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Aufgrund der extremen Betriebsbedingungen in Geothermieanlagen des Norddeutschen Beckens ist die Werkstoffauswahl für ober- und untertägige Komponenten entscheidend für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb. Im Rahmen der Werkstoffqualifizierung wurden mittels klassischer Auslagerung und elektrochemischen Untersuchungen an zwei hochlegierten Stählen deren Einsatzgrenzen für die Förderung von hochsalinarem Aquiferfluid der geothermischen Tiefbohrung in Groß Schönebeck ermittelt. Die Ergebnisse und daraus resultierende Schlussfolgerungen werden hier vorgestellt.
In einer umfangreichen Untersuchung konnte gezeigt werden, dass es aus korrosionstechnischer Sicht sehr gute, schwächer
legierte Alternativwerkstoffe zu den heute überwiegend eingesetzten nichtrostenden CrNi- und CrNiMo-Stählen gibt
und dass sich hierdurch ein wirtschaftlicher Vorteil generieren lässt.
In addition to constructional requirements in civil engineering stainless steels often have to fulfil high visual demands. Unexpected impairments of the visual appearance of stainless steels under low corrosive conditions are a widespread problem today. Frequently it is supposed that this is caused by changes in the alloy composition, worse environmental conditions or improper handling. Within a research project the systematic investigation of several cases of damaged stainless steel bars has shown that the reasons are based on well-known material defects like chemical inhomogeneities (e.g. precipitations or local carburization) or geometrical defects (e.g. undercuts, rolling defects or shell formation). Thus, the failures could be clearly identified as production failures of the respective semi-finished products.
An unusual feature known as the negative difference effect (NDE) can be observed in magnesium when recording corrosion current density–potential curves. More hydrogen is evolved at a more positive potential which does not occur in conventional metals. Several models have been proposed in the literature in order to explain the phenomenon of NDE. They succeed in explaining some effects, and fail to deal with others. A new model, which explains the NDE by two electron consuming processes, is presented in this paper. By potentiostatic investigations of magnesium in a chloride electrolyte, measurements of hydrogen evolution and chemical analysis of the electrolyte the new model was experimentally verified.
En los últimos anos el registro y análisis del ruido electroquímico ha posibilitado importantes avances en la investigación de fenómenos de corrosión localizada tales como el picado y la corrosión en rendijas. Así mismo, esta técnica a abierto enormes posibilidades para el monitoreo in situ de tales procesos corrosivos en la industria. Sin ninguna duda, la posibilidad de registrar en tiempo real y con extrema sensibilidad los procesos de nucleación de la corrosión localizada, hace de la técnica de ruido electroquímico una invaluable herramienta para alcanzar una mejor comprensión de su origen y propagación. A continuación se discutirán las fuentes de ruido electroquímico relacionadas con la corrosión localizada así como los avances alcanzados para una confiable adquisición y análisis de la información electroquímica suministrada por las senales de ruido electroquímico y se ilustrarán con ejemplos prácticos las ventajas de la técnica de ruido electroquímico para la evaluación de la corrosión localizada.
Neben konstruktiven Anforderungen werden an nichtrostende Stähle im Bauwesen häufig hohe optische Ansprüche gestellt. Unerwartete Beeinträchtigungen des optischen Erscheinungsbildes nichtrostender Stähle unter wenig korrosiven Bedingungen sind in der Zwischenzeit ein weit verbreitetes Problemfeld und Gegenstand zahlreicher Streitfälle. Vielfach wird die Vermutung geäußert, dass eine veränderte Legierungszusammensetzung, veränderte Umweltbedingungen oder auch die unsachgemäße Verarbeitung die Ursache für diese Erscheinungen sind. Durch eine systematische Untersuchung zahlreicher Schadensfälle an Stabmaterial in den vergangenen zwei Jahren im Rahmen eines Forschungsvorhabens konnte gezeigt werden, dass die Ursachen in bekannten Werkstofffehlern zu finden sind. Hierzu gehören chemische Inhomogenitäten, wie zum Beispiel Ausscheidungen und örtliche Aufkohlung, sowie geometrische Fehler, wie zum Beispiel Hinterschnitte, Walzfehler und Schalenbildung. Die Fehler konnten damit eindeutig als Herstellungsfehler der jeweiligen Halbzeuge identifiziert werden.
Bei der Beschreibung und Erläuterung der Regelungen der am 20. April 2009 herausgegebenen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3-6 werden die weitreichenden Änderungen und Erweiterungen gegenüber der früheren Ausgabe dargestellt und erklärt und es wird ein Vergleich dieser Zulassung mit den aktuellen europäischen Regelungen durchgeführt. Dieser Vergleich verdeutlicht zum einen die Berücksichtigung der Belange der Praxis in der Zulassung und zeigt zum anderen, dass die in Rede stehenden europäischen Normen vom Inhalt her nicht ausreichen, um das hohe Qualitätsniveau zu erreichen, das von der Zulassung gewährleistet wird. Diese europäischen Normen sind zudem teilweise noch nicht bauaufsichtlich eingeführt. Ziel der künftigen Normungsaktivitäten muss es sein, im Rahmen der Überprüfung und Überarbeitung der europäischen Normen die in Deutschland mit der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung von nichtrostenden Stählen seit nunmehr 35 Jahren gesammelten Erfahrungen einzubringen, sodass dann diese allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nicht mehr erforderlich ist.
Die Korrosionsbeständigkeit von Schneidwaren wird derzeit noch in einem zyklischen Auslagerungsversuch mit anschließender visueller Bewertung geprüft. Neben der langen Versuchsdauer und unspezifischen Prüfung kommt es teilweise auch zu falschen Prüfaussagen. Durch die Anwendung und Weiterentwicklung einer elektrochemischen Untersuchungsmethodik, die speziell den Beginn von Lochkorrosion in sehr kurzer Zeit detektiert, steht ein neues Kurzzeit-Korrosionsprüfverfahren zur Verfügung, das gegenüber den bisherigen Prüfverfahren erhebliche Vorteile bietet.
Parkhaus "Am Gericht" in Frankfurt am Main - Eine Sanierung mit kathodischem Korrosionsschutz
(2007)
Parkhäuser haben nach mehreren Jahrzehnten der Nutzung häufig Sanierungsbedarf in Bezug auf die tragende Stahlbetonkonstruktion, die durch eingedrungene Chloride aus eingeschlepptem Tausalz und die hierdurch hervorgerufene Korrosion der Bewehrung in der Tragfähigkeit erheblich beeinträchtigt sein kann. Das Verfahren des kathodischen Korrosionsschutzes kann hier als elektrochemisches Instandsetzungsverfahren eine wirtschaftliche und zuverlässige Alternative zu herkömmlichen Sanierungsverfahren bieten. Voraussetzungen sind intensive Voruntersuchungen, die Kenntnis der sinnvollen Anwendungsgrenzen des Systems, eine qualitativ hochwertige bauliche Umsetzung des Systems und die Nutzung der Möglichkeiten der Überwachung des Instandsetzungserfolges durch Monitoring, was am Beispiel des Parkhauses Am Gericht in Frankfurt am Main erläutert wird.
Parking garage Am Gericht in Frankfurt am Main - a refurbishment with cathodic corrosion protection.
After several decades in use a refurbishment is often necessary for the bearing structure of reinforced concrete parking garages due to chlorides, which have been brought into concrete by road salt, and the resulting corrosion of the reinforcement, which may lead to a serious decrease of the bearing capacity. With the system of the cathodic protection of the reinforcement exists a cost-effective and reliable technique as an alternative to common solutions. An intensive investigation of the structure, the knowledge of the reasonable limits of the system, excellent design and execution of the construction work and the monitoring of the working system are nevertheless required, which is illustrated by the example of the parking garage Am Gericht in Frankfurt am Main.
Um zu klären, unter welchen Umständen eine potentielle Gefährdung von Spannstählen beim Kontakt mit verzinkten Bauteilen gegeben ist, wurden Laborversuche in alkalischen Lösungen und Beton sowie Zeitstandversuche an Spannbetonprobekörpern durchgeführt. Abstandsvariationen im Nahbereich haben nur einen geringen Einfluss auf die Polarisation des Stahls. Ein praxisrelevanter, unkritischer Abstand für den indirekten Kontakt, z. B. über die schlaffe Bewehrung, kann nicht definiert werden. Hinsichtlich des Flächenverhältnisses Stahl : Zink wurde ein signifikanter Einfluss festgestellt. Flächenverhältnisse über 10 : 1 führen nicht zu einer Polarisation in den Bereich der Wasserstoffentwicklung. Die Ergebnisse wurden durch Untersuchungen an realen Spannbetonfertigteilen verifiziert.
Zeitstandversuche unter Wasserstoffbeladung führten an zugelassenen Spannstählen nicht zu Brüchen während der Versuchszeit. Die anschließend ermittelten mechanischen Kennwerte zeigten keine signifikanten Änderungen. Ein indirekter Kontakt von Spannstählen zu verzinkten Einbauteilen ist deshalb als unkritisch zu bewerten. Der direkte Kontakt ist durch Einhaltung des in der DIN 1045-1 geforderten Mindestabstands von 2 cm sicher auszuschließen.
Flecken aus dem Nichts
(2007)
Befleckter Glanz
(2007)
Flecken aus dem Nichts
(2007)
Die Instandsetzung von Stahlbetonbauteilen bzw.-werken, welche durch chloridinduzierte Korrosion der Bewehrung gefährdet oder bereits geschädigt sind, hat in den letzten Jahrzehnten weltweit an Bedeutung gewonnen. Der kathodische Korrosionsschutz, als elektrochemisches Instandsetzungsverfahren, bildet in diesem Fall eine zuverlässige und oftmals kostengünstige Methode zur Instandsetzung. Am Beispiel des Parkhauses Am Gericht in Frankfurt am Main werden die Durchführung solch einer Maßnahme sowie die Besonderheiten des Verfahrens beschrieben. Es werden die theoretischen Hintergründe erläutert und die praktische Umsetzung sowie zu klärende Detailfragen beschrieben. Die Daten der ersten Depolarisationsmessungen zeigen den aktuellen Zustand der Anlage sowie des Schutzobjektes.
Auf dem Gebiet des mechanischen Fügens ist eine rege Entwicklung zu verzeichnen. Der Einsatz neuer Materialien, neuer Nietformen, neuer Schutzschichten, veränderter Fertigungstechnologien, die Notwendigkeit zur Mischbauweise, veränderte mediale Belastungen, geforderte Langzeitgarantien usw. lassen vielfältige alte und neue Fragen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit auftreten. Herkömmliche Korrosionsprüfverfahren geben oft nur unzureichende Antworten auf diese Fragen. Mit dem Einsatz des elektrochemischen Rauschens ist es möglich, in kurzer Zeit aussagekräftige Ergebnisse über Material- und Bauteileigenschaften zu erhalten, da eine Metalloberfläche ständig Signale über ihren Zustand aussendet, auch wenn man nicht misst. Neben der Möglichkeit, die Korrosionsneigung zu bestimmen, lassen sich über die Rauschmessungen auch bestimmte Verarbeitungsfehler und Oberflächendefekte nachweisen. Die Anwendung dieser Methode bietet somit Möglichkeiten zur Prozessoptimierung und Qualitätssicherung mechanisch gefügter Bauteile, oder auch zur Einschätzung bestehender Fügeverbindungen.
Translated Abstract
Application of noise measurement for the early detection of corrosion property of mechanical joined metal sheets
In the area of mechanical joining an active development is to be registered. The use of new materials, new rivet forms, new protective layers, changed production technologies, use of mixed materials, changed medial loads, demanded long-term guarantees etc. let arise various old and new questions regarding the corrosion resistance. Conventional corrosion testing methods often give only insufficient answers to these questions. With the use of the electrochemical noise it is possible to receive meaningful results over material and construction characteristics within a short time since a metal surface constantly sends signals over its condition, even if one does not measure. Apart from the possibility of determining the probability of corrosion also certain processing errors and surface defects can be proven with noise measurements. Thus the application of this method offers possibilities for the process optimization and quality assurance of mechanically joined construction units, or also for the estimation of existing joining connections.
Auf dem Gebiet des mechanischen Fügens ist eine rege Entwicklung zu verzeichnen. Der Einsatz neuer Materialien, neuer Nietformen, neuer Schutzschichten, veränderter Fertigungstechnologien, die Notwendigkeit zur Mischbauweise, veränderte mediale Belastungen, geforderte Langzeitgarantien usw. lassen vielfältige alte und neue Fragen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit auftreten. Herkömmliche Korrosionsprüfverfahren geben oft nur unzureichende Antworten auf diese Fragen. Mit einer neuen Methode (Rauschdiagnostik) ist es möglich, in kurzer Zeit aussagekräftige Ergebnisse über Material- und Bauteileigenschaften zu erhalten. Hierbei macht man sich die Tatsache zu Nutze, dass eine Oberfläche, gleichgültig ob man misst oder nicht misst, ständig kleinste Strom- und Spannungsimpulse generiert, die bei richtiger Messung und Interpretation wertvolle Aussagen liefern. Neben der Möglichkeit, die Korrosionsneigung zu bestimmen, lassen sich über diese Messungen auch bestimmte Verarbeitungsfehler und Oberflächendefekte nachweisen. Die Anwendung dieser Methode bietet somit Möglichkeiten zur Prozessoptimierung und Qualitätssicherung mechanisch gefügter Bauteile, oder auch zur Einschätzung des Zustandes von Fügeverbindungen in der Praxis.
Neue bauaufsichtliche Zulassung für Bauteile und Verbindungsmittel aus nichtrostenden Stählen
(1999)
Investigations have been carried out on an erosion-corrosion apparatus to investigate the behaviour of corrosion-resistant highalloy iron-base materials containing hard phases. These materials had been optimized for increased wear resistance under complex stress conditions. As expected, in dry erosion tests, very low mass losses were established; there was little difference between the materials. Also, in corrosive environments (NaCl, H2SO4), the materials showed good stability; however, the duplex structures were superior to the martensitic ones. The combination of erosion and corrosion produced large differences and, in some cases, markedly reduced resistance to damage. These results confirmed observations that it is impossible to deduce the environmentally influenced mechanical behaviour of an alloy from its behaviour in separate corrosion and erosion experiments. The basic mechanisms underlying these processes have been investigated only tentatively.