DE3419612A1

DE3419612A1 - Verfahren und einrichtung zur ueberwachung des kathodischen korrosionsschutzes

Info

Publication number: DE3419612A1
Application number: DE19843419612
Authority: DE
Inventors: Heinz 5000 Köln Böttcher; Anton 5220 Waldbröl Kandziora
Original assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1984-05-25
Publication date: 1985-11-28
Also published as: DE3419612C2

Description

Verfahren und Einrichtung zur Überwachung des kathodischen
Korrosionsschutzes Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur tAberwachung des kathodischen Korrosionsschutzes (KKS) von in Erde oder Wasser verlegten Anlagen, beispielsweise Stahlrohrleitungen mit einem Schutzpotential von - 0,85 V, mittels Messung elektrischer Größen.
In F.rde oder in Wasser verlegte Anlagen aus Metall, wie Rohrleitungen, Kabel und Lagerbehälter, werden mit korrosionsfesten Umhüllungen aus Bitumen oder PE versehen, um eine Außenkorrosion dieser Anlagen zu verhindern (passiver Korrosionsschutz). Ein Maß für die Güte der Umhüllung nach der Verlegung der Anlage und damit für den passiven Korrosionsschutz gibt der elektrische Widerstand zwischen dem umhüllten metallischen Objekt und dem Erdboden bzw. Wasser. Er wird im wesentlichen durch die Anzahl und Größe der Fehlstellen und Beschädigungen der Umhüllung beeinflußt. Liegen solche Fehler uor, besteht die Gefahr der Außenkorrosion der verlegten Anlagen. Diese verhindert man mittels des kathodischen (aktiven) Korrosionsschutzes (KKS).
Der KKS ist ein Schutzverfahren, bei dem das Schutzobjekt zur Kathode gemacht wird und damit ein solches Potential erhält, bei dem die Korrosionsreaktionen nicht oder so langsam ablaufen, daß Korrosionsschäden nicht auftreten können. Der Wert dieses Schutzpotentials ist im wesentlichen vom Werkstoff des Schutzobjektes abhängig, und er beträgt für un- und niedriglegierte Fe-Werkstoffe - 0,85 V (Objekt gegen Erdboden bei Cu/CuSO4-Bezugselektrode).
Eine KKS-Anlage erfordert eine regelmäßige Kontrolle ihrer Funktion. Nach den Richtlinien für die Überwachung des KKS erdverlegter Stahlrohrleitungen des DVGW-Regelwerks, Arbeitsblatt GW 10, August 1971 sind Fremd- oder Streustrom-Schutzanlagen in zwei- bzw. einmonatlichen Abständen auf ihre Funktion zu kontrollieren. Diese Kontrollen können im Rahmen der Leitungsüberwachung durchgeführt werden, wenn die KKS-Anlagen mit Zählern oder Meßgeräten für Strom und Spannung bzw. Potential ausgerüstet sind.
Nachteilig bei diesen Kontrollen ist, daß sie einen erhehlichen Aufwand an Personal und Geräten (auch Meßwagen) erfordern, und daß trotz der regelmäßigen Kontrollen keine Gewähr dafür gegeben ist, daß die Funktionstüchtigkeit der KKS-Anlage zwischen den einzelnen Kontrollmessungen zu jedem Zeitpunkt besteht.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur laufenden und automatischen Uberwacl1una des KKS einer Anlage zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren darin, daß im Schutzstromgerät laufend der Istwert des Schutzstroms mit seinem Sollwert verglichen wird, der von dem festen Wert des Schutzpotentials und dem für jede Rohrleitung verschiedenen Wert des Umhüllungswiderstandes abhängt, und daß beim überschreiten eines bestimmten Differenzwertes ein Relais anspricht und damit ein Meldesignal in die Überwachungszentrale gegeben wird, aher erst wenn jene Uberschreitung eine bestimmte Mindestdauer, beispielsweise 30 min, hat.
Das letztere erfolgt, um einen unerheblichen Einfluß kurzdauernder Streuströme auf den KKS von der Meldung auszuschließen. Die Weitergabe der Meldung von einem Zeitrelais zur Überwachungszentrale kann durch Draht oder Funk erfolgen.
Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Einrichtun, Korrosionswächter genannt, ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 2 angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel des Korrosionsschutzwächters ist als Schaltschema in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Bezeichnet sind mit 1 Schutzobjekt, hier ein Stahlrohr 2 Umhüllung aus Bitumen oder PE, isoliert elektrisch und gibt passiven KS 3 Fehler in der Umhüllung 4 Schutzstrom-Speisegerät, erzeugt den für den KKS erforderlichen Schutzstrom 5 Anode, im Erdboden eingebettet 6 Meßshunt 7 Meßknoten, Brückenschaltung 8 Potentiometer zum Einstellen einer dem Soll-Schutzstrom proportionalen Spannung 9 Stromrelais 10 Zeitrelais, programmierbar 11 Relaiskontakt der Meldeleitung 12 KS-Wächter 1 3 Schutzstromgerät Aus der Zeichnun ist ersichtlich, daß vom Schutzstrom-Speiseaerät 4 eine Leitung zur Rohrleitung 1 (Kathode) und eine zur Anocie 5 im Erdboden geführt ist, und daß in die Leitung zur Anode ein Meßshunt 6 geschaltet ist, von dem ein dem Ist-Schutzstrom proportionaler Spannungsabfall abgeleitet wird.
Dieser ist in einem Meßknoten 7 gegen eine an einem Potentiometer 8 einstellbare, dem Soll-Schutzstrom proportionale Spannung geschaltet, und von dort wird der Differenzstrom einem Stromrelais 9 zugeleitet, dem ein programmierbares Zeitrelais 10 nachgeschaltet ist, das den Meldekontakt 11 betätigt.
Die Funktion des KS-Wächters beruht darauf, daß der zum Erreichen des Schutzpotentials erforderliche Strom laufend am Gleichrichter des Schutzstrom-Speiseaerätes 4 gemessen wird.
Nach der Verlegung der Anlage auftretende Beschädigungen der Umhüllung verursachen einen Anstieg des Schutzstroms.
Sobald der Schutzstrom den am KS-Wächter mittels des Potentiometers 8 vorgegehenen Sollwert um einen bestimmten Betrag (Grenzwert) überschreitet, spricht das Stromrelais 9 an.
Der Durchmesser der zu schützenden Stahlrohre liegt bei elektrischen Kabeln zwischen 10 und 40 cm, bei Gasleitungen zwischen 20 cm und 2 m. Der für das Schutzpotential von - 0,85 V erforderliche Schutzstrom liegt je nach Ausführung, Große und Alter von Objekt, Umhüllung und Anlage zwischen einigen mS und einigen A. Zum Beispiel stelle man sich ein elektrisches Gasaußendruckkabel für eine tlbertraaungsspannuna von 110 kV mit einer Länge von 4 m vor. Der Außendurchmesser seines Stahlrohres 1 hat 16 cm. Auf das Rohr ist eine tJmhüllung 2 aus bituminierten Bändern aufgebracht. Der Soll-Schutzstrom ist 1 A, der Meßshunt 6 hat 1,5 mOhm, der Spannunasal)-fall ist also 1,5 mV. Das Potentiometer 8 erlaubt eine rinstellung von max. 75 mV, was einem Schutzstrom von max. 50 A entsprechen wird. Das auf 10 bis 120 min programmierbare Zeitrelais 10 ist auf 30 min eingestellt.
Den hier beschriebenen Korrosionsschutzwächter kann man auch für die Ubenachung der korrosionsfesten Umhüllung von in Erde oder in Wasser verlegten Anlagen, wie Rohrleitungen, Kabel oder Lagerbehälter einsetzen, wenn diese nicht mit einer Einrichtung zum kathodischen Korrosionsschutz (KKS) ausaerüstet sind. Dann muß man zur jeweiligen Uberwachunasmessung eine solche KKS-winrichtung für die Dauer der Messung anbringen.
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Claims

Patentansprüche: Verfahren zur Überwachung des kathodischen Korrosionsschutzes (KKS) von in Erde oder Wasser verlegten Anlagen, beispielsweise Stahlrohrleitunoenmit einem Schutzpotential von - 0,85 V, mittels Messung elektrischer Größen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Schutzstromgerät laufend der Istwert des Schutzstroms mit seinem Sollwert verglichen wird, der von dem festen Wert des Schutzpotentials und dem für jede Rohrleitung verschiedenen Wert des Umhüllungswiderstandes abhängt, und daß beim Uherschreiten eines bestimmten Differenzwertes ein Relais anspricht und damit ein Meldesignal in die Uberwachungszentrale gegeben wird, aber erst wenn jene Überschreitung eine bestimmte Plindestdauer, beispielsweise 30 min, hat.
2. Linrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der vom Schutzstrom-Speisegerät (4) eine Leitung zur Rohrleitung (1, Kathode) und eine zur Anode (5, im Erdboden) geführt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in eine dieser Leitungen ein Meßshunt (6) geschaltet ist, von dem ein dem Ist-Schutzstrom proportionaler Spannungsabfall abgeleitet wird, dieser in einem Meßknoten (7) gegen eine an einem Potentiometer (8) einstellbare, dem Soll-Schutzstrom proportionale Spannung geschaltet ist, und der Differenzstrom einem Stromrelais (9) zugeleitet wird, dem ein programmierbares Zeitrelais (10) nachgeschaltet ist, das den Meldekontakt (11) betätigt.