DE102008041507A1 - Verfahren zur quantitativen Bewertung von Korrosion an einem Bauteil - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Bewertung von Korrosion eines Bauteiles (30), wobei das Bauteil (30) einem Korrosion auslösenden Prüfmedium (20) ausgesetzt wird, welches mit Teilen des Bauteilwerkstoffes mindestens einen neuen im Prüfmedium (20) gelösten Werkstoffkomplex bildet. Zur Bewertung des Korrosionsfortschrittes am Bauteil (30) wird eine infolge des mindestens einen gebildeten Werkstoffkomplexes messbare Änderung einer Eigenschaft, insbesondere einer physikalischen oder chemischen Eigenschaft, des Prüfmediums (20) ausgewertet. Vorgeschlagen wird auch eine Prüfvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Bewertung von Korrosion an einem Bauteil und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Prüfvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
  • Zur Bewertung von Korrosion an einem Bauteil sind bereits verschiedene Methoden bekannt:
    • – Elektrochemische Messungen (CV, Impedanz, Tafelmessungen, etc.)
    • – (Raster)-Sondenmethoden wie SKP (Kelvin Sonde), SECM (Scanning Electrochemical Microscopy), EC-AFM (Electro Chemical Atomic Force Microscopy), etc.
    • – Optische Bewertung nach Auslagerungsversuchen (z. B. Salzsprühnebel, Klimawechseltests, etc.) oder Feldversuchen
  • Alle bisher bekannten Methoden beruhen darauf, dass die Bewertung der Korrosion durch Auswertung der Änderung einer Eigenschaft des Bauteils, insbesondere der Bauteiloberfläche, oder des Gesamtsystems, bestehend aus Bauteil und Korrosion auslösendem Medium, erfolgt.
  • So wird bei der elektrochemischen Messung das sich einstellende elektrische Potential zwischen dem als eine sogenannte Arbeitselektrode geschaltetem Bauteil und einer Referenzelektrode, beispielsweise aus Gold oder Platin, gemessen. Hierzu befinden sich beide Elektroden als Anordnung im Korrosion auslösenden Medium. Alternativ ist auch eine dritte sogenannte Gegenelektrode Bestandteil der Anordnung. Wird zwischen dem Bauteil und der Gegenelektrode über einen Potentiostat eine äußere Spannung ange legt, so kann auch ein sich einstellender Strom an der Gegenelektrode gemessen werden. Eine fortschreitende Korrosion am Bauteil zeigt sich dann in einer Änderung des sich einstellenden elektrischen Potentials bzw. des sich einstellenden Stromes. Voraussetzung ist, dass sich das Korrosion auslösende Medium nicht in seiner Zusammensetzung verändert und dadurch die Messergebnisse selbst direkt beeinflusst. Aus diesem Grund sind die Messzeiten bei dieser Methode in der Regel von kurzer Dauer.
  • Die Sondermethoden dagegen untersuchen mit entsprechenden Messvorrichtungen die Bauteiloberfläche im μm-Bereich. Eine Auswertung der dort befindlichen Werkstoffkörner gibt Aufschluss über den Korrosionszustand des Bauteiles. Die Auswertung beschränkt sich hauptsächlich auf einen sehr kleinen untersuchten Bereich der Bauteiloberfläche.
  • Bei der optischen Bewertung der Korrosion nach Auslagerungs- oder Feldversuchen erfolgt die Bewertung am Bauteil nach einem groben Raster, z. B. dem Ri-System nach DIN EN ISO 4628-3, oder gänzlich aufgrund des subjektiven Eindrucks der bewertenden Person. Im Vergleich hierzu liefern die elektrochemischen Methoden sowie die Sondenmethoden präzise und gut quantifizierbare Ergebnisse. Es besteht jedoch das Problem, dass eine Korrelation zu den in der Industrie etablierten Auslagerungsmethoden nicht oder nur schwer herzustellen ist.
  • Grundsätzlich nachteilig ist bei den bisher bekannten Methoden, dass keine der Methoden eine Aussage über die werkstoffseitig maßgeblich an der Korrosion beteiligten Größen macht. Das Wissen um diese Größen würde es aber ermöglichen, den einzusetzenden Werkstoff bezüglich dem Korrosion auslösenden Medium zu optimieren. Beispielsweise könnte als eine Maßnahme resultieren, dass die hauptsächlich an der Korrosion beteiligten Legierungselemente im Bauteilwerkstoff reduziert werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren vorzuschlagen, bei welchem der Korrosionsfortschritt bei einem Bauteil, insbesondere bei Auslagerungs- und Feldversuchen, in einfacher Weise präzise und quantitativ bewertet werden kann. Dabei sollen die zur Bewertung vorliegenden Messergebnisse eine hohe Reproduzierbarkeit aufweisen und den Vergleich des Korrosionszustandes zu jeder Zeit eines Bauteiles erlauben, welches über die Zeit hinweg einem Korrosion auslösenden Medium ausgesetzt wird.
  • Ferner ist es Aufgabe eine Prüfvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens vorzuschlagen.
  • Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur quantitativen Bewertung von Korrosion eines Bauteiles und einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Prüfvorrichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass bei einem Korrosionsvorgang an einem Bauteil zumindest Teile des Bauteilwerkstoffes im Korrosion auslösenden Medium in Lösung gehen. Die in Lösung befindlichen Teile des Bauteilwerkstoffes treten in der Regel in Reaktion mit Bestandteilen des Korrosion auslösenden Mediums. Dabei bilden sie mindestens einen neuen gelösten Werkstoffkomplex aus. Die Ausbildung mindestens eines neuen Werkstoffkomplexes hat grundsätzlich Auswirkungen auf die Eigenschaften des Korrosion auslösendem Mediums, insbesondere auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften.
  • Eine fortschreitende Korrosion am Bauteil zeigt sich demnach in einer Änderung zumindest einer Eigenschaft des Korrosion auslösenden Mediums. Insbesondere ergibt sich die Änderung dadurch, dass sich im Korrosion auslösenden Medium weitere neue Werkstoffkomplexe bilden und/oder sich die Konzentration der bereits bestehenden Werkstoffkomplexe im Korrosion auslösenden Medium weiter erhöht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher vor, dass zur Bewertung des Korrosionsfortschrittes an einem Bauteil eine infolge des mindestens einen gebildeten Werkstoffkomplex messbare Änderung einer Eigenschaft, insbesondere einer physikalischen oder chemischen Eigenschaft, des Korrosion auslösenden Medium ausgewertet wird.
  • Im nachfolgenden wird das Korrosion auslösende Medium als Prüfmedium bezeichnet, insbesondere da durch Auswertung dessen Eigenschaften innerhalb einer Prüfmessung der Korrosionszustand eines Bauteils festgestellt werden kann.
  • Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Messung des Korrosionszustandes am Bauteil fortlaufend erfolgen kann, ohne den Korrosionsvorgang wegen einer Prüfmessung zu unterbrechen. Zur Bewertung des Korrosionszustandes des Bauteiles ist für eine Prüfmessung das Bauteil selbst nicht notwendig. So muss das zu prüfende Bauteil nicht aus der Prüfvorrichtung entfernt werden, sondern es wird nur ein kleiner Teil des Prüfmediums (μl–ml) für die Prüfmessung benötigt. Dadurch ist der große Vorteil gegeben, dass die Korrosion zeitaufgelöst verfolgt werden kann, ohne dabei den Korrosionsvorgang durch eine Messprüfung zu stören oder gar zu verändern. Ebenso ist es möglich Erkenntnisse über die Kinetik der ablaufenden Korrosionsprozesse sowie eventuell über vorhandene Inkubationszeiten der Korrosion zu erlangen.
  • Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht ausschließlich auf die Messung einer bestimmten Eigenschaft des Prüfmediums beschränkt ist. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr unabhängig vom eingesetzten Prüfmedium. In vorteilhafter Weise wird die Änderung einer Eigenschaft im Prüfmedium gemessen, welche sich für das Prüfmedium messtechnisch gut durchführen lässt bzw. für das Prüfmedium eindeutige Messwerte erwarten lässt.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass der Korrosionsvorgang am Bauteil durch eine Messprüfung selbst nicht beeinflusst und damit auch nicht verändert wird. In günstiger Weise werden bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Störgrößen auf das Bauteil oder das System Bauteil – Prüfmedium eingebracht, wie beispielsweise bei einer chemischen Messung durch Anlegen einer äußeren Spannung.
  • Eine Prüfvorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine Prüfkammer mit einem darin enthaltenen Prüfmedium vor. Ein bezüglich seinem Korrosionsverhalten zu diesem Prüfmedium zu prüfendes Bauteil befindet sich dabei innerhalb dieser Prüfkammer. In vorteilhafter Weise sind zusätzlich Messmittel vorgesehen, welche eine Änderung einer Eigenschaft des Prüfmediums messen.
  • Ein besonderer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Messmittel in einem Kreislauf der Prüfvorrichtung angeschlossen sind, in welchem das Prüfmedium zirkuliert. Dadurch liegt in vorteilhafter Weise für eine Prüfmessung das Prüfmedium bereits dem Messmittel direkt vor.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den abhängigen Ansprüchen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Prüfvorrichtung angegebenen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
  • 1 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 beispielhaft eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgezeichnete Messkurve für ein Bauteil in einem Prüfmedium,
  • 3 ein Messprotokoll zu einem Prüfmedium mit Messkurven zu mehreren Bauteilen aus verschiedenen Werkstoffen
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1 ist ein schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 100 gezeigt.
  • Der Aufbau umfasst eine Prüfkammer 10, in welchem ein Prüfmedium 20 beinhaltet ist. Als Prüfmedium 20 kommen alle Korrosion auslösenden Medien in Frage, zu welchen ein Interesse besteht, über die Zeit hinweg das Korrosionsverhalten eines Bauteiles festzustellen, welches in Kontakt zu diesem Prüfmedium 20 steht. Im Automobilbereich wird das Korrosionsverhalten von Bauteilen beispielsweise insbesondere in Kontakt zu organischen Medien wie Kraftstoffe geprüft.
  • Ebenso befindet sich in der Prüfkammer 10 ein zu prüfendes Bauteil 30. Es ist darauf zu achten, dass das Bauteil 30 in Kontakt zum Prüfmedium 20 angeordnet ist. Besonders vorteilhaft erweist sich, wenn das Bauteil 30 mit allen Außenflächen in Kontakt zum Prüfmedium 20 steht. Außerdem liegt das Prüfmedium 20 in idealer Weise in flüssiger Form vor. Ein nicht flüssig vorliegendes Prüfmedium 20 kann beispielsweise in einem geeigneten flüssigen Medium gelöst werden und dann als flüssige Sole vorliegen. Bei Metallen eignen sich insbesondere deren entsprechenden Metallsalze.
  • An die Prüfkammer 10 ist ein erster Kreislauf 40 angeschlossen, in welchem das Prüfmedium 20 zirkuliert. Hierzu ist eine erste Pumpe 50 vorgesehen. In einem weiteren an den ersten Kreislauf 40 angeschlossenen Kreislauf 41 ist ein Messmittel 60 und eine weitere Pumpe 51 angeordnet. Optional ist das Messmittel 60 zusätzlich in einem weiteren von den bisherigen Kreisläufen 40, 41 unabhängigen Kreislauf 42 angeordnet. Auch dieser Kreislauf 42 umfasst eine Pumpe 52 und zusätzlich einen Tank 11. Der Tank 11 beinhaltet wie die Prüfkammer 10 das Prüfmedium 20. Allerdings sind Maßnahmen getroffen, dass das Prüfmedium 20 im Tank 11 den Ausgangszustand des Prüfmediums 20 in der Prüfkammer 10 ab dem Beginn einer Prüfmessung über die Zeit hinweg beibehält. Insbesondere sind jegliche Korrosionsvorgänge mit in Kontakt stehenden Komponenten im Kreislauf 42 zu unterbinden. Änderungen des Prüfmediums 20 im Tank 11 sind dann in idealer Weise nur auf Alterungsvorgänge des Prüfmediums 20 zurückzuführen.
  • Sobald das Bauteil 30 in der Prüfkammer 10 im Kontakt zum Prüfmedium 20 steht, setzen Korrosionsvorgänge am Bauteil 30 und im Prüfmedium 20 ein. In vielen Anwendungsfällen ist von einem Bauteil 30 aus einem Metall bzw. einer Metalllegierung oder einer Keramik auszugehen. So werden bei einem Bauteil 30 aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Eisen (Fe), zumindest Teile des Metalls (Fe) in Form von Ionen aufgelöst und die Metall-Ionen aus dem korrodierenden Metallwerkstoff im Prüfmedium 20 gelöst. Hierdurch ändert sich entsprechend die Konzentration der gelösten Metall-Ionen im Prüfmedium 30. Die gelösten Metall-Kationen sammeln zum Ausgleich ihrer positiven Ladungen negativ geladene Ionen (Anionen) oder insbesondere in organischen Medien Moleküle mit Valenz oder aromatischen Elektronensystemen (beispielsweise Benzol, Naphtalin, Pyren und deren Derivate) in ihrer Umgebung an. In den sich bildenden Metallkomplexen kommt es zu einer spezifischen Veränderung der Elektronenverteilung. Entsprechendes gilt auch bei anderen Bauteilwerkstoffen. Dies hat zur Folge, dass in Abhängigkeit der fortschreitenden Korrosion am Bauteil 30 sich Eigenschaften des Prüfmediums 20, insbesondere die physikalischen und chemischen Eigenschaften, verändern.
  • Erfindungsgemäß wird vorgesehen, dass das Prüfmedium 20 im Kreislauf 40 durch die Pumpe 50 zirkulierend gefördert wird. Dadurch sind vorteilhafte Bedingungen für die ablaufenden Korrosionsvorgängen ermöglicht. Außerdem wird das Prüfmedium 20 kontinuierlich durchmischt und weist für eine Prüfmessung eine homogene Verteilung der gebildeten Werkstoffkomplexe auf.
  • Durch Einschalten der Pumpe 51 zirkuliert das Prüfmedium auch durch den Kreislauf 41 und liegt dann dem Messmittel 60 vor. Mit Hilfe des Messmittels 60 kann dann eine Eigenschaft des Prüfmediums 20, insbesondere eine physikalische und/oder chemische Eigenschaft, gemessen und deren zeitliche Veränderung festgestellt werden.
  • Für eine zeitlich kontinuierliche Messung des Korrosionsfortschrittes am Bauteil 30 bietet es sich an, auf den Kreislauf 41 zu verzichten und das Messmittel 60 direkt in den Kreislauf 40 anzuordnen. In der Regel wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der überprüfte Anteil des Prüfmediums chemisch oder physikalisch nicht verändert. Aus diesem Grund kann dieser Anteil des Prüfmediums weiterhin im Kreislauf 40, 41 verbleiben.
  • Alternativ sind auch Einzelmessungen denkbar. Dafür kann dass Messmittel 60 auch außerhalb eines Kreislaufes 41, 42 angeordnet sein. Das zu untersuchende Prüfmedium 30 wird dann entsprechend aus dem Kreislauf 41 oder der Prüfkammer 10 entnommen.
  • Erfindungsgemäß werden als besonders geeignete zu messende physikalische und/oder chemische Eigenschaften des Prüfmediums 20 die Adsorption, die Fluoreszenz, die elektrische Leitfähigkeit, die thermische Leitfähigkeit, die Dichte, das Reflexionsverhalten und die Anzahl der im Prüfmedium 20 gelösten Ionen vorgeschlagen. Eine Ausweitung auf weitere physikalische und/oder chemische Eigenschaften ist durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht eingeschränkt. Das Messmittel 60 ist entsprechend der zu messenden Eigenschaft auszulegen. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich demnach auch in elektrisch schlecht leitfähigen Prüfmedien 60, wie beispielsweise Kraftstoffe. Bei diesen sind beispielsweise elektrochemische Messungen nur begrenzt einsetzbar.
  • Prüfmessungen auf Grundlage von Messungen derartiger Eigenschaften eignen sich hauptsächlich dafür, den Korrosionsverlauf am Bauteil 30 als Messwerte in Funktion der Zeit aufzuzeigen, beispielsweise als Messkurve. Die Messwerte ergeben sich dabei in Abhängigkeit der Anzahl und der Art der zeitlich im Prüfmedium 20 gebildeten Werkstoffkomplexe. Es lassen sich beispielsweise dann die Zeitintervalle identifizieren in denen besonders aktive Korrosionsvorgänge am Bauteil 30 stattfinden.
  • Besonders bevorzugt wird der Messkurve dann zeitlich die im einzelnen in ihrer jeweiligen Konzentration vorliegenden Werkstoffkomplexe zugeordnet. Die Feststellung der zur Prüfmessung im Prüfmedium vorliegenden Werkstoffkomplexe und der jeweiligen Konzentration kann durch eine zeitgleiche Untersuchung des Prüfmediums beispielsweise durch eine Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) erfolgen.
  • In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich vorgeschlagen, die Änderung einer Eigenschaft des Prüfmediums 20 qualitativ dem einen und/oder weiteren im Prüfmedium gebildeten Werkstoffkomplexen zuzuordnen. Insbesondere kann das zeitlich dann erfolgen, wenn besonders aktive Korrosionsvorgänge am Bauteil 30 stattfinden. In vorteilhafter Weise ist dadurch eine konkrete Aussage über die zeitlich an der Korrosion beteiligten Teile des Bauteilwerkstoffes möglich.
  • Eine weitere Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor die Änderung einer Eigenschaft des Prüfmediums 20 auch quantitativ der Konzentration des einen und/oder der weiteren im Prüfmedium 20 gebildeten Werkstoffkomplexen zuzuordnen. In vorteilhafter Weise ist dadurch eine konkrete Aussage über die zeitlich maßgeblich an der Korrosion beteiligten Bestandteile des Bauteilwerkstoffes gegeben. Dadurch ist es möglich den ein zusetzenden Bauteilwerkstoff gegenüber dem Prüfmediums 20 zu optimieren.
  • Zur Messung der Änderung einer Eigenschaft des Prüfmediums 20 und/oder der Konzentration des mindestens einen und/oder der weiteren im Prüfmedium gebildeten Werkstoffkomplexe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein physikalisches und/oder chemisches Analyseverfahren zu verwenden. Als besonders geeignet erweisen sich hierbei für das Messmittel 60 die Spektroskopie – insbesondere Infrarotspektroskopie und/oder UV/VIS-Spektroskopie und/oder Massenspektroskopie – und/oder Gaschromatographie.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, als Messmittel 60 ein Spektrometer zu verwenden. Die im Prüfmedium 20 gebildeten Werkstoffkomplexe weisen zueinander verschiedene Elektronenverteilungen auf. Dadurch werden die Werkstoffkomplexe im Prüfmedium 20 spektroskopisch voneinander unterscheidbar. Zur Bewertung des Korrosionsfortschrittes am Bauteil 30 wird insbesondere vorgeschlagen, die Adsorption und/oder Fluoreszenz im Prüfmedium 20 bei einem eingestrahlten Lichtspektrum zu messen. Dabei kann die bei einer gemessenen Adsorption und/oder Fluoreszenz eingestellte Lichtwellenlänge des eingestrahlten Lichts eindeutig einem im Prüfmedium 20 gebildeten Werkstoffkomplex zugeordnet werden. In vorteilhafter Weise lassen sich mit einer Prüfmessung alle im Prüfmedium 20 gebildeten Werkstoffkomplexe identifizieren.
  • Die Höhe des Messwertes korreliert mit der Konzentration dieses Werkstoffkomplexes im Prüfmedium 20.
  • Grundsätzlich lässt sich die Änderung einer Eigenschaft des Prüfmediums 20 jeweils dem einen und/oder weiteren im Prüfmedium 20 gebildeten Werkstoffkomplexen und dessen vorliegende Konzentration mit Hilfe einer aus einem Kalibriervorgang für das Prüfmedium 20 vorliegenden Kalibrierreihe zuordnen. Diese Kalibrierreihe kann in vorteilhafter Weise in Form einer daraus erstellten Referenzdatei die entsprechenden Messwerte für einen Werkstoffkomplex auch für alle weiteren Prüfmessungen zur Verfügung stellen. Die Kalibrierreihe enthält Messwerte für die Änderung einer Eigenschaft des Prüfmediums für eine Konzentrationsreihe jeweils eines im Prüfmedium gelösten Werkstoffkomplexes. Hierzu wird im Prüfmedium 20 eine Konzentrationsreihe des oder der zu messenden Werkstoffkomplexe angefertigt und diese Reihe vermessen. Zur Bestimmung der Art des Werkstoffkomplexes und/oder dessen Konzentration kann beispielsweise ein Spektrometer verwendet werden. Alternative Methoden, wie beispielsweise die Gaschromatographie, sind denkbar.
  • Die 2 zeigt beispielhaft eine aufgezeichnete Messkurve, welche einem Bauteil 30 in einem Prüfmedium 20 zugeordnet ist, wobei die Adsorption oder Fluoreszenz a des Prüfmediums 20 über ein Lichtspektrum b gemessen wird.
  • Zur qualitativen Analyse des Prüfmediums 20 werden die bei den jeweiligen Wellenlängen des Lichts erhaltenen Messwerte mit den Messwerten aus der Kalibrierreihe oder der Referenzdatei verglichen. Da die energetische Lage und damit die eingestellte Wellenlänge des Lichts für den Messwert eines bestimmten Werkstoffkomplex in einem Prüfmedium 20 immer gleich bleibt, kann so eine Identifikation des Werkstoffkomplexes stattfinden.
  • Zur quantitativen Analyse wählt man vorteilhafter Weise nur die intensivsten oder eindeutigsten Messwerte a über das Lichtspektrum b. In vorteilhafter Weise werden weitere Prüfmessungen nur innerhalb dieser Lichtspektren durchgeführt. Die Aufnahme voller Spektren kann erfolgen, ist aber deutlich zeitaufwändiger.
  • Die Bestimmung der Menge der gelösten Werkstoffkomplexe erfolgt durch die Bestimmung der maximalen Adsorption bzw. Fluoreszenz ab. Als noch günstiger erweist sich die Integration der Fläche B unter der Messkurve. Zu diesem Messwert lässt sich die gelöste Menge und somit die Konzentration des jeweiligen Werkstoffkomplexes durch Vergleich der Messwerte für diesen Werkstoffkomplex aus der Kalibrierreihe bzw. der Referenzdatei bestimmen. Alternativ kann die Konzentration der Werkstoffkomplexe bei einer Prüfmessung auch mit andern Mittel bestimmt werden, beispielsweise durch Gaschromatographie oder Massenspektroskopie.
  • 3 zeigt ein Messprotokoll mit mehreren Messkurven 31, 32, 33, 34, 35 von Bauteilen unterschiedlicher Werkstoffzusammensetzung im gleichen Prüfmedium 20. Die Messkurve für jeweils ein Bauteil 30 ergibt sich durch Messung der Adsorption a über die Zeit c. Zu erkennen ist, dass der zur Messkurve 35 zugehörige Bauteilwerkstoff über die Zeit hinweg durchgehend nur kleine konstant bleibende Adsorptionswerte aufzeigt. Demnach ist dieser Bauteilwerkstoff chemisch sehr resistent gegenüber dem eingesetzten Prüfmedium 20 und zeigt demnach eine geringe Korrosionsneigung. Dagegen zeigt der zur Messkurve 31 zugehörige Bauteilwerkstoff eine starke Korrosionsneigung zum eingesetzten Prüfmedium 20.
  • Prinzipiell ist darauf zu achten, dass bei der Verwendung einer vorliegenden Referenzdatei eine mögliche Alterung des Prüfmediums 20 und eine damit verbundene Eigenschaftsänderung nicht erfasst ist. Liegt eine Alterung des Prüfmediums 20 bei einer Prüfmessung vor, kann dies bei der Verwendung eines 1-Strahlspektrometers und der Verwendung einer Referenzdatei evtl. zu verfälschten Messergebnissen führen.
  • Günstiger erweist sich zur Durchführung einer Messprüfung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrens ein 2-Strahl Spektrometer 60. Bei einem 2-Strahl Spektrometer 60 wird im ersten Strahlengang das durch die Korrosion veränderte Prüfmedium 20 mit den sich gebildeten Werkstoffkomplexen eingesetzt. Im zweiten Strahlengang des Spektrometers 60 wird dagegen das Prüfmedium 20 in seinem Ausgangszustand eingesetzt. Bei einer Messung werden dann die Messwerte des zweiten Strahlengangs von denen des ersten Strahlengangs abgezogen. Somit ergibt sich systembedingt der Vorteil, dass der Messwert ausschließlich den vom Bauteilwerkstoff herrührende Werkstoffanteil erfasst. Somit kann auch eine gleichzeitig vorliegende Alterung des Prüfmediums 20 bei einer Messprüfung ausgeblendet werden. Um eine eventuell stattfindende Alterung des Prüfmediums 20 nachzubilden, bietet sich insbesondere bei Langzeituntersuchungen an, das Prüfmedium 20 für den zweiten Strahlengang über den eigenständigen Kreislauf 42 aus dem Tank 11 zu führen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - DIN EN ISO 4628-3 [0006]

Claims (14)

  1. Verfahren zur quantitativen Bewertung von Korrosion eines Bauteiles (30), wobei das Bauteil (30) einem Korrosion auslösenden Prüfmedium (20) ausgesetzt wird, welches mit Teilen des Bauteilwerkstoffes mindestens einen neuen im Prüfmedium (20) gelösten Werkstoffkomplex bildet dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewertung des Korrosionsfortschrittes am Bauteil (30) eine infolge des mindestens einen gebildeten Werkstoffkomplexes messbare Änderung einer Eigenschaft, insbesondere einer physikalischen oder chemischen Eigenschaft, des Prüfmediums (20) ausgewertet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen einer Eigenschaft des Prüfmediums (20) qualitativ dem einen und/oder weiteren im Prüfmedium gebildeten Werkstoffkomplexen zugeordnet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen einer Eigenschaften des Prüfmediums (20) quantitativ der Konzentration des einen und/oder der weiteren im Prüfmedium (20) gebildeten Werkstoffkomplexen zugeordnet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung einer Eigenschaft des Prüfmediums (20) jeweils dem einen und/oder weiteren im Prüfmedium gebildeten Werkstoffkomplexen mit Hilfe einer aus einem Kalibriervorgang für das Prüfmedium (20) vorliegenden Kalibrierreihe, insbesondere in Form einer Referenzdatei, zugeordnet wird, wobei die Kalibrierreihe Messwerte für die Änderung einer Eigenschaft des Prüfmediums (20) für eine Konzentrationsreihe jeweils eines im Prüfmedium (20) gelösten Werkstoffkomplexes enthält.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Änderung mindestens einer Eigenschaft des Prüfmediums (20) und/oder der Konzentration des mindestens einen und/oder der weiteren im Prüfmedium (20) gebildeten Werkstoffkomplexe ein physikalisches und/oder chemisches Analyseverfahren verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Analyseverfahren Spektroskopie, insbesondere Infrarotspektroskopie und/oder UV/VIS-Spektroskopie und/oder Massenspektroskopie, und/oder Gaschromatographie verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewertung des Korrosionsfortschrittes die Adsorption und/oder Fluoreszenz im Prüfmedium (20) bei einem eingestrahlten Lichtspektrum gemessen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einer gemessenen Adsorption und/oder Fluoreszenz eingestellte Lichtwellenlänge des eingestrahlten Lichts einem im Prüfmedium (20) gebildeten Werkstoffkomplex zugeordnet wird und die Höhe des Messwertes die Konzentration dieses Werkstoffkomplexes wiedergibt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Analyse des Prüfmediums (20) ein 2-Strahl-Spektrometer verwendet wird, wobei im Prüfmedium (20) der vom Bauteilwerkstoff herrührende Werkstoffanteil im gebildeten Werk stoffkomplex erfasst wird, indem der Messwert des im 2. Strahlengang in einem Ausgangszustand vor einer eingesetzten Korrosion befindlichen Prüfmediums (20), vom Messwert des im 1. Strahlengang befindlichen Prüfmediums (20) mit mindestens einem infolge einer eingesetzten Korrosion gebildeten Werkstoffkomplex abgezogen wird.
  10. Prüfvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Prüfkammer (10), einem darin befindlichen Korrosion auslösendem Prüfmedium (20), einem dem Prüfmedium (20) ausgesetzten Bauteilwerkstoff und einem zur Messung der Änderungen mindestens einer Eigenschaft des Prüfmediums (20) prüfend angeordnetes Messmittel (60) dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel (60) in einem Kreislauf (40, 41, 42) angeordnet ist, welcher das Prüfmedium (20) darin zirkulierend aufweist.
  11. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kreislauf (40, 41) mit der Prüfkammer (10) verbunden ist und das Prüfmedium (20) mindestens einen mit dem Bauteilwerkstoff gebildeten Werkstoffkomplex gelöst aufweist.
  12. Prüfvorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass ein vom ersten Kreislauf (40, 41) unabhängiger zweiter Kreislauf (42) mit einem Tank (11) verbunden ist, welcher das Prüfmedium (20) in einem Ausgangszustand vor einer eingesetzten Korrosion aufweist.
  13. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel (60) ein Spektrometer ist.
  14. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel (60) ein 2-Strahl-Spektrometer ist.
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Title
DIN EN ISO 4628-3
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