Wie Streustromkorrosion kritische Infrastrukturen beschädigt

Unter all dem Trubel und den schreienden Taxifahrern in New York ruht... 7.400 Meilen Abwasserkanal Pipelines. Es gibt unzählige Infrastruktursysteme in Großstädten, genau wie im Big Apple, darunter Lagertanks, Transportsysteme, Versorgungsnetze und Industrieanlagen. In all diesen Fällen wird das Korrosionsrisiko oft nicht bemerkt. Wenn Feuchtigkeit, Sauerstoffbelastung, Bodenchemie und alternde Materialien aufeinandertreffen, fließt Strom oft dorthin, wo er nicht hingehört.

Wann immer Streustromkorrosion auftritt, beschädigt sie die Infrastruktur. Anstatt Jahrzehnte wie bei der herkömmlichen Korrosion zu dauern, beschleunigt die Streustromkorrosion den Materialverlust. Deshalb können einige Systeme vorzeitig ausfallen, selbst wenn sie gut gewartet zu sein scheinen.

Für alle, die solche Probleme haben, wie Gemeinden oder Energieversorgungsunternehmen, ist es entscheidend, die Haftung zu reduzieren und die nutzbare Lebensdauer von Pipelines durch kathodischen Korrosionsschutz zu verlängern. Andernfalls können diese vagabundierenden elektrischen Ströme weit mehr beschädigen als nur ein kleines Stück Metall.

Was ist Streustromkorrosion?

Korrosion tritt typischerweise auf, wenn ein Metall aufgrund einer elektrochemischen Reaktion in seiner Umgebung Material verliert. Das ist normal und kann je nach zugrunde liegendem Material, Schutzmaßnahmen und lokaler Umgebung Jahrzehnte dauern.

Streustromkorrosion ist etwas anders. Wenn ein ungewollter elektrischer Strom einen Pfad verlässt und durch ein benachbartes metallisches System fließt, trägt er Metall ab. Dies geschieht, wenn der Strom eine Metallstruktur verlässt und wieder in die Umgebung eindringt. Das Ergebnis ist Hunderte bis Tausende Male mehr Schaden an Systemen als mit gewöhnlicher galvanischer oder atmosphärischer Korrosion.

Eine Möglichkeit, diesen Unterschied zu betrachten, ist durch Korrosion. Traditionelle Situationen betreffen tendenziell einen breiteren Teil der Infrastruktur gleichmäßiger. Dies macht es wegen dieser Gleichmäßigkeit einfach nachzuverfolgen und zu messen. Streustromkorrosion ist tendenziell konzentrierter, was zu starker Lochfraßkorrosion und Metallverlust führt, die schneller versagen und schwerer zu messen sind.

Warum Streustromkorrosion häufiger auftritt

Vor fünfzig Jahren oder länger war Streustromkorrosion noch kein so großes Problem wie heute. Um Industrieanlagen, erneuerbare Energieanlagen, Batteriespeicher, Ladestationen für Elektrofahrzeuge und Versorgungskorridore herum gibt es so viele vernetzte und parallele Systeme, dass es weitaus häufiger vorkommt, dass ein Strom ohne ordnungsgemäße Erdung oder Schutz auf einen anderen “überspringt”.

Elektrische Systeme können mit Rohrleitungen, Lagertanks, Wassersystemen und längst vergessenen unterirdischen Infrastrukturen koexistieren. Jeder unkontrollierte elektrische Pfad veranlasst Ströme, alternative Routen zu suchen. All dieses Metall ist das perfekte Medium, da es schön leitfähig ist, was zu Korrosionsschäden führt.

Beispiel aus der Praxis: Transportsysteme und Leitungsschäden

Ein gutes Beispiel dafür, warum Korrosions- und Bodenverschlechterungsanalyse sind notwendig, um potenzielle Streustromkorrosion zu erkennen, die von elektrifizierten Schienensystemen ausgeht. Orte wie SEPTA in Philadelphia, Caltrain in San Francisco oder CTA in Chicago sind dafür gute Beispiele.

Diese Gleichstrom-Transportsysteme sind auf Rückströme angewiesen. Wenn diese Rückwege ineffizient werden, entweicht elektrischer Strom in den umliegenden Boden und die vergrabene Infrastruktur, die über Jahrzehnte durch Entwicklung und Bauarbeiten entstanden ist. Es ist ziemlich üblich, dass Pläne bei den Kommunen “verloren gehen” oder nicht vollständig konform sind, wenn sie eingereicht werden.

Jede Rohrleitungsanlage in der Nähe von Eisenbahnkorridoren, wie z. B. in genannten Städten, neigt zu beschleunigter Korrosion durch Streuströme. Deshalb Organisationen wie die Nationale Vereinigung der Korrosionsingenieure (jetzt AMPP) veröffentlichen Leitlinien, Forschungsergebnisse und Prozesse zur ordnungsgemäßen Minderung von Risiken durch Streustromkorrosion.

Auch wenn diese Systeme gut gewartet und häufig aktualisiert werden, ist das Risiko offensichtlich. Die nahegelegene Infrastruktur ist einfach ein zu attraktiver Weg für Streuströme.

Die Verbindung zwischen kathodischem Korrosionsschutz und Streustromkorrosion

Eine der effektivsten Methoden zur Reduzierung des Risikos von Streustromkorrosion ist der kathodische Korrosionsschutz. Dieser ist entscheidend, da der angelegte Strom zum Schutz von Pipelines und anderen Vermögenswerten aus Metall sicherstellt, dass der Streustrom einen besseren Weg hat, zu fließen.

Der Trick besteht darin, sicherzustellen, dass kathodische Schutzsysteme richtig ausgelegt, gut gewartet und angemessen überwacht werden. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Team wie unserem bei Dreiym Engineering gibt Ihnen diese Sicherheit, einschließlich regelmäßiger Wartungskontrollen und Fernüberwachung zur weiteren Risikominimierung.

Zusätzlich zum Entwerfen eines kundenspezifischen Kathodischer Korrosionsschutzplan, erfahrene Fachingenieure können auch Korrosions- und Bodendegradationsanalysen durchführen. So kann besser vorhergesagt werden, wie Strom durch verschiedene Böden fließt, basierend auf:

• Widerstandsfähigkeit des Bodens
• Feuchtigkeitsgehalt
• Chemische Zusammensetzung
• Chloridkonzentration
• Sulfatwerte
• Saisonale Umweltveränderungen

Je besser Sie die Faktoren in Ihrer Betriebsumgebung verstehen, desto besser können Sie sich vor Streustromkorrosion schützen.

Wie Ingenieure Streustromkorrosion untersuchen

Wenn verdächtige Korrosionsmuster auftreten, selbst wenn zwei kathodische Korrosionsschutzsysteme zu nah beieinander liegen, wird eine formelle Korrosionsuntersuchung eingeleitet. Unser Team bei Dreiym Engineering wird oft für solche Nachuntersuchungen nach Zwischenfällen hinzugezogen.

Unsere Aufgabe ist es, festzustellen, warum der Schaden aufgetreten ist, ob das System weiterhin gefährdet ist und welche Parteien haftbar sind. Wir werden mehrere spezifische Systeme und Faktoren untersuchen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Elektrische Potenzialmessungen
• Stromflussanalyse
• Bodenuntersuchung
• Beschichtungsauswertungen
• Rohrleitungsbegehungen
• Erdungssystembewertungen
• Übersicht über kathodische Korrosionsschutzsysteme
• Analyse historischer Betriebsdaten

Das Ziel ist es, aktuelle Wege zu identifizieren, Störpunkte zu erkennen und festzustellen, ob Umweltfaktoren weiterhin zur Verschlechterung beitragen werden. Das Ergebnis einer solchen Untersuchung dient zur Bestimmung zukünftiger Wartungs- und Modernisierungsbedürfnisse, bis hin zu Gerichtsverfahren, die die kommunale Haftung und Versicherungszahlungen für Schäden betreffen.

Bauingenieurwesen ist unerlässlich, wenn die Infrastruktur jeglicher Art versagt. Es geht weit über grundlegende Inspektionen hinaus, indem es sich darauf konzentriert, zu rekonstruieren, was zu dem Schaden oder Versagen geführt hat. Bei Streustromkorrosionsereignissen deckt solches Fachwissen oft unsachgemäße Erdung, Konstruktionsfehler, Wechselwirkungen zwischen Versorgungsunternehmen oder bisher unbekannte, vergrabene Störquellen auf.

Schutz kritischer Infrastrukturen vor zukünftigen Schäden

Die gute Nachricht ist, dass die meisten Gebiete der Vereinigten Staaten Streustromkorrosion verhindern können, wenn diese frühzeitig erkannt wird. Wenn Industrieanlagen und Energieversorger bessere Überwachungsprogramme, elektrische Inspektionen und kathodische Schutzbewertungen einsetzen, hilft dies. Die Planung regelmäßiger Bodenuntersuchungen zu verschiedenen Jahreszeiten oder nach größeren Wetterereignissen wie einer Überschwemmung oder einem tiefen Tauwetter kann ebenfalls hilfreich sein.

Unabhängig davon, sollten Anlagen, die lange Rohrleitungen, Lagertanks oder andere metallische Infrastrukturen nutzen, stets alles tun, was möglich ist, um nahegelegene Schienensysteme, Versorgungskorridore, Industrieanlagen oder Hochspannungssysteme zu identifizieren. EIA zeigt Das stärkste vierjährige Wachstum des Strombedarfs war erst kürzlich zu verzeichnen, und dieser wird bis 2030 voraussichtlich um 25% und bis 2050 um 78% ansteigen. Es ist eine einfache Tatsache, dass das Risiko der Streustromkorrosion weiter zunehmen wird.

Die Zusammenarbeit mit Teams wie dem von Dreiym Engineering trägt wesentlich dazu bei, solche Schäden zu vermeiden. Wir bieten über 30 Jahre Erfahrung, die alles abdeckt, von der Analyse von Korrosion und Bodendegradation in der Nähe von Uferanlagen bis hin zum kathodischen Schutz für lokale, von Pipelines abhängige Systeme. Wir haben lizenzierte und zertifizierte Experten zur Hand, die Ihnen helfen, die Lösungen, das Management und die präventiven Informationen zu erhalten, die für eine höhere Gesamtzuverlässigkeit erforderlich sind.

Kontaktieren Sie Dreiym Engineering heute, und lassen Sie uns Ihre Pipelines und andere metallbezogene Systeme genauer betrachten, damit Sie das Risiko von Streustromkorrosion jetzt und in Zukunft minimieren können.