DE1935836A1

DE1935836A1 - Verfahren und Einrichtung zum kathodischen Korrosionsschutz von durch einen Elektrolyten benetzten Oberflaechen

Info

Publication number: DE1935836A1
Application number: DE19691935836
Authority: DE
Inventors: Herbert Rose
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-09-16
Filing date: 1969-07-15
Publication date: 1970-03-19
Also published as: FR2018155A1; GB1232334A; NL6914007A; JPS4839702B1; AT280728B

Description

BANKKONTEN. HAMBURGE8 VOIKSBANK, KTO.-NB. iS98*G .VgMINSSANK HAM8UKG, KTO.-Nll. 11/14 POSTSCHECKi HAMBURG 1M6S

IHAMBURG 50 fÄltona), den JUUUS-1EEO-STII 2* -TEL 2B2457

P. 2991

Anmelder; Ingenieur Herbert Rost 2 Hamburg 13, JohnsalXae 20

¥®rfahren und Eiarishtung sum kathodieclien Eorrosionssohuts von durch einen Elektrolyten benetatsn Oberflächen«,

Die Erfindung betrifft ©in Terfahren und eine Einrichtung zum kathodischen Korrosionsschutz der τοη einem Elektrolyten benetzten Oberflächen eines zu schützenden Systeme, wie z.B. der Innenoberfläohe von Rohren, Behältern, Kühlern, Wärmeaustausehem oder ä@rgl._s dl© von einem Elektrolyten durchflossen ®Ind_D mit Hilfe von Opferanoden.

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Es ist ©in kathodiseher Korrosionsschutz von Innenoberfläehen in Behältern und Rohren bekannt» der nach dera galvanischen oder Premöatroraverfehren arbeitet· Ein Schutzötrora wird nach dem galvanischen Prinzip zur Verhinderung von Korrosion durch KLeraentbildung nach der elektrochemischen Spannungsreihe erzeugt. Nach dem Premdatroniverfahren entsteht der Schutzstrora fiber eine zwischen die Elektroden geschaltete Gleichspannungsquelle *

Bei den bekannten Verfahren sind die Opferanoden direkt in dem zu schützenden Behälter oder Bohr angeordnet und bilden mit dem Elektrolyten und den zu schützenden MetallinnenoberflHchen als Kathode ein geschlossenes System« Ein optimaler Korrosionsschutz wird dadurch erzielt, daß der Schütz der Kathode, d.h. der zu schlitzenden Oberfläche, auf direktem und kürzestem ',7eg erfolgen kann·

Zur Kontrolle der Schutzwirkung in zu Benutzenden System ist es bekannt, Ileßsonden vorzusehen, die mit einen Anzeigeinstrumentverbunden sind, welches das im Schutzobjekt herrschende Schutzpotential anzeigt·

Der Nachteil des Sehutzverfahrens nit der direkten Zuordnung der Anoden zu den Kathoden besteht darin, daß die Anoden nur in' geräumigen und gut zugänglichen Schutzobjekten angeordnet werden können und eine gleichQäSige Ycrteilung des Schutzes auf die zu schlitzenden Oberflächen daher nicht gewährleistet ist, und daß in engen Rohren oder Kühlern bzw. in Behältern mit engverzweigten Wasserkamnern der Einbau von Anoden nicht möglich ist«

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Außerdem können nich einernelto an den Kathoden in direkter Anodenn'ihe ^fJbcrnehutzpotentiale bilden, was eine erhöhte Ablagerung von Karbonaten zur Folge hat, und andererseits reicht das Schutzpotential an den in grösserer Entfernung von den Anoden liegenden kathodiechen Stellen zur Vermeidung einer Korrosion der Innenoberflächen der Rohre und Behälter nicht mehr aus·

Durch diese bekannte Anwendung des Schutzstromkreises nnch dem galvanischen- oder Freradstromverfahren ist es schwierig,eine gleichmäßige Schutzpotentialverteilung an den Innenwänden, die kathodisch geschützt v/erden sollen, zu erreichen.

Außerdem führt die direkte Zuordnung von Anode und Kathode zu starken Ablagerungen von Karbonaten an den Innenoberflächen und zur Verengung der zu schilt senden Einrichtungen und damit zu einer erhöhten Störanfälligkeit der Anlage.

Diese Schwierigkeiten und Nachteile v/erden nach der Erfindung dadurch varnieden» daß der Elektrolyt vor dem Benetzen der zu schützenden Oberllüchen ohne Zuhilfenahme von Fremdstrom mit Ionon beladen wird, wobei das zv/ischen dem Elektrolyten und der zu. schützenden Oberfläche erforderliche Schutzpotential durch Einstellung eines bestimmten Widerstandswertes zwischen der Opferanode Und der zugehörigen Kathode erreicht wird. - " "

Die Einrichtung zur Durchführung der Erfindung besteht darin, daß dera au nchitaenden Syetem eine oder mehrere vom Elektrolyten durchflosaene Kaiamern vorgenchaltst sind, in der, isoliert voneinander, über einen 7ideratand regelbare Elektroden

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angeordnet sind» wodurch der Elektrolyt von der Opferanode her mit Ionen beladen wird und οin- und auegangssoitig am zu schützenden Kühler od#dgl.einö Potentialmeßoonde mit nachgeechaltetem ISeßgerüt vorgesehen ist. Eine solche Kammer kann vorteilhaft eine !Trennwand tragen, die sie in einen Einlauf- und in einen Auslaufteil teilt. Die Trennwand lot isoliert vom Kammergehäuse und trägt an Haltern austauschbare Opferanoden.

w Anhand der Zeiclinung wird ein Aunführungsbeiepiel einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage beschrieben. Es zeigen Fig· 1 eine Anordnung für einen zu schützenden Kühler und Fig. 2 eine Kammer·

Die Korrosionsschutzanlage zeigt den zu schützenden Kühler 1 mit der Einlaufkammer 5 und der Auslaufkammer 8. Eine vorgeschaltete Kammer 2 besitzt im Innern Opferanoden 3· Die Kammer 2 steht über ein Verbindungsrohr 4 mit der Einlaufkaramer des Kühlers 1 in Verbindung. Der Wassersu- und -ablauf für . " die Kammer 2 erfolgt über ein Einlaßrohr 6 bzw. ein Abflußrohr 7·

Potential-Meßsonden 151 und K2 sind vor und hinter dem Kühler vor oder in der Einlaufkararaer 5 und der Auslaufkaramer 8 artgeordnet und mit einem Potentialraeßgerät 10 zusanmengeschaltet· Über einen an der Kammer 2 zwischen der Kathode 12 und der Anode 3 angeordneten Widerstand 11 wird der Grad der Beladung des Elektrolyten mit Ionen geregelt, die abhängig von den an den iteßsonden M1 und M2 gemessenen und abgelesenen ^ Werten erfolgen kann.

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Damit der Kühler 1 mit seinen KUhlrohren und seiner Ein- und Auslaufkammer 5 und 0 optimal gegen Korrosion geschützt werden kann, ist dem KUhler 1 eine Kammer 2 vorgeschaltet, die ein Elektrodensystem in Porm von isoliort zur Kammerwandung eingebauten Anoden 3 (z.B. Ilagneaium-Anooen) aufweint. Die Kammerwandung dient als Kathode 12· Die Opferanoden 3 können austauschbar an einer Trennwand 9 sitzen» die gegenüber dem Gehhuse 12 isoliert ist.

Zur Kontrolle des durch den Kühler 1 fließenden, in der Kammer 2 mit Ionen beladenen Wasuera und zur Erzielung eines

dp optimalen 'Jchutzpotontials im Kühler 1 sind ^Meßsonden 111 und M2 direkt vor und hinter dem Kühler 1 angeordnet. Das Schutzpotential kann über einen Umschalter 13 mit einem Meßgerät hohen Innemviderstandes gemessen werden·

Zur Regelung der Beladung des Elektrolyten mit Ionen sind die Blektroden 3 und 12 mit dem Y/iderstand 11 regelbar, der im Stromkreis 14 zwischen Anode 3 und Kathode 12 geschaltet ist·

Sie Kammer 2 kann in mehrere Zellen unterteilt werden, in denen verschiedene Potentiale einstellbar sind, die durch Meßsonden kontrollierbar sind. Dadurch ist dine gleichmäßige Beladung des Elektrolyten mit Ionen möglich· Ke besteht dann praktisch eine Anordnung von mehreren Kammern 2 hintereinander.

Anhand eines Beispiels soll die Anwendung des Korrosionseohutzverfahrens und der Anlage näher erläutert werdeni

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In der Kammer 2 wird der Elektrolyt durch die ISlektrodenanordnung 3 und 12 von der Opferanode 3 her mit Ionen beladen. Der Elektrolyt fließt etwa rechtwinklig zum Feld 15 zwischen Anode 3 und Kathode 12 und fließt weiter Über die

' Ionen Verbindungoleitung 4 in- den Kühler 1 ein, wobei die/beim Durchfluß durch den Kühler 1 ihre Ladungen angeben. Dadurch wird die lÖBun^stenoion dor lletall-Ionon an de;? zu nchUtzenden Oberfläche verhindert und ein Korrooionmichuts erwirkt.

Durch eine Verglelchsmeasung über die Meßeonden .HI und M2 wird dna herrechende Schutzpotential in Kühler ermittelt. Vienn z.B. an der Ileßeonde 211 bei einen aura Stahl beotehendon KUhler 1 und einer Hagnesiura-Anode 3 eine Spannung von 1000 mV und an der Meßsonde 112 eine Spannung von 600 mV ge-Tieθβen wird, int das Schutzpotential und somit die Schutzwirkung im K'lhleroyatera t nicht aunreichend zur Verhinderung von Korrosion« Die optinale Schutzwirkung wird bei Stahl nur erreicht, wenn an der Meßsonde H2 eine Schutzopannung von 800 mV gemessen wird. Bei anderen zu schützenden Systemen aus 8.B. 50 \l Stahl und 50 ',1 Kupfer muß an der Keßsonde M2 eine Schutsspannung von 700 mV. und bei vollständig aus Kupfer bestehenden Systemen von 250 mV vorhanden sein.

Sie Beladung des Elektrolyten, z.B. Wasser Im ?alle eines lühlero aus Stahl, bis sur Erreichung von 800 aV an der MeBsonde 112, damit das Wasser am Ende des Kühlers 1 noch das gewünschte Schutzpotential aufweist, wird nit Hilfe des Widerstandes 11 an der Zaniaer 2 derart vorgenommen, daß der Stroiafluß »wischen den Elektroden 3 und 12 durch Regeln des Widerstandes 11 erhöht wird. ^:;

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Dadurch ist auch die liögliöhkeit gegeben, starke Ablaserungen von !Carbonaten en den zu schützenden Oberflächen zu verhindern. Durch das Verfahren"sum kathodinehen Korrosionsschutz wird oh möglich, Je nachdem* nus welchem Werkstoff das au sehütsende System beetelit₉ durch die Verschaltung einer oder mehrera* Kammern 2 ntt einen Ilegelwiderstand 11 und vor und hinter den zu Benutzenden System angeordneten Keßsonden Ϊ31 und 142".. eine optimale Schutzwirkung gegen Korrosion auf verschiedenartige SU schützende Systeme zu erreichen, ohne daß Anoden direkt im zu schützenden System eingebaut werden müssen.

Eine Erprobung des erfindungsgeraäßen Verfahrens hat folgendes ergeben:

Ein Daimler-3enz Dieselmotor Typ HB 820 DB mit II » 950 PS_Ä und η =1400 U/min, Baujahr 1956, Zylinderzahl 12, mit einem geschlossenen Prisclikiililwasser-Kreislauf weist an den Zylinder-Laufbuohsen an den AuQenoberflachen kühlwasoeraeitig Korrosionen auf_t die in Form von Lochfraß die Laufbuchaen und das Kurbelgehäuse innerhalb von ca· 3000 Betriebsstunden zerstören, sodaß sie erneuert werden müssen.

Alle Bemühungen, diese Korrosion zu beseitigen, sei es durch chemische Zusätze zum Kühlwasser, sei es durch Änderung der Strömungsverhältnisse im Kühlsystem oder der Betriebsweise des Motors, d.h. durch Verminderung der Motorleistung mittels Drehzahl-Reduzierung, sind letzten Endes ohne befriedigenden Erfolg geblieben.

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Die Korrosionaerscheinungen sind auf elektrolytische Potentialdifferenzen infolge unterschiedlicher Temperaturen zwischen Zylinderblock und Laufbuchsen sowie infolge unterschiedlichen Saueratoffiiehaltes des Kühlwassers in Bereich zwischen den heißen Laufbuchsen und den kühleren I.Iotorteilen, ferner Therrioelementbildung im Kühlsystem an Stellen unterschiedlicher Hetalle und Temperatur zurückzuführen. ^

Hach Einsetzen von neuen Laufbuchoen wurde in die Kühlwasserdruckleitung vor Ihrem Eintritt in den Dieselmotor eine erfindungsgenäße Kanuner eingebaut· AIb Opferanoden wurden Magnesiumelektroden eingebaut, die mit dem Gehäuse der Kammer Über einen Y/iderstanderegler von 100 Ohm verbunden wurden. Vor und hinter dem Zylinclerkilhlrairn wurde je eine Potentialmeß-Bonde mit einer Meßkonstanten von 1600 EiV gegenüber einem Noriaalelenent Cu/CuSO* eingebaut. Diese Meßsonde besteht aus einem Jießkopf aU3 Magnesium, der isoliert voia Gehäuse bzw. der Leitunjawandung in den Elektrolyten hineinragt und vor dem eine Leitung zu einer Anschlußklemme herausführt. Zwischen der Anschlußklemme und dem Gehäuse ist das Potentialmeßgerät geschaltet. Ss wurde ein Schutzpotential von 500 mV vor dem Zylinderkiihlraum und ein {Schutzpotential von 700 mV hinter dem Zylinderkühiraum durch Verändern des Widerstandes an der Kammer eingestellt, da das Bezugsnaterial aus Stahl besteht.

iiach einer Laufzeit-von 3244 Stunden bei einer Kühlwassertemperatur von ca. 85⁰C wurde festgestellt, daß die Laufbuchsen nach dieser Einstellung keinerlei Korrosionen aufwiesen und mit einem nahezu gleichmäßigen, oehr harten,

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hellgrauen Überzug bedeckt waren, Die KUhlvvaaaerräume im Zylinderblock zeigten ebenso einen gleichmäßigen, hellgrauen Überzug und waren von Korrosionen und Yerimreini- ^v guiigen völlig frei·

Mit Hilfe des Sohutsverfahrens kann künftig die normal© lebensdauer der Zylinder-Laufbuchsen bis zum natürlichen Verschleiß nach ca. 16 000 Betriebsstunden gegen bisher höchstens 4000 Stunden erreicht werden»

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Claims

Patentansprüche

Λ*) Verfahren zum kathodischon Korrosionsschutz der von einem Elektrolyten benetzten Oberflächen eines zu schutzenden Systems, wie z.B. der InnenobsrflMche von llohren, Behältern, K'ihlern, ^Hrracaustauschern od.dgl., die von einen Slektrolyten durchflossen eind, mit Hilfe von Opforanoden, dadurch gekennzeichnet, da/ϊ der 321ektrolyt vor dem Benetzen der zu schützenden Oberflächen ohne Zuhilfenahme von Fremdstrom mit Ionen beladen wird, wobei dae zwischen den Elektrolyten und der zu Benutzenden Oberfläche erforderliche Schutapotential durch Einstellung eines bestimmten Ί/iderstandswertC3 zwischen der Opferanode und der zugehörigem Kathode erreicht wird.

2# "Einrichtung sur !Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I₉ dactarsh gekennzeichnet, daf3 des zu schützenden System eine oder mehrere von Elektrolyten durchflogsene Kammern (2) vorgeschaltet sind, in der isoliert voneinander Über einen *»7iderstand(11) regelbare Elektroden (3 und 12) .angeordnet sind und ein- und ausgangsseitig an zu schützenden Xühler od.dgl. eine Potentialmeßsonde (ΙΠ bzv7. 122) mit Meßgerät (10) vorgesehen ist.

1· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß elie Kanaer (2) ©inen Ziin- und Auslauf teil hat und isoliert 'befestigte Opferanoden (3) enthalt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3« daete^» ^Gsenra^eiehnetj daß der Ein— unö AiÄSlauftsil in eier Kararaer (Z!■ Zmyiki. sine 5renn- wanä (9) getrennt sind und d^ä..e Opferanoöen (3) isoliert vo-

ii?A an der "r „mvyand £9) bsfeat^ -t jind, * ' UÖ98 ' 'ISS? .

BAD ORIÖINAI.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4_t dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (2) in mehrere Zellen unterteilt ist, in denen jeweils verschiedene Potentiale einstellbar sind, die durch Meßsonden kontrollierbar sind.

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