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In vielen Konstruktionen erfordern unterschiedliche Eigenschaftsanforderungen an Komponenten und Bauteile häufig die Kombination verschiedener metallischer Werkstoffe. In der Praxis sind aber auch sogenannte Zufallskombinationen häufig anzutreffen, bei denen die Kombination allein durch die momentane Verfügbarkeit z.B. eines Befestigungsmittels oder eines Zwischenstückes zustande kommt. Unter bestimmten Einsatzbedingungen kann eine solche Kombination, die auch unter dem Begriff Mischbauweise bekannt ist, zu Korrosionsproblemen an einem der beiden Partner führen. Die Grundlagen und Einflussgrößen auf die Bimetallkorrosion werden dargestellt und deren praktische Bedeutung anhand von Beispielen verdeutlicht.
Die wichtigste Aufgabe von Dämmstoffen in betriebstechnischen Anlagen ist, Energie zu sparen. Oft gewünschte Nebeneffekte sind Brandschutz, Schallschutz und die Erleichterung der Temperatursteuerung in verfahrenstechnischen Prozessen. Betriebstechnische Anlagen sind Produktions- und Verteilungsanlagen im Industriebau und in der Haustechnik, z.B. Apparate, Behälter, Kolonnen, Tanks, Dampferzeuger, Rohrleitungen, Heizungs- und Lüftungs-, Klima-, Kalt- und Warmwasseranlagen. Dämmungen an Gebäuden und Bauwerken, im Schiff- und Fahrzeugbau sollen hier nicht erörtert werden. Je nach Anlagentemperatur unterscheidet man zwischen Wärmedämmung für Betriebstemperaturen über der Umgebungstemperatur und Kältedämmung für Betriebstemperaturen unter der Umgebungstemperatur. Kältedämmungen werden auch an Anlagen durchgeführt, bei denen durch wechselnde Betriebstemperaturen die Taupunkttemperatur der Umgebungsluft zeitweise unterschritten wird. Beide Dämmungen bestehen in betriebstechnischen Anlagen aus Dämmstoff, Stütz- und Tragkonstruktion sowie der Ummantelung. Manchmal wird zusätzlich eine Dmpfbremse vorgesehen, mit deren Hilfe das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert werden soll. Das ist vor allem bei Kälteanlagen erforderlich und bei Anlagen deren Temperaturen stark schwanken.
Bei der Planung von Betriebstechnischen Anlagen erfolgt die Auswahl der Art der Dämmarbeiten zuerst nach wärmetechnischen Gesichtspunkten, den Anschaffungskosten, der Verfügbarkeit und Verarbeitbarkeit.
Besonders bei großen industriellen Projekten sind Dämmarbeiten, weil
sie ein nicht so stark kapitalintensiver Faktor sind, meist von geringerer Wichtung.
Dies ändert sich erst dann, wenn durch versteckte Korrosionsprobleme
Schäden entstehen, in deren Folge nach Ausfall ganzer Anlagenteile beispielsweise erhebliche Produktionsverluste entstehen können.
Im Jahr 1986 wurde in Deutschland die erste kathodische Korrosionsschutzanlage für ein Stahlbetonbauwerk in Betrieb genommen. Die Installation, die Inbetriebnahme sowie die laufende Überwachung wurden wissenschaftlich begleitet.
Im Zuge notwendiger verkehrstechnisch bedingter Umbaumaßnahmen wurde die Anlage nach etwa 15 Jahren außer Betrieb genommen. Die in dieser Zeit durchgeführten Untersuchungen dienten dem Ziel, die an Laborversuchen gewonnenen Ergebnisse an einem praktischen Bauwerk zu überprüfen sowie Informationen über das Langzeitverhalten hinsichtlich Dauerhaftigkeit, Potentialverteilung, Temperaturabhängigkeit, Chloridmigration usw. zu bekommen.
Mit zunehmender Betriebsdauer konnten die Schutzkriterien nur durch Erhöhung der Gleichrichterspannung eingehalten werden (die Anlage wurde im Konstantspannungsmodus betrieben). Umfangreiche Untersuchungen an Anodenmaterialproben (leitfähiger Polymerdraht mit einem Kupferkern) nach 15-jährigem Einsatz zeigten, dass irreversible Veränderungen die Leitfähigkeit des Polymers erheblich vermindert haben, wodurch letztendlich die Funktionsfähigkeit der Anode nicht mehr gegeben war. Diese Art von Anoden werden aber heutzutage nicht mehr für den kathodischen Korrosionsschutz von Stahlbetonbauwerken eingesetzt.
Translated Abstract
Long-term experiences with a cathodic protection system for steel in concrete
In 1986 in Germany the first cathodic protection system for reinforced concrete structures was put into service. Installation, commissioning and the regular monitoring were scientifically supported.
Due to necessary traffic related reconstruction measures the system was switch off after 15 years of service. Investigations carried out during that period should verify laboratory test results at a real structure and furthermore yield information on the long-term behaviour concerning durability, temperature dependence, potential distribution, chloride migration etc.
With increasing time of service the protection criteria could only be met by increasing the transformer rectifier voltage (the system worked in the constant voltage mode). Extensive investigations of the anode material (conductive polymer wire with a copper core) after 15 years of service showed that irreversible changes substantially decreased the polymer's conductivity limiting the functionality. Today, these kind of anodes are not used any more for the application in cathodic protection systems of reinforced concrete structures.
Im Rahmen einer Bauwerksuntersuchung an einer in nachträglicher Verbundbauweise hergestellten Brücke wurden Anrisse an Spannstählen der Quervorspannung festgestellt, ohne daß Verpreßmängel oder korrosionsfördernde Substanzen vorlagen. Bei dem verwendeten Werkstoff handelt es sich um einen in der ehemaligen DDR hergestellten vergüteten Stahl der Festigkeitsklasse St 140/160. Ursache für die Anrisse ist die in Laborversuchen nachgewiesene Empfindlichkeit dieses Stahles gegenüber wasserstoffinduzierter Spannungsrißkorrosion, die unter ungünstigen Bedingungen dazu führen kann, daß Vorschädigungen vor dem Verpressen eintreten. Zusätzlich durchgeführte Magnetpulverprüfungen an ausgewählten Bereichen der Längsvorspannung ergaben keinerlei Hinweise auf Anrisse.
Translated Abstract
Stress corrosion cracking of prestressing steels
During the investigation of a post-tensioned bridge structure incipient cracks of the prestressing steels of the transverse prestressed members were observed. Defects related to non-injected ducts or the presence of corrosion inducing substances could not be detected. The prestressing steel used is a quenched and tempered steel, strength class St 140/160, which was produced in the former GDR. The cause for the cracks is the susceptibility of this type of steel to hydrogen-induced stress corrosion cracking as could be shown in laboratory tests. Under unfavourable conditions cracks can be initiated before grouting. Additional magnetic particle tests at selected areas of the longitudinal prestressed members did not indicate any signs for incipient cracks.