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Vorrichtung zur Bestimmung des Verhaltens des Umgebungsmilieus in bezug auf ein bestimmtes Material
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beachten und ein Spezialistenteam kann in manchen Fällen nicht mehr als zwei bis drei Entnahmen pro Tag bewerkstelligen. Dies ist die Ursache, warum sich diese Methode nicht allgemein durchgesetzt hat, trotz der ausgezeichneten Ergebnisse, die sie liefert.
Überdies können trotz aller Vorsichtsmassnahmen bei der Entnahme und beim Transport die Proben solche Veränderungen erfahren haben, dass sie Fehlerquellen darstellen, die die Schlussfolgerungen verfälschen konnen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche es gestattet, die potentiokinetische Untersuchung eines Materials an jenem Ort auszuführen, an dem das Material eingebracht werden soll, also unter genau den Bedingungen, unter denen es der Korrosion ausgesetzt sein wird.
Die erfindungsgemasse sehr einfache Vorrichtung, die leicht zu verwenden ist, gestattet in kurzer Zeit bei verbesserter Sicherheit eine grosse Anzahl von Messungen auszuführen, ohne dass es notwendig ist, Proben des Milieus zu entnehmen und zu transportieren.
Gemäss der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Verhaltens des Umgebungsmilieus in bezug auf ein bestimmtes Material, bestehend aus einer Sonde, an deren Ende ein Probestück dieses Materials befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Aggressivität des Milieus die zu untersuchende Materialprobe, die von einem axialen Kanal durchquert ist, am Ende einer Hohlsonde aus einem elektrisch leitenden Material derart befestigt ist, dass ein elektrischer Strompfad zwischen der Sonde und dieser Probe besteht und dass eine Bezugselektrode am Ende des Kanals der zu untersuchenden Probe angeordnet ist.
Andere Erfindungsmerkmale werden aus der folgenden Schilderung eines Beispieles und an Hand der Zeichnungen ersichtlich werden.
Fig. l ist ein schematischer Schnitt einer erfindungsgemässen Vorrichtung, die in den Boden eingebracht ist. Fig. 2 ist ein Längsschnitt der zu untersuchenden Materialprobe. Fig. 3 ist ein Diagramm, das auf Grund der Messungen erstellt wurde und welches die Korrosion des Materials im Milieu angibt.
Die Probe 1 des zu untersuchenden Materials. in welche man einen zentralen Kanal gebohrt hat, ist am Ende einer Hohlsonde 2 derart angebracht, dass die Kanäle der Probe und der Sonde übereinstimmen. Sie wird mit dem Boden 3 in Berührung gebracht, von dem man seinen korrosiven Angriff auf das Material bestimmen möchte. Eine Bezugselektrode 4 von bekannter Art wird in die Kanäle der Sonde und der Probe derart eingeführt, dass ihr empfindlicher Teil 5 ebenfalls mit dem Boden in Berührung steht.
Die Sonde 2 ist aus einem Stahlrohr gebildet, dessen innere und äussere Flächen mit Isolierhüllen 6 und 7 bedeckt sind, aber sie könnte auch aus einem andern elektrisch leitfähigen Material bestehen.
Die zylindrische Probe 1 des zu untersuchenden Materials, die im Schnitt in Fig. 2 dargestellt ist, ist mit einem Gewinde am Ende der Sonde angesehraubt, aber sie könnte auch in anderer geeigneter Weise befestigt sein. Der Kanal der Probe besitzt denselben Durchmesser wie jener der Sonde und ihr Aussendurchmesser ist der gleiche wie der der Sonde.
Der Kanal und der Aussenmantel der Probe sind mit Isolierhülsen 8 und 9 versehen, welche die Hüllen 6 und 7 verlängern. Nur der kegelstumpfförmige Teil 10 ist mit dem Boden in Berührung und seine Oberfläche ist genau vermessen. Diese Oberfläche ist der eigentlich wirksame Abschnitt der Probe.
Es sei bemerkt, dass man die Isolierhüllen 6, 7,8 und 9 anbringen kann, wenn die Probe bereits am Ende der Sonde befestigt ist. In diesem Falle bilden 6 und 8 sowie 7 und 9 eine einzige Hülle.
Der Teil der Probe, der mit dem Boden in Berührung steht, kann auch eine andere Form besitzen,
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nauigkeit von Messungen.
Zum Einsetzen der Sonde, der zu untersuchenden Probe und der Bezugselektrode kann man wie folgt verfahren : Man bohrt mittels eines Handbohrers bis zur gewünschten Tiefe, worauf man die mit der zu untersuchenden Probe vereinigte Sonde einführt und mit Kraft eintreibt, dass die wirksame Oberfläche der Probe zur Gänze mit dem Boden in Berührung steht. Diese Arbeit wird durch die konische Form, die man der Probe gegeben hat, erleichtert und da die zu untersuchenden Böden meistens sandig, tonig oder torfhaltig sind, bieten sie nur geringen Widerstand gegen das Eindringen. Sobald sich der empfindliche Teil an Ort und Stelle befindet, zieht man mittels einer Metallstange die in den Sondenkanal eingedrungene Erde heraus. Sodann führt man in diesen Kanal die Bezugselektrode ein.
Ein aufzeichnender Spannungsgeber 11 ist mit einer Erdleitung 12, bestehend aus wenigstens
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einem in einer Entfernung von einigen Metern von der Sonde in den Boden getriebenen Pfahl sowie mit der Bezugselektrode 4 und mit der Sonde 2 verbunden, wodurch ein elektrischer Strompfad über die zu untersuchende Probe gebildet ist. Die an der Probe durch den zwischen der Sonde und der Erdleitung 12 im Kreis I fliessenden Strom anliegende Spannung-die Spannung im Kreis T bezeichnet das Potential des Umgebungsmilieus - ist ein Mass für Grösse und Vorzeichen des zwischen der Probe und dem Milieu ausgetauschten Stromes.
Wie im Laboratorium verfährt man beim Lesen der aufgezeichneten Ergebnisse.
Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das man im Verlaufe der Messungen aufgezeichnet hat. Auf der Ordinate sind die Werte der variablen Spannung E aufgetragen, die man an die Probe angelegt hat.
Auf die Abszisse mit den halblogarithmischen Teilungen hat man die Stromdichte (p A/cm der wirksamen Oberfläche der Probe) des zwischen dem Milieu und der Probe ausgetauschten Stromes aufgetragen. 1 bezeichnet die anodische Kurve und 2 die kathodische Kurve. Diese Kurven sind Berüh-
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spricht. Die Intensität der Korrosion der Probe im Milieu ist direkt proportional zu i.
Durch Bestimmung des Wertes für mehrere Proben in einem bestimmten Milieu oder des Wer- tes i für eine Probe in mehreren bestimmten Milieus klassifiziert man die Proben nach ihrer Empfindlichkeit gegenüber Korrosion in einem Milieu oder die Milieus nach ihrer korrosiven Aggressivität in bezug auf ein Material.
Man sieht, dass durch diese Methode der potentiokinetischen Messung an Ort und Stelle, die durch die vorstehend beschriebene Vorrichtung ermöglicht wird, die Unversehrtheit des Milieus besser gewährleistet ist als bei Messungen im Laboratorium und man so eine bedeutende Fehlerquelle ausschaltet, wobei man die Korrosion eines Materials in einem bestimmten Milieu sehr leicht messen kann.
Es wird auch bemerkt, dass bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung die Bezugselektrode in unmittelbarer Nähe der Probe angeordnet ist und so das Potential misst, das zwischen der metallischen Flä- che - Umgebungsmilieu - herrscht, was eine der Bedingungen für die Genauigkeit der Ergebnisse ist.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Bestimmung des Verhaltens des Umgebungsmilieus in bezug auf ein bestimmtes Material, bestehend aus einer Sonde, an deren Ende ein Probestück dieses Materials befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Aggressivität des Milieus die zu untersuchende
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dieser Probe besteht und dass eine Bezugselektrode (5) am Ende des Kanals der zu untersuchenden Probe angeordnet ist.
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Device for determining the behavior of the surrounding environment in relation to a specific material
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and a team of specialists cannot in some cases handle more than two to three withdrawals per day. This is the reason why this method has not become widely accepted, despite the excellent results it provides.
In addition, despite all the precautionary measures taken during collection and transport, the samples may have undergone such changes that they represent sources of error that can falsify the conclusions.
The invention relates to a device which makes it possible to carry out the potentiokinetic investigation of a material at that location where the material is to be introduced, that is to say under precisely the conditions under which it will be exposed to corrosion.
The very simple device according to the invention, which is easy to use, allows a large number of measurements to be carried out in a short time with improved safety, without it being necessary to take samples of the environment and to transport them.
According to the invention, a device for determining the behavior of the ambient environment in relation to a certain material, consisting of a probe, at the end of which a sample of this material is attached, characterized in that to determine the aggressiveness of the environment, the material sample to be examined, the is traversed by an axial channel, is attached to the end of a hollow probe made of an electrically conductive material such that there is an electrical current path between the probe and this sample and that a reference electrode is arranged at the end of the channel of the sample to be examined.
Other features of the invention will become apparent from the following description of an example and from the drawings.
FIG. 1 is a schematic section of a device according to the invention which is introduced into the ground. Fig. 2 is a longitudinal section of the material sample to be examined. 3 is a diagram which was created on the basis of the measurements and which indicates the corrosion of the material in the medium.
Sample 1 of the material to be examined. In which a central channel has been drilled, a hollow probe 2 is attached to the end in such a way that the channels of the sample and the probe coincide. It is brought into contact with the floor 3, from which one would like to determine its corrosive attack on the material. A reference electrode 4 of known type is inserted into the channels of the probe and the sample in such a way that its sensitive part 5 is also in contact with the ground.
The probe 2 is formed from a steel tube, the inner and outer surfaces of which are covered with insulating sleeves 6 and 7, but it could also consist of some other electrically conductive material.
The cylindrical sample 1 of the material to be examined, which is shown in section in Fig. 2, is screwed to the end of the probe with a thread, but it could also be fastened in another suitable manner. The channel of the sample has the same diameter as that of the probe and its outside diameter is the same as that of the probe.
The channel and the outer jacket of the sample are provided with insulating sleeves 8 and 9, which extend the sleeves 6 and 7. Only the frustoconical part 10 is in contact with the ground and its surface is precisely measured. This surface is the actually effective section of the sample.
It should be noted that the insulating sleeves 6, 7, 8 and 9 can be attached when the sample is already attached to the end of the probe. In this case 6 and 8 and 7 and 9 form a single shell.
The part of the sample that is in contact with the ground can also have a different shape,
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accuracy of measurements.
To insert the probe, the sample to be examined and the reference electrode, one can proceed as follows: A hand drill is used to drill to the desired depth, after which the probe combined with the sample to be examined is inserted and driven in with force so that the effective surface of the sample is reached is completely in contact with the ground. This work is made easier by the conical shape given to the sample and since the soils to be examined are mostly sandy, clayey or containing peat, they offer little resistance to penetration. As soon as the sensitive part is in place, the earth that has penetrated the probe channel is pulled out using a metal rod. The reference electrode is then inserted into this channel.
A recording voltage generator 11 is connected to a ground line 12 consisting of at least
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a pile driven into the ground at a distance of a few meters from the probe and connected to the reference electrode 4 and to the probe 2, whereby an electrical current path is formed through the sample to be examined. The voltage applied to the sample by the current flowing between the probe and the earth line 12 in the circuit I - the voltage in the circle T denotes the potential of the surrounding environment - is a measure of the size and sign of the current exchanged between the sample and the environment.
The procedure for reading the recorded results is the same as in the laboratory.
3 shows a diagram which was recorded in the course of the measurements. The values of the variable voltage E which have been applied to the sample are plotted on the ordinate.
The current density (p A / cm of the effective surface of the sample) of the current exchanged between the medium and the sample is plotted on the abscissa with the semi-logarithmic divisions. 1 denotes the anodic curve and 2 the cathodic curve. These curves are famous
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speaks. The intensity of the corrosion of the sample in the medium is directly proportional to i.
By determining the value for several samples in a certain medium or the value i for a sample in several certain mediums, the samples are classified according to their sensitivity to corrosion in a medium or the mediums according to their corrosive aggressiveness with regard to a material.
It can be seen that this method of potentiokinetic measurement on the spot, which is made possible by the device described above, ensures the integrity of the environment better than measurements in the laboratory and thus eliminates a significant source of error, with the corrosion of a material can measure very easily in a certain environment.
It is also noted that in the device described above, the reference electrode is arranged in the immediate vicinity of the sample and thus measures the potential that exists between the metallic surface - the surrounding environment - which is one of the conditions for the accuracy of the results.
PATENT CLAIMS:
1. A device for determining the behavior of the surrounding environment with respect to a certain material, consisting of a probe, at the end of which a sample of this material is attached, characterized in that to determine the aggressiveness of the environment to be examined
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of this sample and that a reference electrode (5) is arranged at the end of the channel of the sample to be examined.