Außenkorrosionsschutz erdverlegter metallischer Anlagen. Trotzdem tritt keine Minderung des Gebrauchswertes solcher Anlagen ein.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 — das Prinzip der fremdstromgespeisten katodischen Schutzstromanlage zum Außenkorrosionsschutz erdverlegter

Güllepipelines der Tierproduktionsanlage, Fig. 2 — das Prinzip der katodischen Schutzstromanlage mit dem als Erdbecken ausgebildeten Behälter und den erdgedichteten Wänden,

Fig.3— das Prinzip der galvanischen katodischen Schutzstromanlage mit Aktivanoden aus Aluminiumlegierungen. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, sind die vier Inertanoden 1; 2; 3 und 4 aus einer bekannten FeSi-Legierung in der Gülle 5, die sich in dem Güllelagerbehälter 6 der Tierproduktionsanlage 7 befindet, angeordnet. Die Zementbetonwände 8 mit den Bitumenaufträgen 9 sind ebenfalls zu sehen. Der großräumige Güllelagerbehälter von ca. 5000 m³ Volumen besitzt eine große Oberfläche. Der spezifische Widerstand der Gülle ist mit φ = 0,5...0,2Om extrem gering und unterschreitet damit sowohl den spezifischen Widerstand des Elektrolyten Erde mit φ = 40üm (trocken) beziehungsweise φ = 1 ilm (feucht) erheblich. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, genügen die 4 FeSi-Anoden bei Verlegung in Gülle statt einer Anzahl von 48 solcher Anoden bei Erdverlegung in Bettungsmassen, um mit der Gleichrichterspannung von 24 Volt den Schutzstrombedarf von l_s = 3OA sinzuspeisen. Der Ausbreitungswiderstand einer dieser Inertanoden vom Typ FeSi43 mit den Abmessungen D = 0,11 m und siner wirksamen Länge von L = 0,70 m wurde beim Einspeiseversuch bei dem spezifischen Widerstand der Gülle von φ = 0,5Hm zu ca. 2Ω ermittelt. Das ergibt bei der aus vier Inertanoden bestehenden Anodengruppe und einem Anodenabstand von 5 m voneinander nur 0,5Ω. Demgegenüber werden die Erdausbreitungswiderstände für erdverlegte Anodenfelder in Bettungsmassen mit 1,8Ω bemessen. Die Werte für die in Gülle verlegen Anodenfelder liegen also weit günstiger als bei der üblichen Erdverlegung und das trotz der erheblichen Einsparungen an Anoden.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß die Strombelastung bei 4 Inertanoden, verlegt in Gülle, bei dem Schutzstrom von I₅ = 30 A für 1 Inertanode vom Typ FeSi 43 ca. 8 A und die maximal zulässige Strombelastung ca. 11A beträgt. Der Masseverlust je 1 A/Jahr st ca. 0,35 kg. Das ergibt bei der Strombelastung von ca. 8 A/Inertanode und ihrer Stückmasse von 43 kg eine Funktionsdauer von :a. 16 Jahren.

Die Güllepipeline 10 stellt das katodisch zu schützende Objekt dar. Aus der Fig. 1 ist auch die galvanische Kette, bestehend aus der jülle 5, den unter den dargestellten Anwendungsbedingungen gut stromdurchlässigen Zementbetonwänden 8 mit 3itumenaufträgen 9 des Güllelagerbehälters 6 und dem Elektrolyten Erde 12, gut zu erkennen. Ebenso ist der teilweise Kontakt dieser Zementbetonwände mit dem Elektrolyten Erde zu sehen. Der Mindestfüllstand der Gülle von etwa 1 m im jüllelagerbehälter gewährleistet die volle Funktion der darin verlegten Inertanoden, wie durchgeführte Einspeiseversuche mit iem bis zu diesem Füllstand leergepumpten Güllelagerbehälter ergeben haben.

Der erforderliche Netzanschluß 13 für den Stellgleichrichter 14 an der Güllepumpstation 15 ist ebenfalls zu sehen. Der Schaltschrank 16 ist in unmittelbarer Nähesowohl der Inertanoden 1 bis 4 als auch der Güllepipeline 10 installiert. Dadurch irgeben sich, wie ersichtlich, für solche Anlagen extrem kurze Kabelverbindungen sowohl für die Zuführungskabel 17 als auch ür die Verbindungskabel 18.

Das in der Fig. 2 gezeigte Erdbecken 19 ist ganz oder teilweise mit Folie 25 ausgelegt und mit Silosickersaft 26 gefüllt. Solche Erdbecken finden aber auch Anwendung für Gülle, Abwasser und Laugen für den Straßenwinterdienst, sofern bindige 3öden vorhanden sind, die nach einer Verdichtung die notwendige Flüssigkeitsdichtheit gewährleisten. In den übrigen Merkmalen entspricht diese Schutzstromanlage im wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten.

Da das Erdbecken keine elektrisch leitende Verbindung zu den erdverlegten metallischen Angaben hat, entfällt hier das lichtmetallische Rohrstück als elektrische Isolierstrecke.

N\e weiterhin ersichtlich ist, genügen hier lediglich erdgedichtete Wände 20, welche die Zementbetonwände mit 3itumenaufträgen voll ersetzen.

η der Fig. 3 ist der Güllelagerbehälter 6, wiederum mit den Bitumenaufträgen 9, gefüllt mit der Gülle 5 zu sehen, wie solche .agerbehälter außerhalb von Ortschaften häufig vorhanden sind. Die vier eingebrachten Aktivanoden 21 bis 24, bestehend aus Muminiumlegierung, sind ebenfalls gezeigt. Ein Netzanschluß ist, wie zu sehen, nicht erforderlich.

)urch das elektrochemisch negative Potential der Aluminiumlegierung der Aktivanoden im Vergleich zur Stahlrohrleitung 27 jestehteine negative Spannung von ca. 0,3V, die einen ausreichenden Fluß des Schutzstromes über die Verbindungskabel 18 :ur Stahlrohrleitung 27 gewährleistet. Besonders günstig wirkt sich dabei aus, daß die Gülle alkalisch reagiert und auch dadurch sine Passivierung der Aluminiumanoden durch Deckschichtenbildung verhindert.

Claims (6)

1. -1- 720 81

   Erfindungsanspruch:

   1. Katodische Schutzstromanlage zum Außenkorrosionsschutz von erdverlegten metallischen Anlagen, vorzugsweise Stahlrohrleitungen, Pipelines aus Stahl, Leitungskabeln mit metallischen Umhüllungen, metallischen Behältern usw., gekennzeichnet dadurch, daß die Schutzanoden in einem elektrisch gut leitfähigen flüssigen Elektrolyten angeordnet sind, der sich in einem oder mehreren Behältern mit flüssigkeitsdichten, jedoch unter den Anwendungsbedingungen gut stromdurchlässigen Wänden befindet, die Wände ganz oder mindestens teilweise mit dem Elektrolyten Erde in Kontakt sind und dadurch eine elektrisch gut leitende Verbindung von den Schutzanoden über eine galvanische Kette, bestehend aus dem flüssigen Elktrolyten im Behälter, den unter den Anwendungsbedingungen stromdurchlässigen Behälterwänden und dem Elektrolyten Erde bis zu den erdverlegten metallischen Anlagen als Schutzobjekt, gegeben ist.
2. 2. Schutzstromanlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schutzanoden Inertanoden (1; 2; 3; 4), beispielsweise aus Eisensiliziumlegierung (FeSi), Stahlschrott, Magnetit, Graphit oder Bleisilberlegierungen sind und der flüssige Elektrolyt irgendein elektrisch gut leitendes biologisches Abprodukt der landwirtschaftlichen Tier- oder Pflanzenproduktion, beispielsweise Gülle (5), Jauche oder Silosickersaft ist, die Behälter Lagerbehälter für solche Abprodukte, beispielsweise Güllelagerbehälter (6) einer Tierproduktionsanlage (7) sind, die flüssigkeitsdichten, jedoch unter den Anwendungsbedingungen gut stromdurchlässigen Wände der Behälter vorteilhaft solche aus silikatischen Baustoffen, beispielsweise Zementbetonwänden (8) oder aus Ziegelmauerwerk sind, in bekannter Weise auch mit Bitumenaufträgen (9) versehen, und die erdverlegten metallischen Anlagen, beispielweise an die Güllelagerbehälter angeschlossene Güllepipelines (10) aus Stahl, und vorteilhaft elektrisch von der Tier- und Pflanzenproduktionsanlage, beispielsweise durch ein nichtmetallisches Rohrstück (11), isoliert sind.
3. 3. Schutzstromanlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Elektrolyt aus anorganischen Salzlösungen, beispielsweise aus Lösungen von Magnesiumchlorid oder Natriumchlorid oder auch aus deren Gemischen besteht.
4. 4. Schutzstromanlage nach Punkt 1,2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Behälter aus organischen Baustoffen, beispielsweise aus Holz, bestehen.
5. 5. Schutzstromanlage nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Behälter künstliche Erdbecken (19), Lagunen, Kavernen o. dgl. und die flüssigkeitsdichten, jedoch unter den Anwendungsbedingungen gut stromdurchlässigen Wände erdgedichtete Wände (20) sind.
6. 6. Schutzstromanlage nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Schutzanoden Aktivanoden (21; 22; 23; 24) aus aktivem Anodenmaterial, beispielsweise aus Aluminium, Magnesium, Zink oder deren Legierungen bestehen.

   Hierzu 2 Seiten Zeichungen