DE4222074C1 - Verfahren zum Korrosionsschutz, insbesondere von Ballasttanks von Schiffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrosions­ schutz, insbesondere von Ballasttanks von Schiffen, die periodisch mit Wasser geflutet und entleert werden.

Großschiffe, wie z. B. Öltanker und Erzfrachter, haben getrennt von den Öltanks bzw. Frachträumen Ballasttanks. Diese werden in Abhängigkeit von der Beladung des Schif­ fes in wechselndem Umfang mit Meerwasser geflutet, um das Schiff bzw. seine Lage im Wasser zu stabilisieren. Ähnliche Probleme stellen sich bei zu flutenden Kammern von Schwimmdocks, Schleusen und dgl.

Das salzhaltige Brack- oder Meerwasser und die sich im freien Raum von teilweise gefüllten Ballasttanks einstel­ lende Atmosphäre stellen relativ aggressive Medien dar, so daß sich große Korrosionsprobleme ergeben. Es ist be­ kannt, daß die Korrosion von Metallen von verschiedenen Parametern, wie Temperatur, pH-Wert, Sauerstoffgehalt, Salzgehalt etc. stark beeinflußt wird. Durch das periodi­ sche Fluten der Ballasttanks mit Meerwasser kommt es wei­ terhin zum Wachstum von Mikroorganismen wie Bakterien, Algen und Pilzen. Diese Mikroorganismen können auf den Wänden der Tanks eine Schicht bilden und durch ihre Stoffwechselprodukte die Korrosion erheblich verstärken. Weiterhin kommt es wegen des Absetzens von organischen Sinkstoffen zur Bildung eines Sauerstoff verbrauchenden "Modersumpfes", so daß der Sauerstoffgehalt sinkt und das Wachstum von Schwefelbakterien gefördert wird. Der vorgenannte "Modersumpf" tritt auch bei üblicherweise fast leer gepumpten Tanks auf und setzt sich am Grunde ab. Er bildet ein immerwährend vorhandenes Reservoir an Schwefelbakterien. Die geschilderten Probleme werden von D. C. Silverman und R. B. Puyear in dem Aufsatz "Effects of Environmental Variables on Aqueous Corrosion" (Monsan­ to-Veröffentlichung) ausführlich beschrieben.

Die Aufbringung von Schutzanstrichen an den Tankinnenwän­ den bringt keine zufriedenstellende Lösung der geschil­ derten Probleme dar. Einmal sind derartige Innenanstri­ che sehr kostspielig anzubringen, weil die Arbeitsbedin­ gungen erschwert sind; zum anderen bilden sich aufgrund von Ecken, Kanten, Vorsprüngen und dgl. immer wieder Kor­ rosionsansatzpunkte, auch wenn ein Innenanstrich vorhan­ den ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, durch das die Korrosion von Ballasttanks von Schiffen wirksam verhindert bzw. reduziert werden kann.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese Aufgabe durch die Schaffung einer Schutzgasatmosphäre in dem vom Meerwasser freien Teil der Ballasttanks gelöst werden kann.

Da die Korrosion von Stahl ein oxidativer Vorgang ist und der Sauerstoffgehalt einen wesentlichen Einfluß ausübt, sollte man zunächst annehmen, daß eine möglichst sauerstofffreie Atmosphäre besonders vorteilhaft wäre. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Einstellung eines ge­ ringen verbleibenden Sauerstoffgehalts in bestimmten Grenzen und ein möglichst vollständiger Ausschluß von Kohlendioxid zu einer besonders wirksamen Reduzierung der Korrosion führen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Ver­ fahren der eingangs genannten Art, das dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß in dem von Ballastwasser freien Raum der Ballasttanks eine Atmosphäre aus Schutzgas auf­ rechterhalten wird, das 1,8 bis 10 Vol.-% Sauerstoff und maximal 0,2 Vol.-% Kohlendioxid enthält und im übrigen aus Stickstoff und/oder einem oder mehreren Edelgasen be­ steht, und daß der Sauerstoffgehalt des Schutzgases über­ wacht und innerhalb des vorgenannten Bereichs gehalten wird.

Durch die erfindungsgemäß aufrecht zu erhaltende Sauerstoffkonzentration in Kombination mit einem mög­ lichst geringen Kohlendioxidgehalt wird einerseits die schädliche Wirkung des Sauerstoffs selbst weitgehend aus­ geschlossen, und andererseits wird das Wachstum der be­ sonders störenden Schwefelbakterien verhindert. Dabei sollte beachtet werden, daß die Sauerstoff-Konzentra­ tion in dem unterhalb des Schutzgases verbleibenden Rest- oder Bilgenwasser immer wenigstens 1 ppm beträgt. Anaerob wachsende Schwefelbakterien können Schwefel oder Sulfide zu Sulfaten bzw. Schwefelsäure oxidieren, die die Korrosion von Stahl erheblich fördern. Die angegebe­ nen Grenzen des Sauerstoffgehalts stellen also einen be­ sonders günstigen Kompromiß dar und führen zu einer ef­ fektiven Reduzierung der Korrosion.

Zwar ist es aus der DE-PS 21 48 326 bekannt, Schiffs­ räume mit einem sauerstoffarmen Schutzgas zu beauf­ schlagen. Die dort angesprochenen Schiffsräume sind jedoch keine Ballasttanks sondern Laderäume, in denen eine explosionssichere Atmosphäre hergestellt werden soll. Das bei dem bekannten Verfahren eingesetzte Schutz­ gas enthält jedoch nur etwa 1 Vol.-% Sauerstoff und 15 Vol.-% Kohlendioxid. Es ist daher zur Lösung der hier be­ stehenden Aufgabe ungeeignet und legt die vorliegende Er­ findung in keiner Weise nahe.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist es besonders vor­ teilhaft, daß der Sauerstoffgehalt des Schutzgases 2,8 bis 3,2 Vol.-%, insbesondere etwa 3,0 Vol.-% beträgt. Ein höherer Sauerstoffgehalt verhindert zwar die Aktivie­ rung von Schwefelbakterien, führt aber zu einer höheren Korrosionsrate aufgrund der Oxidation. Ein geringerer Sauerstoffgehalt verhindert das Aktivwerden der Schwefel­ bakterien immer weniger zuverlässig.

Der Kohlendioxid, der erfindungsgemäß maximal 0,2 Vol.-% beträgt, sollte möglichst niedrig gehalten werden. Es ist daher günstig, den genannten Wert zu unterschreiten. Vorteilhaft ist das Schutzgas frei bzw. praktisch frei von Kohlendioxid. Der Kohlendioxidgehalt ist bestimmend für die Korrosion durch Kohlendioxid-Wasser-Verbindun­ gen. Bei höheren Kohlendioxid-Gehalten geht die vorteil­ hafte Wirkung sukzessive zurück, bis bei ca. 15 Vol.-% Kohlendioxid die Korrosionsgeschwindigkeit in der glei­ chen Größenordnung liegt wie die, die durch einen Sauer­ stoffgehalt von ca. 21 Vol.-% verursacht wird.

Während zur Lösung der oben genannten Aufgabe grund­ sätzlich alle Edelgase geeignet sind, ist es aus wirt­ schaftlichen Gründen besonders vorteilhaft, daß als an­ teiliges Edelgas Argon verwendet wird.

Um die Schutzgasatmosphäre jederzeit auch während einer Fahrt des Schiffes auf dem offenen Meer herstellen bzw. aufrecht erhalten zu können, ist es vorteilhaft, daß das Schutzgas durch Luftzerlegung an Bord des Schiffes gewon­ nen wird. Hierzu können alle im Stand der Technik bekann­ ten Verfahren zur Luftzerlegung eingesetzt werden. Diese Verfahren selbst sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Sie stehen dem Fachmann zur Verfügung und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden. Ent­ sprechende Einrichtungen lassen sich leicht an Bord eines Großschiffes installieren und können entweder mit einer eigenen Energieversorgung ausgerüstet sein oder von den an Bord von Schiffen vorhandenen Energiequellen gespeist werden. Es sei aber insbesondere auf die Her­ stellung von geeignetem Schutzgas durch Verbrennung von Heiz-, Diesel- und Bunkerölen hingewiesen, aus denen das Kohlendioxid abgetrennt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Die Ballasttanks eines Großschiffes wurden entsprechend der Beladung des Schiffes zu 35 Vol.-% mit Meerwasser ge­ flutet. Der verbleibende Freiraum wurde mit einem Schutz­ gas, das 3,0 Vol.-% Sauerstoff, 0,1 Vol.-% Kohlendioxid, 95,76 Vol.-% Stickstoff und 1,14 Vol.-% Argon enthielt, beaufschlagt. Diese Schutzgasatmosphäre wurde regelmäßig überwacht und über einen Zeitraum von vier Wochen bei Temperaturen von 20 bis 75°C aufrecht erhalten. Eine nachfolgende Untersuchung der Ballasttanks und des Bal­ lastwassers ergaben, daß gegenüber einer Befüllung des freien Gasraums mit normaler Luft die Korrosion an den Tankwänden deutlich reduziert war. Das Wachstum bzw. die Aktivität von Schwefelbakterien waren inhibiert.

Beispiel 2

Die Ballasttanks eines Großschiffes wurden bis auf einen verbleibenden Rest an Wasser und "Modersumpf" leer ge­ pumpt. Der entstehende Freiraum wurde mit einem Schutz­ gas, das 2,8 Vol.-% Sauerstoff, 0,2 Vol.-% Kohlendioxid, 95,5 Vol.-% Stickstoff und 1,5 Vol.-% Argon enthielt, be­ aufschlagt. Diese Schutzgasatmosphäre wurde regelmäßig überwacht und über einen Zeitraum von zwei Wochen bei Temperaturen von 30 bis 45°C aufrecht erhalten. Eine nachfolgende Untersuchung der Ballasttanks und von Wasser aus dem "Modersumpf" ergaben, daß sowohl die Korrosion an den Tankwänden als auch die Aktivität von Schwefelbakterien gegenüber einer Befüllung des freien Gasraums mit Verbrennungsgasen, die fast sauerstofffrei waren, deutlich reduziert waren.

Das Einleiten des Schutzgases kann in diesem Beispiel wie auch im vorherigen sowohl von oberhalb des Flüssig­ keitsspiegels als auch durch Durchleiten durch die Flüs­ sigkeit erfolgen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Korrosionsschutz, insbesondere von Bal­ lasttanks von Schiffen, die periodisch mit Wasser ge­ flutet und entleert werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von Ballastwasser freien Raum der Ballast­ tanks eine Atmosphäre aus Schutzgas aufrechterhalten wird, das 1,8 bis 10 Vol.-% Sauerstoff und maximal 0,2 Vol.-% Kohlendioxid enthält und im übrigen aus Stickstoff und/oder einem oder mehreren Edelgasen be­ steht, und daß der Sauerstoffgehalt des Schutzgases überwacht und innerhalb des vorgenannten Bereichs ge­ halten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des Schutzgases zwischen 2,8 bis 3,2 Vol.-% gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schutzgas frei von Kohlendioxid gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Edelgas Argon verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schutzgas durch Luftzerlegung an Bord des Schiffes gewonnen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas durch Verbrennung von z. B. Öl und nach Abtrennung von Kohlendioxid aus den Verbrennungsgasen gewonnen wird.