DE102008046118B4

DE102008046118B4 - Corrosion test probe

Info

Publication number: DE102008046118B4
Application number: DE200810046118
Authority: DE
Inventors: Bernhard STÖCKER
Original assignee: CORRMORAN GmbH
Current assignee: RWE Power AG
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2028-09-06
Also published as: DE102008046118A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Korrosionstestsonde zur in-situ-Erfassung der Korrosionsrate an von einem korrosiven Fluid um- oder durchströmten Leitungen, Rohren oder Behältern, umfassend eine Trägerlanze (15) und einen daran angeordneten Sondenkopf (16), der wenigstens zwei Messelektroden (7, 11) aufweist, welche voneinander durch Isolierteile (8, 10) elektrisch isoliert sind. Um das Eindringen der hochkorrosiven Abgase aus dem Verbrennungsprozess in das Innere der Korrosionstestsonde zu verhindern ist vorgesehen, dass in dem Sondenkopf (16) eine Zugeinrichtung (17) angeordnet ist, welche die Messelektroden (7, 11) und die Isolierteile (8, 10) unter Zugspannung setzt und diese dadurch gegeneinander drückt, wobei die Zugeinrichtung einen am hinteren, der Trägerlanze (15) abgewandten Ende der Sonde angeordneten Hut (14) und eine das vordere Ende des Sondenkopfs (16) bildende Zugplatte (1) sowie eine Zugstange (13) umfasst, welche zwischen der Zugplatte (1) und dem Hut (14) angeordnet ist.The invention relates to a corrosion test probe for the in situ detection of the corrosion rate of lines, pipes or containers through which corrosive fluid flows, comprising a support lance (15) and a probe head (16) arranged thereon, which has at least two measurement electrodes (7, 11), which are electrically isolated from each other by insulating parts (8, 10). In order to prevent the penetration of the highly corrosive exhaust gases from the combustion process into the interior of the corrosion test probe, provision is made in the probe head (16) for a pulling device (17) comprising the measuring electrodes (7, 11) and the insulating parts (8, 10). under tension and this presses against each other, wherein the pulling means arranged at the rear, the support lance (15) end of the probe arranged hat (14) and a front end of the probe head (16) forming the pull plate (1) and a pull rod (13 ), which is arranged between the tension plate (1) and the hat (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Korrosionstestsonde nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a corrosion test probe according to the preamble of claim 1.

Eine solche Korrosionstestsonde ist aus der US 3,486,996-B bekannt. Diese Korrosionstestsonde dient zur Erfassung der Korrosionsrate von metallischen Konstruktionsteilen bei hoher Temperatur (d. h. bei T > 100°C), welche einem korrosiven Elektrolyt ausgesetzt sind. Die Erfassung der Korrosionsrate erfolgt über eine Polarisationsmessung mit einer länglichen gattunggemäßen Korrosionstestsonde, welche drei voneinander getrennte Messelektroden aus metallischem Material umfasst, nämlich eine Arbeitselektrode, eine Gegenelektrode und eine Referenzelektrode. Die Messelektroden sind durch Isolierringe gegeneinander elektrisch isoliert. Hierfür sind die Isolierringe und die Messelektroden miteinander über Schraubgewinde verschraubt. Die Messelektroden werden über elektrische Leitungen, welche im inneren der zylindrischen Korrosionstestsonde verlaufen, an einen Potentiostaten angeschlossen.Such a corrosion test probe is known from US 3,486,996-B known. This corrosion test probe is used to detect the corrosion rate of metallic structural parts at high temperature (ie at T> 100 ° C) exposed to a corrosive electrolyte. The detection of the corrosion rate is carried out via a polarization measurement with an elongated generic corrosion test probe, which comprises three separate measuring electrodes of metallic material, namely a working electrode, a counter electrode and a reference electrode. The measuring electrodes are electrically insulated from each other by insulating rings. For this purpose, the insulating rings and the measuring electrodes are screwed together via screw thread. The measuring electrodes are connected to a potentiostat via electrical leads running inside the cylindrical corrosion test probe.

Mit einer solchen Korrosionstestsonde kann beispielsweise die Korrosionsrate von Leitungen, Rohren oder Behältern, die von einem korrosiven Fluid um– oder durchströmt werden, erfasst werden. Hierfür werden die Materialien der Messelektroden so ausgewählt, dass sie mit dem Material der Leitung, des Rohres bzw. des Behälters übereinstimmen, so dass von der mit der Korrosionstestsonde erfassten Korrosionsrate unmittelbar auf die Korrosionsrate der Leitung, des Rohren oder des Behälters geschlossen werden kann. Ein mögliches Einsatzfeld für eine gattungsgemäße Korrosionstestsonde ist die Erfassung der Korrosionsrate an metallischen Wärmetauschern einer Müllverbrennungsanlage, in der die hohe Korrosivität der entstehenden Abgase zu einem hohen Materialabtrag an den metallischen Wärmetauscherrohren führt, über die den Abgasen zur Erzeugung von (überhitztem) Wasserdampf Wärme entzogen wird. Insbesondere die Korrosion im Bereich der Kesselwände und der Überhitzerrohre stellt in einer Müllverbrennungsanlage, wie auch in Biomasse-Verbrennungsanlagen und Ersatzbrennstoff-Verbrennungsanlagen, einen bedeutenden Kostenfaktor dar. Durch eine Reduktion der Korrosion können einerseits die Aufwendungen für Wartung und Instandhaltung der Verbrennungsanlage reduziert und andererseits kürzere Stillstände der Anlage während einer Revision ermöglicht werden. Aus diesen Gründen wurden bereits große Anstrengungen unternommen, einerseits die Ursachen der Korrosionsprozesse in solchen Verbrennungsanlagen zu klären und andererseits, verbunden mit einer In-Situ-Erfassung der Korrosionsrate und eine geeignete Steuerung der Verbrennungsanlage, Maßnahmen zur Reduzierung der Korrosionsrate einzuleiten.With such a corrosion test probe can, for example, the corrosion rate of pipes, pipes or containers, which are circulated or flowed through by a corrosive fluid, be recorded. Therefor the materials of the measuring electrodes are selected so that they match the material of the pipe, pipe or container, so that of the corrosion rate detected with the corrosion test probe directly on the corrosion rate of the pipe, pipes or the container closed can be. A possible Field of application for a generic corrosion test probe is the detection of the corrosion rate of metallic heat exchangers a waste incineration plant, in the the high corrosiveness the resulting exhaust gases to a high material removal of the metallic heat exchanger tubes leads, over the the exhaust gases for the production of (overheated) Steam deprived of heat becomes. In particular, the corrosion in the area of the boiler walls and the superheater pipes puts in a waste incineration plant, as well as in biomass incinerators and refuse derived fuel incinerators, a significant cost factor. By reducing the corrosion on the one hand the expenses for Maintenance and repair of the incinerator reduced and on the other hand shorter downtimes the plant during a revision allows become. For these reasons were already big Efforts, on the one hand, the causes of corrosion processes in such incinerators and on the other hand, connected with an in-situ detection of the corrosion rate and a suitable control the incinerator, measures to Reduce the rate of corrosion.

Zur In-Situ-Erfassung der Korrosionsrate in einer Verbrennungsanlage wird die gattungsgemäße Korrosionstestsonde in den Kessel eingeführt und elektrisch mit einem Korrosionsmeter verbunden. Bei laufendem Betrieb der Verbrennungsanlage kann dann die Korrosionsrate innerhalb des Kessels bzw. des Überhitzerrohres über eine elektrochemische Messung erfasst werden. Das elektrochemische Messverfahren basiert auf der Messung der elektrischen Signatur, d. h., dem Ladungstransfer zwischen dem Material, dessen Korrosionsrate bestimmt werden soll und dem korrosiven Medium, welches durch den Kessel bzw. das Überhitzerrohr strömt, während der für den Korrosionsprozess charakteristischen Reaktionen. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Messprinzipien bekannt. Das einfachste Messverfahren, mit dem auch eine gattungsgemäße Korrosionstestsonde betrieben werden kann, ist die Messung des statischen oder quasi-statischen Polarisationsleitwerts. Hier wird zum einen das freie Korrosionspotential bei einer stromlosen Messung und zum anderen eine Strom-Spannungskennlinie mit vorgegebener zeitlicher Änderung der Spannung aufgenommen. Vorzugsweise geschieht dies in einer Drei-Elektroden-Schaltung, wie sie aus der Korrosionstestsonde der US 3,486,996-B bekannt ist. Hierbei wird die angelegte Spannung (Überspannung) gegen eine unabhängige (stromlose) Referenzelektrode geregelt und der zwischen der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode fließende Strom gemessen. Aus der Steigung der Kennlinie kann über eine einfache mathematische Relation der Korrosionsstrom bzw. eine zu diesem proportionale Messgröße ermittelt werden. Diese Messprinzipien sind aus dem Stand der Technik bekannt.For in-situ detection of the corrosion rate in an incinerator, the generic corrosion test probe is introduced into the boiler and electrically connected to a corrosion meter. During operation of the incinerator, the corrosion rate within the boiler or the superheater tube can then be detected via an electrochemical measurement. The electrochemical measurement method is based on the measurement of the electrical signature, ie, the charge transfer between the material whose corrosion rate is to be determined and the corrosive medium flowing through the boiler or the superheater tube, during the reactions characteristic of the corrosion process. Various measuring principles are known from the prior art. The simplest measuring method with which a generic corrosion test probe can also be operated is the measurement of the static or quasi-static polarization conductance. Here, on the one hand, the free corrosion potential in a currentless measurement and, on the other hand, a current-voltage characteristic with a predetermined time change of the voltage is recorded. Preferably, this is done in a three-electrode circuit as shown in the corrosion test probe of US 3,486,996-B is known. In this case, the applied voltage (overvoltage) is regulated against an independent (currentless) reference electrode and the current flowing between the working electrode and the counterelectrode is measured. From the slope of the characteristic curve, the corrosion current or a measured variable proportional thereto can be determined by a simple mathematical relation. These measurement principles are known from the prior art.

Bei der Verwendung einer gattungsgemäßen Korrosionstestsonde für die In-Situ-Erfassung der Korrosionsrate in den Behältern und Leitungen einer Verbrennungsanlage hat sich gezeigt, dass die Korrosionstestsonde nicht dicht genug ist, um das Eindringen der hochkorrosiven Abgase aus dem Verbrennungsprozess in das Innere der Korrosionstestsonde zu verhindern. Durch das Eindringen der hochkorrosiven Abgase in das Innere der Sonde kann jedoch die Funktion der Sonde beeinträchtigt werden, insbesondere wegen einer Verschlechterung der elektrischen Kontaktierung der im Inneren der Sonde verlaufenden elektrischen Leitungen.at the use of a generic corrosion test probe for the In-situ detection of the corrosion rate in the tanks and pipes of an incinerator It has been shown that the corrosion test probe is not tight enough is to prevent the penetration of highly corrosive gases from the combustion process to prevent the inside of the corrosion test probe. By penetration However, the highly corrosive exhaust gases in the interior of the probe can Function of the probe impaired be, especially because of a deterioration of the electrical Contacting the running inside the probe electrical Cables.

Aus der US 3,616,415-A ist eine Korrosionstestsonde zur in-Situ-Erfassung der Korrosionsrate von Leitungen, Rohren oder Behältern bekannt, die von einem korrosiven Fluid um- oder durchströmt werden, wobei die Korrosionstestsonde eine Trägerlanze und einen daran angeordneten Sondenkopf umfasst, der mehrere Messelektroden aufweist, welche voneinander durch Isolierteile elektrisch isoliert sind. Der Sondenkopf weist an seinem hinteren, der Trägerlanze abgewandten Ende einen Hut und eine das vordere Ende des Sondenkopfs bildende Metallbasis auf und die Messelektroden und die Isolierteile sind durch Vergießen mit einem Elastomer flüssigkeitsdicht aneinander befestigt und auf diese Weise fixiert.From the US 3,616,415-A For example, a corrosion test probe is known for in-situ sensing of the corrosion rate of conduits, pipes, or vessels that are traversed or traversed by a corrosive fluid, the corrosion test probe comprising a support lance and a probe head disposed thereon having a plurality of sensing electrodes passing through each other Insulating parts are electrically insulated. The probe head has at its rear end facing away from the carrier lance a hat and a the front end of the probe head forming metal base and the measuring electrodes and the insulating parts are attached in a liquid-tight manner by casting with an elastomer and fixed in this way.

Aus der US 3,491,012-A ist ein Sondenkopf für eine Korrosionstestsonde zur Erfassung einer Korrosionsrate bekannt, welche mehrere Messelektroden umfasst, die voneinander durch Isolierteile elektrisch isoliert sind, wobei in dem Sondenkopf eine Zugeinrichtung angeordnet ist, welche die Messelektroden und die Isolierteile unter Zugspannung setzt und diese gegeneinander drückt. Die Zugeinrichtung umfasst eine das vordere Ende des Sondenkopfs bildende Zugplatte sowie eine Zugstange, welche zwischen der Zugplatte und einem am hinteren Ende des Sondenkopfs angeordneten Hut verspannt ist.From the US 3,491,012-A a probe head for a corrosion test probe for detecting a corrosion rate is known, which comprises a plurality of measuring electrodes, which are electrically insulated from each other by insulating parts, wherein in the probe head a pulling device is arranged, which puts the measuring electrodes and the insulating parts under tension and presses against each other. The pulling device comprises a tension plate forming the front end of the probe head and a pull rod which is clamped between the tension plate and a hat arranged at the rear end of the probe head.

Eine weitere Korrosionstestsonde mit einer Zugeinrichtung zur Verspannung der Messelektroden und der Isolierteile ist aus der US 4,426,618-A bekannt.Another corrosion test probe with a pulling device for clamping the measuring electrodes and the insulating parts is from US 4,426,618-A known.

Aus der WO 1988/001052 A1 ist eine Korrosionstestsonde in Form eines Sondenkopfs bekannt, welcher über Messelektroden verfügt, die voneinander durch Isolierteile elektrisch isoliert sind, wobei in dem Sondenkopf eine Zugeinrichtung mit einer Zugstange vorgesehen ist, welche die Messelektroden und die Isolierteile unter Zugspannung setzt und diese gegeneinander drückt. Der Sondenkopf verfügt über eine Luftkühlung zur Kühlung des Sondenkopfs. Hierfür wird Kühlluft am freien Ende der im Inneren des Sondenkopfs verlaufenden Zugstange zugeführt, welche am anderen Ende der Zugstange, welches an einer Endkappe des Sondenkopfes befestigt ist, über Schlitze in der Zugstange austreten kann.From the WO 1988/001052 A1 a corrosion probe in the form of a probe head is known, which has measuring electrodes, which are electrically insulated from each other by insulating parts, wherein in the probe head a pulling device is provided with a pull rod which sets the measuring electrodes and the insulating parts under tension and presses against each other. The probe head has air cooling to cool the probe head. For this purpose, cooling air is supplied at the free end of the running inside the probe head tie rod, which can exit at the other end of the pull rod which is attached to an end cap of the probe head, via slots in the pull rod.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Korrosionstestsonde so weiter zu bilden, dass sie eine höhere Dichtigkeit gegen das Eindringen von korrosiven Gasen in das Sondeninnere und damit eine längere Lebensdauer aufweist.Of these, Based on the invention, the object, the generic corrosion test probe so on to form a higher tightness against the Penetration of corrosive gases into the probe interior and thus a longer Life has.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner darin, die Kühlung der Trägerlanze und des Sondenkopfs bei einer gattungsgemäßen Korrosionstestsonde zu verbessern.A The object of the invention further consists in the cooling of the lance carrier and the probe head in a generic corrosion test probe to improve.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Korrosionstestsonde mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Korrosionstestsonde sind den Unteransprüche zu entnehmen.Is solved this task with a corrosion test probe with the characteristics of Claim 1. Preferred embodiments of the corrosion test probe according to the invention are the dependent claims remove.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:following the invention with reference to an embodiment with reference explained in more detail in the accompanying drawings. The drawings show:

1: Perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Korrosionstestsonde; 1 : Perspective view of a corrosion test probe according to the invention;

2: Detailansicht des Sondenkopfs der Korrosionstestsonde von 1; 2 : Detail view of the probe head of the corrosion test probe of 1 ;

3: Explosionsdarstellung der Korrosionstestsonde von 1; 3 : Exploded view of the corrosion test probe of 1 ;

4: Explosionsdarstellung des Sondenkopfs von 3. 4 : Exploded view of the probe head of 3 ,

Die erfindungsgemäße Korrosionstestsonde wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels einer Korrosionstestsonde zur In-Situ-Erfassung der Korrosionsrate in den Überhitzerrohren einer Verbrennungsanlage dargestellt. Hierfür wird die nachfolgend beschriebene Sonde bei laufendem Betrieb der Verbrennungsanlage in die von den korrosiven Abgasen durchströmten Überhitzerrohren eingeführt und elektrisch mit einem Korrosionsmeter zur Durchführung der elektrochemischen Messungen verbunden. Die erfindungsgemäße Korrosionstestsonde kann jedoch auch für andere Anwendungen eingesetzt werden, in denen die Korrosionsrate von metallischen Bauteilen, welche einem korrosiven Medium ausgesetzt sind, zu erfassen ist.The According to the invention corrosion test probe is in the following with reference to an embodiment a corrosion test probe for in-situ detection of corrosion rate in the superheater pipes a combustion system shown. For this purpose, the following is described Probe during operation of the incinerator in the of the corrosive exhaust gases flowed through superheater pipes introduced and electrically with a corrosion meter to carry out the connected electrochemical measurements. The corrosion test probe according to the invention but it can also be used for Other applications are used in which the corrosion rate of metallic components exposed to a corrosive medium are to be grasped.

Die in 1 gezeigte Korrosionstestsonde umfasst eine Trägerlanze 15 und einen daran angeordneten Sondenkopf 16. Der Sondenkopf 16 ist abnehmbar an der Trägerlanze 15 befestigt. in dem hier zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Korrosionstestsonde ist der Sondenkopf 16 mit der Trägerlanze 15 verschraubt. Andere Befestigungsmöglichkeiten, wie z. B. über einen Schnapp-, Klemm- oder Bajonett-Verschluss, können ebenfalls realisiert werden.In the 1 shown corrosion test probe comprises a carrier lance 15 and a probe head disposed thereon 16 , The probe head 16 is removable on the carrier lance 15 attached. In the exemplary embodiment of the corrosion test probe according to the invention shown here is the probe head 16 with the carrier lance 15 screwed. Other attachment options, such. B. via a snap, clamp or bayonet closure, can also be realized.

Wie aus der Explosionsdarstellung der 3 ersichtlich setzt sich die Trägerlanze 15 aus einer Hülse 21, einem unteren Verbindungsstück 20, einem oberen Verbindungsstück 22, einem Zwischenstück 23, einer Quetschverschraubung 24 mit einer Druckschraube 25, drei Haltestangen 26 und einer Halteplatte 27 mit einem Befestigungszylinder 28 zusammen. Die Hülse 21 ist in der Explosionszeichnung der 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit verkürzt dargestellt. Die Trägerlanze 15 hat eine Länge von ca. 2 m. Die Hülse 21 ist mit dem oberen und unteren Verbindungsstück 20, 22 verschweißt. Die Haltestangen 26 sind über den Befestigungszylinder 28 an der Halteplatte 27 und über die Quetschverschraubung 24, 25 an dem Zwischenstück 23 befestigt.As from the exploded view of the 3 the carrier lance is evident 15 from a sleeve 21 , a lower connector 20 , an upper connector 22 , an intermediate piece 23 , a compression fitting 24 with a pressure screw 25 , three handrails 26 and a holding plate 27 with a mounting cylinder 28 together. The sleeve 21 is in the exploded view of the 3 shortened for clarity. The carrier lance 15 has a length of about 2 m. The sleeve 21 is with the upper and lower connector 20 . 22 welded. The handrails 26 are above the mounting cylinder 28 on the retaining plate 27 and about the compression fitting 24 . 25 at the intermediate piece 23 attached.

In der Trägerlanze 15 ist eine Kühleinrichtung mit einer kombinierten Luft- und Wasserkühlung vorgesehen. Über diese Kühleinrichtung wird die Trägerlanze 15 und der Sondenkopf 16 gekühlt. Der Sondenkopf 16 wird während der Messung in den ca. 900°C heißen Abgasen der Verbrennungsanlage durch die Kühleinrichtung auf einer konstanten Messtemperatur gehalten, wobei die Messetemperatur der Rohr- bzw. Behälterwand entspricht, deren Korrosionsrate erfasst werden soll. Bei dem vorgesehenen Einsatzzweck der erfindungsgemäßen Korrosionstestsonde in einer Verbrennungsanlage ist dies die Temperatur der Überhitzerrohre während des Betriebs, welche typischerweise bei ca. 400°C liegt. Die in der Trägerlanze 15 angeordnete Kühleinrichtung umfasst eine Wasserkühlung mit Kühlleitungen, welche in der Trägerlanze 15 angeordnet sind und diese auf Temperaturen von ca. 50°C abkühlt. Weiterhin ist in der Trägerlanze 15 eine Kühlleitung vorgesehen, durch welche ein Kühlfluid, insbesondere Luft, zum Sondenkopf 16 geleitet wird. Der Sondenkopf 16 wird nur durch diese Luftkühlung auf die Messtemperatur von beispielsweise 400°C abgekühlt und über eine Temperaturregelung auf konstanter Messtemperatur gehalten. Die Durchführung der Kühlleitungen von außen in die Trägerlanze ist in dem Zwischenstück 24 angeordnet, welches über entsprechende Anschlüsse für Kühlfluide (Kühlwasser und Kühlluft) verfügt.In the carrier lance 15 is a cooling device with combined air and water cooling intended. About this cooling device is the carrier lance 15 and the probe head 16 cooled. The probe head 16 is maintained during the measurement in the about 900 ° C hot exhaust gases of the incinerator by the cooling device at a constant measuring temperature, the measurement temperature of the pipe or vessel wall corresponds, the corrosion rate to be detected. In the intended use of the corrosion test probe according to the invention in an incinerator this is the temperature of the superheater tubes during operation, which is typically at about 400 ° C. The in the lance 15 arranged cooling device comprises a water cooling with cooling pipes, which in the support lance 15 are arranged and this cools to temperatures of about 50 ° C. Furthermore, in the carrier lance 15 a cooling line provided through which a cooling fluid, in particular air, to the probe head 16 is directed. The probe head 16 is cooled only by this air cooling to the measuring temperature of, for example, 400 ° C and maintained at a constant measuring temperature via a temperature control. The passage of the cooling lines from the outside into the carrier lance is in the intermediate piece 24 arranged, which has corresponding connections for cooling fluids (cooling water and cooling air).

Der in den 2 und 4 im Detail dargestellte Sondenkopf 16 trägt die Messelektroden. Bei dem hier zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind am Sondenkopf 16 insgesamt 4 Messelektroden angeordnet, nämlich eine Arbeitselektrode 11, eine Gegenelektrode 7 und eine Referenzelektrode 9, sowie eine Kalibrierelektrode 5. Die Messelektroden 5, 7, 9 und 11 sind voneinander durch Isolierringe 6, 8 und 10 getrennt und gegeneinander elektrisch isoliert. Die Messelektroden 5, 7, 9 und 11 sind aus dem gleichen Material wie das von dem korrosiven Fluid durchströmte Rohr bzw. Behälterwand. Bei dem hier vorgesehenen Anwendungsbeispiel in einer Verbrennungsanlage sind die Messelektroden wie die Rohrwandung der Überhitzerrohre der Verbrennungsanlage aus dem Stahl 15 Mo3. Bei den Isolierringen handelt es sich bevorzugt um Keramikringe (Al₂O₃).The in the 2 and 4 in detail shown probe head 16 carries the measuring electrodes. In the embodiment shown here in the drawing, the probe head 16 a total of 4 measuring electrodes arranged, namely a working electrode 11 , a counter electrode 7 and a reference electrode 9 , as well as a calibration electrode 5 , The measuring electrodes 5 . 7 . 9 and 11 are separated from each other by insulating rings 6 . 8th and 10 separated and electrically isolated from each other. The measuring electrodes 5 . 7 . 9 and 11 are made of the same material as the tube or container wall through which the corrosive fluid flows. In the application example provided here in an incinerator, the measuring electrodes are like the tube wall of the superheater tubes of the incinerator made of steel 15 Mo3. The insulating rings are preferably ceramic rings (Al ₂ O ₃ ).

Die Arbeitselektrode 11, die Gegenelektrode 7 und die Referenzelektrode 9 werden in der aus dem Stand der Technik bekannten 3-Elektroden-Schaltung über elektrische Leitungen, welche im Inneren des Sondenkopfs 16 und der Trägerlanze 15 verlaufen, mit einem Korrosionsmeter kontaktiert. Die Kalibrierelektrode 5 dient zur Erfassung der absoluten Massenkorrosionsrate. Hierfür wird die Masse der Kalibrierelektrode 5 vor und nach einer längeren Messperiode von typischerweise einigen Monaten erfasst. Aus dem Massenunterschied, der durch die Korrosion des Materials der Kalibrierelektrode hervorgerufen wird, kann die absolute Korrosionsrate ermittelt werden und damit eine Kalibrierung der elektrochemischen Messung erfolgen.The working electrode 11 , the counter electrode 7 and the reference electrode 9 be in the known from the prior art 3-electrode circuit via electrical lines, which in the interior of the probe head 16 and the carrier lance 15 run, contacted with a corrosion meter. The calibration electrode 5 serves to record the absolute mass corrosion rate. For this purpose, the mass of the calibration electrode 5 recorded before and after a longer measurement period of typically a few months. From the mass difference, which is caused by the corrosion of the material of the calibration, the absolute corrosion rate can be determined and thus carried out a calibration of the electrochemical measurement.

Der Sondenkopf 16 umfasst ferner an seinem vorderen, der Trägerlanze 15 zugeordneten Ende einen Abstandhalter 2 und ein Übergangsstück 3, welche beide aus einer korrosionsbeständigen Nickelbasislegierung (bspw. Inconel^®) sind. Zwischen dem Übergangsstück 3 und der sich daran anschließenden ersten Messelektrode (Kalibrierelektrode 5) ist ein weiterer Isolierring 4, der ebenfalls bevorzugt aus Keramik besteht, angeordnet. Die Reihenfolge der Messelektroden 5, 7, 9 und 11 kann gegenüber dem hier zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel auch anders angeordnet sein. Am hinteren Ende wird der Sondenkopf 16 durch einen becher- oder scheibenförmigen Hut 14 abgeschlossen. Zwischen dem Hut 14 und der sich daran anschließenden hinteren Messelektrode (Arbeitselektrode 11) ist ein weiterer Isolierring 12 angeordnet, um die Messelektrode 11 vom Hut 14 elektrisch zu isolieren. Am vorderen Ende des Sondenkopfs 16, welches der Trägerlanze 15 zugeordnet ist, ist der Sondenkopf 16 durch eine Zugplatte 1 abgeschlossen. Der hohlzylindrische Sondenkopf 16 ist damit an seinem hinteren Ende durch den Hut 14 und an seinem vorderen Ende durch die Zugplatte 1 stirnseitig verschlossen. In der Zugplatte 1 sind Durchgangsbohrungen 19 vorgesehen, durch welche die Kühlleitungen der Luftkühlung sowie die elektrischen Leitungen für die Kontaktierung der Messelektroden aus dem Inneren der Trägerlanze 15 in den Sondenkopf 16 geführt werden.The probe head 16 further comprises at its front, the carrier lance 15 associated end of a spacer 2 and a transition piece 3 , which are both made of a corrosion-resistant nickel-based alloy (eg ^Inconel® ). Between the transition piece 3 and the adjoining first measuring electrode (calibration electrode 5 ) is another insulating ring 4 , which is also preferably made of ceramic arranged. The order of the measuring electrodes 5 . 7 . 9 and 11 may also be arranged differently from the exemplary embodiment illustrated here. At the far end becomes the probe head 16 through a cup or disc shaped hat 14 completed. Between the hat 14 and the adjoining rear measuring electrode (working electrode 11 ) is another insulating ring 12 arranged around the measuring electrode 11 from the hat 14 electrically isolate. At the front end of the probe head 16 which the carrier lance 15 is assigned, is the probe head 16 through a pull plate 1 completed. The hollow cylindrical probe head 16 is thus at the back end by the hat 14 and at its front end by the tension plate 1 closed at the front. In the pull plate 1 are through holes 19 provided, through which the cooling lines of the air cooling and the electrical lines for contacting the measuring electrodes from the interior of the support lance 15 in the probe head 16 be guided.

Um die gewünschte Dichtigkeit des Sondenkopfs 15 zu erzielen, welche erforderlich ist, um den Eintritt der korrosiven Abgase in das Innere des Sondenkopfs 16 zu verhindern. ist in dem Sondenkopf 16 eine Zugeinrichtung vorgesehen. Diese Zugeinrichtung setzt die Messelektroden 5, 7, 9 und 11 sowie den Abstandhalter 2, das Übergangsstück 3 und die Isolierringe 4, 6, 8, 10 und 12 unter eine Zugspannung und drückt diese an ihren jeweiligen Stirnflächen so eng aneinander, dass kein Gasdurchtritt möglich ist. Die Zugeinrichtung wird gebildet durch die Zugplatte 1 am vorderen Ende des Sondenkopfs 16, den Hut 14 am hinteren Ende und eine Zugstange 13, welche zwischen der Zugplatte 1 und dem Hut 14 zur Erzeugung der Zugspannung verspannt wird. Die Zugstange 13 weist an ihren beiden Enden jeweils Außengewinde auf. Die Zugstange 13 kann auch als Gewindestange ausgebildet sein. An ihrem hinteren Ende ist die Zugstange 13 mit einer im Zentrum des Huts 14 als Sackbohrung eingebrachten Gewindebohrung 17 verschraubt. In entsprechender Weise ist die Zugstange 13 an ihrem vorderen Ende in eine Gewindebohrung 18 der Zugplatte 1 eingeschraubt. Die Gewindestange 13 ist so dimensioniert, dass sie bei möglichst fester Verschraubung am Hut 14 und der Zugplatte 1 eine ausreichend hohe Zugspannung auf die dazwischen angeordneten Teile, also die Messelektroden, die Isolierringe, den Abstandhalter und das Übergangsstück, erzeugt. Die erforderliche Zugspannung liegt im Bereich von 1,5–3,3 GPa um zuverlässig den Eintritt der Abgase in das innere der Sonde zu verhindern. Bevorzugt weist die Zugstange 13 einen Durchmesser von wenigstens 6 mm, bevorzugt von 8 mm auf, um die erforderliche Zugspannung ohne Bruch der Zugstange 13 erzeugen zu können. Stirnseitig ist in der Zugstange an ihrem vorderen Ende eine Gewindebohrung 18' vorgesehen, in welche die Trägerlanze 15 eingeschraubt wird.To the desired tightness of the probe head 15 which is required to prevent the entry of corrosive gases into the interior of the probe head 16 to prevent. is in the probe head 16 provided a towing device. This traction device sets the measuring electrodes 5 . 7 . 9 and 11 as well as the spacer 2 , the transition piece 3 and the insulating rings 4 . 6 . 8th . 10 and 12 under a tensile stress and pushes them at their respective end faces so close together that no gas passage is possible. The traction device is formed by the tension plate 1 at the front end of the probe head 16 , the hat 14 at the rear end and a drawbar 13 which is between the tension plate 1 and the hat 14 is clamped to generate the tensile stress. The drawbar 13 has at both ends on each external thread. The drawbar 13 can also be designed as a threaded rod. At its rear end is the drawbar 13 with one in the center of the hat 14 as a blind hole introduced threaded hole 17 screwed. In a similar way is the drawbar 13 at its front end into a threaded hole 18 the tension plate 1 screwed. The threaded rod 13 Is dimensioned so that they are as tight as possible on the hat 14 and the pull plate 1 a sufficiently high tensile stress on the interposed parts, so the measuring electrodes, the insulating rings, the spacer and the transition piece generated. The required tensile stress is in the range of 1.5-3.3 GPa to reliably prevent the entry of exhaust gases into the interior of the probe. Preferably, the drawbar 13 a diameter of at least 6 mm, preferably 8 mm, to the required tensile stress without breaking the tie rod 13 to be able to produce. Front side is in the drawbar at its front end a threaded hole 18 ' provided, in which the carrier lance 15 is screwed in.

Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Korrosionstestsonden weist die erfindungsgemäße Sonde den Vorteil auf, dass der Sondenkopf 16 von der Trägerlanze 15 getrennt und von dieser abnehmbar ist. Durch die Ausbildung des von der Trägerlanze 15 abnehmbaren Sondenkopfs 16 als Wechselkopf ist ein schneller und einfacher Austausch der Messelektroden möglich. Durch die ausschließlich im Sondenkopf 16 angeordnete Zugeinrichtung kann ferner eine ausreichend hohe Zugspannung erzeugt werden, um die Ringteile des Sondenkopfs 16. also insbesondere die Messelektroden und die Isolierringe sowie den Abstandhalter, so gegeneinander zu verspannen und deren Dichtflächen so eng aneinander zu drücken, so dass kein Gas mehr in das innere des Sondenkopfs 16 eindringen kann. Die Anordnung der Zugeinrichtung ausschließlich innerhalb des Sondenkopfs 16 bewirkt eine thermische Entkopplung der Teile der Zugeinrichtung gegenüber der Trägerlanze 15. Dadurch kann der für die Dichtigkeit nachteilige Effekt der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien weitgehend minimiert werden.Compared with the corrosion test probes known from the prior art, the probe according to the invention has the advantage that the probe head 16 from the carrier lance 15 separated and removable from this. By the training of the carrier lance 15 removable probe head 16 As a replaceable head a quick and easy replacement of the measuring electrodes is possible. By exclusively in the probe head 16 Furthermore, a sufficiently high tensile stress can be generated around the ring parts of the probe head 16 , so in particular the measuring electrodes and the insulating rings and the spacer so to brace against each other and their sealing surfaces so close together to press so that no more gas into the interior of the probe head 16 can penetrate. The arrangement of the traction device exclusively within the probe head 16 causes a thermal decoupling of the parts of the pulling device relative to the carrier lance 15 , As a result, the disadvantageous effect of the different coefficients of expansion of the materials used for the tightness can be minimized to a large extent.

Claims

Corrosion test probe for in situ detection of the corrosion rate of conduits, tubes or vessels traversed or traversed by a corrosive fluid, comprising a probe head (US Pat. 16 ), the at least two measuring electrodes ( 7 . 11 ) which are separated from each other by insulating parts ( 8th . 10 ) are electrically isolated, wherein in the probe head ( 16 ) a towing device ( 17 ), which one at the rear end of the probe head ( 16 ) hat ( 14 ) and one the front end of the probe head ( 16 ) forming tension plate ( 1 ) and one between the tension plate ( 1 ) and the hat ( 14 ) arranged pull rod ( 13 ) and which the measuring electrodes ( 7 . 11 ) and the insulating parts ( 8th . 10 ) is subjected to tensile stress and thereby pressed against each other, characterized in that a carrier lance ( 15 ) is provided, on which the probe head ( 16 ) is removably mounted and that in the support lance a cooling device is arranged with a water cooling for cooling the support lance and a cooling line for supplying a cooling fluid to the probe head ( 16 ), with which the temperature of the probe head ( 16 ) is controlled by a temperature control to the desired measurement temperature.

Corrosion test probe according to claim 1, characterized in that the probe head ( 16 ) is cylindrical and at its front end of the disc-shaped tension plate ( 1 ) and at the rear end of the disc-shaped hat ( 14 ) and that between the tension plate ( 1 ) and the hat ( 14 ) arranged measuring electrodes ( 7 . 11 ) and insulating parts ( 8th . 10 ) are each annular.

Corrosion test probe according to claim 2, characterized in that the pull rod ( 13 ) along the central axis of the cylindrical probe head ( 16 ) runs.

Corrosion test probe according to one of the preceding claims, characterized in that the probe head ( 16 ) has three electrodes, namely a working electrode ( 11 ), a counter electrode ( 7 ) and a reference electrode ( 9 ) separated by insulating rings ( 8th . 10 ) are separated.

Corrosion test probe according to claim 4, characterized in that it is in the insulating rings ( 8th . 10 ) is about ceramic rings.

Corrosion test probe according to one of the preceding claims, characterized in that the pull rod ( 13 ) is formed by a threaded rod or at its ends in each case has an external thread with which the pull rod ( 13 ) in threaded holes ( 17 . 18 ) on the tension plate ( 1 ) and the hat ( 14 ) is screwed.

Corrosion test probe according to one of the preceding claims, characterized in that the pull rod ( 13 ) has a diameter of at least 6 mm, preferably 8 mm.

Corrosion test probe according to one of the preceding Claims, characterized in that the tensile stress is at least 1.5 GPa is.

Corrosion test probe according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier lance ( 15 ) in a blind hole ( 19 ) with internal thread at the front end of the drawbar ( 13 ) is screwed.

Corrosion test probe according to claim 4, characterized in that a further measuring electrode in the form of a calibration electrode ( 5 ) is provided for detecting the absolute mass corrosion rate.

Corrosion test probe according to one of the preceding standing claims, characterized in that on the tension plate a spacer ( 2 ) is arranged, the subsequently arranged measuring electrodes ( 5 . 7 . 9 . 11 ) thermally decoupled from the carrier lance.