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Korrosionsschutzbinde aus Kunststoff-oder Kautschukfolie, insbesondere
für erdverlegte Rohrleitungen Alle Konstruktionsteile aus Eisen und Stahl, die der
feuchten Atmosphäre oder den Einflüssen von Wässern, Lösungen, Erdreich oder Mauerwerk
ausgesetzt sind, bedürfen, um auf die Dauer gegen Zerstörungen geschützt zu sein,
einer Umhüllung, die aggressive Dämpfe, Feuchtigkeit usw. fernhält. Derartige Medien
mit starker Angriffsneigung wirken insbesondere dadurch, daß sie in Form ionisierter
Elektrolyte an das zu schützende Objekt gelangen und durch chemische bzw. elektrochemische
Angriffe, je nach ihrer Intensität, eine mehr oder weniger schnelle Zerstörung herbeiführen.
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Im allgemeinen verwendet man zum Schutz gegen die erwähnten Einwirkungen
bei oberirdischen Konstruktionsteilen abdeckende Filme, die vorzugsweise in Form
von Anstrichen aufgebracht werden. Unterirdisch verlegte Rohrleitungen für Gas,
Wasser, Öl usw. erhalten Umhüllungen mit Binden, Folien oder sonstigen Bandagen.
Die Wirksamkeit derartiger Schutzschichten ist um so besser, je weniger sie für
Feuchtigkeit durchlässig sind. Am besten würden solche Materialien sein, die überhaupt
keine Durchlässigkeit für Wasser mit darin gelöstem Bodenelektrolyt besitzen. In
diese Gruppe wären die Metalle einzuordnen; ihre Anwendung, die zuweilen in Form
von galvanischen Überzügen erfolgt, ist auf die Dauer jedoch nur bei größerer Schichtdicke
von Erfolg.
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Materialien mit geringer Durchlässigkeit für Feuchtigkeit sind die
Kunststoffe. Bei genügender Homogenität zeigen siie einen nur sehr geringen Ionenschlupf,
welcher ohne Bedenken hingenommen werden kann. Man muß daher Kunststoffe, wie z.
B. Polyvinylchlorid, für sich allein oder in Verbindung mit Steinkohlenteer, Polyäthylen,
Polyamiden, Tetrafluoräthylen usw. heute zu den besten Korrosionsschutzumhüllungen
zählen. Schädliche Auswirkungen könnten bei Kunststoffen lediglich durch Fehler
im Herstellungsgang oder durch spätere mechanische Verletzungen der Umhüllungen
hervorgerufen werden. Aber auch diese sind vermeidbar, wenn man bei Herstellung,
Transport, Lagerung und Verarbeitung von Korrosionsschutzmitteln auf Kunststoffbasis
sorgsam verfährt. Im allgemeinen sind sie sogar weniger empfindlich als bituminöse
Umhüllungen.
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Der Verlauf des elektrischen Widerstandes von Korrosionsschutzumhüllungen
in Abhängigkeit von der Zeit bei der Verwendung gibt ein charakteristisches Abbild
der Ionendurchlässigkeit bzw., umgekehrt ausgedrückt, des Schutzwertes einerKorrosionsschutzbinde.
Fällt nämlich der elektrische Widerstand, den man zweckmäßig auf die Fläche von
1 dm2 ohne Berücksichtigung der Schichtdicke berechnet, schnell ab, so ist dieser
Verlauf ein Maß für die zu erwartende Korrosion infolge von Ionenaustausch und Lokalströmen.
Im allgemeinen wird ein bleibender Widerstand von etwa 5 .104 bis 5 - 105 Ohm, auf
die Fläche von 1 dm2 berechnet, ausreichend sein, wobei allerdings vorausgesetzt
werden muß,, daß eine vollkommene Homogenität der Schutzschicht vorliegt. Die angegebenen
Werte werden von Materialien auf Kunststoffbasis erheblich überschritten, woraus
die Überlegenheit der Kunststoffe, die mit Hilfe von Adhäsionsklebern oder klebenden,
dauernd weich und plastisch bleibenden Korrosionsschutzmassen oder für sich allein
aufgebracht werden, gegenüber dem Angriff von Feuchtigkeit und Bodenelektrolyt eindeutig
hervorgeht.
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Für das Zustandekommen von Zerstörungen an erdverlegten Rohrleitungen"
Kabeln usw. durch Korrosion sind nun aber nicht nur rein chemische, sondern auch
durch vagabundierende Erdströme hervorgerufene elektrochemische Angriffe verantwortlich.
Fließt nämlich in einer Rohrleitung ein Gleichstrom, so wird dieser an allen Stellen,
wo er aus der -Rohrleitung in den feuchten Erdboden austritt, je nach der örtlich
vorliegenden Stromdichte, entsprechend dem Faradayschen Gesetz mehr oder weniger
starke :'£btragungen des als Ionen aus dem Kristallgitter austretenden Eisens hervorrufen.
Bei auf kleinste Flächen begrenzten Stromaustrittsstellen, wie sie z. B. durch Haarrisse
oder kleine Löcher in der Isolierung hervorgerufen werden, kann die Stromdichte
unter Umständen so groß sein, daß in verhältnismäßig kurzer Zeit eine lokale Perforation
des Rohres in Form des sogenannten Lochfraßes eintritt. Derartige Vorgänge sind
in den Gas- und Wasserrohrnetzen insbesondere von Großstädten sehr häufig, da elektrische
Streuströme von elektrischen Anlagen der verschiedensten
Art, z.
B. von elektrischen Bahnen und vorzugsweise solchen, die mit Gleichstrom betrieben
werden, ausgehen. Man hat seit langem versucht, den Einfluß derartiger Ströme auszuschalten
bzw. auf ein unschädliches Minimum zu beschränken; aber alle Versuche konstruktiver
Art seitens der Bahn- und Rohrnetzeigentüm-er sowie die bisherigen Korrosionsschutzmaßnahmen
mit Hilfe von Umhüllungen brachten nicht den gewünschten vollen Erfolg.
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Weiterhin ist es auch bekannt, zum Schutz gegen elektrische Ströme,
insbesondere gegen vagabundierende Erdströme Schutzbinden mit -letallfolieneinlagen
zu verwenden oder auch den zu schützenden Gegenstand mit einer zusätzlichen metallischen
Umhüllung als Abschirmung zu versehen, wobei letztere auch mit dem zu schützenden
Bauteil, gegebenenfalls über Gleichrichter, verbunden sein kann.
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Die Erfindung betrifft dieVerbesserung der Schutzwirkung von Korrosionsschutzbinden
durch den ungewöhnlichen Weg, an Stelle der sonst allgemein erstrebtenWiderstandserhöhung
der Binden den Binden künstlich eine vorbestimmte geringe elektrische Leitfähigkeit
zu erteilen, um die Konzentration etwaiger Streuströme an bestimmten Punkten (Poren)
zu verhindern, den Angriff der Streuströme also gleichmäßig zu verteilen, sie aber
andererseits durch genügend niedrige Durchgangsleitwerte auf eine weit geringere
Höhe zu begrenzen, als sie in ungeschützten Rohren auftreten würden. Zu diesem Zweck
ist die erfindungsgemäße Korrosionsschutzbinde aus Kunststoff- oder Kautschukfolie
hergestellt, deren Folienmaterial durch die an sich bekannte Einlagerung von leitenden
Pigmenten, wie- Ruß, Graphit od. dgl., eine vorbestimmte, geringe elektrische Leitfähigkeit
aufweist. Diese Leitfähigkeit muß nicht notwendig beim Herstellungsprozeß selbst
bereits vorhanden sein. Es können der Binde auch Stoffe beigemengt werden, die erst
bei Berührung der Binde mit dem Rohr, mit dem Erdboden oder einer weiteren Binde
bzw. einem entsprechenden Auftrag durch physikalische oder chemischeUmsetzungStoffe
erzeugen, die die gewünschte Leitfähigkeit ergeben.
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Eine leitende Schutzbinde für den Korrosionsschutz erdverlegter Leitungen
auf der Basis von Polyvinylchlorid hat beispielsweise folgendeZusammensetzung: 60
Gewichtsteile Polyvinylchlorid, 40 Gewichtsteile Weichmacher auf der Basis von Estern
der Ph.thalsäure, der Adipinsäure, der Sebazinsäure od. dgl., 20 Gewichtsteile leitfähiger
Ruß, 30 Gewichtsteile Graphit. Der elektrische Widerstand derartiger Folien liegt
unter 1000 Ohm, berechnet auf eine Fläche von 1 dm2.
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Durch Verminderung des Ruß- und Graphitanteils können auch weniger
leitfähige Folien hergestellt werden bis zu dem etwa als Grenzwert anzusehenden
Wert von etwa 1000000 Ohm/dm2. Dieser Wert pflegt sich bei üblichen Schutzbinden
nach längerer Lagerung im Boden als Porendurchlaßwiderstand einzustellen. Richtlinie
für die gewünschte Leitfähigkeit der Binde sollte sein, daß der gleichmäßig verteilte
Leitwert den erwähnten Porenleitwert erheblich übersteigt.
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Eine andere leitende Korrosionsschutzbinde in Folienform besteht beispielsweise
aus 50 Gewichtsteilen Butylkautschuk in unvulkanisierter Form, 10 Gewichtsteilen
elektrisch leitendem Ruß, 50 Gewichtsteilen Graphit.
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Auch für den elektrischen Widerstand gelten die bei dem vorhergehenden
Anwendungsbeispiel gemachten Angaben. Die Folien können auch noch in bekannter Weise
mit Korrosionsinhibitoren sowie bakteriziden, fungiziden und insektiziden Stoffen
ausgestattet werden.
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Die Verarbeitung der Folien erfolgt entweder in direkter Wicklung
oder mit Hilfe eines einseitig aufgebrachten Klebers bzw. einer elektrisch leitenden
Korrosionsschutzmasse. Man kann diese Binden auf die ganze Länge der Rohrleitungen
wickeln. Es ist jedoch auch möglich, sie nur an Stromaustrittsstellen anzuordnen.
Besitzt nämlich die gesamte Oberfläche einer Rohrleitung denselben Übergangswiderstand
zum Erdboden, so wird auch der Stromaustritt sich jeweils auf eine große Fläche
verteilen, so daß selbst beim Fließen stärkerer Ströme in den Rohren die lokale
Stromdichte in der Austrittszone gering ist.
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Die Verwendung solcher Folien wird sich als besonders vorteilhaft
immer in solchen Gebieten erweisen, in denen die metallischen Installationen im
Erdboden einem anodischen Streustromangriff ausgesetzt sind, den sogenannten Stromaustrittsgebieten.
Ihre Anwendung würde dagegen in Stromeintrittsgebieten zu einer Erhöhung der Stromaufnahme
des Rohrsystems führen, die mitRücksicht auf den Schutz der Austrittszonen unerwünscht
ist. Wenn in diesen Gebieten, in denen bevorzugt nichtleitende Binden verwendet
werden sollen, wegen der Möglichkeit gelegentlichen Stromaustritts doch leitende
Binden zur Anwendung kommen, so empfiehlt sich hier die Verwendung von Binden mit
einem Widerstand, der an der Grenze des obenerwähnten Höchstwertes von etwa 105
Ohm(dm2 liegt.
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In Gebieten, in denen mit häufigem Polaritätswechsel des Streustroms
zu rechnen ist; kann eine Kombination leitfähiger mit nichtleitfähigen Binden derart
erfolgen, daß entweder zwei Binden übereinandergewi:ckelt werden, von denen die
untere eine verringerte elektrische Leitfähigkeit hat, während die obere isolierende
Eigenschaften nach Art der bisher bekannten Schutzbinden hat. Es kann auch eine
Binde verwendet werden, die aus zwei Schichten besteht, von denen die der Rohrwand
benachbarte hohe Leitfähigkeit, die dem Erdboden benachbarte geringe Leitfähigkeit
besitzt. An Stelle einer stufenförmig veränderten Leitfähigkeit kann auch eine über
die Dicke der Binde stetig verteilte Leitfähigkeit vorgesehen sein.
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Diese Anordnungen haben den Zweck, Ströme, die durch eventuelle Poren
der äußeren Hülle durchtreten, durch die Leitfähigkeit der inneren Schicht auf eine
größere Fläche der Rohrwand zu verteilen. Eine möglichst hohe Leitfähigkeit bis
unter 100 Ohm/dm2 ist deshalb in solchen Fällen erwünscht.
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Die Binden können auch aus mehr als zwei Schichten aufgebaut sein.
Zum Beispiel können in Stromeintritts- und -austrittsgebieten in gleicher Weise
Binden Verwendung finden, die aus drei Schichten bestehen, von denen die beiden
äußeren nichtleitend, die mittlere durch Einlagerung von Ruß leitend ist.
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Um einen Stromaustritt durch frei liegende Kanten der leitfähigen
Schicht zu verhindern, können weiterhin Mehrschichtenbinden derart ausgeführt werden,
daß die leitfällige Schicht nicht bis zur Bindekante reicht, sondern, gegebenenfalls
mit einem allmählichen Lebergang, in eine hochisolierende Kantenschicht übergeleitet
ist.
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Besonders vorteilhaft werden sich solche leitenden Schutzbinden auch
dort erweisen, wo in anodischen Austrittsgebieten für Streuströme kathodischer Schutz
mit Zink- oder Magnesiumelektroden oder mit Fremdspannungen angewendet wird. Die
gleichmäßige
Verteilung des Streustromes über die volle Oberfläche
erleichtert seineKompensation durch einen Schutzstrom mit niedrigen Potentialdifferenzen.
Sie wird also besonders bei kathodischem Schutz ohne Fremdspannung vorteilhaft sein.
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Die Schutzbinden können auch in bekannter Weise durch Auf- oder Einlagerung
von Geweben, Gewirken, Geflechten, Vliesen od. dgl. mechanisch verstärkt sein.