Post on 06-Feb-2018
3.3 Korrosionsschutz
- Jhrliche Kosten durch Korrosions- schden liegen im Milliardenbereich! Geschtzte Verluste in Hhe von ca. 4 % des Bruttosozialproduktes eines Landes!
- weltweit gehen pro Sekunde ca. 5 t Stahl durch Rosten verloren
- Festlegung von Korrosivittskategorien (DIN EN ISO 12944-2, C1 C5) je nach Medium Schutzdauer von Beschichtungen je nach Trockenschichtdicke und System
- passiver Korrosionsschutz Fernhalten des korrosiven Mediums, aktiver Korrosionsschutz Vermeidung der Korrosion
Bewehrung einer Stahlbetonbrcke
- Betondeckung, Betonrandzone, Oberflchenschutz
- Carbonatisierung des Betons und Abnahme des pH-Wertes
- Einsatz von Tausalzen
Korrosionsneigung
Korrosion an Stahlkonstruktionen (DIN EN ISO 12944-1) - Korrosionsgeschwindigkeit fr rel. LF < 60 % unbedeutend
- nennenswerte Korrosion fr rel. LF > 80 %, T > 0 C Korrosionsneigung wchst - mit steigender Luftfeuchte
- in Anwesenheit von Kondens- oder Niederschlagswasser
- mit zunehmender Verunreinigung der Luft durch Schadstoffe wie Schwefeldioxid, NOx, Chloride und Sulfate
- im Boden, Wasser und Salzwasser
Korrosivittskategorien (DIN EN ISO 12944-1) Korrosivittskategorien in atmosphrischen Umgebungsbedingungen (C) C1 unbedeutend geheizte Gebude
C2 gering lndliche Umgebung; ungeheizte Gebude
C3 mig Stadtatmosphre und Industrieatmosphre mit miger Luftverunreinigung (SO2), Kstenbereich mit geringer Salzwasserbelastung; Produktions- und Innenrume mit hoher Luftfeuchtigkeit und geringer Luftverunreinigung
C4 stark Industrieatmosphre, Kstengebiete mit miger Salzwasserbelastung; Produktionsanlagen mit chemischen Belastungen (Chemieanlagen, Schwimmbder)
C5-I sehr stark Industrieatmosphre mit hoher Luftfeuchtigkeit und starker (Industrie) Luftverunreinigung
C5-M sehr stark Kstenbereiche und Offshorebereiche mit hoher (Meer) Salzwasserbelastung; Gebude und Anlagen, die fast dauernd hoher Luftfeuchte, Kondensation sowie hoher Luftverunreinigung ausgesetzt sind
Dickenabnahme durch Korrosion
Korrosivittskategorie unlegierter Stahl Zink
C1 unbedeutend 1,3 m 0,1 m
C2 gering > 1,3 bis 25 m > 0,1 bis 0,7 m
C3 mig > 25 bis 50 m > 0,7 bis 2,1 m
C4 stark > 50 bis 80 m > 2,1 bis 4,2 m
C5-I sehr stark (Ind.)
C5-M sehr stark (Meer) > 80 bis 200 m > 4,2 bis 8,4 m
Abtrag von Korrosionsprodukten Dickenabnahme durch Flchenkorrosion
Korrosivittskategorien im Erdreich und Wasser (Im) Im1 Swasser Flubauten (Wehre, Stauanlagen), Wasserkraftwerke
Im2 Meer- oder Brackwasser Hafenbereiche (Schleusentore, Staustufen Molen), Offshore-Anlagen
Im3 Erdreich Behlter und Tanks, Spundwnde, Stahlrohre
Korrosionsschutz
Elektrochemischer Korrosionsschutz
Passiver Korrosionsschutz Aktiver Korrosionsschutz
Schutzschichten Korrosionsschutzgerechte Gestaltung
- Konstruktion/Medium
- Werkstoffauswahl
- Verpackung/Lagerung
Anodischer1)
Korrosionsschutz
Metallische berzge
Organische Beschichtungen
Zusatz von Inhibitoren
Anorganische berzge
Kathodischer
Korrosionsschutz 1)
Anwendung weniger hufig, Passivierung durch anodische Polarisation Bildung von Passivschichten im Medium
Kathodischer Korrosionsschutz (KKS, kathodische Polarisation) Ohne Fremdspannung: Einsatz von Opferanoden, Schutzobjekt wird Kathode
Mit Fremdspannung: Anschluss des negativen Pols (Kathode) einer Gleichspannungsquelle
Anwendungsbeispiele (Nrnberger, 1995)
- uerer Schutz erdverlegter Rohre, Lagerbehlter und Kabel (Streustrom- einfluss von Gleichstrombahnen!)
- Stahlwasserbauwerke wie Schleusen, Ksten- und Hafenbauten, Offshore- bauwerke oder Unterwasserpipelines
- Industrieanlagen
- Bahnschienen
- Schiffe
- Innenschutz von Tanks, Behltern oder Rohrleitungen bei Kontakt mit Elektrolyten
- zustzlicher Schutz der Stahlbewehrung im Betonbau bei Chloridbelastung (Parkhuser, Brcken)
- Innenschutz von Wasserbehltern und Kesseln in der Haustechnik
Verbindung mit Opferanoden (Kontaktkorrosion)
Opferanode (z. B. Mg)
Rohr als Kathode
Grundwasserspiegel
Einbettung (Koks, Bettungsmasse1))
1)75% Gips, 20 % Bentonit, 5 % Natriumsulfat
Mglichst geringer Abstand! Warum?
Anwendung
- bei begrenzten Objekten
- in Bden mit niedrigen Boden- widerstnden
- bei nicht oder schwer reali- sierbarer Stromversorgung
- geringe Spannung, kleine Stromabgabe; bei groen Objekten viele Einzelanoden notwendig! Beispiele
- Lagerbehlter
- kunststoffumhllte Rohr- leitungen
- Innenschutz
- S- (Mg) und Meerwasser- anlagen (Zn, Al)
Innenschutz Warmwasserbehlter und Kessel Mg2+
O2
OH-
Mg(OH)2
2 OH-
O2 + H2O + 2 e-
Anode
Fehlstelle im Email = Kathode
Haltbarkeit mindestens 2 Jahre
Mg-
Anlegen einer "Fremdspannung"
Fe Fe2+ + 2 e-
Erdoberflche
Inerte Anode
(z. B. Graphit, Fe/Si o. a.)
Lagertank als Kathode
Einbettung (z. B. Koks)
+
e-
Anwendung
- bevorzugte Anwendung zum Schutz groer Flchen
- Einsatz weniger Fremdstrom- anoden Beispiele
- erdverlegte Rohrleitungen
- groe Tanklager
- Stahlbetonbauwerke
Schutzschichten Oberflchenvorbereitung ( DIN EN 12944-4, Reinigen, Abbeizen, Strahlen; Haftung!) Organische Beschichtungen ( DIN EN 12944-5, 80 % aller Schichten)
- Bindemittel Alkydharze, Acrylate, EP, PUR
- Pigmente/Fllstoffe Zinkstaub, Eisenglimmer, TiO2, Calcit
- Zusatzstoffe Weichmacher, Verdicker, Verlaufsmittel
- Lsungsmittel/Pulverbeschichtung Schutzdauer von Beschichtungen
- gilt bis zur ersten Instandsetzungsmanahme
- keine Gewhrleistungszeit! (juristischer Begriff)
- kurz 2 - 5 Jahre
- mittel 5 - 15 Jahre
- lang > 15 Jahre
Beschichtungssystem1) - Grundbeschichtung Korrosionsschutz und Haftvermittlung, Einsatz von Zinkstaub (Wirkung als Anode, Porenverschluss bei Korr.) - Zwischenbeschichtung Barrierewirkung, hohe Schichtdicke und/oder Einsatz blttchenfrmiger Eisenglimmer-Pigmente (s. Abbildung) - Deckbeschichtung optische Eigenschaften (Farbe, Glanz), Stabilitt gegen UV-Licht, Bewitterung, Chemikalien und Abrieb
Stahloberflche
O2, H2O Beschichtung
1)www.bundesverband-korrosionsschutz.de
Eisenglimmerpigmente (REM)
Pigmente mit Barrierewirkung
Metallische berzge - Schmelztauchen / Duplex-System
- thermisches Spritzen
- galvanische berzge
- Vakuum-Aufdampfen
Feuerverzinken
Thermisches Lichtbogenspritzen Galvanische berzge
Anorganische berzge - Emaillieren Auftrag glasbildender u. a. Oxide, schichtbildend, bis 2 mm
Fe Tauchen/Spritzen sowie Glhen bis 900 C, surebestndig! - Brnieren Erzeugung schwarzer Mischoxidschichten von FeO und Fe Fe2O3 (Fe3O4), nicht schichtbildend, bis 1 m Tauchen in Lsungen von NaOH/NaNO2 u. a. Stoffen - Chromatieren / Bildung chromat- oder chrom(III)-oxidhaltiger Schutzschichten
Passivieren Tauchen in Lsung von Chromsure H2CrO4 oder Cr(III)-verb.
Zn, Al gelb (Cr-VI)1), gelb-rtlich-grnlich (Cr-III)2), bis ca. 1 m - Phosphatieren Ausfllung fest haftender Phosphatschichten, Haftgrund
Fe, Zn, Al Beizen der Metalloberflche mit Suren, Tauchen in Lsungen von H3PO4/Metallphosphat
Bildung von Fe2+-phospat, nicht schichtbildend, unter 1 m (Fe2+-Ionen der Oberflche ) oder Zn2+-phosphat (grau), schichtbildend, bis 10 m
1)EU-Verbot fr PKW und Hausgerte 2)Cr(III)-Passivierung durch primre Ablagerung von MxCry(OH)z