DE3121207A1

DE3121207A1 - Verfahren und einrichtung zum feststellen und messen von lokal auftretender korrosion

Info

Publication number: DE3121207A1
Application number: DE19813121207
Authority: DE
Inventors: Thomas William Abingdon Oxforshire Conlon; Constantin Cambridge Edeleanu
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1982-03-04
Also published as: IT8167735A0; JPH0124254B2; FR2483618B1; US4412174A; IT1144719B; FR2483618A1; JPS5722535A; GB2079949B; DE3121207C2; GB2079949A

Description

Anwaltsakte: 31 619

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feststellen und Messen von lokal auftretender Korrosion.

An einer Metalloberfläche, welche einer korrodierenden Umgebung ausgesetzt ist, können zwei Korrosionsformen auftreten. Die eine Korrosionsform tritt im allgemeinen gleichmäßig über der Oberfläche auf, während die zweite Korrosionsform lokal-oder örtlich festgelegt ist. Diese Einwirkungsform ist unter der Bezeichnung lokale Korrosion oder Lochfraß bekannt. Sie ist bei weitem schwerwiegender als eine gleichförmige Korrosion, da es bei einer gleichförmigen Korrosion lange Zeit dauern kann, bis die Dicke eines Materialteils, dessen Oberfläche angegriffen wird, an einer Stelle schwächer oder dünner wird, wo dessen mechanische Festigkeit zerstört ist, während eine lokale Korrosion oder Lochfraß schnell zu einem Durchbrechen oder Durchschlagen des Materialteils und den entsprechenden Folgen und Auswirkungen führen kann»

Meßverfahren, die entwickelt worden sind, um eine gleichförmige Korrosion festzustellen und zu messen, haben sich als unbefriedigend erwiesen, wenn Versuche unternommen worden

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sind, diese Verfahren beim Feststellen und Messen einer lokalen Korrosion bzw. von Lochfraß anzuwenden. Beispielsweise wird bei einem bekannten Verfahren zum Messen von Korrosion der Widerstand eines Elements, welches einer korrodierenden Umgebung ausgesetzt ist, mit dem Widerstand eines gleichen Elements verglichen, das sich in derselben Lage befindet, aber vor der korrodierenden Umgebung geschützt ist. Änderungen im Verhältnis der Widerstandswerte der zwei Elemente sind ein Maß für Querschnittsänderungen des einer korrodierenden Umgebung ausgesetzten'Elements infolge von Korrosion. Dieses Verfahren sagt jedoch (ohne eine Inaugenscheinnahme) nichts darüber aus, ob die Querschnittsänderungen lokalisiert oder weitverbreitet sind und folglich kann mit diesem Verfahren nicht..zwischen einer lokalen und einer gleichförmigen Korrosion unterschieden werden. Folglich handelt es sich um eine Erscheinung, die Hauptursache für Schaden und den Ausfall von Einrichtungen und Anlagen ist und welche in der Praxis über den Bereich einer instrumentalen Bestimmung und Messung hinausgeht .

Die Erfindung soll daher ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feststellen und Messen von lokal auftretender Korrosion bzw. von Lochfraß in einer korrodierenden Umgebung schaffen, bei welchen die Nachteile der bisherigen Meßverfahren und Einrichtungen überwunden sind. Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Verfahren bzw. einer Einrichtung zum-Feststellen und Messen von lokal auftretender Korrosion durch die Merkma-

le im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 5 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorzugsweise ist der Parameter des Teils oder Elements, das gegen Korrosionseinflüsse welche überwacht werden, anfällig ist, der Widerstand des Teils oder Elements. Eine entsprechende Methode, um einen Oberflächenbereich des Teils
oder Elements zu schaffen, welcher radioaktiv ist, besteht
darin, diesen Oberflächenbereich einem Beschüß mit einer
Strahlung auszusetzen, deren Energie ausreicht, um nukleare Reaktionen in der Oberfläche dieses Bereichs des Elements
hervorzurufen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Darstellung einer Meß

oder Prüfvorrichtung,.die bei.der Durchführung der Erfindung anwendbar ist, und

Fig.2 eine schematische Darstellung einer Ein

richtung gemäß der Erfindung.

In Fig.1 weist eine Korrosionsüberwachungssonde 1 ein U-förmiges Teil oder Element 2 aus einem leitenden, korrodierbaren

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Material auf, welches in einem nichtkorrodierbaren, dicht verschlossenen Gefäß 3 gehaltert ist. Das Gefäß 3 weist einen Ansatz 4 und einen Sicherungsring 5 auf, mittels welchen es an einer Wandung 6 eines Rohrs oder eines Behälters 7 angebracht werden kann, das bzw. der ein fließendes, korrodierendes Mittel 8 enthält. Das Teil oder Element 2 ist aus einem Material hergestellt, an welchem die Wirkung des korrodierenden Mittels 8 zu überwachen ist. Beispielsweise kann es das gleiche Material wie das Material des Rohrs oder des Behälters sein, wenn beabsichtigt ist, den Zustand des Behälters oder der Leitung 7 zu überwachen, oder es kann aus demselben Material wie ein korrodierbarer Teil einer Pumpe oder einer anderen Einrichtung (welche nicht dargestellt sind) hergestellt sein, welcher in das korrodierende Mittel 8 eingetaucht wird. Das Gefäß 3 der Sonde 1 ist hohl und weist in seinem Inneren ein Paar Leitungen 9, mittels welcher elektrischer Strom durch das Element oder Teil 2 in der Sonde 1 fließen kann, ein Paar Leitungen 10, mittels welcher der Spannungsabfall an einem Teil des Elements 2, welcher den dem Mittel ausgesetzten Teil aufweist, bestimmt und damit dessen Widerstand festgestellt werden kann, und eine Leitung 11 auf, mittels welcher der Widerstand eines geschützten Teils 12 bestimmter Länge des Elementes 2 festgestellt werden kann.

Vorzugsweise ist das Gefäß 3 und insbesondere der Teil 13 des Gefäß 3, durch welchen das Element 2 hindurchgeht, aus einem Isoliermaterial hergestellt, um so die Gefahr des Auftretens

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einer elektrolytischen Korrosion an dem Element 2 auf ein „Minimum herabzusetzen. Ein Bereich 14 des Elements 2 wird radioaktiv gemacht, indem er vor dem Einführen der überwachungssonde 1 in die Wandung 6 des Rohrs oder des Behälters 7 mit einem Protonenstrahl beschossen wird. Durch diese Behandlung wird eine radioaktive Materialschicht erzeugt, die einige zehn Mikron dick ist. Der aktivierte Bereich 14 des Elements 2 kann so gewählt werden, daß er eine vorteilhafte Größe hat, beispielsweise kann er 3mm² klein oder 500mm² groß sein. Ferner kann das Element 2 eine vorteilhafte Form aufweisen, beispielsweise kann es ein Draht, ein Streifen oder ein Flachrohr sein.

Das Gefäß 3 der Sonde 1 ist so geformt, daß die geschützte Länge 12 des Elements 2 in dem Behälter oder dem Rohr 7 liegt, der bzw. das das korrodierende Mittel 8 enthält, so daß es den gleichen Temperaturbedingungen wie der ungeschützte Teil des Elements 2 ausgesetzt ist. Durch Messen des Widerstandsverhältnisses der beiden Teile des Elements 2 werden die Wirkungen von Temperaturänderungen, welche beide Teile des Elements 2 beeinflussen, annuliert, so daß Widerstandsänderungen im ungeschützten Teil des Elements 2 gemessen werden können, und somit die Materialmenge, die von dem ungeschützten Teil des Elements 2 entfernt worden ist, bestimmt werden kann.

In Fig.2 ist dargestellt, wie die Überwachungssonde 1

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verwendet werden kann, um das Vorhandensein einer lokalen Korrosion oder von Lochfraß an dem Element 2 festzustellen und zu bestimmen. Die Sonde 1 ist in der Wandung 6 des Rohrs oder Behälters 7 angebracht, das bzw. der das korrodierende Material 8 enthält, wie bereits ausgeführt ist. In Strömungsrichtung nach der Sonde 1 ist ein Strahlungsdetektor 21 angeordnet, welcher die Radioaktivitätszunähme in dem fließenden korrodierenden Mittel feststellt.

Die Sonde 1 erzeugt ein Ausgangssignal, welches sich auf Änderungen im Widerstand des Elements 2 bezieht. Dieses Signal wird an eine erste elektronische Schaltung 22 angelegt, welche ein Signal S₁ erzeugt, welches ein Maß für den Materialverlust von der Sonde 1 ist, wie durch deren Widerstandsänderung angezeigt wird. Der Strahlungsdetektor 21 erzeugtein Ausgangssignal·, welches ein direktes Maß für die verlorengegangene Materialmenge in dem aktiven Bereich 12 des Eiements 2 der Sonde 1 ist. Dieses Signal· wird an eine zweite eiektronische Schaitung 23 angelegt, welche ein Signal· s₂ erzeugt, weiches ein Maß für den Materiaiver^st im aktiven Bereich 12 des Eiements 2 der Sonde 1 ist. Die Signal·?S₁ und S₂ werden in einem Vergieicher 24 miteinander vergiichen.

Wenn das Eiement 2 der Sonde 1 gl·eichmäßig korrodiert, dann ist der Materiaiver^st, der durch die Widerstandsänderung des Eiements 2 der Sonde 1 gemessen wird, gieich der Menge, die durch den Veriust an (radio)aktivem Material· vom El·ement

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2 der Sonde 1 gemessen worden ist, da mit beiden Methoden absolut der Materialverlust von dem Element 2 der Sonde 1 gemessen wird.

Sollte es jedoch zu einer lokalen Korrosion bzw. zu einem Lochfraß am Element 2 der Sonde 1 gekommen sein, dann unterscheiden sich die zwei gemessenen, vom Element 2 der Sonde 1 entfernten Materialmengen, und dieser Unterschied ist ein Maß dafür, daß eine lokale Korrosion oder ein Lochfraß stattfindet. Der Vergleicher 24 kann so ausgelegt sein, daß er einen geeichten Ablesewert oder ein Signal abgibt, das aufgezeichnet werden Rann oder zum Auslösen eines Alarms benützt werden kann.

Ende der Beschreibung

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Feststellen und Messen von lokal auftretender Korrosion in einer korrodierenden Umgebung, dadurch gekennzeichnet, daß der korrodierenden Umgebung ein korrodierbares Element ausgesetzt ist, von welchem ein Oberflächenbereich radioaktiv gemacht worden ist, daß Änderungen eines Parameters des Elements gemessen werden, der bezüglich der Korrosionswirkungen des Elements empfindlich ist, daß gleichzeitig entweder Änderungen in der VII/XX/Ha - 2 -

® (089) 988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

Radioaktivität des Elements oder eine Radioaktivitätszunähme an einer in Strömungsrichtung nach dem Element liegenden Stelle gemessen werden, daß aus den beiden Messungen Anzeigen bezüglich der Menge des von dem Element entfernten, korrodierten Materials erhalten werden, und daß die angezeigten, von dem Element entfernten Materialmengen verglichen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbereich des Elements durch Beschüß mit einer Strahlung radioaktiv gemacht worden ist, deren Energie ausreicht, um nukleare Reaktionen in der Oberfläche hervorzurufen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung ein Protonenstrahl· ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Parameter des Elemets, welches überwacht wird, der elektrische Widerstand des Elements ist.
5. Einrichtung zum Feststellen und Messen von lokal auftretender Korrosion in einer korrodierenden Umgebung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (1), um in einer fließenden, korrodierenden Umgebung ein korrodierbares Element (2) zu halten, von welchem ein Oberflächenbereich (14) radioaktiv gemacht worden ist, durch eine Einrichtung

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(22), um Änderungen in einem Parameter des Elements infolge einer Korrosion des Elements zu messen, und um daraus ein erstes Signal (S₁) abzuleiten, das die Korrosionsrate des Elements darstellt, durch eine Einrichtung (21), um entweder Änderungen in der Radioaktivität des Elements oder eine Radioaktivitätzunahme an einer in Strömungsrichtung nach dem Element (2) liegenden Stelle zu messen und um daraus ein zweites Signal (s₂) abzuleiten, das die Menge des von dem Element entfernten, (radio-)aktiven Materials anzeigt, und durch eine Einrichtung (24) zum Vergleichen der beiden Signale (s.., s„) .
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzei chn e t, daß die Einrichtung zum Messen von Änderungen in einem Parameter des Elements (2) eine Einrichtung zum Messen von Änderungen des elektrischen Widerstandes des Elements (2) aufweist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein zweites Element, das mit dem korrodierbaren Element identisch, aber in einer nichtkorrodierenden Umgebung angeordnet ist, durch eine Einrichtung, um das zweite Element auf der gleichen Temperatur wie das korrodierbare Element zu halten, und durch eine Einrichtung zum Vergleichen des elektrischen Widerstandes der zwei Elemente, um dadurch Änderungen im elektrischen Widerstand des korrodierbaren Elements festzustellen, die von der Korrosion des Elements herrühren.

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8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7,dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (24) zum Vergleichen der beiden Signale (S₁, s_) einen Alarm auslöst, wenn der Unterschied in den Korrosionsmengen, die durch die beiden Signale (S₁, s„) angezeigt werden, einen vorbestimmten Wert überschreitet.

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