Dr. Klaus Seppeler Stiftungspreis
für Dr. Martinelli-Orlando

Zum 19. Mal wurde auf der Mitgliederversammlung am 7. November 2023 der Stiftungspreis verliehen. Herr Dr. Federico Martinelli-Orlando wurde für seine Dissertation mit dem Titel «Cathodic protection mechanisms for steel in soil» geehrt. In seiner Arbeit wurde zum einen der Wirkungsmechanismus von KKS detailliert und mit neuen Methoden untersucht, zum anderen experimentelle Techniken zum Monitoring der Korrosion und damit verbundenen Prozessen weiterentwickelt. In beiden Bereichen schaffte es Herr Martinelli-Orlando durch solide Grundlagenforschung, Ergebnisse zu generieren, die für weitere Forschungsarbeiten und die Ingenieurpraxis wegweisend sind. Diese Errungenschaften seien im Folgenden kurz beschrieben.

Der Wirkungsmechanismus von KKS von Eisen oder Stahl in porösen Medien, wie etwa Boden, wird seit rund 100 Jahren kontrovers diskutiert. Damals wurden ausführliche Studien in den USA durch Kuhn1 und in Deutschland durch Bauer & Vogel2 durchgeführt. Manche Schutzkriterien gehen noch heute auf die Arbeit von Kuhn zurück, auch wenn seit langem kontrovers debattiert wird, wie die Messung durchzuführen ist (on-potential, instant-off potential, IR-free potential) und ob dies auf modernen, gut beschichteten Rohrleitungen überhaupt zielführend sein kann. Diese und weitere Debatten können unter anderem auf ein nicht vollständiges Verständnis des Wirkungsmechanismus von KKS zurückgeführt werden, wobei hauptsächlich zwei Theorien im Raum stehen und oft gegeneinander ins Feld geführt werden: die Theorie der Aktivierungspolarisation und die Theorie der Konzentrations-konzentration. Durch umfassende Versuche mit komplementären in-situ und ex-situ Methoden, als auch elektrochemischen Messverfahren, konnte Dr. Federico Martinelli-Orlando die sich an der Grenzfläche zwischen Stahl und porösem Medium abspielenden Vorgänge detailliert beleuchten. Durch stringente korrosionstheoretische Betrachtungen konnte Dr. Federico Martinelli-Orlando schließlich einen KKS-Wirkungsmechanismus vorschlagen, welcher die beiden existierenden Hypothesen komplementär vereinigt und zeigt, dass diese Theorien nicht im Widerspruch stehen.

In seine Experimente bezog Dr. Federico Martinelli-Orlando auch unkonventionelle Techniken ein; von Neugier getrieben wandte er sich an andere Disziplinen, was, um nur ein Beispiel zu nennen, zur Verwendung der «second harmonic generation» (SHG) als in-situ-Metalloberflächencharakterisierungstechnik führte. Seine Dissertation beleuchtet über die bereits erwähnten Punkte hinausgehend auch noch den deutlichen Einfluss von (Bi-) Karbonationen auf die Korrosion von Stahl in nah-neutralen Medien, was insbesondere für die Stahlkorrosion im Erdboden relevant ist. Er konnte zeigen, dass selbst unter sauerstoffarmen Bedingungen erhebliche Korrosionsgeschwindigkeiten möglich sind; auch hier wurde ein wissenschaftlicher Mechanismus für den Korrosionsvorgang unter diesen Bedingungen vorgeschlagen. Nicht zuletzt leistete Dr. Federico Martinelli-Orlando einen Beitrag an die Überwachung der Korrosion bzw. des KKS im «Feld», namentlich mit sogenannten «ER-Proben». Während solche «ER-Proben» verbreitet sind und auch kommerziell angeboten werden, ist überraschend wenig über die Messgenauigkeit dieser Methode bekannt, insbesondere bei ungleichförmiger Korrosion. Durch systematische Experimente, sowie numerische Modellierung legte Dr. Federico Martinelli-Orlando die Grundlagen, damit ER-Proben künftig auf den vorgesehenen Anwendungsfall optimiert werden können, beispielsweise hinsichtlich ihrer Geometrie und Anforderungen an die Messgenauigkeit.