DE1960274A1 - Verfahren zum Schutz von Schiffsruempfen u.dgl. gegen Meeresorganismenbefall und Korrosion - Google Patents

Description

'. Kr: 'rl _ V or öse _: ' , ;-. ;_v ; , ; / "■'..

?vü/ η _c■ -·; ':··..:.: - Puilach Münch en—Pull ach, den Ί, Dezember 69

10056\l.-:.:iil,i:»:^n^^nm2- ■:■ . ■

ItEPBiEEJLD SMELTING GOEP0EATI0H (ALLOTS) LIMITHD, .:; Austral House, Basinghall Avenue, S*C»2, London, !England

Verfahren zum Schutz von ScMffsrümpfen.u_e dgl» gegen Ivleeresorganismenbefall und Korrosion

Die Erfindung betrifft Maßnahmen zum Schutz von önterwasserbauteilen, insbesondere von Schiffsrümpfen,gßgen .Meeresorganismenbefall und Korrosion. ■ .

Zur Verhütung des Ansetzens und ?/ach.sens von tieriscnen und pflanzlichen Organismen, \d.e Muscheln und Algen, an UnterwasserbauteiLen sind Malier Schutzanstriche zur Anwendung gekommen, deren Wirkung darauf beruht, daß einzelne oder mehrere Bestandteile derselben sich lösen und Giftstoffe bilden, welche das Anwachsen der Organismen an die zu schützenden Mächen, verhindern« Die V/irksamkeit solcher Schutzanstriche, insbesondere über längere Zeiträume, ist jedoch durch verschiedene Umstände sehr begrenzt, vor allem durch das Lösungsvermögen der betreffenden Giftstoffe, das nicht so geregelt werden kann, daß die Gifts boffe nur dann, wenn sie unbedingt gebraucht werden, d_eh* im ßuhezuätand oder bei nur langsamer Bewegung der zu schützen-· den Teile, gelöst und wirksam werden«,

Die z, Zt* gebräuchlichen Maßnahmen, z,£» die Anwendung eines IChbhodensyatems gegen die Korrosion und eines kupferhaltigen Schutzanstriches gegen Organ!smenhefall, wirken nur etwa für ein Jfxhr» Der Organ!smenbefall von ortsfesten Konstrulctionen, w:Le Anlegeatellen, Schleusen usw., ist, obwohl bei Jiiiedrigwas-see kein schöner iiiibllck, im allgemeinen nicht so wichtig, daß eins entsprechende Behandlung wirtschaftlich vertreten, werden körmbö, doch bei Schiffen entsteht durch das Anwachsen der Organ Lamen eine überaus unebene ünterwasserfläche des Bumpfes, welche die B'ahrt den Schiffe3 stark behindert· Die sich hieraus

BADOFItQ

0 0 9845/1 176

ergebenden Folgen sind einmal ein größerer Kraftbedarf und' entsprechend größerer Brennstoffverbrauch zur Einhaltung einer bestimmten Geschwindigkeit, ein Nachteil, der zwar nicht nur, doch ganz besonders für Handelsschiffe von Bedeutung ist» Ausserdem wird durch die zufolge des Organismenbefalls rauh gewordene ITnterwasserfläche des Schiffsrumpfes die durch die installierte Maschinenleistung begrenzte Höchstgeschwindigkeit des Schiffes herabgesetzt« Diese Verminderung der Höchstgeschwindigkeit kann mehrere Seemeilen betragen und ist besonders nachteilig für Kriegsschiffe u.dgl«,

Wenn diese bekannten Maßnahmen, ihre Wirksamkeit (etwa nach einem Jahr) verloren haben, müssen die am Schiffsrumpf angewachsenen Organismen im Trockendock entfernt werden, was naturgemäß eine sehr kostspielige Angelegenheit ist«

Man weiß, daß sich im allgemeinen keine Organismen an das Schiff ansetzen, solange dieses in Fahrt ist. Aus diesem Grunde ist ein Schutz gegen Organismenbefall nur notwendig, wenn das Schiff festliegt, z„B_a im Schwimmdock oder vor Anker liegt, während hingegen der Korrosionsschutz während der F^hrt des Schiffes erforderlich ist»

Es ist bekannt, daß zahlreiche Metalle, die in wäßrigen Elektrolyten, wie Seewasser, als Anoden eingesetzt werden, auf Grund einer unter dem Begriff der Polarisation bekannten Erscheinung nicht frei gelöst werden können» Das betreffende· Metall hört dann auf, eine Elektrode zu sein und lösb sich nicht mehr» Die Ursachen dieser Erscheinung sind noch nicht völlig bekannt» Kadmium, Zink und viele ihrer Legierungen sind hiervon nicht ausgenommen* Andererseits sind Legierungen bekannt und in.der Fach— und Patentliteratur beschrieben worden, die sich, im Vergleich zu den vorgenannten Metallen mehr oder weniger frei in Seewasser auflösen· Keines dieser Metalle kann jedoch nicht als in üblicher Weise, Z₉B. durch Plattierung, Flammspritzen usw» ₉ aufgebrachter überzug unter niedrigen Stromdichten frei gelöst werden. Das Metall kann dagegen in

009845/1176

Mischung miteiner Anstriehfarbe aufgebracht werden, doch ist es praktisch, sehr schwer, für solche Mischungen die erforderlichen Eigenschaften zu erhalten, so' daß sie kaum Anwendung -finden* ■·..·.. ■ . '■■ ■·■<■ ■· ■■ ■.'. ;. .. ..·.' ';..-■ ■; - - '■ - ·'.··■

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schutz von Schiffsrümpfen u.dgl* gegen Meeresorganismenbefall und Korrosion besteht darin, daß auf mindestens einen Teil der zu-schützenden iläche ein durch anodische Auflösung eine aus Lösungsprodukten bestehende, die Meeresorganismen fernhaltende bzw« deren Anwachsen verhütende Zone bildender poröser Metallüberzug aus Zink, Kadmium oder einer Legierung des einen oder der beiden dieser Metalle aufgetragen wird* -

Gemäß der Erfindung wird dann, wenn mit einem Organismenbefall zu rechnen ist, die anodische Auflösung des Überzuges durch Schaltung desselben als Anode eines elektrischen Außenpotentiales herbeigeführt.

Vorzugsweise wird die Auflösung des Metallüberzuges beendet, sobald die Gefahr eines Organismenbefalles vorüber ist. Dies wird am besten durch Umkehrung und Änderung des Wertes des zur Anwendung'kommenden elektrischen Potentials erreicht. Hierzu ist für Zink ein Potential von etwa -1100 bis —1200 Millivolt, bezogen auf eine SiIber/Silberchlorid-Elektrode, erforderlich, Dieses Potential kommt zur Anwendung, wenn mit einem. Organismenbefail nicht zu rechnen ist, wenn also im Ealle eines Schiffes dieses fährt und dann nur Kathodenschutz notwendig ist.

Das Potential zum Schutz tier betreffenden Jläche gegen Meeresorganismen macht den Überzug anodisch und hat für Zink einen Wert von «1050 Millivolt (bezogen auf Ag/AgGl)· Der überzug erhält hierdurch die Funktion einer Anode und geht allmählich in Lösung, wobei entlang der Hacke eine giftige Zone gebildet wird, welche die Meeresorganismen abtötet bzw. fernhält.

Die Stärke des von dem Potential erzeugten Stromes beträgt vor-

009845/1176

zugsweise 2 bis 12 Mikroampere/cm , insbesondere 6 bis 10 Mikroampere/cm ·

Unter einem "porösen" Überzug nach Maßgabe der Erfindung ist ein solcher Metallüberzug zu verstehen, der ein gewisses Maß von Porosität aufweist, wobei allerdings die Poren sich nicht durch die ganze Überzugsschicht hindurch zu erstrecken brauchen« Die Art einer solchen Porosität wird durch ilg#1 in 250-facher Vergrößerung wiedergegeben»

JBig.1 zeigt, daß nicht der ganze Überzug, sondern nur ein grosser Teil desselben von Poren durchsetzt wird, die von außen nach innen verlaufene Die Poren sind klein, doch brauchen sie nicht mikroskopisch klein zu sein und können gelegentlich auch mit bloßem Auge wahrgenommen werden. Die Wirkung der Poren besteht offenbar darin, daß sie einen gegen.. Polarisation widerstandsfähigen Überzug bilden, obgleich hierfür noch keine Erklärung gefunden worden ist.

Der Metallüberzug kann in an sich bekannter Weise, z.B. durch Galvanisieren oder im Wege des Jl aminen—Met all spritzverf ahrens, aufgebracht werden. Die Technik des Metallspritzverfahrens ist im I.Ii»Z»R,0,-Report ZE 114 näher beschrieben.

Eine wichtige' Größe ist in der Elammenspritztechnik die Auftrefftemperatur des gespritzten Metalles auf die zu überziehende iläche. Erreicht diese Temperatur eine bestimmte Höhe, so bildet sich ein zusammenhängender, nicht poröser Überzug. Bei weiterer Annäherung der Spritzpistole an die zu überziehende iläche steigt die Temperatur, und es entsteht ein "verbrannter" Überzug^ der so bezeichnet wird, weil z«B, im Jfalle von Zink dieses lange genug heiß bleibt, um zu"verbrennen", d*h» in Zinkoxyd überzugehen« Ein solcher Überzug ist unerwünscht, insbesondere dann, wenn noch eine ,Farbe aufgetragen werden soll« Vergrößert man dagegen die Entfernung der Spritzpistole von der zu überziehenden iläche, so wird das Metall vor seinem

_„ J)JQ.& 8 4 S / 1 1 7-6 . BAD ORIGINAL

«5 -* . ·■ ^; .·.■..■ ^; :.■;■· .ν. ■■■ .

Auftreffen auf die Fläche etwas abgekühlt und ist nicht mehr heiß genug, um einen zusammenschmelzenden Überzug bilden zu können. Anstelle eines glatten Filmes bildet sich dann ein bis zu einem gewissen Grad zusammengesinterterj poröser Überzug, Wird das aufzuspritzende Metall der Spritzpistole in Drahtform zugeführt, so ist dann der Spritzabstand der maßgebende Faktor. Wird jedoch das Metall der Spritzpistole in Pulverform zugeführt, so kann bei einem bestimmten Spritzabstand durch besonders starke« Metallpulverzufuhr ebenfalls ein poröser Überzug gebildet werden, und zwar offenbar in Abhängigkeit von der Flammentemperatur. Da jedoch bei Zuführung des Metalles in Pulverform keine differenzierte Mengenregelung durchführbar ist, verbleibt auch in diesem Falle der Abstand der Spritzpistole von der zu beaufschlagenden Fläche die entscheidende Bestimmungsgröße·

Die richtigen Abstände der Spritzpistole zur Erzielung eines einwandfreien Überzuges sind sehr einfach durch Vergleichsversuche zu ermitteln» Nachstehend sind einige sich-aus verschiedenen Sprit zpis toi enab ständen ergebende» Yersuchswerte der Beschaff enheit. und Zeit bis zur Polarisation des aus einer aufgespritzten O-Anoden-(Zn/Al/Si-)Legierung herge s teilten Überzuges zusammengestellt:

Abstand der Beschaffenheit Zeit bis zur Spritzpistole des Überzuges x) Polari3ierung

22,5 cm tauglich Unter 24 h

32j5 c& porös 40 h

37ι5 cm porös 50 h

x) Normwerte der Metallspritztechnik

Da ein Schiff längere Zeiten hindurch stilliegen kann, 1st anzustreben, daß der Überzug nicht in weniger als drei Mqnäten polarisiert· An einem Schiff laßt sich diese Bedingung für den Überzug naturgemäß nicht experimentell ermitteliXa Aus diesem Gründe wurden Versuche zur Bestimmung der Zeit bis zur Polarisation verschiedener Überzüge mit ,Hilfe einer synthetischen

009845/1176

Salzlösung aus 30 g Natriumchlorid und 7,5 g Natriumkarbonat je 1 1 Wasser durchgeführt.

Die hierbei benutzte Versuchsanordnung ist in rig*2 dargestellt. Die beiden Einheiten 1A und 1B der Versuchszelle sind durch eine Bergmilch-Salzbrücke 10 miteinander verbunden. Im Zellenteil 1B befindet sich eine Flachelektrode 3 und im Zellenteil 1A ein Probestück 4-· Dieses Probestück besteht aus einem etwa 1 cm χ 1 cm großen, aus einer Stahlplätte mit aufgeschmolzenem Bleiüberzug herausgeschnittenen Körper, bei dem außer der mit dem zu untersuchenden Überzug versehenen !Fläche alle anderen !lachen mit einer wasserundurchlässigaen Isolierschicht abgedeckt sind. Der angelegte Strom kommt aus der Zelle 6 und wird in folgender Weise geregelt:

Der Schalter S^ wird zunächst geöffnet, um den Widerstand R^ aus dem Stromkreis abzuschalten, während durch Schließung des Schalters, S₂ das Mikro amperemeter 7 in den Stromkreis einge

schaltet wird« Mit Hilfe der verstellbaren Widerstände R₀ und

}j\[X τ* el eil· 0 3"fc to 111*5i#MT¹Ic^* ο

R^/auf 10 iäiZroämpere j e cm der Überzugsfläche des Probesfcü

[X τ el eil· 0 3fc to 1115i#MTIc^ ο

^/auf 10 iäiZroämpere j e cm der Überzugsfläche des Probesfcük« kes eingeregelt· Danach wird der Schalter S^, geschlossen und der Widerstand R^ so eingestellt, daß der Strom je zur Hälfte durch diesen Widerstand und das Amperemeter 7 fließt» Hierauf wird der Schalter Sp geöffnet und damit das Amperemeter abgeschaltet« Die jeweilige Anodenspannung wird durch das Registriergerät 8 gemessen, welches mit Hilfe des Voltmeters 9 genau eingestellt wird«, Die Spannung zwischen dem Probestück 4 und der . Silber/Silberchlorid-Elektrode wird von dem Gerät 8 registriert, dessen Registrierstreifen die SpannungsSchwankungen zwischen. dem Probestück und der Bezugselektrode 5 laufend anzeigt. Mit Hilfe des Schalters S^ kann das Voltmeter/in den Stromkreis eingeschaltet werden, so daß durch die hierdurch bewirkte Kalibrierung dee Registrierstreifens van diesem die Spannungsanzeigen unmi.bbelbar in Millivolt abgelesen werden können» Die Zeit zwischen dem Versuchsbeginn und der Polarisation des Überzuges ergibt sich, aus der Länge des Registrierstreifens mit der darauf verzeichneten unpolarisierten Spannung im Vergleich zur bekannten

009845/1176

■ ■

■ — 7 — ■■■■■''. . ■'·■■".·■

linearen GesciLwindigkeit des Registrierst reif ens·

Unter diesen Bedingungen wurden mehrere Probestücke mit jeweils aus verschiedenen Legierungen bestehenden Überzügen geprüft· Durch Vergleichsversuche wurde festgestellt, daß einer Zeit von acht Stunden "bis zur Polarisierung des Überzuges auf einem Probestück., nach welcher also der Überzug nicht mehr in Lösung geht, eine Zeit von einem. Monat bis zur Polarisierung des gleichen Überzuges im Seewasser eines Hafens, in dem derselbe Versuch unter gleichen Bedingungen durchgeführt wurde, entspricht." Im folgenden werden die Ergebnisse der in vorstehender Weise durchgeführten Versuche wiedergegeben, wobei noch darauf hin- A

zuweisen ist, daß in allen !Fällen die betreffenden Überzüge auf den Stahlplatten, aus denen die Probestücke geschnitten wurden, im Wege des ilaromen-Metallspritzverfahrens aufgebracht worden waren»

Aufgespritzter Zeit bis zur Struktur des

Metallüberzug Polarisation Überzuges

»C-Sentry"-Metali ¹^ 24 h nicht porös

¹¹ " 50 h porös

Zn + 0,5 % Sn (99*99%) 2 h nicht porös

Zn + 0,1 % Hg ( " ) 0,5 h nicht porös

Zn +0,5 % Li C ⁿ ) 12 h nicht porös ■ j

Zinkseigermetall 120 h stark porös ™

¹¹ 20 h nicht porös

¹¹ + 0,25 % Si 120 h stark porös

1) Bei dem "G-?Sentry"-Metall handelt es sich um eine der üblichen Anoden—Legierungen für den kathodischen Schutz von Schiff rümpfen, nämlich um eine Aluminium, Kadmium und Silizium enthaltende Zinklegierung·

2) Das "Zinkseigermetall" ist ein unreines Metall, das beim Ausseigern von Zink aus Nichteisenschrott anfällt·

Im Rahmen der Erfindung können verschiedene Abänderungen des Verfahrens vorgenommen werden· ° ,

Ö09845/1176

Claims (1)

1. ( 1. JVerfahren zum Schutz von Schiffsrumpfen u, dgl. gegen Meeresorganismenbefall und Korrosion, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einen Teil der zu schützenden Uhterwasserfläche ein durch seine anodische Auflösung eine Lösungsprodukte enthaltende, die Meeresorganismen fernhaltende bzw· deren Anwachsen verhütende Zone bildender poröser Metallüberzug aus Zink, Kadmium oder einer Legierung aus einem oder beiden dieser Metalle aufgetragen wird·

   2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei drohendem Organismenbefall die anodische Auflösung des Überzuges mittels eines elektrischen Außenpotentials herbeigeführt wird.

   3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke auf 2
   eingestellt wird.

   Stromstärke auf 2 "bis 12 Mikroampere je cm der Überzugsfläche

   4· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zinküberzug, eine Po ten ti al different von etwa -1050 HlIi-

   eine

   volt, bezogen auf/Silber/Silber chlori d-Be zugs elektrode, eingehalten wird.

   5· Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht mehr bestehender Gefahr des Anwachsens von Meeresorganismen eine Stromumkehr vorgenommen wird«

   6» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Metallüberzug mit der ilammenspritzpistole aufgebracht wird*

   00984 5/1176