Fachausschuss für Korrosionsfragen

Empfehlungen

Kathodischer Korrosionsschutz im Stahlwasserbau

Vorwort zur 3. Auflage 2009 

Im Jahre 1981 hat der Fachausschuss für Korrosionsfragen der Hafenbautechnischen Gesellschaft e.V. die Broschüre "Kathodischer Korrosionsschutz im Wasserbau" herausgegeben, welche 1989 als 2.Auflage überarbeitet worden ist. Danach hat sich der Fachausschuss mit einem weiteren Thema des elektrochemischen Korrosionsschutzes beschäftigt und ein Handbuch für den Schutz von Stahl in Beton (Ausgabe 1994, englische Fassung 1999) erarbeitet.

Die technischen Neuerungen gaben den Ausschlag, das vielgeschätzte Handbuch von1989 zu überarbeiten. Vor allem die Entwicklung in der Elektronik wie auch in der digitalen Technik, mit all den Datenübermittlungsmöglichkeiten, hat den Ausschlag für eine Neufassung gegeben. Letztlich wurden aber alle Kapitel derartig gründlich überarbeitet, so dass ein recht stattliches Werk entstanden ist. Hervorzuheben sind die Ausformulierungen bestimmter Grundsätze und technischer Verfahrensweisen sowie deren bildliche Erklärungen. Zudem sind physikalische Grundlagen der Elektrotechnik ausführlichst erläutert und mit Formeln belegt.

Der Kathodische Korrosionsschutz im Wasserbau ist eine hervorragende Ergänzung des passiven Schutzes (Beschichtung). Zusammen können sie die Schutzdauer erheblich verlängern. In den letzten Jahren sind zudem zwei wesentliche Gesichtspunkte in den Vordergrund getreten, welche dieser elektrochemischen Schutzmethode zusätzliches Gewicht verleihen:

  •   Zunahme von Beschichtungsschäden und
  •   Unbeabsichtigte Korrosionselementbildung durch den Einsatz von Chrom-Nickel-Stahl.

Hierbei haben sich sowohl Fremdstrom- und galvanische Schutzanlagen zum Einsatz als Reparaturmaßnahme bestens bewährt.

Mit dem vorgelegten Kompendium erhofft sich der Fachausschuss weiterhin eine gute Resonanz zum Einsatz der vorgestellen Schutzmethode, zudem es, neben den Fachingenieuren, gezielt für Bauwerksbesitzer, Ausführende und nicht zuletzt für den planenden Ingenieur ausgerichtet ist.

Die Ausgabe 2009 steht hier im Internet der HTG den Interessenten zur Verfügung.

 

 

Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau

Die Verwendung von Stahl ist aus vielerlei Hinsicht eine der günstigsten Konstruktionsmöglichkeiten im Wasserbau. Sie erfüllt z.B. die statischen und rammtechnischen Bedingungen sowie die möglichen mechanischen Angriffe, insbesondere in Häfen, optimal. Auch bei Betrachtung weiterer Anforderungen, wie der Dichtigkeit von Spundwänden, dem Auftreten von Überlastungen oder der Abtragung sehr hoher Belastungen (bes. Biege- und Zuglasten) erweist sich das Baumaterial oftmals als wirtschaftlichste technische Lösung.

Da aber Stahl dem chemischen Zerfall, bzw. der elektrochemischen Reaktion mit anderen Metallen unterliegt, ist er nicht beständig. Der natürlichen Korrosion des Stahls sollte - insbesondere beim Einsatz im Salz- und Brackwasserbereich - durch Korrosionsschutzmaßnahmen Einhalt geboten werden.

Neben den sachlichen und technischen Begründungen überzeugen die volkswirtschaftlichen und Nachhaltigkeitsgründe:

  • Volkswirtschaftlicher Schaden in Milliardenhöhe: > 1 % des BSP der BRD; (3,3 Billionen € (2013),

  • Korrosionsschutz sorgt für langfristige Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit eines Bauwerkes,

  • Ressourcen- und Umweltschutz durch lange Standzeiten

 

„Man kann sich gar nicht genug das Prinzip einprägen, dass der Farbanstrich das

Grundelement des Haltbarmachens einer Metallkonstruktion ist und dass die Sorgfalt,

die darauf verwandt wird, die einzige Haltbarkeitsgarantie ist!“

(Gustav Eiffel, Paris 1900)

 

Eine Standard-Korrosionsschutzmaßnahme ist die Beschichtung der Oberfläche. Da es je nach Anforderung des Korrosionsschutzes bzw. der Art der Beschichtung unterschiedliche Materialien, Schichtdicken sowie Schichtaufbauten und daraus erforderliche Ver- und Bearbeitungsverfahren gibt, wird mit diesem Handbuch dem interessierten Leser eine Broschüre an die Hand gegeben, die eingeht auf:

 

  • die Grundlagen sowie die Schutzmechanismen,
  • mögliche Korrosionsschutzsysteme mit Anwendungsbeispielen,
  • die Oberflächenvorbereitung der Stahlbaustoffe,
  • die Applikation und die Verarbeitung von Beschichtungsstoffen,
  • die Ausführung und Überwachung,
  • sowie den Arbeits- und Umweltschutz beim Umgang mit Beschichtungsstoffen und bei der Durchführung von Beschichtungsmaßnahmen.
  • Schadensfälle, Untersuchungen und Hinweise zu deren Vermeidung

Zum Stahlwasserbau werden Anlagen gerechnet, welche sich einerseits grundsätzlich in wasserberührter Umgebung befinden und gleichzeitig eine Verschlussfunktion erfüllen. Hierzu zählen zunächst Schleusentore, Wehrverschlüsse, Kanalbrücken, Hafenanlagen und Sperrwerke. Daneben sind sinngemäß auch Spundwandbauwerke, Offshore-Anlagen, wasserführende Stahlrohre und Stahlbehälter zur Wasseraufbereitung dazuzuzählen. Diese Bauwerke und Bauteile können nahezu unterschiedslos mit den dafür getesteten Beschichtungssystemen des Stahlwasserbaus geschützt werden. Spezifische, vom Bauwerk und Einsatzort abhängige Eignungsparameter können bei der Auswahl der Schutzsysteme eine entscheidende Rolle spielen.

Die Broschüre wendet sich an Einsteiger in diese Thematik und möchte planende Ingenieure, Architekten, Bauaufseher, Ausführende und Betreiber von korrosionsgefährdeten Anlagen ansprechen.

 

Die Beschichtungsstoffe, sowie die damit verbundene Technik, haben sich in den letzten Jahrzehnten stark geändert und speziell weiter entwickelt, so dass dies noch nicht zum „Schulwissen“ werden konnte. Besonders die Entwicklung zu umweltschonenden Beschichtungsstoffen sowie deren Chemismus und Verarbeitungsverfahren führte zu erheblichem Fortbildungsbedarf und erfordert Spezialwissen und Erfahrungen bei der Durchführung von Beschichtungsarbeiten.

 

Die Broschüre ist von ihrem Ansatz als Fibel aufgebaut, um sie möglichst leicht lesbar zu machen und schnell Antworten auf praktische Fragen zu erhalten.

Sie stellt die Vielfalt der praktischen Anwendungsbreite von Beschichtungsstoffen und –verfahren dar und gibt Hilfestellung bei Problemen auf der Baustelle. Sie soll Wissenslücken zwischen Theorie und Praxis schließen.

Das Handbuch kann durch klick auf die Überschrift im pdf-Format heruntergeladen werden. 


Kathodischer Korrosionsschutz für Stahlbeton

1. Auflage 1994

Nach 1989 („Kathodischer Korrosionsschutz im Wasserbau“, derzeit in Überarbeitung) hat der Fachausschuss für Korrosionsfragen nun ein weiteres Handbuch vorgelegt, welches sich mit dem elektrochemischen Schutz von Hafenbauwerken, hier Stahlbeton, beschäftigt.

Die Notwendigkeit, diese Methode einmal eingehend zu behandeln, liegt zum einem im Auftreten zahlreicher chloridbedingter Korrosionsschäden an Betonkonstruktionen und zum anderen an dem Umstand, dass die zuletzt neu erschienenen deutschen Regelwerke für Betoninstandsetzung die Möglichkeit eines KKSB - speziell im Hafenbau – außer Acht gelassen haben.

Im Handbuch werden zunächst die grundsätzlichen Schadensursachen und deren elektrochemischer Mechanismus erklärt. Das Vorgehen bei einer Schadensanalyse wird ergänzt durch die Methode der Potentialfeldmessung und deren Interpretation zur Ortung von Schadstellen in der Bewehrung.
Die Funktionsweise einer Kathodenschutzanlage wird ausführlich beschrieben und darüber hinaus mit Hilfe des Modells der „elektrischen Ersatzschaltung“ erläutert. Die Wirksamkeit des kathodischen Korrosionsschutzes ist durch Messeinrichtungen zu verfolgen; eingehend befasst sich das vorliegende Handbuch mit den dabei zu beachtenden Schutzkriterien. Aus der Beschreibung einer realisierten Schutzanlage sind nützliche Hinweise für deren Konzeption und Ausführung zu gewinnen. Ebenso werden spezielle Problemfälle der Mischbauweise (Stahl und Stahlbeton) im Wasserbau behandelt.
Gerade durch das Aufgreifen praktischer, konstruktionsbedingter Probleme zeichnet sich dieses Buch aus, so dass es für den Naturwissenschaftler wie für den Ingenieur gleichermaßen von Nutzen ist.

Als wesentliche Erkenntnis ist festzuhalten, dass zumindest bei absehbar wiederkehrenden Schädigungen, z.B. durch Chlorideintrag an Verladebrücken oder generell im Meerwasserwechselbereich, eine Kathodenschutzanlage zu empfehlen ist.

Das Handbuch kann durch klick auf die Überschrift im pdf-Format heruntergeladen werden.