DE2309171A1 - Kathodische schutzschaltung bzw. -anordnung - Google Patents

Description

PATENTANWAL Γ E

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-INC. β MÜNCHEN 25 · LIfOWSKYSTR. IO

STORRY, SMITrISOM & CO. LIMITED tho-ss-lo

2^. Februar 1973

Kathodisch-"-' Schutzschaltung \~>7.\i. -anordnung

Die Erfindung betrifft ein kathodisches Schutzsystem zum Schützen von Metallen, z.B. dein Stahlskelett von Gebäuden, von Schiffen oder von (verlegten) Rohrleitungen.

Das Grundprinzip des kathodischen Schutzes ist längst bekannt und vrird in vielfältiger Ausgestaltung industriell eingesetzt. In einer einfachen Form wird ein Eisen/Kupfer-Element in eine Natriumchloridlösung eingetaucht und es ist eine Hilfselektrode in elektrischer Verbindung mit dem Element vorgesehen. Die Hilfsanode dient dabei zur Lieferung von Elektronen. Auf diese V'eise wird die elektrolytische Auflosung des Eisens verringert und die Geschwindigkeit der Produktion von Hydroxylionen wird beim PCupfer erhöht, so da.3 sowohl das Potential der Anode wie auch das der Kathode abgesenkt wird.

Durch Aufpr'igen eines äußeren kathodischen Stromes auf das 122oment v/ird der anodische Jtrom vermindert, und dor kat-hodiscri:) Strom erhöht. Der Kor ror, ions st rom dos Zl cd .".·::- ton \c-jm denn au V :'ull reduziert v/erdon, wenn die Kathode auf dac unpo rlsierte Po'-.-.^ia] der Anode herunteroolariGiert v,^rir..

V.r:.r. Viii'csi die zum Schutz eine;.· korrodierenden Metalles Gljiienderi Eiektrodjn a.\xz einer Gleichspannungsquelle ge-

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ORlGlNAL INSPECTED

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v/innen, deren negativer Pol an dem zu schützenden Ketall liegt, und deren positiver Pol an einer Anode beispielsweise aus Eisen in Schrottform oder Graphit liegt, die ihrerseits nahe dem zu schützenden Metall in einem leitenden Medium angeordnet ist.

Ein Nachtäil bekannter kathodischer Schutzverfahren liegt darin, daß die .-moden in einem elektrisch leitenden Elektrolyten eingetaucht sein müssen und daß ein durchgehend leitendes Medium zwischen den Anoden und dem zu schützenden Metall vorhanden sein muß. Die bekannten kathodischen Schutzschaltungen können infolgedessen nicht zum Schutz solcher Metalle verwendet v/erden, die in der freien Luft angeordnet sind, vras z.B. für die Stahlskelette von Gebäuden zutrifft.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Anoden im Verhältnis zu dem zu schützenden Metall eine sehr kleine Größe haben und in vielen Fällen auch noch eine relativ große Entfernung zum zu schützenden Metall. Ein großer Teil der Treiber-EMK wird infolgedessen dazu benötigt, den Widerstand des Mediums zu überwinden, das z.B. bei auf dem Land stehenden Gebäuden erheblich unterschiedliche Eigenschaften haben kann. Dadurch wird die Verteilung auf der Metalloberfläche unterschiedlich. Im wesentlichen hat man die größte Stromdichte in denjenigen Teilen des Metalles, die am nächsten bei den Anoden sind. Weiter ist immer die Gefahr vorhanden, daß durch andere Metalle das Schutzsystem gestört wird; dieses letztere Problem war Gegenstand umfangreicher Untersuchungen. Das Gesamtproblem der elektrolytischen Zerstörung von Metallen ist so erheblich, daß man bei Rohrleitungen für Öl, Gas, V/asser und dgl. in Industriegebieten parallel zu solchen Leitungen in einem daneben liegenden Graben streifenförrnige Anoden aus Aluminium oder einem anderen Metall

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vorgesehen hat, was kostenmä.?,ig außerordentlich ungünstig ist.

Die sich aus den vorstehenden Erläuterungen ergebende Aufgabe löst die Erfindung in überraschender Weise durch die im Anspruch 1 angegebenen technischen Mittel.

Auf diese V/eise ist sehr nahe an allen Teilen der Stahloberfläche eine Elektrode mit eingeprägtem Dauerstrom vorgesehen. Wenn an irgendeiner Stelle des stählernen Gegenstandes Elektrokorrosion auftritt, z.B. durch Beschädigung des Schutzüberzuges oder durch dessen Sättigung mit aggressiven wässrigen Lösungen, wird derjenige Teil der Anode wirksam, der sich am nächsten am Punkt der elektrolytischen Korrosion befindet. Auf diese Weise ist - mit der Ausnahme der Stelle schadensbedingter Korrosion - der Widerstand des Kreises unabhängig vom Widerstand des umgebenden Mediums, da tatsächlich der ganze eingeprägte Strom von der leitenden Farbschicht geleitet wird. Es ist mithin nicht nötig, eine große EMK einzuprägen, um den Widerstand des umgebenden Mediums zu überwinden.

Die Anode ist so nahe an dem kathedischen Stahl angeordnet, da.3 ein ausreichender Elektrolyt zur Aufrechterhaltung des Schutzstrcrnes bereits durch einen Film aus kondensierter Feuchtigkeit, auf der Grundlage vor. P.egen oder Konder.svrccscr geliefert werden l^an. Auf der anderen Seite- εα-oeitet die Anordnung mit gleicher Wirkung, wenn das leitende Medium an c^r Steile dos Schadens aus feuchtem Er-dbod^n besteht oder einer wässrigen Lösung, z.3. Seewasser im Inneren eine.·: Schiffes. Die erfindungsgemäie Anordnung kann zum Korrosionsschutz unter V.'asser, im Erdboden oder oberhalb des Boduns verwendet werden. Aufgrund des durchgehend kleinen Abstandes zwischen Anode

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und Kathode muß der Schutzstrom keine großen Leiterstrek- ' ken überwinden, um wirksam zu werden; das System ist dadurch auch noch im Inneren von wasserführenden Rohren wirksam.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den folgenden Erörterungen in detaillierter Form.

Das zu schützende Metall, insbesondere Stahl, wird zunächst in bekannter V/eise bearbeitet, indem man durch Sandstrahlen oder dgl. Rost, Hammerschlag und ähnliches entfernt, oder auf chemischem Wege eine solche Reinigung durchführt. Man kann das Metall auch von Hand ausreichend reinigen. Mach dem Reinigen wird das Metall ggfs. durch Tauchen in Phosphate oder Chromate weiter behandelt. Daran anschließend wird das Metall mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff überzogen. Weitere Schutzmaßnahmen sind im wesentlichen zunächst nicht erforderlich. Nichtleitende Werkstoffe für diese Beschichtung sind bekannt: Bitumen, Farben, insbesondere Epoxydharz- oder Chlorgummi-Farben, Naturgummi, Kunstgummi, Polyvinylchlorid, andere Kunstharze und das entsprechende Wikke!material, falls notwendig. Der so hergestellte Schutzüberzug, der einfach oder mehrschichtig sein kann, wird dann mit einer elektrisch leitenden Farbe überzogen. Dieser Überzug muß in solcher Weise aufgebracht werden, daß er nicht in unmittelbare Berührung mit den zu schützenden Stahl kommt und sollte entweder die ganze zu schützende Fläche überdecken, oder zumindest denjenigen Teil dar Fläche, der gegen kathodische Korrosion zu schützen ist. Die Dicke der elektrisch leitenden Farbschicht wird so gewählt, daß dar Überzug eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit hat. Eine relativ niedrige Leitfähigkeit ist zum Schützen großer Flächen oder großer Rohrlängen

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ausreichend; ein besonders niedriger Widerstand ist nicht immer nötig, insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen oft nicht erwünscht. Für viele Einsatzzwecke ist eine

Leitfähigkeit von nicht mehr als 2o Ohm prom ausreichend; natürlich erzielt man bessere Ergebnisse, wenn

ρ man die Leitfähigkeit auf etwa 2 Ohm pro m veranschlagt. Die leitenden Farben müssen entsprechend widerstandsfähig im Einsatz sein, weshalb man in manchen Fällen gewisse Opfer an Leitfähigkeit bringen muß, um entsprechend dauerhafte Schichten zu erhalten.

Man kann für die leitende Schicht eine ganze Reihe von Ketall-Pigmentfarben verwenden, wobei dfc Wahl der jeweiligen leitenden Farbe selbstverständlich vom geplanten Einsatz abhängt. Man kann auch in vorteilhafter V/eise nichtmetallische leitende Farben verwenden, um Anoden- und Leitfähigkeitsverluste zu vermeiden.

Zu denjenigen leitenden Farben, die für den· elektrisch leitenden Überzug verwendbar sind, gehört chlorierte Gummifarbe, Polyesterfarbe und chemisch behandelte Pech-Epoxydfarbe, wobei diesen Farben elementarer Kohlenstoff zugesetzt ist. Eine geeignete chlorierte Gummifarbe erhält man auf folgendem Wege:

Zunächst mahlt bzw. mischt man ~j>o Gewichtsprozent eines mittelviskosen chlorierten Gummis oder chlorierten synthetischen Gummis, z.B. Alloprene R2o mit Io Gewichtsprozent eines chlorierten Kohlenwasserstoff-Weichmachers, wie z.B. Cereclor S52 und 6o Gewichtsprozent eines aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittels mit einem Siedepunkt zwischen I65 und 185 Grad Celsius, z.B. Shellsol A;

4o Gewichtsprozent dieser eben wiedergegebenen Mischung

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aus drei Bestandteilen werden nun mit 3 bis 4 Gewichts-· Prozent eines dispersierbaren Rußpigmentes, 2.3. vom Typ XC 72, o,2 bis o£5 Gewichtsprozent eines H-Alkyltrimethylendiamins, z.B. Duomeen TDO und 26.bis 3o Gewichtsprozent des aromatischen Lösungsmittels gemischt.

15 bis 2o Gewichtsprozent Graphit v/erden dann zugegeben und es wird weiter sorgfältig gemischt bzw. gemahlen.

Die so erhaltene Zusammensetzung wird dann auf die ge-. wünschte Konsistenz verdünnt, indem eine entsprechende Menge weiteren aromatischen Lösungsmittels zugegeben wird.

Der spezifische elektrische Widerstand eines Überzuges aus einer chlorierten Gummifarbe hängt vom Kohlenstoffgehalt im trockenen Überzug ab. Wenn der trockene Überzug 33 Volumenprozent des Pigmentes enthält, dann ist

ρ der Widerstandswert bei etwa 1 bis 1,2 Ohm pro m , wenn der Film eine Dicke von 5o Mikron aufweist.

Eine typische Epoxyd-Esterfarbe erhält man durch Mischen von o,o2 Gramm Anilin-Rot (eine Amin-Farb-Basis) mit 18,3 Gramm einer 6o Gewichtsprozentlösung eines Leinsamensäureesters eines Epoxydharzes und aufwärmen der Mischung auf loo Grad Celsius, 6 bis 8 Gramm Ruß XC 72, 25 bis 35 Gramm Alkohol und 3o bis 35 Gramm Xylol werden dann zugegeben und das ganze wird in einer Kugel-' mühle oder dgl. mindestens 24 Stunden gemahlen; sodann werden 12 bis 16 Gramm blättchenförmiges Gaphit, z.B "Foliac X12o4" zugefügt, und die Mischung wird weiter gemahlen, bis das Graphit vollständig dispergiert ist. Ein Epoxyd-Esteranstrich mit einem Pigmentanteil von 45 Volumenprozent in der trockenen Farbe hat einen elek-

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2 trischen Widerstand von etwa ο,7 Ohm pro m bei 5o Mikron Filmdicke.

Eine chemisch aushärtende Teer-Epoxydfarbe besteht aus zwei Komponenten A und B.

Die Komponente A wird gebildet durch Zusammenmahlen von drei bis vier Gewichtsprozent Ru3 XC 72, 15 bis 2o Gewichtsprozent eines rauhen Pigmentgraphites in Blättchenform (z.B. Graphit 152S), 18 bis 25 Gewichtsprozent einer'5:1 (Gewichtsprozent) Mischung aus Xylol und N-Butanol, einem Stoff bestehend aus 14,3 Gewichtsprozent eines Epoxydharzes, z.B. Epikot-Harz lool mit einem Spoxydäquivalent von 45o bis 525* 14,3 Gewichtsprozent eines Epoxydharzes (Epikotharz 828) mit einem Epoxydäquivalent von 175 bis 21o, 4o bis 5o Gewichtsprozent eines Kohlebitumens, z.B. Orgol-Teer mit einer Viskosität von etwa loo Poise bei 15,5 Grad Celsius, 2o bis 25 Gewichtsprozent Xylol und 3 bis 6 Gewichtsprozent N-Butanol.

Komponente B enthält 93,5 Gewichtsprozent einer 50-prozentigen (Gewichtsprozent) Lösung von Beckalid-Harz (Polyamid-Harz der Aminzahl l4o bis 15o) in einer· Lösung von 5:1 (Gewichtsprozent) Xylol und N-3utanol oder 4:1 (Gewichtsprozent) Xylol und Propanol, und 6,5 Gevrichtsprozent eines Härters, wie z.B. des Härters K54, d.h. 2,4,6-Tri-Dimethylaminmethyl-Phenol.

Die Komponente 3 wird der Komponente A in einem solchen Verhältnis zugegeben, daß man eine optimale Reaktion mit dem Epoxydharz erhält. Der elektrische V/iderstand

ρ einer solchen Farbe ist etwa 30 Ohm pro m bei 5o Mikron

Trockenfilmdicke und 8 Ohm pro m bei 125 Mikron Trockenfilmdicke, wenn der Pigmentanteil im trockenen Film etwa 42,5 Volumenprozent i3f).9 8 3 5/1128

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In jedem Falle muß man einen ausreichenden Pigmentanteil verwenden, damit man einen entsprechend niedrigen elektrischen Widerstand erhält. Die untere Grenze des Widerstandes bei gegebener Filmdicke wird durch das Abfallen bzw. die Dauerfestigkeit des Films bei Pigmentanteilen von mehr als 5o Volumenprozent im trockenen Film bestimmt. Zweckmäßig ist der Bereich des Widerstandes bei trocke-

nem Film irgendwo zwischen o,l und loo Ohm pro m .

Die elektrischen Verbindungen für die Gleichstrorr.zufuhr von normalerweise- 1 bis 2 Volt werden für den zu schützenden Stahl -wie bei bekannten Kathodenschutzsystemen vorgenommen; zusätzlich wird die leitende Schicht angeschlossen. Zum Anschließen der leitenden Schicht stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung:

a. Man kann die Versorgungsleitungen an StromschJaien legen, die in enger elektrischer Berührung mit dem leitenden Überzug sind, während dieser noch klebrig

■ · ist, und die mit dem zu schützenden Stahlgegenstand durch elektrisch nicht leitende Bolzen, Beilagscheiben, Hülsen und dgl. verbunden sind;

b. man kann die Zuleitungen für die elektrisch leitende Schicht an eine Metallfolie schweißen oder löten, die ihrerseits in den Überzug eingebettet werden, während dieser noch naß ist;

c. man kann die Zuführungskabel in einen elektrisch leitenden Klebstoff einbetten und mit diesem an den Belag ankleben. Um die leitende Fläche des Belages aus leitendem Werkstoff maximal ausnützen zu können, ist es zweckmäßig, einen langen Kontakt herzustellen, z.B. durch Verbindung mit einer Stromschiene im Gegensatz zur Verbindung mit einem punkt-

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förmigen Kontakt. Die elektrischen Verbindungen sind dabei derart, daß die Schicht aus leitendem Farbstoff oder dgl. bezüglich dem zu schützenden Metall anodisch ist. Die Meßung und Überwachung der elektrischen Verhältnisse sind dabei beispielsweise nach dem Stand der Technik ausgebildet.

Man kann ggfs. den elektrisch leitenden Farbüberzug seinerseits mit einer dekorativen Farbe abdecken, wenn dies z.B. aus ästhetischen Gründen erwünscht ist. Technisch notwendig ist die Abdeckung des leitenden Bezuges nicht. In einem solchen Falle einer weiteren Deckschicht stellt die elektrisch leitende anodische Farbschicht die mittlere Schicht einer mehrschichtigen Anordnung dar.

So lange die Schutzschichten unbeschädigt oder zumindest in einem solchen Zustand sind, daß sie im nassen Zustand nicht leiten, arbeitet das kathodische Schutzsystem nicht und es wird kein Strom verbraucht. Wenn der Bezug verletzt wird, oder Metall frei liegt, oder der Überzug Poren entwickelt, dann arbeitet der elektrisch leitende Überzug dann, wenn er naß ist, als Anode und verhindert so die bekannte Elektrokorrosion. Der anodische Überzug ist selbst nicht korrodierbar und unterliegt so keiner Abnützung. Wenn auch nur ein einziger Wassertropfen auf einen kleinen Riß in dem Schutzüberzug-System oder an Kanten bei abgebrochenem Überzug fällt, bildet ein solcher Tropfen in bekannter Weise den Elektrolyten für den Strom und die nasse Fläche wird geschützt, die normalerweise korrodieren würde. Es ist also nicht notwendig, einen Tank oder eine andere Umhüllung für Elektrolyten vorzusehen, um das System wirkungsvoll zu erhalten. Das System liefert also einen kathodischen Schutz gegen elektrische Korrosion sowohl dann, wenn das korrosionsgefähr-

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dete Material der Luft ausgesetzt ist, als auch dann, wenn das korrosionsgefährdete Material in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, oder unterirdisch verlegt ist. Sogar dann, wenn ein dekorativer Farbüberzug über dem leitenden Film liegt, ist eine freigelegte Kante der leiten-, den Farbschicht in der Lage, als effektive Anode an Bruchstellen des Films zu wirken.

Es hat sich gezeigt, daß bei eintauchen in Salzwasser unter Elektrolyseverhältnissen bei einer Potentialdifferenz von etwa 1,4 Volt oder mehr Chlor über der Oberfläche der anodischen Farbschicht in einer Menge entsteht, die von dem fließenden Strom abhängt. Die Menge des erzeugten Chlors kann elektrisch erfaßt bzw. gesteuert werden und dadurch sichtbar gemacht v/erden, daß Farbstoffe gebleicht werden, die an der Oberfläche vorgesehen werden. Auf diese V/eise kann man die aus Farbe bestehende Oberfläche gewissermaßen steril halten und das Ansetzen von Wasserpflanzen oder Wassertieren verhindern, ohne hierzu umweltgefährdende Mittel, wie z.B. Gifte, einzusetzen.

Im folgenden werden weitere Einzelheiten der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Stahlblech mit kathodischer Schutzanordnung nach der Erfindung; und

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig.l.

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Zusammensetzung 1; chlorierte Gummifarbe

Träger 39,7

Ruß XC72 3,6£

Duomeen TDO 0,2fo

Shellsol A 27,9$

Diese Bestandteile v/erden 24 Stunden in einer Kugelmühle gemahlen. Zugabe von

Graphit U ,9$

weitermahlen in der Kugelmühle bis voll dispergiertj dann verdünnen mit

Shellsol A 10,75*.

Der Träger besteht aus

Allopren R2o Jo <$>

Cereclor S52 Io %

Shellsol A 6o $

(Alle Maßangaben in Gewichtsprozenten).

Diese Farbe hat einen Widerstand von etwa 1 bis 1,2 Ohm pro m bei 5o Mikron Trockenfilmdicke, und einen V/iderstand von etwa 1/2 Ohm pro m bei einer Trockenfilmdicke von 125 Mikron. Diese Farbe ist besonders widerstandsfähig und daher geeignet zur Anwendung in einem ständigen Tauchbad oder zur Anwendung in der Umgebungsluft.

Zusammensetzung 2; gpoxyd-Ester-Farbe

Anilin-Rot-3asis o,o2 g

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gemischt mit einer 6o?₀ Lösung aus

Epoxyd-Ester in Alkohol l8,3 g und auf loo Grad Celsius erwärmt

Ruß XC72 6,9 g

Alkohol 29,o g

Xylol 32,og

werden zugegeben und die Mischung wird in einer Kugelmühle mindestens 24 Stunden gemahlen. Dann wird

Graphit Poliac X21o4 13,8 g

zugegeben und die Mischung wird weiter gemahlen, bis das Graphit feinstverteilt ist.

Diese Farbe hat als Überzug einen Widerstand von etwa

o,7 Ohm pro m bei einer Trockenfilrr.dicke von 5o Mikron. Diese Farbe ist besonders geeignet für das Überziehen von Metall in feuchter Umgebung, jedoch weniger geeignet für Einsatz auf einem Metallteil, das ständig in einer Flüssigkeit liegt.

Zusammensetzung 3? chemisch ausgehärtete Teer-Bpoxyd-Farbe

Diese Farbe besteht aus zwei Komponenten. Die Komponente A, d.h. die Basiskomponente wird wie folgt hergestellt:

Träger	152s	31,8	■τ
Ruß XC72		3,4	G
Graphit	^835/1 128	17,2	S
Xylol .	17,2	S
n-3uta»Oj	3,4	S

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werden in einsr Kugelmühle 24 Stunden gemahlen, bis . die Pigmente dispergiert sind. Dann wird weiter zugegeben

Xylol 17,2 g

n-Butanol 3,4 g.

Der Träger besteht aus:

Epikotharz lool 14,3 %

Epikotharz 828 14,3 #

Orgolteer 42,9 %

n-3utanol 4,8 fo

Xylol 23,7 1>

Zu 93,6 g der obigen Komponente A, d.h. der Grundfarbe werden 6,4 g Härter zugesetzt und nach gründlichem Mischen wird die Zwei-Komponenten-Farbe unverzüglich aufgetragen. Der Härter besteht aus

5o $-iger Beckalidharz-

lösung 93,5 /o

Härter-Konzentrat K54 6,5 %

Diese leitende Farbe hat einen Widerstand von etwa Ohm pro m bei 5o Mikron Trockenfilmdicke und etwa 8

ρ
Ohm pro m bei einer Trockenfilmdicke von 125 Mikron.

Beispiel 1

Ein Stahlgegenstand wurde zunächst durch Sandblasen gereinigt, bis der Reinigungsgrad erreicht war, der vom Fachmann mit der Bezeichnung "B S 4232"(zweite Qualität) oder "Schwedischer Standard SIS. 05.59.00.1967 Sa2 1/2" bezeichnet v/lrd. Die gereinigten Oberflächen wurden dann

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mit einem Alkali-resistenten Grundiermittel grundiert, z.B. mit einem chemisch aushärtenden Epoxydharz-Grundanstrich. Anschließend wurden zwei oder drei Überzüge eines nicht mit Metallpigmenten versehenen chemisch ausr gehärteten Epoxyd-Emails auf die grundierten Oberflächen mit solcher Dicke aufgetragen, daß das Metall vollständig abgedeckt und damit elektrisch isoliert war. Dann wurde eine gut deckende Schicht aus elektrisch leitender chlorierter Gummifarbe derart aufgetragen, daß der trokkene Auftrag eine Dicke von 5o Mikron hatte. Als nächster Schritt wurde ein zweiter Überzug aus leitender Farbe über ein Band gelegt, an welches eine elektrische Leiterschiene angeschlossen war. In die Farbe wurde' nun eine Metallfolie oder ein Metallgewebe eingebettet und in elektrische Verbindung mit der Schiene gebracht, woraufhin dann sov/ohl die Schiene als auch das Gewebe bzw. die Folie ihrerseits mit der leitenden Farbe überstrichen wurden. Anschließend v/urden die leitende Schiene und der metallene Gegenstand an eine Gleichspannungsquelle derart gelegt, daß die leitende Farbschicht bezüglich dem metallenen Gegenstand eine Anode darstellte.

Beispiel 2

Ein Gegenstand aus Stahl wurde wie im Beispiel 1 mechanisch vorgereinigt und dann mit einem ebensolchen Alkaliresistenten Grundanstrich versehen. Drei oder vier Überzüge aus keine Metallpigmente enthaltender chlorierter Gummifarbe wurden so aufgebracht, daß das Metall vollständig abgedeckt war und gegen seine Umwelt isoliert war. Dann wurde eine kräftige Schicht aus elektrisch leitender chlorierter Gummifarbe aufgebracht, deren Trockendicke 5o Mikron betrug. Dann wurde ein zweiter Überzug aus leitender Farbe über ein Band gelegt, an welchem eine Leiterschien befestigt war. Nunmehr wurde ein Gewebe oder eine

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Folie aus Metall in die Farbe eingebettet und in Kontakt mit der Leiterschiene gebracht. Leiterschiene und Metallgewebe oder -folie wurden dann wieder mit der leitenden Farbe überstrichen. Daraufhin wurden die Leiterschiene und der stählerne Gegenstand derart an eine Gleichspannungsquelle gelegt, daß die elektrisch leitende Farbe im ganzen gegenüber dem Gegenstand eine Anode war.

Beispiel ^

V/ieder wurde ein-stählerner Gegenstand wie oben beschrieben gereinigt und mit einem ebensolchen Alkali-resistenten Überzug grundiert. Als nächstes wurden nicht mit Metallen pigmentierte weitere Grundierungen auf der Basis von Öl-Harzfirnissen derart aufgebracht, daß der ganze Metallgegenstand elektrisch gegen die Außenwelt isoliert war. Nunmehr wurden eine oder zwei kräftig dekkende Überzüge aus einer elektrisch leitenden Epoxyd-Ester-Farbe derart aufgebracht, daß die minimale Dicke des trockenen Überzuges bei 5o Mikron lag. Sodann wurde ein Überzug aus einer leitenden Farbe über ein Band gelegt, auf dem eine Schiene befestigt war. Der nächste Schritt bestand darin, ein Metallgewebe oder eine Metallfolie in die Farbe einzubetten und mit der Schiene zu verbinden. Schiene und Gewebe bzw. Folie wurden dann mit der leitenden Farbe überstrichen. Die Schiene und - andererseits - der stählerne Gegenstand wurden dann derart an eine Gleichspannungsquelle gelegt, daß der leitende Farbüberzug gegenüber dem Stahlgegenstand wie eine Anode wirkte.

Beispiel k

Ein stählerner Gegenstand, der nur teilweise in Wasser eingetaucht werden sollte, wurde nach den obigen Bei-

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spielen zunächst durch Sandstrahlen gereinigt und dann¹ mit dem erwähnten Alkali-resistenten Grundüberzug versehen. Darauf vrurden zv;ei oder drei Überzüge; eines nicht mit Metallpigmenten versehenen chemisch abbindenden Epoxyd-ßmails aufgebracht, wobei diese letztere Schicht so dick gewählt wurde, daß der Stahlkörper vollständig abgedeckt und damit elektrisch gegenüber seiner Unweit isoliert war. Nunmehr wurde eine gut deckende Schicht aus einer elektrisch leitenden chlorierten G-ur_T.ifarbe aufgebracht, die im trockenen Zustand eine Dicke von etwa'5o Mikron hatte. Als nächster Schritt wurde eine zweite derartige elektrisch leitende Farbschicht auf ein Band aufgebracht, mit dem eine Leiterschiene verbunden war. Nunmehr wurde ein Metallgewebe oder eine Metallfolie in die Farbe eingebettet und in elektrische Berührung mit der Leiterschiene gebracht, woraufhin die Leiterschiene und das Gewebe bzw. die Folie wieder mit einer leitenden Farbe übermalt wurden. Anschließend wurde eine dekorative Bemalung über denjenigen Teil der Oberfläche des stählernen Gegenstandes angebracht, der nicht in das Wasser eintauchen sollte, wobei dieser letztere Bezug die leitende Farbschicht und die Leiterschiene vollständig abdeckten, jedoch Anschlußflächen zur elektrischen Verbindung der Leiterschiene frei iie3. Sodann wurden die Leiterschiene einerseits und der stählerne Gegenstand andererseits parallel zu einer Gleichspannungsquelle derart gelegt, da;3 die leitenden Farbschichten gegenüber dem stählernen Gegenstand wie eine Anode wirkten,

In der Zeichnung ist ein Stahlblech Io dargestellt, das mit der kathodischen Schutzanordnung nach der Erfindung versehen ist. Die Oberfläche des einer korrodierenden Umgebung auszusetzenden Bleches Io weist einen ersten Überzug 12 aus einer elektrisch isolierenden Farbe cuf, und auf diesem Überzug einen Überzug lh aus elektrisch

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leitender Farbe. Eine elektrisch leitende· Stromschiene ΐβ ist an dem soweit präparierten Blech Io in solcher VJeise angebracht, daß sie einen guten elektrischen Kontakt mit der leitenden Schicht 14 macht. 2in weiterer Überzug 13 aus elektrisch leitender Farbe ist über die Schiene 16 und die in deren Nähe liegenden Bereiche des Überzuges 14 gelegt; in den Überzug 13 ist eine Schicht aus einem Gewebe oder einer Folie eingebettet.

Die Schiene 16 ist an dem Blech Io durch Bolzen 2o und Muttern 22 befestigt, die ihrerseits durch isolierende Hülsen 24 und isolierende Scheiben 26 gegen das Blech Io isoliert sind. Die Bolzen bzw. Muttern sind an ihren freien Enden durch einen elektrisch isolierenden Überzug 28 aus Mastix oder einem Epoxydharz geschützt.

Eine nicht gezeigte Gleichspannungsquelle wird nun mit ihren Polen sowohl an die Schiene Io wie auch an das Blech Io derart angeschlossen, daß die Schiene bezüglich des Bleches elektrisch eine Anode darstellt. Zum Zwecke der Herstellung solcher elektrischer Verbindungen z.B. an die Schiene ΐβ sind Anschlüsse Jo vorgesehen, während man das Blech selbst z.B. durch Schweißen oder mechanische Klemmen elektrisch an die EMK anschließen kann.

Man erkennt, da3 die Erfindung eine Anode schafft, die normalerweise gegenüber dem zu schützenden Metallteil elektrisch isoliert ist, aber sich sehr nahe an dem gefährdeten Teil befindet, wodurch das aus Anode und Kathode bestehende Schutzsystem aus sehr nahe beieinander befindlichen Elektroden besteht. Eine kathodische Schutzwirkung des Gegenstandes tritt nur dann ein, wenn die Isolierung zwischen der Anode und dem zu schützenden Gegenstand bricht oder z.B. durch Risse beschädigt wird.

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Mit Hilfe der Erfindung v;ird erreicht,, daß im Bedarfsfalle an jeder Stelle des zu schützenden Gegenstandes in größter Nähe eine Schutz-Anode vorhanden ist. Da die Isolierschicht zwischen der Anode und dem zu schützenden Gegenstand sehr dünn ist, kann bereits die durch Kondensation von Wasser aus der Atmosphäre unvermeidbare Befeuchtung ausreichend sein, eine elektrolytische Verbindung zwischen der Anode und dem zu schützenden Gegenstand als Kathode herzustellen.

Patentanspruch

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Kathodische Schutzschaltung bzv;. Schutzanordnung, bestehend aus einem zu schützenden Metallgegenstand und darüber liegenden Schutzüberzügen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, unmittelbar auf dem Metall liegende Schutzüberzug (12) elektrisch nicht leitend, der zweite, auf dem ersten Belag liegende Belag (Ik) aber elektrisch leitend ist, und daß an dem zu schützenden Gegenstand (lo) und dem elektrisch leitenden Überzug (l4) ein solches Gleichspannungspotential liegt, daß der leitende Überzug (14) elektrolytisch eine Anode bezüglich dem Metallgegenstand (lo) darstellt.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   da3 der nicht leitende Belag (12) mindestens aus einer Schicht einer härtbaren elektrisch isolierenden Flüssigkeit besteht.

   j5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die Flüssigkeit nach Art einer Farbe zusammengesetzt ist.

   h. Anordnung nach Anspruch 1 bis ~j>, dadurch gekennzeiohne t, dv.Z dor elektrisch leitende Belag (14) aus mindestens einer Schicht einer härtbaren elektrisch leitenden Flüssigkeit besteht.

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   ■ 5· Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzelehnet, daß die Flüssigkeit die Zusammensetzung einer elektrisch leitenden Farbe aufvreist.

   6. Anordnung nach Anspruch 5> dadurch geke nn ζ e i c hn e t, daß der elektrisch leitende Überzug (14) einen Wider-

   ~ ρ standswert von bis zu loo Ohm pro rn hat.

   7· Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dai3 die elektrisch leitende Farbe als Leiterelemente elementaren Kohlenstoff aufvreist.

   3. Anordnung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Kohleanteil bis zu 5o Volumenprozent der trokkenen Schicht (14) beträgt.

   9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht eine chlorierte Gummifarbe ist, welche Kohlenstoff enthält.

   10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Farbe eine Kohle aufweisende Epoxyd-Ester-Farbe ist.

   11. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5

   bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht eine Kohle aufweisende chemisch aushärtende Teer-Epoxyd-Farbe ist.

   12. Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da.3 eine dekorative Farbschicht über der elektrisch leitenden Schicht (14) angebracht ist.

   IjJ. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

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   bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung so groß ist, daß sie Chlor in elementarer Form aus Seewasser freisetzt.

   14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff, aus dem die Anode besteht, Kohlenstoff ist, und daß die Gleichspannung mindestens 1,4 Volt beträgt.

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