DE2358353C3 - Vorrichtung zum Anbringen kathodischer Schutzeinrichtungen in Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anbringen kathodischer Schutzeinrichtungen in einem metallischen Behälter, der im Betriebszustand mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit gefüllt ist.

Es ist bekannt, daß metallische Behälter, insbesondere Behälter, die aus Eisen bzw. Eisenlegierungen, wie z. B. Stahl, bestehen, durch elektrisch leitfähige Flüssigkeiten, wie z. B. Trinkwasser, Brauchwasser und wäßrige Salzlösungen, angegriffen werden. Metallbehälter, die zur Aufnahme derartiger Flüssigkeiten dienen, hat man seif langem durch Innenanstriche gegen Korrosion zu schützen versucht. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es praktisch nicht möglich ist, das Auftreten bzw. die nachträgliche Bildung von Fehlstellen in dem Anstrich zu vermeiden. Um die an den Fehlstellen in verstärktem Maße auftretenden Korrosionserscheinungen zu verhindern, ist man in neuerer Zeit dazu übergegangen, zusätzlich zu dem passiven Korrosionsschutz durch Anstrich einen aktiven Korrosionsschutz mit Hilfe kathodischer Innenschutzeinrichtungen anzuwenden.

Zur Herbeiführung eines dauerhaft wirksamen kathodischen Innenschutzes ist es aber nicht allein notwendig, eine gleichmäßige Scbutüipotentialverteilung an den zu schützenden Behälterwandungen — Seitenwänden und Boden sowie ggf. Decke — bei der Inbetriebnahme einzustellen; dieses Schutzpotential muß auch mit Hilfe von Bezugselektroden, deren Meßergebnisse zur Einstellung und Regelung des Schutzpotentials dienen können, überwacht werden.

Zur Erzielung des benötigten gleichmäßigen Schutzpotentials hat sich die Verwendung von Anoden, z, B.

ίο von bekannten Platin -Titan-Drahtanoden, die in verschiedenen Ebenen parallel zu den Behälterwänden angeordnet sind, als zweckmäßig erwiesen.

Der Einbau der Bezugselektroden erfolgt ebenfalls in verschiedenen Ebenen des Behälters, und zwar bevorzugt derart, daß an den besonders korrosionsgefährdeten Stellen, insbesondere an den Ecken und/oder Kanten des Behälters das sich einstellende Potential kontrolliert werden kann. Sowohl die Anoden als auch die Bezugselektroden müssen über Stromzuführungs- bzw. Meßkabel mit den außerhalb des Behälters angeordneten Teilen der Anlage wie Schutzgleichrichter, Meß- und Regelgeräte verbunden werden.

Bisher hat man zur Befestigung der zum Korrosionsschutz dienenden Drahtanoden Metallstäbe als Tragekörper verwendet, die auf die zu schützende Oberfläche aufgeschweißt wurden, während die sehr nahe den Behälterwandungen anzuordnenden Bezugselektroden von außen in Gewindemuffen eingeschraubt wurden, die auf die äußeren Behälterwandungen aufgeschweißt waren. Diese Art der Anbringung von Anoden und Bezugselektrode/! hat die folgenden Machteile: Sowohl im Hinblick auf die zu fordernde homogene Schutzpotentialverteilung während des Betriebes als auch wegen der in periodischen Abständen erforderlichen Reinigung der Behälter, bei der die fest eingebauten Anoden nicht beschädigt, die Reinigungsarbeiten aber auch nicht durch die Anoden behindert werden sollen, hat man Tragekörper von etwa 250 bis 300 mm Länge verwendet Diese metallischen Tragekörper, die vor der Ausführung der Anstrichavbeiteri auf die Wandungen aufgeschweißt werden müssen, behindern nicht nur wegen ihrer Länge die Anstricharbeiten. Sie werden, da sie in unmittelbarer Nähe des durch den kathodischen Schutzstrom erzeugten anodischen Spannungstrichters liegen, zur Verlängerung ihrer Haltbarkeit aus verzinktem Eisen oder Stahl hergestellt Diese Zinkoberfläche beeinflußt aber in erheblichem'Maße die Potentialmessung mit Hilfe der Bezugselektroden, die während einer kurzzeitigen Unterbrechung der Schutzstrom-Zufuhr

so durchgeführt wird, da das Zink in diesem Fall als galvanische Anode wirkt Dadurch wird die Kontrolle bzw. eine Aussage über die Wirksamkeit des kathodischen Schutzes erheblich erschwert Die oben beschriebene bekannte Anbringung der Bezugselektroden erfordert nicht nur außergewöhnliche Sorgfalt beim Aufschweißen der Gewindemuffen und beim Einschrauben der Bezugselektroden, um Behälterundichtigkeiten an diesen Stellen zu vermeiden. Sie erlaubt es auch kaum, die besonders gefährdeten Ecken bzw. Kanten des Behälters zu überwachen, da an diesen Steilen das Anbohren des Behälters und die Anbringung von Gewindemuffen zwecks Durchführung der Bezugselektroden besonders schwierig oder gar nicht möglich ist. Schließlich hat man bisher die Stromzuführungskabel für die Anoden jeweils in Höhe der einzelnen Anodenebenen durch die Behälterwand geführt. Auch an diesen Stellen bestand bzw. besteht die Gefahr, daß Undichtigkeiten auftreten, wenn diese Durchführungen

nicht sehr sorgfältig ausgeführt und abgedichtet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden und die kathodischen Schutzeinrichtungen im Behälter derart anzubringen, daß eine einfache, einwandfreie Überwachung der Wirkung dieser Einrichtung sowie die Ausführung der Anstrich- und Reinigungsarbeiten ohne Behinderung möglich ist. Die Haltevorrichtung soll die Funktion der kathodischen Schutzeinrichtungen nicht beeinflussen. Außerdem soll die Gefahr des Auftretens von Undichtigkeiten infolge von zahlreichen Durchführungen durch die Behälterwandungen vermieden bzw. auf ein Mindestmaß eingeschränkt werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die Behälterwandungen an Stelle der relativ langen metallischen Tragekörper relativ kurze Gewindebolzen geschweißt werden, mit denen die eigentlichen Tragekörper unter Verwendung einer bekannten Dichtung verschraubt werden, so daß die metallischen Gewindebolzen keine Berührung mit der elektrisch leitfälligen Flüssigkeit besitzen, und daß diese Tragekörper derart ausgebildet sind, daß an ihnen nicht nur die Schutzanoden, sondern auch die Stromzuführungs- und Meßkabel sowie die Halterungen für die Bezugselektroden und ggf. die Kabel befestigt werden können. Da die Gewindebolzen auch nahe von Ecken bzw. Kanten in dem Behälter angeordnet werden können, ist die Überwachung dieser besonders gefährdeten Behälterteile durch die Bezugselektroden damit sichergestellt Die Ausbildung der neuen Tragekörper und Halterungen erlaubt es darüber hinaus, die Kabel für die Stromzuführung zu den Anoden sowie dif Meßkabel der Bezugselektroden, die in verschiedenen Behälterebenen angeordnet sind, zu einem Kabelstrang zusammenzuführen und gemeinsam an einer Stelle aus dem Behälter herauszuführen. Die durch Verwendung von bekannten Tragekörpern mit verzinkter Oberfläche hervorgerufenen Nachteile bei der Potentialmessung werden dadurch vermieden, daß alle Vorrichtungsteile, die mit den elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten in Berührung kommen, aus elektrisch nicht leitendem Material bestehen. Als Material werden vorzugsweise geeignete Kunststoffe verwendet

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine Vorrichtung zum Anbringen kathodischer Schutzeinrichtungen in einem metallischen Behälter, der im Betriebszustand mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit gefüllt ist, die gekennzeichnet ist durch Tragekörper, die zur Befestigung der Schutzanoden und der Meßgabel Sowie der Halterungen für die Bezugselektroden und der Halterungen für die Meßkabel dienen und die auf an den Behälterinnenwandungen aufgeschweißte, kurze metallische Gewindebolzen geschraubt sind und dadurch, daß alle Teile der Vorrichtung, die mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit in Berührung kommen, aus elektrisch nicht leitendem, von der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit nicht angreifbarem Material bestehen.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß die Gewindebolzen maximal 100 mm, vorzugsweise 80 bis 90 mm lang sind; daß die Tragekörper Aussparungen aufweisen, in denen die Anoden sowie die Meßkabel befestigt werden können; daß die Halterungen für die Bezugselektroden derart ausgebildet sind, daß sie auf die Tragekörper aufgeschoben und mittels ein^r Arretiervorrichtung in einer durch ein Distanz- und Justierelement bestimmten Position auf dem Tragekörper losbar befestigt werden; daß die Halterungen für die Meßkabel derart ausgebildet sind, daß sie auf die Tragekörper aufgeschoben und auf diesen läsbar befestigt werden und daß die Meßkabel mittels einer verstellbaren Platte an der Halterung befestigt werden können.

Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes sowie seine Vorteile gegenüber bisher bekannten Vorrichtungen zum Anbringen kathodischer Schutzeinrichtungen in Behältern werden nachstehend an Hand

ίο der in den Fig. 1 bis 4 beispielsweise dargestellten Ausführungsformen näher erläutert

Fig. 1 zeigt die Aufsicht auf einen Behälter mit kathodischem Innenschutz;
F i g. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den in F i g. 1 dargestellten Behälter entlang der Schnittebene A-A;

Fig.3 zeigt die aus Tragekörper und Halterung sowie Distanzhalte- und Justierstück für die Bezugselektrode bestehende Vorrichtung zum Anbringen kathodischer Schutzeinrichtungen im Behälter.

In F i g. 4 ist der Gewindebolzen und der Tragekörper mit einer Kabelhalterung dargestellt

Gleiche Teile sind in den F i g. 1 und 2 bzw. 3 und 4 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet

In dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Behälter mit rundcjn Querschnitt sind sowohl entlang der Seitenwand 1 als auch am Boden 2 ringförmige Anoden 3 sowie Bezugselektroden 4 angeordnet, die an Tragekörpern gemäß der Erfindung befestigt sind. Die Meßkabei 5 der Bezugselektroden 4 sowie die nicht dargestellten Stromzuführungskabel zu den Anoden 3 werden mit Hilfe von erfindungsgemäßen Halterungen zu der in an sich bekannter Weise ausgebildeten und abgedichteten Öffnung 6 in der Behälterwand 1 geführt, durch die sie zu den außerhalb des Behälters befindlichen Teilen der kathodischen Schutzeinrichtung geführt werden.

Die konstruktiven Einzelheiten der Tragekörper und Halterungen sowie der weiteren Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den F i g. 3 und 4 detailliert dargestellt, wobei es sich um beispielsweise Ausführungsformen handelt Die Fig.3 und 4 zeigen die dargestellten Vorrichtungsteile vorzugsweise in der Aufsicht, zum Teil — soweit erforderlich — auch im Schnitt.

Fig.3 zeigt einen Tragekörper R, der mit einer Seitenwand oder dem Boden des Behälters mittels eines (in dieser Zeichnung nicht sichtbaren) Gewindebolzens verschraubt ist Auf den Tragekörper 8 ist die Halterung 9 für die Bezugselektrode 10 aufgeschoben. Zur Befestigung der Halterung 9 auf dem Tragekörper 8 dient die Arretierschraube 11. Das Distanzhalte- und Justierelement 12, das vor der Halterung 9 auf den Tragekörper 8 aufgeschoben wird, dient dazu, einen gleichmäßigen Abstand und die vorgegebenen Meßpositionen aller Bezugselektroden 10 von den jeweiligen Behälterwandungen, insbesondere von den Ecken und Kanten, sicherzustellen. Die Verbindungsstelle zwischen der Bezugselektrode 10 und dem von ihr zu den Meßinstrumenten außerhalb des Behälters führenden Meßkabel 13 betindel: sich innerhalb einer Aussparung 14 der Halterung 9, die z.B. mit einer bekannten Vergußmasse verfüllt ist, welche gleichzeitig zur Befestigung der Bezugselektrode 10 dient Das Meßkabel 13 wird in einer in dem äußeren Ende des Tragekörpers vorhandenen nutenförmigen Aussparung 15, in deren Seitenwandungen eine Halteschraube 16 geführt wird, befestigt.

In Fig.4 ist der Tragekörper 8 in einer gegenüber

F i g. 3 um 90° gedrehten Stellung dargestellt. Das an die Wandung grenzende Ende ist im Schnitt dargestellt, um den auf die Wandung aufgeschweißten Gewindebolzen 17 sichtbar zu machen, auf den der Tragekörper 8 aufgeschraubt ist. Die flachen Nuten 18 im Tragekörper 8 dienen zum Ansetzen eines Schlüssels od. dgl., mit dessen Hilfe der Tragekörper 8 auf den Gewindebolzen aufgeschraubt wird. Auf den Tragekörper 8 ist eine Halterung 19 für MeOkabel 13 aufgeschoben, die ebenso wie die Halterung 9 für die Bezugselektrode 10 mit einer Arretierschraube 11 auf dem Tragekörper 8 befestigt wird. Die Meßkabel 13 werden zwischen der Halterung 19 und einer mit Hilfe der Schrauben 20 verstellbaren Platte 21 eingeklemmt. In der Nut 15 wird die Drahtanode durch die Schraube 16 gehalten. 1 >

In den F i g. 3 und 4 sind die verschiedenen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung in möglichst übersichtlicher Form einzeln dargestellt und in der Beschreibung sind ihre Funktionen angegeben Daran? Ut bereit? ersichtlich, daß beispielsweise die Nut 15 in den Tragekörpern 8 zum Befestigen bzw. Halten eines Meßkabels 13 (Fig.3) oder einer Drahtanode 22 (F i g. 4) dienen kann. Erfindungsgemäß kann jedoch im Bedarfsfall — nach entsprechender Vertiefung des Nut-Einschnittes — gleichzeitig sowohl ein Meßkabel 13 als auch eine Drahtanode 22 von der Schraube 16 in der Nut 15 gehalten werden. Ebenso ist es möglich, auf einen Tragekörper 8 sowohl eine Halterung 9 für die Bezugselektrode als auch eine Halterung 19 für die Befestigung eines oder mehrerer Meßkabel 13 aufzuschieben und zu arretieren, während in der Nut 15 eine Drahtanode 22 gehalten wird.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, wird die Anzahl und Anordnung der auf die Gewindebolzen 17 aufgeschraubten Tragekörper 8 in erster Linie durch die notwendige Anzahl und Anordnung der Drahtanoden bestimmt.

Im allgemeinen genügt es, zur Einstellung des Schutzpotentials und zur Überwachung der Wirkung der kathodischen Schutzanlage bei Behältern mit rundem Querschnitt eine Reihe von drei, fünf oder sieben Bezugselektroden — je nach Behälterdurchmesser und Ägressivitat aer Flüssigkeit — im Behälter auf einer durch den Behältermittelpunkt gedachten Linie in Bodennähe anzuordnen, von denen eine im Mittelpunkt und je eine andere in der Nähe der Kante zwischen Boden und Behälterrand befestigt sind, sowie weitere, einander gegenüberliegende Bezugselektroden in verschiedenen Höhen der Behälterwand. Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind beispielsweise fünf Bezugselektroden 4 in der Nähe des Behälterbodens und weitere vier in Wandnähe angeordnet. Mit Ausnahme der mittig über dem Behälterboden befindlichen Bezugselektrode sind diese jeweils an dem gleichen Tragekörper befestigt, der die Drahtanode hält

Die Halterungen für die Meßkabel der Bezugselektroden sind vorzugsweise an den gleichen Tragekörpern befestigt, die die Bezugselektroden tragen, es sei denn, daß infolge der Notwendigkeit, eine große Anzahl von Bezugselektroden zu benutzen, an einer Halterung nicht alle zur öffnung 6 zu führenden Meßkabel befestigt werden können. Die Meßkabel können auch zunächst in der Nut des Tragekörpers, an dem die Bezugselektrode bzw. deren Haltekörper befestigt ist, geführt werden und erst danach zu einem Kabel-Haltekörper geführt werden.

Die (in den Figuren nicht dargestellten) Kabel, die zur

Zuführung des Schutzstromes von der Gleichrichteranlage zu den in bekannter Weise ausgebildeten Anodendraht-Ringen dienen, werden in analoger Weise wie die Meßkabel gehalten bzw. geführt.

Bei Behältern mit eckigem Querschnitt werden die Bezugselektroden in analoger Weise wie bei runden Behältern axial-symmetrisch angeordnet, wobei außer dem Schutz des Bodens und der waagerechten Kante insbesondere der der Ecken sowie der senkrechten Kanten durch entsprechend angeordnete Bezugselektroden überwacht wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist gegenüber bekannten Vorrichtungen, die dein gleichen Zweck dienen, insbesondere folgende Vorteile auf:

Die im Behälter verschweißten Gewindebolzen, auf die die Tragekörper aufgeschraubt werden, behindern die vorbereitenden Anstricharbeiten weit weniger als die bisher verwendeten Tragekörper, die in voller i_änoA mi» Hgn Bshaltsrv/sridun^c" verschweißt wur

Da die auf die Gewindebolzen geschraubten erfindungsgemäßen Tragekörper und Halterungen aus elektrisch nicht leitenden Kunststoffen gefertigt sind, erübrigt sich die Verwendung isolierend wirkender Schellen für die Befestigung der Anoden und der Bezugselektroden.

Das im Vergleich zu metallischen Tragekörpern bzw. Halterung 'η geringere Gewicht der Kunststoff-Teile ist ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes, der vor allem bei relativ dünnwandigen Behältern mit großem Umfang Bedeutung erlangen kann. Außerdem sind nicht nur die Rohstoff- und Fertigungskosten für die Kunststoff-Teile erheblich niedriger als die Kosten für entsprechende Metallteile; sie haben auch eine praktisch unbegrenzte Haltbarkeit.

Die Verwendung von Bezugselektroden, die auf Halterungen im Behälterinneren befestigt sind, statt wie bisher üblich durch die Behälterwand geschraubt zu sein, vermindert nicht nur die Gefahr von Undichtigkeiten. Die auf den Halterungen befestigten Bezugselektroden sind auch einfacher und preiswerter herzustellen und zu befestigen als die Einschraub-BezuRselektroden.

Der wichtigste Vorteil der von Halterungen im Behälterinnern getragenen Bezugselektroden besteht jedoch darin, daß sie — z. B. durch Verwendung von Halterungen entsprechender Länge — ohne Schwierigkeit in unmittelbarer Nähe der besonders gefährdeten Ecken und Kanten angebracht werden können.

Die Verwendung der Distanzstücke vereinfacht nicht nur den Erst-Einbau der Halterungen für die Bezugselektroden erheblich, da das Abmessen bzw. Jk Kontrolle des vorgeschriebenen Abstandes der Bezugselektrode von der Behälterwandung entfällt Sie erlaubt es auch, bei späteren Reinigungs- und/oder Anstricharbeiten im Behälter die Halterungen nach Bedarf auf dem Tragekörper zu verschieben und nach Beendigung der Arbeiten ohne großen Aufwand wieder in der Betriebsstellung zu arretieren.

Für die Kontrolle der Wirkung der kathodischen Schutzanlage bezüglich der glatten Wände des Behälters ist in erster Linie der Abstand der Bezugselektrode maßgebend, unabhängig von der genauen Stellung bzw. Justierung zur Wand, d. h. es ist von untergeordneter Bedeutung, ob die Bezugselektrode oberhalb, unterhalb oder seitlich des Tragekörpers zur Wand hin gerichtet ist infolgedessen kann eine Verdrehung des Distanzstückes auf dem Tragekörper toleriert werden. Dagegen ist für die Überwachung der Kanten und Ecken eine

genaue justierung der Bezugselektrode erforderlich. Diese kann auf einfachste Weise dadurch erreicht werden, daß das der Halterung zugeordnete Distanzstück, das in diesem Fall gleichzeitig der Justierung dient, mit dem Tragekörper in der entsprechenden Stellung fest verbunden, z. B. verklebt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anbringen eine kathodischen Schutzeinrichtung in einem metallischen Behälter erfüllt damit alle Anforderungen, um die Schutzeinrichtung einfach und sicher zu befestigen und ihre Funktion ohne Schwierigkeit zu überwachen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche;

   t. Vorrichtung zum Anbringen kathodischer Schutzeinrichtungen in einem metallischen Behälter, der im Betriebszustand mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit gefüllt ist, gekennzeichnet durch

   Tragekörper (8), die zur Befestigung der Schutzanoden (22) und der Meßkabel (13) sowie der Halterungen (9) für die Bezugselektroden (10) und der Halterungen (19) für die Meßkabel (13) dienen und die auf an den Behälterinnenwandungen aufgeschweißte, kurze metallische Gewindebolzen (17) geschraubt sind

   und dadurch, daß alle Teile der Vorrichtung, die mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit in Berührung kommen, aus elektrisch nicht leitendem, von der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit nicht angreifbarem Material bestehen.
2. 2. Votrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebolzen (17) maximal 100 mm, vorzugsweise etwa 80—90 mm lang sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragekörper (8) Aussparungen (15) aufweisen, in denen die Anoden (22) sowie die Meßkabel (13) befestigt werden können.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (9) für die Bezugselektroden (10) derart ausgebildet sind, daß sie auf die Tragekörper (8) aufgeschoben und mittels einer ArrtiMervorrichtung (11) in einer durch ein Distanz- und Justierelement (12) bestimmten Position auf den Tragekörpern (8) lösbar befestigt werden.
5. 5. Vorrichtung nach Anspiuch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (19) für die Meßkabel (13) derart ausgebildet sind, daß sie auf die Tragekörper (8) aufgeschoben, und auf diesen lösbar befestigt werden, und daß die Meßkabel (13) mittels einer verstellbaren Platte (21) an der Halterung (19) befestigt werden können.