DE3136928A1

DE3136928A1 - Vorrichtung und verfahren zum kathodischen korrosionsschutz

Info

Publication number: DE3136928A1
Application number: DE19813136928
Authority: DE
Inventors: Ludmila Hemel Hempstead Country of Hartfordshire Hybler
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1980-09-23
Filing date: 1981-09-17
Publication date: 1982-04-08
Also published as: US4370211A; NO813220L; GB2084194B; GB2084194A

Description

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PHILLIPS PETROLEUM COMPANY 17. September 1981 Bartlesville, Oklahoma, U.S.A. DE-28548/US-27741 Al/ca.

Be Schreibung

Vorrichtung und Verfahren zum kathodischen

Korrosionsschutz

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kathodischen Schutz eines Metallaufbaus gegen Korrosion unter Verwendung eines kathodischen Schutzsystems. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren und eine Vorrichtung zum direkten Anzeigen des Funktionszustandes eines kathodischen Schutzsystems. Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft Anzeigeeinrichtungen, die mit einem kathodischen Schutzsystem derart betriebsmäßig zusammenwirken, daß der genaue Punkt angezeigt wird, an welchem das System eine Auswechslung erfordert.

Kathodische Schutzsysteme werden verwendet, um Korrosion von Metallaufbauten zu verhindern, die einer elektrolytischen Umgebung ausgesetzt sind. Der kathodische Schutz kann für korrosionsempfindliche Seeaufbauten oder unterirdische Aufbauten durch elektrische Verbindung des korrosionsempfindlichen Aufbaus mit Opferanoden bewirkt werden, die aus einem Metall bestehen, das in der Spannungsreihe

höher angeordnet ist als der geschützte Aufbau, d.h. ein Metall, welches anodisch zum Material des geschützten Aufbaus ist. Wenn der geschützte Aufbau und-die elektrisch verbundene Opferanode beide innerhalb der gleichen elektrolytischen Umgebung (z.B. Erdboden oder Wasser, die freie positive Ionen enthalten) angeordnet sind, wird eine galvanische Zelle gebildet, in welcher der geschützte Aufbau die Kathode ist.

Metallatome auf der freiliegenden Oberfläche der Opferanode werden durch den umgebenden Elektrolyt ionisiert und gehen in dem Elektrolyt in Lösung, wodurch die Opferanode korrodiert wird. Aufgrund der Differenz im elektrischen Potential zwischen dem kathodisch -geschützten Metall und der Opferanode fließen Elektronen, die durch die elektrochemische Korrosionsreaktion der Anode erzeugt werden, als elektrischer Strom durch die elektrische Verbindung zwischen der Opferanode und dem geschützten Aufbau. Wenn die Elektronen den geschützten Aufbau erreichen, vereinigen sie sich mit positiven Ionen im Elektrolyt an der Oberfläche des geschützten Aufbaus. Der geschützte Aufbau korrodiert nicht, da sich die positiven Ionen mit den freien Elektronen vereinigen, die leicht an der Oberfläche des geschützten Aufbaus zur Verfügung stehen. Die positiven Ionen würden sonst eine Korrosionsreaktion auf der Oberfläche des geschützten Aufbaus veranlassen.

Die Funktion eines kathodischen Schutzsystems wird oft dadurch ergänzt, daß auf die Außenseite' der kathodisch geschützten Aufbauten eine Schutzschicht aufgebracht wird, um das Freiliegen des geschützten Aufbaus zur elektrolytischen Umgebung zu verringern. Eine Schutzschicht auf der Außenseite der kathodisch geschützten Aufbauten isoliert den geschützten Aufbau jedoch nicht vollständig

° von dem Elektrolyt, da sich kleine Risse oder Unregelmäßigkeiten beim Altern der Schicht entwicklen, wodurch der Teil des Aufbaus, der durch die Risse freiliegt, korrodiert werden kann. Darüber hinaus ist eine solche Schicht

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nicht in der Lage, den korrosionsempfindlichen Aufbau vollständig von positiven Ionen in dem umgebenden Elektrolyt zu isolieren, da einige der positiven Ionen durch die Schutzschicht selbst diffundieren oder wandern können.

Kathodische Schutzsysteme können korrosionsempfindliche Aufbauten vor Korrosion schützen,solange eine ausreichende Menge von Opferanodenmetall verbleibt, um dem geschützten Aufbau Elektronen zu liefern. Wenn eine Anode nahezu vollständig korrodiert ist, muß sie ersetzt werden, damit die Funktion des kathodischen Schutzsystems fortgesetzt werden kann. Die Korrosionsgeschwindigkeit der Opferanode und daher der Zeitpunkt, in welchem die Anode ersetzt werden muß, ist schwierig vorauszusagen, da er von einer Anzahl veränderlicher Faktoren beeinflußt wird, wie z.B. der Zusammensetzung des umgebenden Bodens oder Wassers und lokalen Variationen in dieser Zusammensetzung.

Obwohl im Stand der Technik eine Anzahl von Systemen zur Bestimmung des Zustandes eines kathodischen Schutzsystems entwickelt worden sind, um festzustellen, ob das System, funktioniert, und/oder zur Bestimmung, wann die Opferanoden ausgewechselt werden müssen, können diese Systeme nicht wirksam ausgetauscht werden, um sowohl in einer unterirdischen Umgebung als auch in einer maritimen Umgebung eingesetzt zu werden. Um z.B. eine erhebliche Länge einer unterirdischen Rohrleitung kathodisch zu schützen, ist es erforderlich, eine Vielzahl von Anoden zu haben, die elektrisch mit der Rohrleitung verbunden und im Abstand längs der Rohrleitung angeordnet sind. Der Zustand eines unterirdischen kathodischen Schutzsystems wird herkömmlicherweise dadurch überwacht, daß die Polarität und/ oder die Größe des elektrischen Potentials der Opferanode und/oder des elektrischen Potentials der geschützten Rohrleitung im Verhältnis zu einer Bezugshalbzelle, die in dem die Rohrleitung umgebenden Elektrolyt angeordnet ist, bestimmt wird. Diese Bestimmungen müssen an einer Vielzahl von Orten längs der Rohrleitung durchgeführt werden, um

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den Zustand des gesamten Systems zu bestimmen. Um diese Überwachungstests zu erleichtern, sind elektrische Verbindungen in Form eines isolierten elektrischen Leiters, der elektrisch mit der Opferanode und/oder dem kathodisch geschützten Aufbau verbunden und zur Oberfläche des Elektrolyts, in welchem das System angeordnet ist, geführt ist₇ an verschiedenen Punkten längs der Rohrleitung vorgesehen, z.B. an jeder Verbindung zwischen einer Opferanode und der kathodisch geschützten Rohrleitung. Aufgrund der Kosten und der physikalischen Unausführbarkeit der Stabilisierung solcher Überwachungssysterne an Wasseroberflächen mögen solche bekannten Überwachungssysterne wie das oben beschriebene für unterirdische kathodische Systeme ausreichend sein. Der konventionelle Weg zur Überwachung von Unterwassersystemen bleibt weiter die körperliche Inspektion durch Unterwassertaucher.

Trotz ihrer Annahme und breiten Verwendung hat die Unterwasserinspektion Unzulänglichkeiten, welche die erzielten Daten beeinflussen und beeinträchtigen. Die Sicht des Tauchers scheint der kritischste Faktor einer Anzahl von Faktoren zu sein, welche den Wert der bei einer Unterwasserinspektion erhaltenen Daten beeinträchtigen. In flachen Gewässern oder in der Nähe des Meerbodens, wo die meisten kathodischen Schutzsysteme angeordnet sind, sind Sedimente oft in einer Schicht trüben Wassers suspendiert, wodurch die Sicht eines Tauchers entscheidend verringert werden kann, selbst wenn die Hilfe zusätzlicher Beleuchtung vorhanden ist. Da die Sichtverhältnisse am Inspektionsort

häufig durch instabile Wasserzustände behindert sind, ist die Benutzung einer konventionellen Ausrüstung durch den Taucher, welche eine visuelle Ablesung erfordert, z.B. ein Spannungsmesser, äußerst unzuverlässig, da nahezu ideale Bedingungen für eine effektive Benutzung der Ausrüstung

vorliegen müssen. Diese nicht vermeidbaren Wasser zustände sind ein dauerhaftes Problem insoweit, als ein angemessener kathodischer Korrosionsschutz von küstennahen Rohrleitungen davon abhängig ist, daß man zuverlässige Daten erhält, auf

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denen Entscheidungen zum Auswechseln nicht funktionierender Systeme begründet werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kathodischen Schutz eiiäes Metallaufbaus gegen Korrosion zu schaffen, der in einen Elektrolyt eingetaucht ist. Darüber hinaus sollen eiii Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, die anzeigen, wann ein kathodisches Schutzsystem nicht mehr funktionsfähig ist. Insbesondere soll der genaue Punkt angezeigt werden, an welchem ein kathodisches Schutzsystem ausgewechselt werden muß.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum kathodischen Korrosionsschutz gemäß der Erfindung gelöst durch eine Anode aus._;einem Opferanodenmetall, welche die Form eines Bogens aufweist mit einer ersten Oberfläche, die an einem ersten Radius endet, und einer zweiten Oberfläche, die an einem zweiten Radius endet, wobei der zweite Radius grösser als der erste Radius ist, und durch mindestens ein Element, äas aus einem anderen Material als dem Material des Opferanodenmetalls besteht, mindestens teilweise vom Opferanodenmetall eingehüllt ist und sich im allgemeinen nach auße?i von der ersten Oberfläche des Opferanodenmetalls aus erstreckt.

Gemäß der;vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum kathodischen Korrosionsschutz vorgesehen, bei dem eine Anode aus einem Opferanodenmetall· in einem kor-

rodierenden Bereich oxydiert, wobei die Anode die Form eines Bogens aufweist mit einem ersten Radius, der an einer ersten Oberfläche endet, und einem zweiten Radius, der an eiher zweiten Oberfläche endet, wobei sich der zweite Radius der zweiten Oberfläche aufgrund der Oxydation

ändert und der zweite Radius größer als der erste Radius ist, und wobei mindestens ein Element aus einem vom Opferanodenmetäll unterschiedlichen Material vorgesehen ist, das mindestens teilweise vom Opferanodenmetall eingehüllt

ist und sich im allgemeinen nach außen von der ersten
Oberfläche aus erstreckt, und bei dem der Korrosionszustand einer Anode in dem korrodierenden Bereich durch
Veränderung der Länge des mindestens einen Elementes

angezeigt wird, das sich über die zweite Oberfläche des
Opferanodenmetalls hinaus erstreckt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendμngsmδglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine bildmäßige Ansicht eines Teils einer

Unterwasserrohrleitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine bildmäßige Ansicht des gleichen Teils
der Unterwasserrohrleitung gemäß Fig. 1
nach Ablauf eines bestimmten Zeitabschnittes,

Fig. 3 eine Teilquerschnittsansicht der Opferanode

der Fig. 1 längs der Linie 3-3 der Fig. 5,

Fig. 4 eine Teilquerschnittsansicht der Opferanode der Fig. 2, welche den Unterschied in der
Opferanode nach erfolgter Korrosion illustriert,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Opferanode der Fig.1,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

^OJ Fig. 10 eine Querschnittsansicht einer noch anderen

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11 eine Querschnittsansicht einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

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wobei die Elemente Stäbe mit in gleichen

Abständen angeordneten Rippen sind, und Fig. 12 eine bildmäßige Ansicht eines Teils einer Unterwasserrohrleitung vor einer Korrosion einer anderen Ausführungsform der vorliegen

den Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird die vorliegende Vorrichtung nunmehr vollständiger erläutert. Eine Rohrleitung 10, die aus einem Material wie z.B. Stahl besteht, ist mit einer bituminösen Schicht 12 überzogen und mit einer Betonschicht 14 beschwert, um ein Schwimmen in Meeresumgebung zu verhindern. Im Abstand zur Rohrleitung 10 und elektrisch mit dieser verbunden ist eine armbandartige Opferanodenanordnung 16 vorgesehen, die aus einem ersten Abschnitt 18 und einem zweiten Abschnitt 20 besteht.

Wie in Fig. 3 dargestellt, sind beide Abschnitte 18 und 20 der Opferanodenanordnung 16 durch eine Schweißnaht 44 verbunden, um die Rohrleitung 10 zu umgeben, und der Zwischenabstand ist mit Betonvergußmaterial 42 gefüllt, um mit der Betonschicht 14 fluchtend ausgerichtet zu sein. Die Abschnitte 18 und 20 sind im wesentlichen identisch.

Die vorliegende Erfindung wird im Nachfolgenden unter Bezugnahme auf Abschnitt 18 beschrieben, wobei angemerkt wird, daß der Abschnitt 20 die gleichen Bestandteile wie Abschnitt 18 aufweist. Die Anode 18 besteht aus einem geeigneten Metall 17 oder einer Legierung, ausgewählt

aus der Spannungsreihe, so daß im gegebenen Elektrolyt das Metall spontan anodisch zum Metall des zu schützenden Aufbaus ist. Aufgrund seiner hohen Aktivität, geringen Kosten und leichten Verfügbarkeit ist Aluminium das bevorzugte Opferanodenmetall 17. Jeder der Anodenabschnitte

-J8 und 20 weist die Form eines Bogens auf mit einem ersten Radius, der an einer ersten Oberfläche 24 endet, einem zweiten Radius, der an einer zweiten Oberfläche 26 endet, wobei der zweite Radius größer als der erste

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Radius ist, einem Metallkern 40 mit einer Oberfläche 50, die an einem dritten Radius endet, der größer als der erste Radius des Opferanodenmetalls 17 und kleiner als der zweite Radius des Opferanodenmetalls 17 ist, einer elektrischen Verbindung 32, die zur Verbindung des Opferanodenmetalls 17 des Abschnitts 18 mit der Rohrleitung 10 verwendet wird, indem sie sich von dem Verbindungspunkt 41 auf dem Metallkern 40 zum Verbindungspunkt 43 auf der Rohrleitung 10 erstreckt, und einer elektrischen Verbindung 34, welche zur'Verbindung des Opferanodenmetalls 17 des Abschnittes 20 mit der Rohrleitung 10 verwendet wird, indem sie sich vom Verbindungspunkt 41 auf dem Metallkern 40 zum Verbindungspunkt 43 auf der Rohrleitung 10 erstreckt, und einer Vielzahl von korrosionsanzeigenden Elementen 30, die aus einem vom Material des Opferanodenmetalls 17 unterschiedlichen Material bestehen und mindestens teilweise vom Opferanodenmetall 17 eingehüllt sind und sich im allgemeinen radial nach außen erstrecken.

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Die Elemente 30 können aus einem nicht^korrodierenden Material, wie z.B. Kunststoff, Gummi oder Keramik, bestehen. Während nahezu jedes Keramikmaterial geeignet ist, wird im allgemeinen Ton, Ziegelstein oder Porzellan verwendet. Die Elemente 30 können auch aus Stahl oder einer Legierung oder einem Elementarmetall, wie z.B. Eisen, Zinn, Blei oder Kupfer, bestehen. Stahl ist das bevorzugte Material für die Elemente 30 aufgrund der

Leichtigkeit der Konstruktion. Solche Elemente haben on

normalerweise die Form von Stahlnägeln bzw. Stahlspikes.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Anodenabschnitt 118 die Form eines Böge ns aufweist mit einem ersten Radius, der an einer ersten

Oberfläche 124 des Opferanodenmetalls 117 endet. Eine Vielzahl von Elementen 130 springt radial von der ersten Oberfläche 124 aus vor, wobei jedes Element 130 ein erstes Ende 136 und ein zweites Ende 138 aufweist.

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Das erste Ende 136 eines jeden Elementes 130 ist in dem Opferanodenmetall 117 eingebettet, und das zweite Ende 138 eines jeden Elementes 130 springt radial von der ersten Oberfläche 124 des Opferanodenmetalls 117 um einen Abstand vor, der größer ist als der Abstand zwischen der ersten Oberfläche 124 und der zweiten Oberfläche 126 des Opferanodenmetalls 117.

In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Anodenabschnitt 118a die Form eines Bogens mit einem ersten Radius aufweist, der an einer ersten Oberfläche 124a des Opferanodenmetalls 117a endet. Eine Vielzahl von Elementen 130a springt radial von der ersten Oberfläche 124a aus vor, wobei das Element 130a ein erstes Ende 136a und ein zweites Ende 138a aufweist, und das erste Ende 136a des Elementes 130a in dem Opferanodenmetall 117 eingebettet ist und das zweite Ende 138a des Elementes 130a radial von der ersten Oberfläche 124a des Opferanodenmetalls 117a aus um einen Abstand vorspringt, der im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen der ersten Oberfläche 124a und der zweiten Oberfläche 126a des Opferanodenmetalls 117a ist.

In Fig. 8 ist eine noch andere Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Anodenabschnitt 118b die Form eines Bogens mit einem ersten Radius aufweist, der an einer ersten Oberfläche 124b des Opferanodenmetalls 117b endet. Eine Vielzahl von Elementen 130b springt radial von der ersten Oberfläche 124b aus vor, wobei jedes Element 130b ein erstes Ende 136b und ein zweites Ende 138b aufweist. Das erste Ende 136b eines jeden Elementes 130b ist in dem Opferanodenmetall 117b eingebettet, und das zweite Ende 138b eines jeden Elementes 130b springt radial von der ersten Oberfläche 124b des Opferanodenmetalls 117b um 3-¹ einen Abstand vor, der kleiner als der Abstand zwischen der ersten Oberfläche 124b des Opferanodenmetalls 11 7b und der zweiten Oberfläche 126b des Opferanodenmetalls 117b ist.

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In Fig. 9 ist eine alternative bevorzugte Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Anodenabschnitt 218 die Form eines Bogens mit einem ersten Radius aufweist, der an einer ersten Oberfläche 224 des Opferanodenmetails 217 endet. Eine Vielzahl von Elementen 230 weist ein erstes Ende 236 und ein zweites Ende 238 auf. Das erste Ende 236 eines jeden Elementes 230 ist an einem Metallkern 240 befestigt. Der Metallkern 240 ist im wesentlichen von Opferanodenmetall 217 eingehüllt und hat eine Oberfläche 241, die an einem dritten Radius endet, der größer als der erste Radius des Opferanodenmetalls 217, aber kleiner als der zweite Radius des Opferanodenmetalls 217 ist. Das zweite Ende 238 eines jeden Elementes 230 springt radial von der Oberfläche 241 des Metallkerns 240 um einen Abstand über die zweite Oberfläche 226 des Opferanodenmetalls 217 hinaus vor.

In Fig. 10 ist eine andere bevorzugte Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Anode 218a die Form eines Bogens mit einem ersten Radius aufweist, der an einer ersten Oberfläche 224a des Opferanodenmetalls 217a endet. Eine Vielzahl von Elementen 230a hat ein erstes Ende 236a und ein zweites Ende 238a. Das erste Ende 236a eines jeden Elementes 230a ist an einem Metallkern 240a befestigt. Der Metallkern 240a ist im wesentlichen von Opferanodenmetall 217a eingehüllt und hat eine Oberfläche 241a, die an einem dritten Radius endet, der größer als der erste Radius des Opferanodenmetalls 217a, aber kleiner als der zweite Radius des Opferanodenmetalls 217a ist.

Das zweite Ende 238a eines jeden Elementes 230a springt radial von der Oberfläche 241a des Metallkerns 240a um einen Abstand vor, der kleiner als die zweite Oberfläche 226a des Opferanodenmetalls 217a ist.

° In Fig. 11 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei welcher das korrosionsanzeigende Element 46 in gleichem Abstand angeordnete Rippen 48 aufweist. Gemäß einer anderen Abwandlung dieser Ausführungsform kann jede Rippe

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48 durch eine Farbe dargestellt werden, wie z.B. rot, orange, gelb, grün, blau, indigofarbig oder violett oder andere Farben, welche leicht sichtbar unter reduzierten Lichtverh^;ältnissen sind. Die Rippe 48 des Elementes 46 kann auch ein fluoreszierendes Material aufweisen.

In Fig. 12 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, die identisch mit der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist,! ausgenommen, daß die Anode 16 stabförmig ausgebildet ;ist.

Gemäß einem anderen Aspekt kann jedes Element, wie z.B. das Element 30, gezeigt in den Figuren 2 bis 4, farbig ausgebildet sein, wie oben angegeben ist. Jedes Element kann auch ein fluoreszierendes Material aufweisen.

In den Figuren 2 und 4 sind Anoden dargestellt, wie sie in einer-elektrolytischen Umgebung existieren würden, nachdem ein ausreichender Zeitabschnitt abgelaufen ist, um eine Zersetzung des Opferanodenmetalls 17 aufgrund von Korrosion zu ermöglichen. Nachdem sich das Opferanodenmetall 17 aufgelöst hat, verbleibt jedes Element 30 im wesentlichen unverändert und springt radial von der korrodierten Oberfläche des Opferanodenmetalls 17 hervor. Bei, einem kathodischen Schutzsystem unter Wasser kann ein- Taucher visuell die Länge eines jeden Elementes 30 beobachten, die sich über dem Opferanodenmetall· 17 erstreckt, oder die Länge des Elementes 30 messen, die sich oberhalb des Opferanodenmetalls 17 erstreckt, wobei

^v eine herkömmliche Ausrüstung verwendet wird. Bei einer anderen Ausführungsform, wie in Fig. 11 dargestellt, kann ein Taucher die Länge des Elementes 46 einfach durch visuelle; Beobachtung messen. Zusätzlich ist diese Ausführungsform besonders bei trüben Wasserzuständen ein-

^ setzbar/ in welchen eine visuelle Beobachtung erheblich beeinträchtigt oder unmöglich ist. Die Ausführungsform gemäß Fig. 11 ermöglicht es, eine vorbestimmte Anzahl von Rippen 48 zu bestimmen, die für den Korrosionszustand

des Opferanodenmetalls 17 repräsentativ sind. Ein Taucher, selbst bei totalem Sichtverlust aufgrund entgegenstehender Wasserbedingungen am Versuchsort, kann das radial vorspringende Element 46 mit im gleichen Abstand angeordneten Rippen 48 abfühlen und die Anzahl der Rippen 46 zählen, um den Zustand des Anodenmetalls 17 zu bestimmen.

Durch Anwendung des vorliegenden kathodischen Schutzsystems erhöht der Taucher die Wahrscheinlichkeit, verlässliche Daten zu erzielen, auf denen eine Entscheidung zum Auswechseln des kathodischen Schutzsystems getroffen werden kann, und zwar insofern, als der Wert der Daten nicht länger davon abhängt, daß der Taucher ideale Wasserzustände am Versuchsort antrifft. Darüber hinaus ist es bei dem vorliegenden kathodischen Schutzsystem nicht erforderlich, daß der Taucher eine Testausrüstung, wie z.B. ein Voltmeter oder einen Spannungsmesser, trägt und verwendet.

Obwohl das vorliegende System in einer Meeresumgebung beschrieben worden ist, ist es auch bei der Bestimmung der Notwendigkeit des Auswechselns von Anoden in einer unterirdischen Umgebung zweckmäßig einsetzbar.

Claims

PATENT- UND RECHT-SA^WtALTEE* *·-* *·

RFCHTSAfvWALT PATENTANWÄLTE-

JOCHEN PAGENBERG dr jur.ll _m harvard WOLFGANG A. DOST db.wpl-c-.m

UDO W. ALTENBURG DiPi -PHYt.·

POSTFACH 86 OB 20. 6000 MÜNCHEN 86 GALILEIPLATZ 1, 8000 MÜNCHEN 80 TEL EFON (0 89) 96 03 61 TELEX (05) 22 791 pad d CABLE PAD3ÜRO MÜNCHEN

datum 17. September 1981

DE-28548/US-27741 Al/ca.

Patentansprüche

(v/ Vorrichtung zum kathodischen Korrosionsschutz, gekennzeichnet durch eine Anode (16) aus einem Opferanodenmetall (17), welche die Form eines Bogens aufweist mit einer ersten Oberfläche (24), die an einem ersten Radius endet, und einer zweiten Oberfläche (26), die an einem zweiten Radius endet, wobei der zweite Radius größer als der erste Radius ist, und durch mindestens ein Element (30), das aus einem anderen Material als dem Material des Opferanodenmetalls besteht, mindestens teilweise vom Opferanodenmetall eingehüllt ist und sich im allgemeinen nach außen von der ersten Oberfläche des Opferanodenmetalls aus erstreckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Elementen (130), die jeweils ein erstes Ende (136) und ein zweites Ende (138) aufweisen, wobei das erste Ende in dem Opferanodenmetall (1.17) eingebettet ist und das zweite Ende radial von der ersten Oberfläche

(124) des Opferanodenmetalls aus um einen Abstand vorspringt, der größer ist als der Abstand zwischen der ersten Oberfläche des Opferanodenmetalls und der zweiten Oberfläche (126) des Opferanodenmetalls.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Elementen (130a), die jeweils ein erstes Ende (136a) und ein zweites Ende (138a) aufweisen, wobei das erste Ende in dem Opferanodenmetall (117a) ein-' gebettet ist und das zweite Ende radial von der ersten Oberfläche (124a) des Opferanodenmetalls aus um einen Abstand vorspringt, der im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen der ersten Oberfläche des Opferanodenmetalls und der zweiten Oberfläche (126a) des Opferanodenmetalls ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Elementen (130b), die jeweils ein erstes Ende (136b) und ein zweites Ende (138b) aufweisen, wobei das erste Ende in dem Opferanodenmetall (117b) eingebettet ist und das zweite Ende radial von der ersten Oberfläche (124b) des Opferanodenmetalls aus um einen Abstand vorspringt, der kleiner ist als der Abstand zwischen der ersten Oberfläche des Opferanodenmetalls und der zweiten Oberfläche (126b) des Opferanodenmetalls.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Elementen (230) , die jeweils ein erstes Ende (236) und ein zweites Ende (238) aufweisen, wobei das erste Ende an einem Metallkern (240) befestigt ist, der im wesentlichen vom Opferanodenmetall (217) eingehüllt ist und eine Oberfläche aufweist, die an einem dritten Radius endet, der größer als der erste Radius des Opferanodenmetalls, aber kleiner als der zweite Radius des Opferanodenmetalls ist, und wobei das zweite Ende eines jeden Elementes radial von der Oberfläche des Metallkerns aus um einen Abstand über die zweite Oberfläche (226) des Opferanodenmetalls hinaus vorspringt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet .durch eine Vielzahl von Elementen (30) , die jeweils ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen, wobei das erste Ende an einem Metallkern (40) befestigt ist, der im wesentlichen vom Opferanodenmetall (17) eingehüllt ist und eine Oberfläche (50) aufweist, die an einem dritten Radius endet, der größer als der erste Radius des Opferanodenmetalls, aber kleiner als der zweite Radius des Opferanodenmetalls ist, und wobei das zweite Ende eines jeden Elementes radial von der Oberfläche des Metallkerns aus um einen Abstand vorspringt, der im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen der ersten Oberfläche (24) des Opferanodenmetalls und der zweiten Oberfläche (26) des Opferanodenmetalls ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Elementen (230a), die jeweils ein erstes Ende (236a) und ein zweites Ende (238a) aufweisen, wobei das erste Ende an einem Metallkern (240a) befestigt ist, der im wesentlichen vom Opferanodenmetall (217a) eingehüllt ist und eine Oberfläche aufweist, die an einem dritten Radius endet, der größer als der erste Radius des Opferanodenmetalls, aber kleiner als der zweite Radius des Opferanodenmetalls ist, und wobei das zweite Ende

■" eines jeden Elementes radial von der Oberfläche des Metallkerns aus um einen Abstand vorspringt, .der kleiner als der Abstand zwischen der ersten Oberfläche (224a) des Opferanodenmetalls und der zweiten Oberfläche (226a) des Opferanodenmetalls ist.
8. Vorrichtung zum kathodischen Korrosionsschutz gekennzeichnet durch eine Anode aus einem Opferanodenmetall, welche die Form eines Stabes mit einer oberen und einer unteren Oberfläche aufweist, und durch mindestens

ein Element, das aus einem anderen Material als dem Material des Opferanodenmetalls besteht, mindestens teil-

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weise vom Opferanodenmetall eingehüllt ist und sich im

allgemeinen nach außen von der unteren Oberfläche zur

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- 4 oberen Oberfläche erstreckt.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Opferanodenmetall

(17) Aluminium ist.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkern (40) aus Stahl besteht.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (30) aus nicht-korrodierendem Material besteht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-korrodierende Material Kunststoff, Gummi oder Keramikmaterial ist.
13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element aus einem Keramikmaterial besteht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikmaterial Ton, Ziegelstein oder Porzellan ist.
15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element ein Stahlnagel ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element aus mindestens einem Stahlelement (46) besteht, das im gleichen Abstand angeordnete

Rippen (48) aufwe ist.
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17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element aus mindestens einem Stahlelement (46) besteht, das in gleichen Abständen ange-

ordnete Rippen (48) aufweist, wobei jede Rippe eine unterschiedliche Farbe aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich-

net, daß die Farben der Rippen (48) rot, orange, gelb, grün, blau, indigofarbig oder violett sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (48) ein fluoreszierendes Material aufweisen.
20. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das anodische Metall
und das kathodische Metall aus der Spannungsreihe der Metalle ausgewählt sind.
21. Verfahren zum kathodischen Korrosionsschutz, gekennzeichnet durch Oxydieren einer Anode aus einem Opferanodenmetall in einem korrodierenden Bereich, wobei die

*® Anode die Form eines Bogens aufweist mit einem ersten Radius, der an einer ersten Oberfläche endet, und einem
zweiten Radius, der an einer zweiten Oberfläche endet, wobei sich der zweite Radius der zweiten Oberfläche aufgrund der Oxydation ändert und der zweite Radius größer als der

^ZJ erste Radius ist, und wobei mindestens ein Element aus
einem vom Opferanodenmetall unterschiedlichen Material
vorgesehen ist, das mindestens teilweise vom Opferanodenmetall eingehüllt ist und sich im allgemeinen nach außen

von der ersten Oberfläche aus erstreckt, und durch Anzeigen

des Korrosionszustandes einer Anode in dem korrodierenden Bereich durch Veränderung der Länge des mindestens einen
Elementes, das sich über die zweite Oberfläche des Opferanodenmetalls hinaus erstreckt.