Worin besteht die Problematik?
Eine Werft entwickelt ein neues Service-Schiff mit einem Stahlrumpf und einer Aluminiumaufbauten, um die Struktur zu erleichtern. Die Verbindung zwischen diesen beiden Metallen erfolgt durch eine spezielle Schweißnaht. Das Konstruktionsbüro ist besorgt über das Risiko einer beschleunigten galvanischen Korrosion an der Verbindungsstelle, die ständig dem Meerwasser ausgesetzt sein wird.
Ein Ausfall an dieser kritischen Stelle könnte die strukturelle Integrität des Schiffes gefährden. Der Kunde beauftragte FILAB, dieses Problem durch eine Studie zur galvanischen Kopplung zu lösen.
Zur Bewertung dieses Risikos haben wir eine Studie zur galvanischen Kopplung gemäß der Norm ASTM G71 durchgeführt.
Untersuchung des Risikos galvanischer Korrosion
Ziel :
Das Hauptziel dieser Studie besteht darin, der Werft eine quantitative und prognostische Bewertung des Risikos der galvanischen Korrosion im Zusammenhang mit der Verbindung Stahlrumpf/Aluminiumaufbau zu liefern, um die strukturelle Integrität des neuen Service-Schiffes zu sichern und gleichzeitig hohe Wartungs- und Stillstandskosten nach der Konstruktion zu vermeiden.
Unser technischer Ansatz
Pour évaluer ce risque, nous avons réalisé une étude de couplage galvanique en suivant la norme ASTM G71.
Etape 1 : mise en place de la cellule électrochimique
La première étape a consisté à préparer l'échantillon. Des plaques d'acier (représentant la coque) et d'aluminium (représentant la superstructure) ont été montées et connectées électriquement au sein d'une cellule électrochimique. Suite à cela, la cellule a été remplie d'eau de mer artificielle pour répliquer fidèlement l'environnement de service et initier la réaction de corrosion.
Étape 2 : mesure et surveillance initiales
Ensuite, nous avons procédé à la phase de mesure. Le courant de couplage et le potentiel de couplage ont été mesurés en continu. Le courant de couplage est l'indicateur clé de la vitesse de corrosion du métal le moins noble (l'aluminium, dans ce cas), offrant une lecture directe de la détérioration du matériau.
Étape 3 : observation de l'évolution du système
Enfin, l'essai a été maintenu sur plusieurs jours. Cette durée prolongée a permis d'observer l'évolution du système dans le temps, et plus spécifiquement de détecter et d'analyser la formation éventuelle de couches protectrices (phénomène de passivation) qui pourraient modifier la cinétique de la corrosion.
Der Nutzen dieser Analyse für den Kunden
Der Test bestätigte, dass sich Aluminium als Opferanode verhalten würde und sich bevorzugt korrodieren würde, um den Stahl zu schützen, wobei die Korrosionsgeschwindigkeit an der Verbindung zunächst sehr hoch war.
Diese Daten ermöglichten der Werft Folgendes:
• Ein erhebliches Korrosionsphänomen frühzeitig zu erkennen, noch vor dem Bau.
• Fundierte Konstruktionsentscheidungen zu treffen, indem ein exakt dimensioniertes kathodisches Schutzsystem (Opferanoden aus Zink) integriert wurde, um den Schweißnahtbereich zu schützen.
• Die Sicherheit und Langlebigkeit des Schiffes zu gewährleisten und extrem hohe Wartungskosten sowie das Risiko von Stillstandszeiten zu vermeiden.
Fazit der Studie
Die nach ASTM G71 durchgeführte Studie zum galvanischen Kontakt machte aus einer theoretischen Unsicherheit eine kritische quantitative Größe für die Schiffskonstruktion. Die kontinuierlichen Messungen des Kontaktstroms und des Kontaktpotenzials bestätigten eine starke elektrochemische Wechselwirkung zwischen dem Stahl des Rumpfs (kathodisch) und dem Aluminium der Aufbauten (anodisch) in Meerwasser.
Letztlich gewährleistet dieser präventive, durch angewandte Elektrochemie validierte Ansatz die Sicherheit und Langlebigkeit des Schiffes. Er ermöglichte der Werft nicht nur, ihre Konstruktion technisch zu validieren, sondern dem Betreiber des Schiffes auch eine Garantie für die strukturelle Zuverlässigkeit zu geben und erhebliche finanzielle und betriebliche Risiken zu vermeiden.
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