Aktiver kathodischer Korrosionsschutz

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Auch wenn sich ein Warmwasserspeicher oder Boiler von außen im prächtigen Lack und in makelloser Oberfläche präsentiert, kann er schon unrettbar zerstört sein. Der Feind von vielen Behältern aus Metall heißt Rost. Mit schlauen und richtig ausgeführten Maßnahmen kann man aber der inneren Korrosion vorbeugen. Vor allem aktiver kathodischer Korrosionsschutz mit Hilfe einer Opferanode aus Magnesium, auch Schutzanode genannt, ist wirksam.

Der Korrosionsprozess

Unter Korrosion versteht man gemeinhin die Reaktion eines Werkstoffes mit seiner Umgebung, die zu einer merklichen Änderung des Stoffes führt. Bekannt ist beispielsweise das Rosten von Metall unter der Einwirkung von Wasser. Wenn ein Werkstoff verrostet, dann bildet sich das im Metall enthaltene Eisen wieder in seinen natürlichen Zustand zurück – dem Eisenoxyd. Deshalb hat Eisenerz und eine Roststelle die gleiche, rötliche Farbe. Eisen will sich permanent und unweigerlich mit Sauerstoff verbinden. Anders als Blei oder Aluminium bildet aber die Rostschicht keine luftdichte Oberfläche.

Was einmal anfängt zu verrosten, zersetzt sich früher oder später vollständig zu feinem Staub.

Besonders sind Bauteile und Anlagen betroffen, die permanent mit dem Element in Berührung stehen. Um Warmwasserspeicher, Boiler und andere Wassertanks zu schützen, kommt häufig der sogenannte aktive kathodische Korrosionsschutz mit einer Opferanode zum Einsatz. Diese Maßnahme verhindert effektiv, dass ein Warmwasserspeicher für Ihr Heizsystem allzu schnell ausgetauscht werden muss.

Den Strom umkehren: So funktioniert aktiver kathodischer Korrosionsschutz mit Schutzanoden

Aktiver kathodischer Korrosionsschutz ist ein Verfahren, das überall dort eingesetzt wird, wo Metallteile unter der Erde liegen oder mit Wasser in Berührung kommen. Für einen Wasserspeicher eignet es sich daher ideal. Kurz formuliert lässt sich das Funktionsprinzip folgendermaßen zusammenfassen: Ein elektrischer Gleichstrom wird auf die Metallstruktur geleitet, die geschützt werden soll. Physikalisch gesehen entsteht der Korrosionsschutz dadurch, dass eine kathodische Polarisation entsteht. Dadurch wird verhindert, dass sich Metallionen aus dem Werkstoff lösen können. Dadurch, dass diese entfernt werden, entsteht nämlich Korrosion erst.

Der Korrosionsschutz arbeitet mit einer sogenannten Opferanode oder auch Schutzanode. Diese besteht aus einem elektrochemisch unedlen Metall – etwa Magnesium – und wird mit dem edleren Metall zu einen Primärelement verbunden. Das edle Metall ist die Oberfläche, bei der der Korrosionsschutz greifen soll. Wenn die Anode dann mit der zu schützenden Oberfläche verbunden wird, wird sie zur galvanischen Zelle.

Das Wasser im Tank fungiert als Elektrolyt, eine Flüssigkeit, die elektrischen Strom leitet. Im Behälter entsteht ein Stromfluss in Richtung des zu schützenden Metalls. Doch statt diesem gibt das Material der Opferanode Elektronen an den Sauerstoff ab. Es opfert sich also in gewissermaßen.

Die Zerstörung durch Korrosion wird auf die Opferanode verlagert, was bedeutet, dass sich diese mit der Zeit auflöst.

Die Schutzanode regelmäßig auszutauschen ist jedoch wesentlich einfacher und billiger, als einen Rostschaden am Warmwasserspeicher zu reparieren oder gar ein neues Gerät anzuschaffen. Beim Austausch im Wasserspeicher empfiehlt es sich zudem, auch die Dichtungen zu wechseln.

Wie unterscheiden sich passiver und aktiver kathodischer Korrosionsschutz?

Wenn es um kathodischen Korrosionsschutz geht, dann gibt es neben der aktiven Variante noch den passiven Schutz. Letzterer wird dadurch geschaffen, dass das zu schützende Werkstück und das angreifende Medium durch einen Überzug getrennt werden. Dies können Anstricke, Lackierungen oder Kunststoffbeschichtungen sein. Bei der spontanen Passivierung überziehen sich die Metalle zudem mit einer Oxidschicht, die Sauerstoff und Wasser effektiv fern hält.

Wo kommt aktiver kathodischer Korrosionsschutz zum Einsatz?

Der Einsatz einer Opferanode im Boiler oder Warmwasserspeicher gehört zu den wichtigsten Einsatzbereichen im Haushalt. Des Weitern wird das Verfahren in vielen professionellen, industriellen Bereichen zur Anwendung gebracht. Dazu gehören etwa der Schutz von Wasser und -Erdölpipelines und auch Schiffe müssen effektiv vor aggressivem Salzwasser geschützt werden. Ebenso im Brückenbau ist solch ein Korrosionsschutz notwendig – gerade bei Autobahnbrücken wird mit diesem Verfahren gearbeitet.

Experimente mit Korrosionsschutz

Kathodischer Schutz lässt sich durch Galvanisieren auch in einem heimischen Experiment sichtbar machen. Dazu braucht man ein Autobatterie-Ladegerät, ein 50 Cent Stück, Wasser, Salz oder Backpulver und ein Stück Zink als Opferanode. Ideal ist eine durchsichtige Schüssel. Man füllt das Wasser in die Schüssel und rührt eine halbe Tasse Salz unter. Warmes Wasser eignet sich besonders gut. Das Salz löst sich schneller auf und die Reaktion beim Galvanisieren geht schneller voran. Dann schließt man die Schutzanode an den Minuspol an und das 50 Cent Stück an den Pluspol. Wichtig ist, dass sich beide Anoden weder direkt noch indirekt verbinden. Sobald der Strom eingeschaltet ist, beginnt das Galvanisieren. Die Elektronen wandern von der Zinkanode zum Geldstück und reißen dabei kleine Partikel mit.

Die Zinkanode beginnt also zu rosten. Das Geldstück beginnt sich silbern zu färben, da es allmählich von Zink umhüllt wird. Dieses Verfahren geht auch umgekehrt: Auf diesem Weg lassen sich stark von Korrosion befallene Bauteile wieder vollständig vom Rost befreien. Als Schutz taugt diese durch Galvanisieren experimentell aufgetragene Schicht jedoch nicht. Um durch Zink einen wirksamen Korrosionsschutz herzustellen, müsste man es aufschmelzen und das Metallstück in das heiße Zink tauchen. Das ist jedoch mit heimischen Mitteln nicht umsetzbar.

Effektiver kathodischer Schutz für metallische Wassertanks ist wichtig

Gehen Sie keine Risiken ein und schützen Sie Boiler und Warmwasserspeicher ausreichend. Korrosionsschäden sind nicht zu verharmlosen und ziehen großen finanziellen und arbeitstechnischen Aufwand mit sich. Achten Sie darauf, dass die Opferanode zumindest einmal im Jahr ausgetauscht wird. Ihren Zustand können Sie gleich überprüfen lassen, wenn Sie eine fachmännische Heizungswartung vornehmen lassen.