Kathodischer Korrosionsschutz

Kathodischer Korrosionsschutz ist das Beste, was Metall passieren kann

Korrosion verursacht jährlich Schäden um 100 Millarden Euro in Deutschland. Vom Stahlbetonbauwerk in korrosivem Klima bis zur unterirdischen Gasleitung und Erdölförderung unter Wasser: Kathodischer Korrosionsschutz (kurz: KKS) ist effektive Schutzmaßnahme vor Korrosionsbildung an erdverlegten Metallkonstruktionen sowie jenen unter Wasser und Bewehrungsstahl. Kathodischer Korrosionsschutz ist eine viel verwendete Korrosionsschutzmaßnahme, um finanziell aufwändige Instandsetzungsarbeiten zu vermeiden und Lebensdauer zu erhöhen. Dabei macht sich das Verfahren die Gegebenheiten der Elektrochemie zunutze.

Dieser Beitrag bietet Einblick in kathodischen Korrosionsschutz, Definition des Prinzips mit Opferanode, Fremdstromanode in typischen Anwendungsbereichen, wie Gasleitung und Stahlbeton, und zeigt eine Übersicht von Herstellern.

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Kathodischer Korrosionsschutz: Definition und Anwendung

Kathodischer Korrosionsschutz wurde Mitte der 1970er Jahre als Korrosionsschutzsystem entwickelt und findet weltweit Anwendung bei unter anderem Stahlbetonbauwerken in diversen klimatischen Gegebenheiten. Statt eines sogenannten passiven Korrosionsschutzes durch Korrosionsschutzbeschichtungen greift man beim kathodischen Korrosionsschutz auf einen aktiven Schutz mit Fremdstrom zurück. Eine bewährte Korrosionsschutzmethode ist die Kombination von aktivem und passivem Korrosionsschutz, wie sie bei Rohrleitungen Verwendung findet.

Vorteile kathodischer Korrosionsschutz:

• lange Wirk- und Lebensdauer
• Instandsetzung vergleichsweise kostengünstig
• Wartungsintervall verlängert sich
• Umweltfreundliches Korrosionsschutzverfahren
  

  Kathodischer Korrosionsschutz durch Opferanode aus Zink wird am Schiff nach Aufbrauchen durch neue ersetzt.
  Bildquelle: © S.J. de Waard / CC-BY-SA-4.0 [CC BY-SA 3.0 oder GFDL], Wikimedia Commons

Definition kathodischer Korrosionsschutz

Das Prinzip des kathodischen Korrosionsschutzes beruht auf Unterbindung der (sogenannten anodischen Teilereaktion der) Korrosionsreaktion durch einen entgegengesetzten Gleichstrom beziehungsweise Elektronenstrom zwischen zwei Metallen mit hoher Potenzialdifferenz. Durch dauerhaften Schutzstrom beziehungsweise Elektronenstrom wird Elektronenabgabe an Fehlstellen von wasser- und erdverlegten beschichteten Rohren verhindert. Denn Stromaustritt würde Korrosionsbildung bedeuten.
Sowohl kathodischer Korrosionsschutz mit Opferanode als auch mit Fremdstromanode ist eine wirkungsvolle Korrosionsschutzmethode.

Kathodischer Korrosionsschutz mit Opferanode

Für den kathodischen Korrosionsschutz mittels sogenannter Opferanode werden Bauteile folgendermaßen vor Korrosion geschützt: Ein im Vergleich zum Bauteil unedleres Metall wird mit dem Bauteil leitend verbunden. Beispiel Magnesium und Stahlbauteil. Magnesium ist unedler als Stahl und wird im Elektrolyt zur Anode (Minuspol), das Bauteil zur Kathode (Pluspol). Es fließt aufgrund der Potenzialdifferenz ein Elektronenstrom, von der unedlen Opferanode zum Stahlbauteil. Dieser Schutzstrom verhindert, dass der Stahl Elektronen abgibt und oxidiert. So wird die Korrosionsreaktion auf die Opferanode verlagert.

Bevor sich also das Bauteil zersetzt, „opfert“ sich die Anode. Das Prinzip wirkt unter anderem auch bei stückverzinkten Stahlgerüsten, Feuerleitern, Gitterrosten und Geländern, wie sie uns täglich im Alltag begegnen. Der Zinküberzug „opfert“ sich auch dort. Die Opferanode zum kathodischen Korrosionsschutz besteht typischerweise aus Zink, Aluminiumlegierungen oder Magnesiumlegierungen.

Anwendung: Gleise, Wasserbauwerke, Spundwände, Schiffe, Kraftwerke, Rohrleitung, Hochbau, Warmwasserspeicher

Kathodischer Korrosionsschutz mit Fremdstromanode und Gleichstrom

Kathodischer Korrosionsschutz mit Fremdstromanode ist wirkungsvoll bei unterirdisch sowie unter Wasser verlegten Rohrleitungen, Tanks, Behältern und dergleichen. Das Prinzip des kathodischen Korrosionsschutzes ist das gleiche wie bei der oben beschriebenen Opferanode: Stromfluss sorgt für Oxidation an der Anode statt am Bauteil. Die Spannungsquelle sorgt für den Elektronenfluss. Es herrscht dasselbe Prinzip wie bei Verfahren der galvanischen Beschichtungen.

Benötigt wird eine Gleichstromquelle mit einer korrosionsbeständigen Elektrode, welche sich im selben Elektrolyt (Erde, Wasser) befindet wie das zu schützende Bauteil. Bei Anlegen der Spannung am Bauteil sowie Platzieren der Fremdstromanode (vielfach aus Titan oder Titan-Mischoxid) werden Wasser und Sauerstoff durch den Elektronenfluss aus der Spannungsquelle zu OH(-) Ionen reduziert. Das Bauteil oxidiert nicht. Die OH(-) Ionen oxidieren hingegen an der Anode zu Wasser und Sauerstoff.

Anwendung: Stahlbeton, Rohrleitung, Versorgungseinrichtung, Stahlwasserbauwerk, (petrochemische) Industrieanlage, Bohrinsel, Windenergieanlage, Schleusen

Benötigter Schutzstrom Stahlbeton: ca. 20 mA/qm
Benötigter Schutzstrom blankes Stahlrohr: ca. 150 mA/qm

Lebensdauer Titananode für KKS: ≥ 50 Jahre

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Kathodischer Korrosionsschutz: Hersteller

In der folgenden Tabelle erhalten Sie Einblick in das Netz von Firmen und Experten zum kathodischen Korrosionsschutz. Ferner führt der Fachverband kathodischer Korrosionsschutz e.V. eine Übersicht aller Mitglieder. Möchten Sie die beste Lösung für Ihr nächstes Beschichtungsprojekt, dann hinterlassen Sie eine kostenlose Anfrage mittels unten stehendem Button. Wir freuen uns darauf!