DD233383A1 - KATODISCHE SCHUTZSTROMANLAGE FOR EXTERNAL CORROSION PROTECTION OF EARTH-INSTALLED METALLIC PLANTS - Google Patents
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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. 1The invention relates to systems of the type mentioned above for external corrosion protection, for example metallic containers and pipelines. The aim of the invention is a reduction in the cost of construction, monitoring, maintenance and a reduction in energy consumption of such systems during operation. The object of the invention is to significantly reduce the electrical resistance in the protective circuit, by much better introduction into the propagation of the protective current in the electrolyte earth, so lowering the contact resistance protective anode electrolyte earth. According to the invention, the protective anodes are no longer as previously used in bedding masses or directly in the soil, but in a good Leitfaehigen liquid electrolyte (Guelle), which in a container (Guellelagerbehaelter or Erdbecken) with liquid-tight, under the conditions of application well stromdurchlaessigen walls (cement concrete with Bitumenauftraegen) or earth-sealed walls is located. Inert anodes (FeSi alloy) or active anodes (aluminum alloys) serve as protective anodes and also inorganic salt solutions (magnesium chlorides) as electrolytes. Fig. 1
Description
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.The invention relates to a cathodic protective current system for external corrosion protection of buried metallic equipment, preferably steel pipelines, pipelines made of steel, cables with metallic sheaths or metallic containers, etc., as used, for example, for receiving and forwarding of agricultural animal husbandry products and production, such as manure, manure, Silosickersaft od. Like. Already found extensive use.
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.By DD-PS no. 2111585 an anode assembly for cathodic corrosion protection buried pipelines is already known, in which find foreign current-fed anodes use, which are arranged parallel to the line to be protected at a small distance from the axis, and their distance from each other about twenty times the distance of the anodes from the line is. This distance may be 100 m, depending on specific local conditions. The anodes arranged over the entire line length are each connected to the plus pole of a rectifier system located in the vicinity of the half line length. The negative pole is connected to the line to be protected. Between the anode cable and the anodes, above-ground measuring columns are connected with balancing resistors in order to achieve a uniform propagation of the protective potential over the entire section to be protected. The plant can be used with special earths by feeding direct current into the earth, which flows across the earth as an electrolyte to the metallic object of protection, which is, for example, a steel pipeline. In practice, one keeps distances of the protective anodes to the protected object of 200 to 500 m, so that the protection current can be well distributed. In the "Handbook of cathodic corrosion protection" by Baeckmann and Schwenk, 1972 Edition, Verlag Chemie, Weinheim, Bergstraße, Chapter Vl, pages 142 et seq. And Chapter VII, pages 152 et seq., Cathodic extraneous current protection systems are described and shown, both for buried tanks are also suitable for extensive piping systems where the possibility of supplying AC power from a public power grid is involved and are areas of low electrical ground resistance.
Für den katodischen Fremdstromschutz erdverlegter Rohrleitungen, Tanklager usw. werden in erster Linie Anoden aus Stahlschrott, Eisnsiliziumlegierung (F-eSi) unH Graphit verwendet.For the cathodic protection of buried pipelines, tank farms, etc., mainly anodes made of steel scrap, iron-silicon alloy (F-eSi) and graphite are used.
In Meerwasser finden für den katodischen Innenschutz häufig platinierte Titananoden oder FeSi-Anoden mit ca. 3% Molybdän Anwendung (s. Kapitel VII, S. 157 ff.).In seawater, platinum-plated titanium anodes or FeSi anodes with about 3% molybdenum are often used for cathodic protection (see Chapter VII, pp. 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.In general, extraneous anode anodes are embedded in the soil in a combination of bentonite, Glauber's salt, gypsum and additionally coke, to substantially reduce the earth propagation resistance.
Um die elektrische Leistung und damit die laufenden Betriebskosten niedrig zu halten, wird stets ein möglichst niedriger Erdausbreitungswiderstand angestrebt.In order to keep the electric power and thus the running operating costs low, always the lowest possible earth propagation resistance is sought.
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 Anodenanschlußkal~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.All the known cathodic protective current systems described above have the disadvantage that the majority of the power of the protective rectifier is required to initiate the protective current through the anode plant into the ground. For longer cables anode and especially great protection currents considerable power losses occur in the Anodenanschlußk al ~ Pedal one that can not be neglected. Such known systems require a considerable installation effort. To reduce the propagation resistance in the soil costly bedding masses for the protective anodes, especially in continuous anode systems are required. Due to the large distance between the anode field and the protected object, the cable requirement is relatively high. For laying the anodes and cables extensive earthworks are necessary, which must be carried out partly by hand.
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.The already known in itself laying of protective anodes in liquid electrolytes, such as seawater or fresh water, has the disadvantage that the protective anodes and the object to be protected must be in the same electrolyte. Without exception, it has hitherto been customary to arrange the protective anodes for buried protective objects in the same electrolyte earth. On the other hand, the experts already know that the electrical resistivity of waste products of agricultural animal husbandry and production, such as liquid manure, manure or silosickersaft, is extremely low.
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.The aim of the invention is a reduction of the construction costs for cathodic protective power systems for outdoor corrosion protection of buried metallic plants by reducing the demand for material and labor as well as energy, so for example to protective anodes, cables, bedding, earthworks and electric power for ongoing operation of the system.
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.The invention has for its object to design a system of the type described above, which allows to substantially reduce the electrical resistance in the protective circuit, in particular by a much better introduction and propagation of the protective current is achieved in the electrolyte earth, so the contact resistance protective anode -Electrolyte earth is significantly reduced.
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.According to the invention, the protective anodes for the cathodic protection of buried metallic systems are no longer, as hitherto internationally accepted, in bedding masses or directly in the ground, but in a highly conductive liquid electrolyte, which is in a container with liquid-tight, but still good flow permeable walls However, the container must be completely or at least partially electrolytically conductive contact with the ground, so that an electrically good conductive connection of the protective anodes to the object to be protected, for example, to be protected against corrosion Stahirohrleitung greater length over a galvanic chain consisting of the liquid electrolyte in the Container, the current-permeable container walls and the electrolyte earth, consists.
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.Surprisingly, it has now been found that the electrical contact resistance of the liquid electrolyte through the container walls in the ground and also the Erdausbreitungswiderstand, despite applied insulating coatings of the container walls, is very low.
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.This is the case when, for example, as inert Anodes anodes of FeSi alloy, steel scrap, magnetite, graphite or lead silver alloys and known as liquid electrolyte, for example, any known biological waste of agricultural animal and plant production, such as manure, manure or silosickersaft, and as a container Storage containers are used for such waste products, for example manure storage containers of an animal production plant, which have liquid-tight but readily flow-permeable walls and if the buried metallic installations are, for example, electrically isolated from the animal production facility by a non-metallic pipe piece connected to the slurry storage tanks. Such containers with liquid-tight, but good flow-permeable walls may be, for example, containers with walls of silicate building materials, such as cement concrete, or brickwork, which may also be provided with an internal and / or external bitumen application. It is important above all, that if such or other microporous substances are used as container walls, further conditions must be given so that they are liquid-tight, but the electric current poorly conductive microporous materials are good current-permeable according to the general understanding of the art.
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.If microporous substances come into contact with an electrolyte, the electrolyte is absorbed by the capillary forces of the microporous substance and retained so strongly that the electrolyte impregnates the substance but does not pass through it. He is thus liquid-tight.
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.Due to the large inner surface of the plurality of micropores, the penetrated electrolyte still accumulates with soluble salts of the microporous material. As a result, the electrical conductivity of the infiltrated electrolyte is further improved, as a result of which the per se poorly electrically conductive substance is better current-permeable. He becomes a second-order leader.
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.The current permeability is particularly good if the electrolyte which has penetrated into the microporous substance is good current-conducting per se, owing to its high content of soluble salts, for example manure.
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.Another condition for the good current permeability is that the microporous material does not dry out. He must therefore be touched by both sides of electrolytes. For example, if on one side of such a microporous wall of a slurry concrete cement slurry tank the liquid electrolyte slurry and on the other side, so that a one-sided drying of the wall is avoided, then the wall is constantly saturated with the liquid electrolyte slurry and under such conditions of use surprisingly good flow permeability. This then applies to other microporous materials, for example, except for silicate building materials, also for wood, brickwork and artificial earth pools with earth-sealed walls. As far as the organic sealants, for example bitumen, ie so-called thick layers of several millimeters thickness (in practice 2 to 6 mm) are concerned, these are in the opinion of the art liquid-tight and electrically insulating.
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.However, electron micrographs prove that they are not completely liquid-tight and also have microscopic pores that fill with capillary and other physical forces with the electrolyte. As a result of these micropores filled with electrolytes, according to the general understanding, organic substances that are generally considered as electrical nonconductors become current-permeable substances under the special conditions of use as coating materials on containers filled with electrolyte. The current permeability is further increased by cracks present in the coating as a result of changing temperature loads in open, weathered containers as well as by additional microporosity due to natural aging of the coating. This porosity and the large surface area of the organic coating wetted by the electrolyte result in the total electrical resistivity, despite the intrinsic high resistivity of the organic coating material, being relatively small, as is well known, from the product of resistivity the surface wetted by the electrolyte is calculated.
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.Under the conditions of use mentioned and applied in practice, it is therefore understandable that container walls made of building materials with microporous structure, despite the coating with organic substances, to well stromdurchlässigen container walls, which confirms the practice sufficiently.
Bei Tierprodulctionsanlagen der vorstehend erwähnten Art ergeben sich mit einer erfindungsgemäßen Scnutzstromanlage besonders vorteilhafte Verhältnisse.In Tierprodulctionsanlagen the above-mentioned type arise with a Scnutzstromanlage invention particularly advantageous conditions.
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.Due to the large volume of slurry storage containers, the volume of the previously used bedding for the protective anodes is exceeded by a few powers of ten, so that the contact surfaces of the electrolyte earth with the well current-permeable under these conditions slurry storage containers are extremely large, whereby the contact resistance of the protective anodes through the container walls to Electrolyte earth is extraordinarily small. It is therefore clear that such containers with Abprodukten of agricultural animal and plant production at the known extremely low electrical resistivity of the latter, an ideal installation for protection anodes cathodic protection systems for external corrosion protection of buried metallic plants represent. In another embodiment of the invention, the electrolyte may also consist of inorganic salt solutions, for example of magnesium chloride or sodium chloride. Such are known to be used in the winter road service to keep the streets of ice and snow clear. As a container then known storage containers for such salt solutions and known as protective objects metallic plants.
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.The containers need not necessarily consist of silicate building materials, but may also, as has already been stated, be made of organic building materials, for example of wood, if the other conditions, such as liquid-tight walls, which are nevertheless permeable to electricity under the conditions of use, are given. Also containers in the form of artificial basins, lagoons, caverns, etc. are suitable, the earth-sealed and therefore liquid-tight and yet under the mentioned conditions of use good flow permeable walls to the electrolyte earth. The walls may also be partially or completely sealed with foil which, surprisingly, transmits the protective current since it has the same microporosity as the organic coating materials already mentioned. The advantages of such containers are that they are already available for other purposes, so no further expenses for the installation of the protective anodes are required.
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.Extraneous power plants generally use inert anode materials consisting of steel scrap, FeSi alloys, magnetite or lead silver alloys, as already mentioned. They are also particularly suitable for liquid electrolytes according to the invention of cathodic protective current systems. However, according to the invention, the protective anodes do not necessarily have to be connected to inert anode and not to an external current source. In a further embodiment of the invention, they may also just as well be made of active anode material, for example of aluminum, magnesium, zinc or alloys of these metals. In this case, then an external power source is not required. Another advantage is then that according to the invention now also by the use of aluminum-based active anode material in a liquid electrolyte of this material, which was previously unusable because of the passivation for buried power plants, can now also be used advantageously for buried metallic plants. Heretofore, aluminum alloy protective anodes have only been suitable for seawater protection objects having high chloride content and low resistivity, for example, for ships. As further advantages are added that aluminum or its alloys as anode material, in comparison with the previously laid in soil active anode material (Mg), much cheaper and much cheaper in the current yield. Calculations and Stromeinspeiseversuche revealed that in inventive cathodic protection systems for external corrosion protection of buried metallic systems with external power supply, the need for protection anodes is much lower and relatively low rectifier voltages are sufficient to feed the entire protection power requirements for extended buried metallic systems and to protect them against external corrosion. For this purpose, a minimum level of the liquid electrolyte in the container is sufficient, which ensures the full function of the protective anodes arranged therein.
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:The well-known frequent necessary change of the contents of such containers, for example, for waste products of animal and plant production, and the mechanical homogenization (computer system) have a favorable effect, because thereby the electrolyte is renewed in the vicinity of the protective anodes more often and an increase of the propagation resistance as with known buried protection anodes, is prevented with certainty. In addition, a reduction in concentration and thus an increase in the resistance by leaching, as in the previously laid in earth bedding masses avoided. Cathodic protective current systems according to the invention are particularly advantageous in connection with industrial animal and plant production plants, also because they already have the necessary electrolytes and containers with the liquid-tight, well-permeable walls under the conditions of use and the necessary power supply networks for energy supply are available. Conditional protection devices according to the invention are also suitable for the use of protective anodes in reservoirs for irrigation systems, if the water has only a low electrical resistance (such as Saale, Unstrut or brackish water), and the container as possible all year round, or at least sufficient for the function the anodes are filled. When using Schutzstrommaniagen invention, the following economic and other advantages arise, summarized again:
— der Bedarf an Schutzanoden ist wesentlich niedriger,The need for protective anodes is much lower,
— Bettungsmassen, teilweise aus Importen, sind nicht mehr erforderlich,- Ballast masses, partly from imports, are no longer required
— der Bedarf an Zuleitungs- und Verbindungskabeln ist wesentlich geringer,- the need for supply and connection cables is much lower,
— 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,- There is a considerable saving in earthworks, because the protective anodes can be used in existing containers with liquid electrolytes, and only short cable trench are necessary,
— die elektrischen Parameter der erfindungsgemäßen Schutzstromanlagen erfüllen die Standardforderungen optimal,The electrical parameters of the protective current installations according to the invention optimally meet the standard requirements,
— durch den extrem geringen Ausbreitungswiderstand im Schutzstromkreis treten laufend Einsparungen an Energiekosten für den Betrieb der Schutzstromanlage ein,- Due to the extremely low propagation resistance in the protective circuit, savings in energy costs for the operation of the protective current system are constantly occurring,
— 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,- The formation of oxide layers on the protective anodes, especially when using active anodes of magnesium alloys, by anodic stress, as previously occurred in burial and were only partially prevented by the usual bedding masses, is avoided by the inventive laying of the protective anodes in liquid electrolytes with certainty , as well as an increase of the propagation resistance,
— der Einsatz von kostengünstigen Aluminiumlegierungen als Aktivanoden ist nun erfindungsgemäß auch für erdverlegte metallische Schutzobjekte möglich,The use of cost-effective aluminum alloys as active anodes is now also possible according to the invention for buried metallic protective objects,
— das Kontrollieren, Auswechseln bzw. Erneuern der Schutzanoden ist im Vergleich zur bisherigen Erdverlegung der Anoden mit sehr geringem Aufwand verbunden.- The control, replacement or renewal of the protective anodes is connected in comparison to the previous burial of the anodes with very little effort.
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. The savings in economically valuable materials and raw materials, such as anode material, material for the cables and bedding are significant and thus also the reduction of the total cost of cathodic protection systems for outdoor corrosion protection of buried metallic plants. Nevertheless, there is no reduction in the utility value of such systems.
Die Erfindung wird nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 — das Prinzip der fremdstromgespeisten katodischen Schutzstromanlage zum Außenkorrosionsschutz erdverlegterThe invention will be explained in more detail below on some embodiments. In the accompanying drawings: FIG. 1 shows the principle of the externally powered cathodic protective current system for external corrosion protection buried
Güllepipelines der Tierproduktionsanlage, Fig. 2 — das Prinzip der katodischen Schutzstromanlage mit dem als Erdbecken ausgebildeten Behälter und den erdgedichteten Wänden,Slurry pipelines of the animal production plant, Fig. 2 - the principle of the cathodic protective current system with the trained as a Erdbecken container and the earth-sealed walls,
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 ls = 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.3 shows the principle of the galvanic cathodic protective current system with active anodes of aluminum alloys. As can be seen from Fig. 1, the four inert anodes are 1; 2; 3 and 4 of a known FeSi alloy in the manure 5, which is located in the slurry storage container 6 of the animal production plant 7, respectively. The cement concrete walls 8 with the bitumen orders 9 can also be seen. The large-scale slurry storage tank of about 5000 m 3 volume has a large surface area. The specific resistance of the liquid manure is extremely small with φ = 0.5 ... 0.2Om and thus considerably undercuts both the specific resistance of the electrolyte earth with φ = 40μm (dry) and φ = 1μm (humid). As can be seen from Fig. 1, the 4 FeSi anodes when laid in manure instead of a number of such anodes when buried underground in bedding masses to sinzuspeisen with the rectifier voltage of 24 volts the protective power demand of l s = 3OA. The propagation resistance of one of these FeSi43 inert anodes with dimensions D = 0.11 m and an effective length of L = 0.70 m was determined to be about 2 Ω in the feed-in experiment at the specific resistance of the slurry of φ = 0.5Hm. This results in the anode group consisting of four inert anode and an anode distance of 5 m from each other only 0.5Ω. In contrast, the earth propagation resistances for buried anode fields are measured in bedding masses of 1.8 Ω. The values for the anode slabs laid in manure are thus far more favorable than with conventional burial, despite the considerable savings made by anodes.
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.It has also been found that the current load at 4 inert anode, laid in manure at the protection current of I 5 = 30 A for 1 FeSi 43 Inertanode about 8 A and the maximum allowable current load is about 11A. The loss of mass per 1 A / year st approx. 0.35 kg. With the current load of approx. 8 A / inert anode and its piece mass of 43 kg, this results in a service life of: a. 16 years.
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.The liquid manure pipeline 10 represents the catodically protected object. From FIG. 1, the galvanic chain, consisting of the jelly 5, the well-permeable under the illustrated conditions cement concrete walls 8 with 3itumenaufträgen 9 of the slurry storage container 6 and the electrolyte earth 12, well to recognize. Likewise, the partial contact of these cement concrete walls with the electrolyte earth is seen. The minimum liquid manure level of about 1 m in the jug storage container ensures the full functioning of the inert anodes laid therein, as conducted feed-in tests have shown with up to this level empty-pumped slurry storage containers.
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.The required mains connection 13 for the rectifier rectifier 14 at the slurry pumping station 15 can also be seen. The control cabinet 16 is installed in the immediate vicinity of both the inert anodes 1 to 4 and the slurry pipeline 10. As a result, as can be seen, extremely short cable connections for both the supply cables 17 and the connection cables 18 are irrelevant for such systems.
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.The Erdbecken 19 shown in FIG. 2 is wholly or partially designed with film 25 and filled with silosickers 26. But such basins also find application for liquid manure, sewage and alkalis for road winter service, if cohesive 3-floors are available, which ensure the necessary liquid tightness after compaction. In the remaining features, this protective current system essentially corresponds to that shown in FIG.
Da das Erdbecken keine elektrisch leitende Verbindung zu den erdverlegten metallischen Angaben hat, entfällt hier das lichtmetallische Rohrstück als elektrische Isolierstrecke.Since the earth basin has no electrically conductive connection to the buried metallic information, the light-metallic pipe section is omitted here as an electrical insulating section.
N\e weiterhin ersichtlich ist, genügen hier lediglich erdgedichtete Wände 20, welche die Zementbetonwände mit 3itumenaufträgen voll ersetzen. As can be seen further, only earth-sealed walls 20 are sufficient here, which fully replace the cement-concrete walls with three-inch jobs.
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.η of Fig. 3 is the manure storage container 6, again with the bitumen orders 9, filled with the manure 5 to see how such .agerbehälter are often present outside of localities. The four introduced active anodes 21 to 24, consisting of aluminum alloy, are also shown. A mains connection is not required, as you can see.
)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.) by the electrochemical negative potential of the aluminum alloy of the active anodes compared to the steel pipe 27 jestehte negative voltage of about 0.3V, which ensures a sufficient flow of the protective current through the connecting cable 18: ur steel pipe 27. It has a particularly favorable effect that the slurry reacts alkaline and also prevents its passivation of the aluminum anodes by covering layer formation.
Claims (6)
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| DD27208184A DD233383B1 (en) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | KATODISCHE SCHUTZSTROMANLAGE FOR EXTERNAL CORROSION PROTECTION OF EARTH-INSTALLED METALLIC PLANTS |
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| DD27208184A DD233383B1 (en) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | KATODISCHE SCHUTZSTROMANLAGE FOR EXTERNAL CORROSION PROTECTION OF EARTH-INSTALLED METALLIC PLANTS |
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ID=5564423
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| DD27208184A DD233383B1 (en) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | KATODISCHE SCHUTZSTROMANLAGE FOR EXTERNAL CORROSION PROTECTION OF EARTH-INSTALLED METALLIC PLANTS |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108796509A (en) * | 2018-08-23 | 2018-11-13 | 温州嘉伟环保科技有限公司 | A kind of water pump and pipe fitting protective device for strong corrosive sewage reverse osmosis membrane |
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1984
- 1984-12-29 DD DD27208184A patent/DD233383B1/en not_active IP Right Cessation
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| CN108796509A (en) * | 2018-08-23 | 2018-11-13 | 温州嘉伟环保科技有限公司 | A kind of water pump and pipe fitting protective device for strong corrosive sewage reverse osmosis membrane |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DD233383B1 (en) | 1988-02-24 |
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