Streustrom- und Korrosionsschutz

 für Rohrleitungen nahe zu Gleichstrombahnen

Streustrom-Korrosion durch Gleichstrombahnen

Mehrfach geerdete Gleichstromanlagen rufen Streuströme im Boden hervor, die an erdverlegten Rohrleitungen oder Kabeln oft zu erheblichen, lochfraßartigen Korrosionsschäden führen.

Bei dem Betrieb von elektrischen Gleichstrombahnen, die als Streustromerzeuger nicht konstanter Streuströme in der Praxis am häufigsten auftreten, liegt in vielen Fällen der Pluspol des Gleichrichters am Fahrdraht und der Minuspol an der Schiene. Hierbei fließt der Strom vom Pluspol des Gleichrichters über den Fahrdraht durch den Wagen und über die Schiene zum negativen Pol des Gleichrichters zurück. Ein Teil des durch die Schiene fließenden Rückstromes tritt als Streustrom in den Boden über und wird von einer in der Nähe befindlichen Rohrleitung oder einem Kabelmantel aufgenommen, weitergeleitet und in der Nähe der Gleichrichterstation von der Rohrleitung wieder abgegeben. Somit ergibt sich ein Gefahrenpunkt im Bereich von Bahngleichrichtern, an denen Streuströme aus der Rohrleitung austreten können.

Nach dem Faradayschen Gesetz verursacht ein Stromfluss von 1 A pro Jahr einen Materialabtrag von 9,1 kg. Das entspricht einem Volumen von ca. 1200 cm³. Bei Rohrleitungen mit guter Umhüllung konzentriert sich der Strom auf wenige Fehlstellen. Die Folge ist eine große Stromdichte mit entsprechend hoher Korrosionsrate.

Das Prinzip des Streustromschutzes

Das Prinzip des Streustromschutzes besteht darin, den sonst über den Erdboden zu den Schienen zurückkehrenden Ionenstrom, der dabei die elektrolytische Korro­sion verursacht, nun direkt als Elektronenstrom ohne Materialtransport durch eine Kabelverbindung zwischen Rohrleitungen und Schienen zurückzuleiten.

Soll für das zu schützende Objekt nicht nur Streustromschutz, sondern auch ka­thodischer Korrosionsschutz erzielt werden, so kann der Streustrom mit Hilfe von netzgespeisten Gleichrichtern aus dem zu schützenden Objekt zu der Schiene zu­rückgeführt werden. Durch Verwendung von Halbleitern lassen sich Regelschaltungen aufbauen, die entweder die durch die Anlage fließen­den Streuströme glätten oder das mit Hilfe einer Dauerbe­zugselektrode abgegrif­fene Objekt-/Bodenpotential konstant halten.

Beurteilung der Korrosionsgefährdung

Zur Beurteilung der Korrosionsgefährdung dient die Potentialänderung. In DIN EN 50162 wird unterschieden zwischen:

  • Anlagen ohne Kathodischen Schutz. Hier werden folgende Werte zugelassen:

Spezifischer
Widerstand des
Elektrolyten
ρ (Ωm)

Maximale positive
Potenzial-
verschiebung
Δ U (mV) (mit IR-Anteil)

Maximale positive
Potenzial-
verschiebung
Δ U (mV) (ohne IR-Anteil)

≥200

300

20

15 bis 200

1,5 * ρ (in Ωm)

20

<15

20

20

  • Anlagen mit Kathodischem Korrosionsschutz müssen als gefährdet angesehen werden, wenn das IR-freie Potenzial außerhalb des Schutzpotenzialbereiches liegt (DIN EN 12954: für un- und niedriglegierte Fe-Werkstoffe i.A. Ep= -0,85 V/Cu/CuSO4).

Zur Beurteilung der Streustrom-Korrosionsgefahr wird die Streustromaktivität ermittelt. Hierbei beträgt die Messdauer in der Hauptverkehrszeit mindestens 30 Minuten. Die Messwerte werden mit Datenloggern an mehreren Stellen zeitsynchron aufgenommen. Bei größeren Schwankungen wird die Zeit der Messwertaufnahme erhöht (z.B. 24 h). Zur weiteren Bewertung veränderlicher Streustrombeeinflussungen an kathodisch geschützten Anlagen können nach DIN EN 50162 auch Stromproben benutzt werden.

 

Vorschriften

  • DIN EN 50162 (Mai 2005) "Schutz gegen Korrosion durch Streuströme aus Gleichstromanlagen"
  • DIN EN 12954 (April 2001) "Kathodischer Korrosionsschutz von metallischen Anlagen in Böden und Wässern"

Was ist kathodischer Korrosionsschutz?

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