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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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-
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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
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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
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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
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Metallische berzge - Schmelztauchen / Duplex-System
- thermisches Spritzen
- galvanische berzge
- Vakuum-Aufdampfen
Feuerverzinken
Thermisches Lichtbogenspritzen Galvanische berzge
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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