DE2648771C3 - Opferanode für kathodischen Schutz einer Pipeline und mit einer Opferanode versehene Pipeline - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Opferanode für kathodischen Schutz einer Pipeline nach der Merkmalskombination des Oberbegriffes des Hauptanspruches sowie eine Pipeline, die mit einer derartigen Opferanode ausgestattet ist.

Halbzylindrische galvanische Anodensegmente, mit denen Pipelines zum kaihodischen Schutz umgeben werden, sind aus der US-PS 36 16 422 bekannt. Derartige Anodensegmente haben den Nachteil, daß sie sich beim Abkühlen des Metalls nach dem Gießvorgang der Segmente verformen können und daß sie während ihres Anbaues an den Pipelines brechen können, was speziell bei langen halbzylindrischen Segmenten für Pipelines großen Durchmessers auftritt. Man strebt an, gekrümmte Anodensegmente mit einer Krümmung auszustatten, die praktisch der Krümmung der beschichteten Pipeline entspricht, die vom Anodensegment umgeben werden soll, und dieses Segment dann so zu installieren, daß der daraus gebildete Segmentgürtel sich eng um die Pipeline schließt. Es ist jedoch praktisch unmöglich, gebogene Anodensegmente zu gießen, die sich mit ihrer Krümmung immer der Krümmung der Pipeline anpaßt. Dies gilt insbesondere für lange Anodensegmente. die für Pipeline, großen Durchmesser benötigt werden. Wenn das Anoder.segment nicht genügend Krümmung aufweist, um der Pipeline zu entsprechen, müssen die Endabschnitte und/oder andere Bereiche des Segmentes durch Druckanwendung einwärts gebogen werden, wodurch dann Risse oder Sprünge im Anodensegment auftreten können. Manchmal ist es nötig, gekrümmte Anodensegmente durch Anwenden von Druckkräften auswärts zu biegen, damit die gewünschte Krümmung für ein eng anliegendes Umspannen der Pipeline erreicht wird, und diese Druckanwendung kann zu Rissen oder Brüchen der Segmente führen. Risse im Metall der Opferanode sind deshalb unerwünscht, weil dadurch das kathodische Kerr.metall freigelegt wird, das in das Opferanodenmetall eingebettet ist. Nach dem Einbau und nachdem das kathodische Kernmetall an den Sprüngen im Anodenmetall dem Elektrolyten ausgesetzt wird, verausgabt die Anode sich selbst mit Opferanodenmetall, um das Kernmetall zu schützen, mit der folge, daß das Opferanodenmctall unwirksam und verschwendet wird. Um das Einreißen der Anodensegmente zu vermeiden, wurden bereits an den bekannten halbzylindrischen Anodensegmenten in der Mitte Nuten angebracht.

Die Veröffentlichung »Cathodic Protection of Sub marine Pipeline« (Sonderdruck aus The l-ederated Metals Digest of the American Smelting and Refining Company. Eederatecl Metals Division) aus dem |ahre 1958 beschreibt eine Opfcranodenanordnung. bei tier die Anodensegmcnle indirekt miteinander dadurch verbunden werden, dal.) die Stahlkerne der Anoden an

Stahlbänder geschweißt sind. Die Hauptachse der Kerne der Anoden verläuft parallel zur Hauptachse der Rohrleitung, und die Kerne gehen von einem Abschnitt der Anode aus, der die Seitenränder der Anode darstellt.

Es wurden auch bereits nicht gekrümmte Anodensegmente erhitzt und dann im erhitzten Zustand gebogen, so daß sich die Segmente dem Wellengehäuse eines Schiffspropellers anpassen. Die Anodensegmente sind dabei an Bauteile des nichtanodischen Gehäuses angeschweißt und untereinander nicht verbunden, um das Gehäuse zu umgeben. Das Problem ist, daß, wenn die Anodensegmente aus Zink oder einer auf Zink basierenden Legierung bestehen, sie während des Biegens bei Umgebungstemperatur aufgrund der brüchigen Natur des Zinks leicht Risse erhalten oder brechen können. Auch bogenförmige Anodensegmente wurden bisher gegossen und um das Wellengehäuse von Schiffspropellern mit Bolzen befestigt- Wiederum sind in diesem bekannten Anwendungsfall die Segmente nicht untereinander um das Gehäuse herum verbunden.

Mit dem Begriff Brechen wird hier das Aufreißen oder Brechen des Anodensegments bezeichnet, wobei das kathodische Kernmaterial freigelegt werden kann oder auch nicht oder die Anode gar in einzelne Stücke zerbrechen kann. Der Begriff »Rohrdurchmesser« wird im Zusammenhang mit dem Durchmesser des Pipelinerohres verwendet, das eine korrosionsschützende Über/ugsschicht hat. Es ist damit nicht der Betonüberzug angesprochen, der das Aufschwimmen der Rohrleitung verhindern soll. Der Begriff Bogenlänge ist die auf der Innenfläche des Segments gemessene Länge des Segments. Ist dieser Begriff in Verbindung mit einer Gießform verwendet, so bedeutet er die Länge des Bogenstückes der Gießform, das dem gedachten Kreismittclpunkt zunächst liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Opferanode der eingangs genannten Art so /.u verbessern, daß während des Abkühlens nach dem Gießen auftretende Deformationen der Anodensegmentc so klein wie möglich gehalten werden und die Bildung von Rjssen oder Sprüngen in den Anodcnsegmenten während ihres Einbaues an der Pipeline erheblich verringert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den kennzeichnenden Merkmalendes Hauptanspruches.

Vorteilhafte Ausgestaltungen erfährt die Opferanode durch die Merkmale der Unteransprüche, worin auch eine Pipeline mit Opferanode gekennzeichnet ist.

Die bogenförmigen Anodensegmente können durch Schmelzen des Opferanodenmet.ills hergestellt werden, z. B. /.ink, Magnesium, Aluminium oder Legierungen daraus, wonach dann das geschmolzene AnodcnmcU'Jl in die z. B. aus Eisen bestehende form, die in üblicher Weise vorgeheizt r.t. eingegossen wird. Lm oder mehrere Metallkerne aus einem zum Anodenmetall kathodischen Metall wie Stahl werden ebenfalls > orgeheizt und in vorbestimmter Stellung in der Form lestgelegt, wobei die gegenüberliegenden 'inden aus dem I ormhohlraum herausziehen. Die Metallkerne werden in der richtigen Lage im Fnnuhohlraiim durch ihre Lndabschnitte festgelegt, die durch dicht schließende Offnungen in den Lormhälflen herausgeführt sind. Das Metall im Lormhohlraum wird gel iihll. indem es sich gewöhnlich unter seinen Schmelzpunkt von 4 14.4 C bei /ink abkühlen k'iiii. u> dal) es fest wird Das festgewordene und den oder die Melallkerne umschließende AnodenmetallgulKtiuk. aus dem die Kernenden neidet ends herausstellen, wird arisrhliel.lend aus der

Form herausgenommen.

Die Herstellung eines Anodenabschnitts, bestehend aus mehreren, voneinander einen Abstand einnehmenden, bogenförmigen Anodensegmenten, bei denen die ϊ Kernstücke konzentrisch innerhalb des Segment-Anodenmetalls eingebettet sind und allen Anodensegmenten des Abschnitts gemeinsam sind, wird das gleiche Verfahren angewendet, außer daß der Metallkern oder die Metallkerne in die Form mit relativ kurzen in Endabschnitten der Kerne eingelegt werden, die aus den Enden der Form herausstehen, und die relativ langen Enden der Kerne stehen aus dem entgegengesetzten Ende der Form vor. Nach dem Abkühlen des ersten Anodensegmentes mit dem darin eingebetteten Metall-ιϊ kern oder den Kernen wird es aus der Form herausgelöst, woraufhin der relativ lange, übriggebliebene Kernabschnitt um ein bestimmtes Längenstück verschoben und abermals in die Form eingelegt wird, bevor erneut geschmolzenes Anodenmetall eingegos-Jn sen wird, das dann wieder erhärtet, wobei sich das Anodenmetall zwischen dem einen Formende und einem relativ kurzen Endstück der Kerne, die aus der entgegengesetzten Seite der Form herausstellen, erstreckt. Wenn nur zwei Anodensegmente den j, Anodenah:;chnitt bilden, wird das Anodensegment mit dem beiden Segmenten gemeinsamen Kern anschließend aus der Form herausgenommen, so daß weitere Gießvorgänge nicht nötig sind. Sind jedoch mehr als zwei Segmente erforderlich, um den Anodenabschniti in zu bilden, wird das Verschieben und Eingießen in vorstehend beschriebener Weise so oft wiederholt, bis die gewünschte Zahl der Anodensegm. ntc den gemeinsamen Kern umschließt. FTir diesen -'rozeß muß der Kern eine ausreichende Länge haben, so daß die ι-, gewünschte Zahl von Anociensegmenten herumgegossen werden kann.

Der Anodenabschnitt kann aber auch unter Verwendung einer Vielzahl von Formen hergestellt werden, die in der Anzahl der Anzahl der gewünschten Anodensegiii mente entsprechen. Der gemeinsame Kern wird dann richtig in die mit dem benötigten Abstand angeordneten Formen eingelegt, woraufhin das geschmolzene Anodenmetall eingegossen wird. Man läßt das MeMlI dann unter seinen Schmelzpunkt abkühlen. Der eingegossene i. und hart gewordene Anodenabschnitt wird anschließend mit seinem gemeinsamen Kern aus den Formteilen herausgenommen. Bei dieser Durchführung zur Herstellung von Anodenabschnitten erstreckt sich der Kern durch dicht schließende öffnungen in den Formen aus -." den beiden Enden der Kinzelformen heraus.

Bei allen Herstellungsarten zur Erzeugung der

Anodcnabschnitie haben die Fonnkammern eine Gestalt.:ίΐ£. die dem gewünschten Anodensegment entspricht, und eine vorbeslimmle maximale Bogenlän·

r, ge gemäß den Uniera/ispriichen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nun in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Ls zeigt

Fig. I einen Querschnitt durch eine Anode nach der Erfindung entsprechend der Linie l-l in F i g. 4,
wi I i g. 2 einen Querschnitt durch die Anode eines anderen Ausführungsbeispiels. wöbe; die Schni;,linie durch ein Anodensegment hindurchgefiihrt isi,

F ι g. j eine Ansicht nach Ill-Ill in I- i g. I,

I-ι g. 4 eine teils aufgebrochene perspektivische ·■. Darstellung einer Pipeline mit angebrachter Anode nach der Erfindung und einem das Aufschwimmen der Pipeline verhindernden Ballastmantel aus Beton.

F ι g. ) eine Ansicht nach V-V in F ι g. 2,

I i g. d einen Längsschnitt nach der Linie Vl-Vl m F ι g. 9.

I'i g. 7 eine Draufsicht, teils aufgebrochen, auf ein Anodensegment mit Kern einer weiteren Aiisführimgsform.

F" i g. 8 einen Längsschnitt durch das Anodensegment und seinen Kern aus der I·" ig. I,

F i g. 4 eine Draufsicht auf das Anodensegment mit Kern der F i g. 6. teils aufgebrochen.

Fig. IO einen Querschnitt durch die Anode eines nächsten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 11 ein wiederum anderes Ausfiihrungsbeispicl der Anode nach der Erfindung im Querschnitt,

Fig. 12. 13. 14 jeweils abgewandelte Ausführungsformen der Erfindung.

F i g. 15 einen Längsschnitt nach Linie XV-XV in F i g. 16.

Fig. i 6 eine Draufsicht auf die Anode aus der Fig. i ϊ mit gemeinsamem Kern.

Fig. 17 einen Längsschnitt nach der Linie XVII-XVII in Fig. 18,

Fig. 18 eine Draufsicht auf die Anode des gemeinsamen Kerns der F' i g. 17 und.

I'ig. 19 einen Querschnitt durch eine nochmals andere Ausführungsform der Anode nach der Erfindung.

Bei dem ersten Ausführungsbcispiel nach den Fig. I bis 4 ist die Anode 15 um ein Eisenrohr 16 einer Pipeline herumgespannt. das mit einem Korrosionsschutzmantel 17 beispielsweise aus einem Steinkohlenteer vollständig beschichtet ist. wobei die Anode aus Bogenstücken oder Segmenten 18 eines Opferanodenmetalls besteht. Gemäß I-" i g. 1 sind vier Anodensegmente 18 vorhanden, die praktisch gleich in ihren Abmessungen, in Form und Aufbau sind und die kürzer als halbzylindrisch sind. Die Anodensegmente 18 bestehen aus einem festen, einstückigen Rumpfteil 19 des Opferanodenmetalls, z. B. Zink. Magnesium. Aluminium oder Legierungen daraus. Jedes Anodensegment 18 weist außerdem einen Kernstab 20 eines zum Anodenmctall kathodischen Metalls auf. z. B. aus Stahl. Die Ifauntachsen der Kerne oder Kernstäbe liegen in einer Ebene, die normal zur Hauptachse des Rohres steht. Der Zwischenabschnitt 41 des Kernstabs 20 und der Hauptabschnitt dieses Kernstabes sind konzentrisch oder praktisch konzentrisch gänzlich im Anodensegmcnt 18 eingebettet, und die Endabschnitte 42 und 43 des Kernstabes stehen aus den beiden Segmentenden 18 heraus und bilden Verbindungsteile, an die die Endstücke 42 und 43 der angrenzenden Anodensegmente 18 angeschlossen werden können. Der Endabschnitt 43 des Kernstabes 20 jeder Anode 28 ist seitwärts etwas abgekröpft, damit er mit dem nicht gekröpften Endabschnitt 42 des benachbarten Kernstabes 21 überlappend verbunden werden kann. Die einander überlappenden Kernsiabendabschnitte 42 und 43 sind zur Herstellung von Verbindungsstücken 44 miteinander verschweißt, wodurch alle Anodensegmente 18 dicht um das Rohr herumgeschlossen werden. F i g. 4 zeigt, daß das Rohr 16 noch von einer Schicht 57 aus Beton umgeben ist, die zu beiden Seiten der Anode 15 den Korrosionsschutzüberzug 17 umgibt. Die Betonschicht 57 kann auf das Rohr aufgebracht werden, nachdem die Anoden angebracht und die Kerne elektrisch mit dem Rohr durch Drahte 58 und 59 verbunden sind, die an die Endstücke der Kernstabe angeschweißt oder gelötet sind. Die Betonschichten können aber auch vor dem Anbringen der Anoden um das Rohr gelegt werden.

uobei dann Zwischenräume hinreichender Breite freigelassen werden müssen. Dann werden die Anoden um das Rohr herum gespannt und die Kerne mn dem Rohr in der beschriebenen Weise elektrisch verbunden. Anschließend werden dann alle Zwischenräume zwi sehen der ursprünglichen Betonschicht und den Anoden mit weiterem Beton ausgefüllt. Der Spalt zwischen 'Jen einander gegenüberstehenden Finden der Anodensegmente kann ebenfalls mit Beton angefüllt werden. Neben einem mechanischen Schutz, bietet der Beton mantel vor allem den Ballast für im Wasser verlegte Rohre, damit sie nicht aufschwimmen. Bei Verlegung auf der Erde und wenn kein zusätzlicher mechanischer Schutz benötigt wird, kann die Betonschicht 57 entfallen. Der Kern 20 aus den [·" i g. J und 8 ist mit Öffnungen 21 versehen, die voneinander Abstand haben und den Kernstab völlig durchsetzen. Das Anodenmet.iii füiit diese öffnungen 2i aus und verankert damit den Kernstab 20 im Anodensegmcnt. Die Anzahl der Öffnungen 21 ist nicht auf zwei Stück im Kernstab 20 beschränkt. Der Kernstab 23 in der F i g. 7 besitzt einen Zwischenabschnitt 24 aus gestrecktem Stahl und daran an beide Enden angeschweißte Endabschnitte 25. Der Strcckmetallteil 24 weist zahlreiche Öffnungen 26 auf. die vom Anodenmctall ausgefüllt sind, wodurch der Kernsiab 23 in der Anode fest verankert ist. Der Zwische;.abschnitt 24 des Kernstabs 23 ist innerhalb des Anodenmetalls eingebettet, und die F.ndabschnitle 25. die keine derartigen Öffnungen aufweisen, treten aus den beiden Finden der Anode heraus. Eine weitere Abwandlungsform des Kernstabs zeigen F'ig. b und 4. bei der der Zwischenabschnitt 27 des Kernstabs 18 dünner als die Endabschnitte 29 ist. Der Zwischenabschnitt 27 ist vollständig in das Anodenmctall eingebettet, während die Endabschnitte 29 an den Anodenenden heraustreten. Der Zwischenabschnitt 27 ist auch schmäler als die breiteren Endabschnitte 29. Die Verbreiterung als auch Verstärkung der Endabschnitte 29 erleichtert das Anbringen der Schweißverbindung an die Endabschnitte der jeweils benachbarten Anodensegmentr.

In der F i g. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem die Anode 30 um ein Eisenrohr 31 von größerem Durchmesser herumgespannt ist. das mit einer Antikorrosionsschieht 32 überzogen ist. Die Anode 30 besteht aus sechs bogenförmigen Segmenten 33 aus Opferanodenmetall, ledcs Anodensegmcnt 33 besitzt ein Rumpfteil, das einstückig aus dem Opferanodenmetall hergestellt ist, und einen Kern 34 mit zwei zueinander paidlel verlaufenden Kernstreben 35 aus Stahl, was die F i g. 5 verdeutlicht. Der Zwischenabschnitt 36 und Hauptabschnitt der Kernstäbe 35 verläuft konzentrisch im Anodensegment 33 eingebettet nahe der Innenfläche 40. während die Endabschnitte 37 an den gegenüberliegenden .Segmentenden heraustreten und Anschlußstücke für die angrenzenden Anodensegmente bilden. Die Endabschnitte 38 des Kernstabs 35 sind gekröpft, damit sie überlappend mit dem nicht gekröfpten Endabschnitt 37 des Kernstabs 35 des benachbarten Anodensegmentes zusammen passen. Die einander überlappenden Endabschnitte 37 und 38 der Kernstäbe werden zur Bildung der Verbindungsstücke 39 miteinander verschweißt, wodurch die Anodensegmente 33 eng um die Pipeline herumgespann; werden. In Fig. IU ist eine Pipeline von noch größerem Durchmesser gezeigt, bei der die Anode 46 um das Stahlrohr 47. das einen Antikorrosionsschutzüberzug 48 hat. herumgespannt ist

ιιικ] mis acht Bogensegmenten 49 lies Opferanodetime talls aufgebaut ist. Die Anodensegmente 49 bestehen aus einem kompakten, einstückigen Rumpfstüek aus Opfcranodcnmetall iiml einem Kernstab 50 aus Stahl. 13er Mittclbcrcich 51 des Kernstabs 50 und der Hauptteil dieses Kerns verlaufen praktisch konzentrisch und si,·. J im Anodenscgmenl 49 völlig eingebettet, während die Kndabschnitte 52 und 53 des Kernstabs 50 an den Enden des Segmentes 49 vorstehen und Anschlußstücke 52, 53 bilden. Die Endstücke 53 jedes Kernstabs 50 sind abgekröpft, so daß sie sich mit den Endabschniiten 52 der angrenzenden Anodcnabschnilte überlappen können, wo dann zur Bildung der Verbindung 54 die .Schweißung durchgeführt wird. Dadurch sind die Anodensegmente miteinander verbunden und unischließen die Pipeline. Die Segmente 49 haben in den Kernstäben 50 mehrere Durchbruchsöffnungen 55, wodurch die Kenisiäbc 50 im Anodensegmeni verankert sind, da das Anodenmetall die Durchbruchsöffnungen 55 durchsetzt.

Die Anodensegmente 18 aus F ig. I, 33 aus F i g. 2 und 49 aus F ig. 10 weisen eine Bogenlänge auf, die geringer als eine bestimmte kritische Maximalbogenlängc ist, wodurch vermieden wird, daß die Segmente beim Abkühlen ihres Metalls nach dem Gießvorgang sich verziehen und wahrend der Installation der Anodensegmente um die Pipeline daran Risse oder Brüche auftreten.

Bei dem Ausführungsbeispiel einer Anode 57 nach den F g. II, 15 und 16, die ein eisenmetallisches Rohr 58 einer Pipeline umgibt, das mit einer durchgehenden Antikorrosionsbeschichtung 59 aus beispielsweise Steinkohlenteer überzogen ist, sind Anodenabschnitte

60 aus bogenförmigen Segmenten 61 von Opferanodenmetall vorgesehen, wobei ein durchgehender Metallkernstab 62 innerhalb mehrerer Anodcnmetallsegmcntc

61 eingebettet ist. |edes Segment 61 des Anodenabschnittes 60 weist ein einstückiges Rumpfteil 63 aus einem geeigneten Opferanodenmetall wie Zink. Magnesium. Aluminium oder Legierungen daraus auf. Der Kern 62 iedes Anodenscirments 61 besteht aus einem zum Anodenmctall kathodischen Metall wie beispielsweise Stahl. Die Zwischenstücke 64 und 65 des Kerns 62. die zusammen den Hauptteil des Kerns ausmachen, verlaufen praktisch konzentrisch und sind vollständig innerhalb der Anodensegmente 61 eingeschlossen. Fin freiliegender Abschnitt 66 des Kerns liegt zwischen den Segmenten 61 und kann eine größere oder kleinere Bogenlänge als die dargestellte haben. Die F.ndabschnitte 67 und 68 des Kerns stehen an den entgegengesetzten Enden der Segmente 61 des Anodenabschnitts 60 vor und bilden Anschlüsse für die Kcrns'sbcnüabschni'ic 69 und 70 der angrenzend benachbarten Segmente. Der Endabschnitt 67 des Kernstabs ist abgckröpft. damit er mit dem nicht augokr<:>p!ic-n Lnuieii 69 dos Anuuensegments 72 überlappen kann, während das nicht gekröpfte Ende 68 das gekröpfte Ende 70 des Kernstabs des Anodensegmentes 72 überlappt. Die überlappenden Kernstabendabschnitte 67 und 69, 68 und 70 sowie 73 und 74 zwischen den bogenförmigen Anodensegmcnten 72 werden zur Bildung von Verbindungsteilen 79 miteinander verschweißt, womit der Anodenabschnitt 60 und die einzelnen Anodensegmente 72. die keinen gemeinsamen Kernstab haben, dicht miteinander um die Pipeline herumgeschiossen werden. Die zwei einzelnen bogenförmigen Anodensegmente 72 in Fig. 11 haben jeweils ein kompaktes Rumpfstück 77 aus Opferanodenmetall mit jeweils für sich getrenntem Kernstab 78. der konzentrisch in da* Anodensegment 72 eingebettet ist und mit seinen Enden zur Bildung der Anschlußstücke in der beschriebenen Weise aus den Segmenlenden hervorsteht. Der Kernstab 62 des Anodenabschnitts 60 weist zur Verankc"ung im Anodensegment 61 Durchbriichslöchcr 80 auf, die vom Anodenmctall durchsetzt sind. Auch der Kernstab 78 der einzelnen Anodensegmente 72 weist (ierarlige Öffnungen 81 für seine Verankerung im Segment 72 auf.

Hiervon unterscheidet sich der Anodenaufbau der F ig. 12, bei welchem zwei gleiche Anodenabschnitte 60 mit jeweils einem gemeinsamen Kernslab 62 miteinander beim Verbindungselement 83 durch Schweißen der überlappenden Endabschnitte der Kernstäbe 62 verbunden sind.

Der Aufbau bei der F-"ig. 13 entspricht im wesentlichen dem bei der Fig. II, außer daß der Anodenab-SLtinitt 85, der auch in den Fig. i7 und ίδ einzeln dargestellt ist, aus drei Anodensegmenten 86 mit einem gemeinsamen Kerr stab 87 für alle Segmente aufgebaut ist. Außerdem sind drei einzelne bogenförmige Anodensegmente 88 miteinander und mit dem Anodenabschnitt 85 verbunden durch Verschweißen ihrer überlappenden Kernstabenden zur Bildung der Verbindungselemente 89 und 90. Die Rohrleitung 91 hat einen größeren Durchmesser als die Rohrleitung in der F i g. II. Sie ist von einem mit 92 bezeichneten, ununterbrochenen Korrosionsschutzmantel umschlossen.

Das Anodenausführungsbcispicl der Fig. 14 entspricht im wesentlichen dem aus Fig. 12, wobei lediglich die Anodenabschnitte 85 drei Anodensegmente 86 mit gemeinsam durchgehendem Kernstab 87 haben. Sie sind in üblicher Weise durch Verschweißen ihrer überlappenden Kernstabenden zur Bildung der Verbindungsstücke 94 und 95 miteinander verbunden.

Die Anodenkon>truktion der F-"ig. 19 unterscheidet sich von den in Fi;s. 11. 12. 13 und 14 dadurch, daß ein einziger Anodenafcschnitt 96 vier bogenförmige Anodensegmenle 97 aus Opferanodenmetall und einen durchgehenden, allen Segmenten 97 gemeinsamen Krrnstnh 98 ηιιΓιλ,γκι Drr iihr-rwipirrnHp Teil dos gemeinsamen Kernstabs 98 ist konzentrisch gänzlich eingebettet innerhalb der Anodensegmente, wahrend ein geringerer Teil des Kernstabs 98 nicht eingebettet ist. sondern /wischen den bcabstandcten Enden der Segmente 97 freiliegt. Die Anodensegmente 97 bestehen aus einem Vollmaterialrumpfstück 99 des üblichen Wcrkstofls wie auch der Kernstab 98. Der Anodenabschnitt 96 ist durch Verschweißen der überlappenden Kernstabenden zum Vcrbindungsclemeni 100 um die Fahrleitung 93 herumgespannt. Das ti u :,....,...: C-. .:..i .h'..... * ... a ..<:t : .,. ι...

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schichtung 101 umgeben. Es werden folgende Verhältnisse und Beziehungen bevorzugt:

a) Das Verhältni' der Dicke jedes Anodensegments zum Rohrdurchmesser im Bereich von etwa 1 : 5 bis I :15 für Pipelines mit einem Rohrdurchmesser zwischen etwa 50 und 90cm. während bei einem Rohrdurchmesser zwischen etwa 90 und 180 cm dieses Verhältnis zwischen I : 10 und 1 : 20 liegt;

b) ein Verhältnis von Breite des Anodensegments zu Breite des Anodenkerns oder Gesamtbreitc der Anodenkernc bei mehreren Kernstäben im Bereich von 2:1 bis etwa 5:1, wenn wenigstens 50% der Länge des im Anodenmctall eingebetteten Kcrnabschnilts eine Breite von 2.5 cm und mehr und eine Dicke von 5 mm und mehr hat:

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L¹) eine Dicke des Kerns des Anodensegments oder ledes Kens bei mehreren Kernen von etwa 5 bis 12 mm. wenn wenigstens 5% der Länge des im Anodenmetall eingebenden Kernabschnittes eine lireile von etwa 2,5 cm oder mehr hat. Vorzugsweise werden wenigstens zwei der vorstehend genannten Verhältniswerte, am besten sogar drei eingehsken.

Die Erfindung ist besonders dann gut geeignet, wenn das Opferanodenmetall Zink oder eine Zinklegierung ist. da die Anodensegmente aus diesen Metallen besonders leicht rissig werden oder brechen, wenn die Zinklegierung Aluminium und Kadmium und möglicherweise zusätzlich Silizium enthält, wenn Zinklegierung mit Aluminium eventuell Silizium enthält oder wenn besonders reines Zink verwendet wird.

Die folgenden Beispiele sollen die Verwendungsmöglichkeit der Erfindung herausstellen.

Ii e i s ρ i e I I

Line (iliederbandanode aus vier Viertelbogensegmenten aus einer Zinklegierung ist um eine mit Steinkohlenteer beschichtete Pipeline von 51 cm Durchmesser herumgespannt. Die überlappenden Hndabschnitte der Stahlkernstäbe, die aus den linden hervorstehen, sind beim Aufbau der Anode miteinander verschweißt. |edes Anodensegment hat eine Bogenlänge von 35.5 em und eine Dicke von 5.7 ein. was ein Verhältnis von Dicke des Anodensegnientes zum Rohrdurchmesser von 1 : 9 ergibt. Die Anodensegmente weisen einen Kernstab auf. Die bogenförmigen, nicht verbogenen Anodensegmente legen sich unmittelbar an die beschichtete Oberfläche der Pipeline an. und es ist während der Installation der Anodensegmente an der Pipeline keine nennenswerte Druckanwendung zum Biegen der Lndabsehnitte erforderlich. Somit können während des Anbaus an der Pipeline keine Risse oder Bruche auftreten. Während des Abkühlen«, der Anoden segmente nach dem Ciielien treten ebenfalls keine Verspannungen auf.

Ue is pie! II

lime Gliederbandanode aus \ er sogenannten Viertelkreisbogenanodensegmenten einer Zinklegierung im um eine mit Steinkohlenteer beschichtete Pipeline installiert, die einen Rohrdurchmesser von 4b.5 cm hat. Bei der Installation werden die lindabschnitie der Stahlkernstäbe, die aus den Finden der Segmente hervorstehen, miteinander überlappend verschweil.lt. ledes Anodensegment hat eine Bogenlänge von 31.5 cm und eine Breite \on 15.6 cm. während die Breite des ein/einen Stahikernsiabs 5 cm betragt, so daß das Verhältnis der Breite des Anodensegments zur Breite des Kernstabes 3.1 3 : 1 ist. Die ungebogenen Anodensegmente legen >ich dicht an die beschichtete Oberfläche der Pipeline an. so daß kein nennenswerter Druck zum Biegen der findabschnitte der Anodensegmente wahrend der Installation an der Ptpelinc erforderlich ist. Ls treten deshalb dabei weder Risse noch Brüche auf. Während des Abkühlen* nach dem Gießen des Segmentes erhält das Anodensegment keine Verformung.

Beispiel IiI

I Un eine mit Steinkohienteer-F.pmidbescHchtung versehene Pipeline ist eine Anordnung einer Gliederbandano.!¹ aus vier Viertelbogenanodensegmenten aus

IO

einer Zinklegierung installiert. Die Pipeline hat einen Durchmesser von 91 cm. Die Anodensegmente sind durch Schweißen ihrer überlappenden Lndabschniue der Slahlkernstäbe, welche aus ilen linden einander benachbarter Segmente hervortreten, installiert. Jedes Anodenelement hat eine Länge von bb cm und eine Dicke seiner beiden Kernstäbe von b mm. Die bogenförmigen und nicht gebogenen Anodenelemente schließen sich eng um die beschichtete Bogenfläche der Pipeline, und es ist kein nennenswerter Druck erforderlich, um die lindabschnitte ties Anodensegmentes während der Installation zu biegen. Ls besteht deshalb auch keine Gefahr, daß die Anodensegmente brechen oder reißen. Während des Ahkiihlens nach dem Gießen der Segmente verformen sich diese nicht.

Beispiel IV

Line aus sechs bogenförmigen Anodensegmenten aus einer Zinklegierung bestehende (iliederbandanode ist um eine Pipeline installiert, die mit Steinkohlenteer beschichtet ist und einen Durchmesser mn 125 cm hat. Die überlappenden Lndabschnitte der Stahlkernslabe, die aus den linden benachbarter -\nodensegmente hervortreten, sind miteinander beim Installieren verschweißt. Jedes Segment hat zu ei Kernstabe, die zueinander einen Abstand haben und in denen Locher vorhanden sind, die vom Anodenmetall ausgelullt sind. Die Anodensegmente haben eine Bogenlänge von bO cm und eine Dicke von 9 mm. was einem Verhältnis der Dicke der Anodensegmente zum Rohrdurchmesser von 1 : 14 entspricht. Die bogenförmigen und nicht gebogenen Anodensegmente schließen sich dicht um die beschichtete Oberfläche der Pipeline, so daß nennenswerter Druck zum Biegen der Lndahschnitte bei der Installation nicht nötig ist. Ls u erden deshalb auch keine Risse oder Brüche in den Anodensegmenten auftreten Während des Abkühlens nach dem Gießen der Anodensegmente werden diese nicht gebogen.

B e i s ρ ι e 1 V

Line gliederbandförmige Anode aus zwei / .lodenab-.■.Jiniii..., ;.t ;.... i>,.,..ι,,.., ;.,. ,.,ιΐ;.,.·> ,ι;.. .,<..

Steinkohlenteer beschichtet ist und einen Durchmesser von 52 cm hat. leder Anodenabschnitt besteht aus zwei bogenförmigen Anodensegnienten aus einer Zinklegierung, die um einen Stahlkernstab herumgegossen ist. wobei dieser Kernstab beiden Anodensegnienten gemeinsam ist und die finden der beiden Anodensegmente auf deren zugewandten Seiten voneinander einen Abstand von etwa 3.8 cm haben. Die Bogenlänge des Kernstabs jedes Anodenabschnitts beträgt ungefähr einhalb des Außenumfangs des teerbeschichteten Rohres. Überlappende lindabschnitte der Stahikernstäbe. die aus den entgegengesetzten Enden aneinandergrenzender Anodenabschnitte heraustreten, sind beim Installieren der Anode um die Pipeline zusammengeschweißt. Jedes Anodensegment hat eine Bogenlänge von 35.5 cm und eine Dicke von 5.7 cm, was ein Verhältnis von Dicke des Anodensegmentes zum Durchmesser des Rohres von ! : 9 ergibt. Die bogenförmigen und nicht gebogenen Anodensegmente jedes Anodenabschnittes legen sich eng um die beschichtete Oberfläche der Pipeline, und es wird für das Biegen der Findabschnitte der Anodensegrr.ente ". ährend des Installicrens eines jeden Anodenabschnittes um die Pipeline kein nennenswerter Druck angewendet. Folglich brechen die Anodensegmente während der Installation auch nicht. Der zwiscnen den

Il

•\nodensegmenten freiliegende Kernslab kann, uran iHUig, gebogen werden, um ein besseres Anpassen de'> \nodenabscnnitts an die Pipeline zu er/ielen. Wahrend des Ahkühlens der Segmente |edes Anodenabschrvlts nach dem (ließen inll keine nennenswerte Verbiegung aiii.

Beispiel Vl

Line Ghederbandanode mit bogenförmigen Anodenabschnitten und zwei sogenannten Viertelkreisanoden Segmenten aus einer Zinklegierung ist um eine Pipeline installiert, die mit Steinkohlenteer beschichtet ist und einen Durchmesser von 41 cm hai. Die Anodenabschnit te bestehen .in.¹ zwei bogenförmigen Anodensegmenten, deren Zinklegierung um zwei Stahlkcrnsiäbe herumgegossen ist. die beiden Anodensegmenter. gemeinsam sind, wobei die einander zugewandten l.ndtn der Anodensegmente > cm Abstand auf den Kernstahen voneinander haben. Die beiden Kernstabe des Anodenahschnitts sind gebogen und verlaufen parallel zueinander. Die Bogenlänge jedes Kernstabs betragt etwa den halben Umfang des teerbeschichteten Rohres. Die überlappenden f Jidabsehmtte der Stahlkernstäbe. tue aus den entgegengesetzten linden der Anodensegmente des Anodenabschnilts heraustreten, werden bei der Installation der Anode an der Pipeline verschweißt. Die beiden Anodensegmente jedes Anodenabschnittes und ledes einzelne Anodensegment hai eine Bogenlänge von etwa 6b cn und eine Dicke von 8.8 cm, was ein Verhältnis von Dick·,, des Anodensegmentes zu Rohrdiirchmesser von I : 10.8 ergibt. Die bogenförmigen, nicht verbogenen Anodensegmente des -\nodenabsehnills und die ein/einen Anodensegmente legen sich genau an die beschichtete Oberfläche der Pipeline an. so daß merkbarer Druck für das Biegen der [jidabschnitle tier Anodensegmente während der Installation an der Pipeline nicht benötigt wird. Ia besteht deshalb auch keine Gefahr, daß die Anodensegmente reißen oder brechen. Auch verbiegen sich die Anodensegmente während des Kühlens nach dem Gießen nicht.

Beispiel VII

Mine Ciliederbandanode aus zwei bogenförmigen Anodenabschnitten ist um eine mit Steinkohlenteer beschichtete Pipeline installiert, wobei die Pipeline einen Durchmesser von 125 mm hai. leder Anodenabschnitt besteht aus drei bogenförmigen Anodensegmenten aus einer Zinklegierung, die um zwei Slahlkernstäbe herumgegossen sind, wobei diese Kernslabe allen drei Anodensegmenten gemeinsam sind und die linden einander benachbarter Anodensegmenle einen Abstand von 5 Lin auf den Kernstäben haben. Die beiden Kernstäbe jedes Anodenabschnittes sind bogenförmig gekrümmt und verlaufen zueinander parallel. Die Bogenlänge jedes Kernslabes eines Anodenabschnittes betragt etwa Jt)O cm. Die überlappenden t.ndabsehnitte der Stahlkernstäbe. die aus den Finden unmittelbar aneinandergrenzender Anodensegmente jedes Anodenabschnitts hervorstehen, sind beim Installieren der Anode um die Pipeline miteinander verschweißt, jedes Anodensegment der Anodenabschnitte hat eine Bogenlänge von etwa bO cm und eine Dicke von 8.9 cm, was ein Verhältnis der Dicke jedes Anodensegments zum Rohrdiirchmesser von 1 : 14 ergibt. Die gekrümmten, nicht verbogenen Anodensegmente legen sich eng um die beschichtete Außenfläche der Pipeline, so daß für das Biegen an den F.ndabschnitten der Anodensegmentc während der Installation an der Pipeline keine nennenswerten Druckkräfte erforderlich sind. Deshalb treten in den Anodensegmenten auch keine Risse oder Brüche während des Installierens tier Anodensegmente an der Pipeline auf. Außerdem ergibt sich keinerlei Verbiegung der Segmente der einzelnen Anodenabschnitte während des Abkühlens nach dem Gießen.

IMaIt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Opferanode zum kathodischen Schutz einer Pipeline mit einer geradzahligen Anzahl von Segmenten aus einem Opferanodenmetall, die um eine aus korrosionsfähigem Metall bestehende Pipeline mit einem Durchmesser von 50 bis 180 cm herumgeschlossen ist, wobei jedes Anodensegment wenigstens einen zum Anodenmetall kathodischen Metallkern aufweist, der konzentrisch vollständig innerhalb des Anodenmetalls eingebettet ist mit Ausnahme von Abschnitten des Kerns, die über die Endkanten des Anodensegments an beiden Enden vorstehen, wobei die Anodensegmente dazu vorgesehen sind, unmittelbar miteinander, die Pipeline umschließend, durch wenigstens eine Verbindungsstelle, die aus den Endabschnitten des Kerns gebildet ist, herumgeschlossen zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen vier und acht Anodensegmcn'.e (18) vorhanden sind, die eine maximale Bogenlänge zwischen 35 und 55 cm haben, die Dicke des Kerns (20) des Anodensegments oder jedes Kerns bei Vorhandensein mehrerer in einem Segment (18) im Bereich von 5 mm bis 12 mm liegt, wenn wenigstens 50% der Länge des im Anodenmetall eingebetteten Abschnittes dt: Kerns (20) oder der Kerne (20) eine Breite von 2,5 cm oder mehr hat. und das Verhältnis der Breite eines Anodensegments (18) zur Breite des Kerns (20) oder der Gesamtbrehc mehrerer Anodenkerne (20) bei einem Segment (18) mit mehreren Kernen (20) im Bereich von 2:1 bis 5 : 1 liegt, wenn wenigstens 50% Jcr Länge des im Anodcnmctull eingebetteten Kernabschnittes eine Breite von 2,5 cm oder mehr und riner Dicke von 5 mm oder mehr hat.

2. Opferanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anodensegment (18) einen eigenen, darin eingebetteten Metallkern (20) hat und die Anodensegmente an Verbindungsstellen (44) an den Endkanten der Kerne (20) direkt miteinander verbindbar sind.

3. Opferanode nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Anodensegmente (86) einen durchlaufenden gemeinsamen Metulikern (87) haben.

4. Opferanode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Bogenlänge jedes Anodensegmentes bestimmt

ist durch ' - 5 (cm),worin Oder Durchmesser der

Pipeline in cm und /ι die Gesamtzahl der Anodensegmente in der Anordnung sind.

5. Opferanode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Gußverfahren hergestellte Anodensegmente aufweist

6. Opferanode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Opferanodenmetall metallisches /ink ist.

7. Pipeline mit einer Opferanode nach den Ansprüchen I bis b, wobei die Pipeline aus einem korrosionsfähigen Metall besteht und einen Durchmesser zwischen 50 und 180 cm aufweist sowie in einem Elektrolyten liegt, dadurch gekennzeichnet, daß vier Anodcnsegmente (18) für eine Pipeline mit einem Durchmesser zwischen 50 und 90 cm. sechs Anodcnsegmente (18) für eine Pipeline mit einem Durchmesser zwischen Vi und 135 cm und acht

Anodensegmente (18) für eine Pipeline mit einem Durchmesserzwischen 100 und 180 cm vorgesehen sind.

8. Pipeline nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dicke eines Opferanodensegments (18) zum Pipelinedurchmesser im Bereich 1 :5 bis I : 15 liegt für Pipelinedurchmesser zwischen 50 und 90 cm und im Be-eich zwischen 1 :10 und 1 :20 für Pipelinedurchmesser zwischen 90 und 180 cm.