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