16 - Fachverband Kathodischer Korrosionsschutz e.V.

nungsabfall UO am Polarisationswiderstandbedingt die Verschiebung desPotentials hin zu negativeren Werten,die als Polarisation bezeichnet wird.Analog bewirkt ein Gleichstrom, dervom Stahl zum Erdboden fließt eineverstärkte Korrosion. Der Spannungsabfallam Polarisationswiderstand führtjetzt zu einer Verschiebung des Potentialsin positive Richtung. Für einenWechselstrom bietet sich ein zweiterPfad über die Doppelschichtkapazitätan. Es kommt nun zu einer Aufteilungdes Stromes entsprechend dem Verhältnisder Leitwerte von Doppelschichtkapazitätund Polarisationswiderstand.In der Vergangenheit wurdenun immer vermutet, daß der Leitwertder Doppelschichtkapazität gegenüberdem des Polarisationswiderstandes sohoch ist, daß die Stimulation der Korrosionvernachlässigbar ist. Man kannsich jedoch leicht klarmachen, daß esnur eine Frage der Höhe der Wechselstromdichteist bis diese Vermutungnicht mehr zutreffend ist.Viele Untersuchungen, die in denvergangenen Jahren durchgeführt wurden,betrafen gerade diese Frage: Beiwelchem Betrag der Wechselstromdichtemuß mit einer Korrosionsgefährdunggerechnet werden? Unter denverschiedensten Bedingungen wurdenKorrosionsexperimente durchgeführt.Insbesondere wurden die folgendenParameter variiert:- Wechselstromdichte- Gleichstromdichte- Chemische Eigenschaften des Mediums,das den Erdboden simuliert.Das Ergebnis dieser Untersuchungenist in DIN 50925 eingeflossenund lautet: „Bei starker Wechselstrombeeinflussungmit Stromdichten über30 A/m 2 ist das Schutzpotentialkriteriumnach derzeitigen Erkenntnissennicht in allen Fällen anwendbar“. Fürdie Praxis beinhaltet dieser Satz zweiwichtige Aussagen: Zum einen muß anUmhüllungsbeschädigungen, in denendie Wechselstromdichte 30 A/m 2 übersteigt,mit einer Korrosionsgefährdunggerechnet werden. Zum anderen kanndiese Korrosionsgefährdung nicht mitHilfe einer Potentialmessung (unddamit auch nicht mit einer Intensivmessung)sicher erkannt werden.Ein weiteres Ergebnis dieserMessungen soll erwähnt werden: DieStromausbeute für die Korrosionsreaktion,die für Gleichstrom entsprechenddem Faradayschen Gesetz 100 % beträgt,erreicht bei wechselstrom im Frequenzbereichvon 16 2 ⁄3 bis 50 Hz nuretwa 1 bis 0,1 % oder sie ist sogarnoch kleiner. Dies bedeutet, daß nurdieser geringe Teil der Ladung despositiven Teils der anodischen Halbwelledes Wechselstromes zur Korrosionsreaktionbeiträgt.2ModellvorstellungenAus den beschriebenen praktischenund experimentellen Kenntnissenkönnen die in Abb. 9 dargestelltenModellvorstellungen abgeleitet werden.Abb. 9: Ersatzschaltbild einerUmhüllungsbeschädigung und schematischeDarstellung des Rohr/BodenPotentials (mit und ohne IR-Anteil)Der in die Umhüllungsbeschädigungfließende Strom ist die Summeaus dem eintretenden Schutzstrom unddem überlagerten Wechselstrom; imzeitlichen Mittel ist dies also ein kathodischerStrom. Er verursacht an derKombination CD/Rp/RE einen Spannungsabfall,der mit einer auf den Erdbodenaufgesetzten Bezugselektrodeals Rohr/Boden Potential gemessenwerden kann. Mit einem wechselspannungsdämpfendenMeßgerät wird nurder Gleichspannungsanteil - das Einschaltpotential- gemessen, der durchden Schutzstrom verursacht wird. Miteinem Oszillographen kann der zeitlicheVerlauf dieser Spannung gemessenwerden. Insbesondere bei Beeinflussungder Rohrleitung durch 50 HzHochspannungsleitungen wird häufigein recht sauberer sinusförmiger Spannungsverlaufgemessen (in Abb. 9 alsdurchgezogene Linie dargestellt).Diese Spannung enthält den gesamtenIR-Anteil (Spannungsabfall an RE). Mankann nun versuchen zu überlegen, wiesich die durch den Summenstrom verursachtePolarisation, d.h. der Spannungsabfallüber dem Polarisationswiderstandverhält (die Messung dieserSpannung ergäbe das IR-freie Potentialder stromdurchflossenen Umhüllungsbeschädigung).Da die beeinflussendeHochspannungsleitung nicht kurzzeitigabgeschaltet werden kann, scheideteine „Ausschaltpotentialmessung“ aus.Man kann aber gedanklich eine (ideale)Meßprobe verwenden, bei der durchgeschickte Anordnung der Bezugselektrodein unmittelbarer Nähe der Stahlflächejeglicher IR-Anteil in der Potentialmessungeliminiert wird. Der dannübrigbleibende Spannungsabfall überdem Polarisationswiderstand ist dasIR-freie Potential der Meßprobe, dasnun nicht mehr zeitlich konstant ist,sondern vermutlich mit der Frequenzdes fließenden Wechselstromesschwanken wird (vgl. gepunktete Liniein Abb. 9).Es ist nun nur noch ein kleinerSchritt bis zu der Annahme, daß in derPhase, in der das IR-freie Potentialpositiver als UCu/CuSO4=-0,85 V an derStahlfläche ein Korrosionsabtrag stattfindet,aber diese Vermutung kann bislangnur eingeschränkt belegt werden.Die Vorstellungen sind aber in Einklangmit den folgenden Befunden aus derPraxis:- das mittlere Potential eines Probeblechs(s.u. ist in der Regel negativerals UCu/CuSO4=-0,85 V.- Nur ein geringer Teil der Ladung deranodischen Halbwelle trägt zum Korrosionsvorgangbei- An Wechselstrom-Korrosionsschädenwerden hohe pH-Werte gefunden(verursacht durch den kathodischenSummenstrom)Es erscheint daher lohnend,diese Vorstellungen weiter zu verfolgen.Da zur Zeit aber noch der Nachweisfehlt, daß das IR-freie Potentialauch für die Bewertung der Gefährdungdurch Wechselstromkorrosioneine geeignete Meßgröße ist und darüberhinaus eine einsatzbereite Meßtechniknicht zur Verfügung steht, istman in der Praxis auf die Anwendungdes oben genannten Stromdichtekriteriumsangewiesen.