DE202013007376U1 - Measuring device for immersion tests - Google Patents
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Abstract
Messeinrichtung für Immersionstests zur Bestimmung von Korrosionsraten metallischer Werkstoffe anhand der zeitlichen Wasserstoffentwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des entstandenen Wasserstoffvolumens mittels einer kontinuierlichen Messeinrichtung innerhalb einer verschlossenen Glasbürette erfolgt und das dabei ermittelte Messsignal berührungsfrei durch das Glas der Bürette übertragen wird.Measuring device for immersion tests for the determination of corrosion rates of metallic materials based on the evolution of hydrogen over time, characterized in that the detection of the resulting hydrogen volume by means of a continuous measuring device within a sealed glass burette and the measured thereby determined measurement signal is transmitted without contact through the glass of the burette.
Description
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung für Immersionstests.The invention relates to a measuring device for immersion tests.
Immersionstests stellen ein etabliertes einfaches Verfahren zur Ermittlung von Korrosionsraten metallischer Werkstoffe dar. Die zu untersuchenden Werkstoffe werden hierbei in einen Elektrolyten eingetaucht, wodurch ein korrosiver Materialabtrag stattfindet.Immersion tests are an established simple method for determining the corrosion rates of metallic materials. The materials to be tested are immersed in an electrolyte, which causes corrosive material removal.
Nach dem Stand der Technik bestehen zwei Verfahren zur Ermittlung der Korrosionsraten. Bei der Standardmethode, für die zahlreiche Normen für verschiedenste Werkstoffe und Bauteile bestehen, werden die Proben zunächst in den Elektrolyten eingetaucht. Nach definierten Eintauchzeiten werden die Proben jeweils aus dem Elektrolyten genommen. Im Anschluss hieran werden die auf der Metalloberfläche gebildeten Korrosionsprodukte durch Waschen oder Ätzen entfernt. Danach werden die Proben gewogen, und über den Gewichtsverlust des korrodierten Materials wird die Korrosionsrate bestimmt.According to the state of the art, there are two methods for determining the corrosion rates. In the standard method, which has many standards for a wide range of materials and components, the samples are first immersed in the electrolyte. After defined immersion times, the samples are taken from the electrolyte in each case. Following this, the corrosion products formed on the metal surface are removed by washing or etching. Thereafter, the samples are weighed and the corrosion rate is determined by weight loss of the corroded material.
Eine andere Methode (vorgestellt bspw. in:
Nachteilig ist bei beiden Methoden, dass die Messwerte nur in definierten Zeitabständen und nur manuell erfasst werden können. Bedingt durch die relativ hohe Dauer der Versuche, die in der Regel mehrere Tage beträgt, können die Messwerte nur in definierten Zeitabständen und damit nur lückenhaft erfasst werden. Zeitliche Änderungen der Korrosionsraten in kurzen Zeitintervallen können daher nicht bzw. nur mit einem äußerst hohen personellen Aufwand erfasst werden. Eine kontinuierliche Erfassung der Korrosionsraten ist nach dem Stand der Technik praktisch überhaupt nicht möglich.A disadvantage of both methods is that the measured values can only be recorded at defined time intervals and only manually. Due to the relatively long duration of the tests, which usually takes several days, the measured values can only be recorded at defined time intervals and thus only partially. Therefore, temporal changes of the corrosion rates in short time intervals can not be recorded or only with a very high personnel expenditure. Continuous detection of the corrosion rates is practically impossible at all according to the prior art.
Um die Korrosionsraten kontinuierlich erfassen zu können, wäre es erforderlich, innerhalb der Bürette eine geeignete Messeinrichtung anzubringen. Dies ist jedoch aus zwei Gründen nicht möglich: Einerseits würde die in die Bürette eingebrachte Messeinrichtung das Messergebnis verfälschen, da sie sich in dem stark korrosiv wirkenden Elektrolyten befinden müsste. Durch die metallischen Anteile des Werkstoffs der Messeinrichtung würde das Messsignal verfälscht werden. Andererseits muss die Bürette dicht verschlossen sein, da Undichtigkeiten ebenfalls das Messsignal verfälschen würden. Daher scheidet auch eine Durchführung o. ä. durch die Wand der Bürette aus, da stets die Gefahr von Undichtigkeiten bestehen würde.In order to be able to detect the corrosion rates continuously, it would be necessary to install a suitable measuring device within the buret. However, this is not possible for two reasons: on the one hand, the measuring device introduced into the burette would falsify the measurement result since it would have to be in the strongly corrosive electrolyte. Due to the metallic components of the material of the measuring device, the measuring signal would be falsified. On the other hand, the burette must be tightly sealed, as leaks would also falsify the measurement signal. Therefore, a passage o. Ä. By the wall of the burette separates, because there is always the risk of leaks.
Ziel der Erfindung ist es daher, eine Messeinrichtung zu gestalten, die einerseits eine kontinuierliche Messung ermöglicht, andererseits aber keine korrosionsgefährdeten Messeinbauten innerhalb der Bürette oder Durchführungen durch die Bürette erfordert.The aim of the invention is therefore to design a measuring device, on the one hand enables continuous measurement, but on the other hand requires no corrosion-prone Messeinbauten within the burette or bushings through the burette.
Zur Erreichung des beschriebenen Ziels gibt es verschiedene Möglichkeiten:
- a) Eine Möglichkeit besteht darin, dass auf der Flüssigkeitssäule in der Bürette ein Schwimmer angeordnet wird, der auf der Elektrolytoberfläche schwimmt. Die Durchmesser der Bürette und des Schwimmers sind so aufeinander abgestimmt, dass der Schwimmer in der Bürette geführt ist und daher keine weiteren Einbauten in der Bürette erforderlich sind. Durch eine isolierende Ummantelung oder durch geeignete Wahl des Werkstoffs des Schwimmers wird gewährleistet, dass das Messsignal nicht durch einen korrosiven Angriff des Schwimmers verfälscht wird. Mittels einer geeigneten Übertragungseinrichtung wird die Lage des Schwimmers durch den Glaskörper hindurch berührungsfrei übertragen, ohne dass der Glaskörper durch Öffnungen oder ähnliches beeinträchtigt wird. Diese Übertragung kann magnetisch erfolgen, indem der Schwimmer magnetisch ist bzw. mit einem Magneten verbunden ist, der mit dem ebenfalls magnetischen Schieber eines Potentiometers, das außerhalb der Bürette ist, in magnetischer Verbindung steht. Verlagert sich der Stand des Schwimmers, wird der Schieber des Potentiometers ebenfalls verlagert. Der geänderte Widerstandswert kann gemessen und ausgewertet werden, so dass auf die Position des Schwimmers zurückgeschlossen werden kann.
- b) Eine andere Möglichkeit, den Füllstand der Bürette berührungslos zu erfassen, ist mittels einer kapazitiven Messeinrichtung. Hierzu werden Kondensatorplatten gegenüberliegend an den Bürettenwänden angebracht. Durch Anlegen einer Wechselstromquelle mit konstanter Frequenz und Spannung wird zwischen den Kondensatorplatten ein elektrisches Feld erzeugt. Die Kapazität des Kondensators ist hierbei abhängig von der Permittivität des Dielektrikums zwischen den beiden Platten. Verändert sich über die Dauer des Versuches der Füllstand der Bürette, kann dies über die Änderung der Kapazität des Plattenkondensators messtechnisch erfasst werden. Für dieses Messverfahren ist ein Schwimmer nicht erforderlich.
- c) Darüber hinaus kann die berührungslose Messung der Schwimmerposition induktiv erfolgen. Hierzu werden zwei Spulen, die von einem Wechselstrom durchflossen werden, außen an der Bürette angebracht. Im Inneren der Bürette befindet sich ein Eisenschwimmer, der auf der Flüssigkeitssäule schwimmt. Die Durchmesser der Bürette und des Schwimmers sind so aufeinander abgestimmt, dass der Schwimmer in der Bürette geführt ist und daher keine weiteren Einbauten in der Bürette erforderlich sind. Durch eine isolierende Ummantelung oder durch geeignete Wahl des Werkstoffs des Schwimmers wird gewährleistet, dass das Messsignal nicht durch einen korrosiven Angriff des Schwimmers verfälscht wird. Durch Absinken der Flüssigkeitssäule über die Versuchsdauer wird die Lage des Eisenschwimmers verändert, wodurch sich die Induktivität der Spulen verändert. Durch messtechnische Erfassung der Induktivität der Spulen kann auf den Füllstand der Bürette zurückgeschlossen werden.
- d) Eine weitere Möglichkeit der berührungsfreien Übertragung besteht darin, die Höhe der Flüssigkeitssäule optisch durch die Wand der Bürette erfasst wird. Hierzu wird ein Schwimmer, der der optischen Markierung der Oberfläche der Flüssigkeitssäule dient, in der Bürette platziert. Mittels einer Kamera wird der Abstand zwischen dem Schwimmer und einem festen Bezugspunkt über die Versuchsdauer aufgezeichnet und darüber auf den Füllstand der Bürette zurückgeschlossen.
- e) Außerdem kann die Höhe der Flüssigkeitssäule mittels Lasertriangulation erfasst werden. Hierzu wird von außen mit einem Laser die Oberfläche der Flüssigkeitssäule angestrahlt. Der Laserstrahl wird von der Flüssigkeitsoberfläche reflektiert und trifft, abhängig von der Höhe der Flüssigkeitssäule, an einer bestimmten Stelle auf eine CCD-Zeile, wodurch die Füllhöhe erfasst werden kann.
- a) One possibility is that a float is placed on the liquid column in the burette, which floats on the electrolyte surface. The diameters of the burette and the float are coordinated so that the float is guided in the burette and therefore no further installations in the burette are required. An insulating sheathing or a suitable choice of the material of the float ensures that the measuring signal is not distorted by a corrosive attack by the float. By means of a suitable transmission device, the position of the float is transmitted through the glass body without contact, without the glass body being affected by openings or the like. This transfer can be done magnetically by the float is magnetic or is connected to a magnet which is in magnetic connection with the also magnetic slider of a potentiometer, which is outside the burette. If the level of the float changes, the slider of the potentiometer is also displaced. The changed resistance value can be measured and evaluated so that the position of the float can be deduced.
- b) Another way to detect the level of the burette without contact, is by means of a capacitive measuring device. For this purpose, capacitor plates are mounted opposite to the buret walls. By applying an alternating current source of constant frequency and voltage, an electric field is generated between the capacitor plates. The capacity of the Capacitor is dependent on the permittivity of the dielectric between the two plates. If the fill level of the burette changes over the duration of the test, this can be measured by changing the capacitance of the plate capacitor. A float is not required for this measurement procedure.
- c) In addition, the non-contact measurement of the float position can be made inductively. For this purpose, two coils, which are traversed by an alternating current, attached to the outside of the burette. Inside the burette is an iron swimmer, which floats on the liquid column. The diameters of the burette and the float are coordinated so that the float is guided in the burette and therefore no further installations in the burette are required. An insulating sheathing or a suitable choice of the material of the float ensures that the measuring signal is not distorted by a corrosive attack by the float. By lowering the liquid column over the duration of the experiment, the position of the iron float is changed, which changes the inductance of the coils. By metrological detection of the inductance of the coils can be deduced on the level of the burette.
- d) Another possibility of non-contact transmission is that the height of the liquid column is optically detected by the wall of the burette. For this purpose, a float, which serves the optical marking of the surface of the liquid column, placed in the burette. By means of a camera, the distance between the float and a fixed reference point is recorded over the duration of the test and is then deduced from the level of the burette.
- e) In addition, the height of the liquid column can be detected by means of laser triangulation. For this purpose, the surface of the liquid column is irradiated from the outside with a laser. The laser beam is reflected from the surface of the liquid and, depending on the height of the liquid column, hits a CCD line at a certain point, which can detect the filling level.
Durch die verschiedenen erfindungsgemäßen Varianten der Messeinrichtung ist es möglich, das entstehende Wasserstoffvolumen kontinuierlich aufzuzeichnen.Due to the various variants of the measuring device according to the invention, it is possible to continuously record the resulting hydrogen volume.
Die
In
Die Messeinrichtung nach Anspruch 2 selbst besteht im Wesentlichen aus einer Potentiometerleiste
Bei der Messeinrichtung nach Anspruch 3 (
In der Messeinrichtung nach Anspruch 4 (
Bei der Messeinrichtung nach Anspruch 5 (
In der Messeinrichtung nach Anspruch 6 (
Durch Verwendung der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Messeinrichtungen erhält man einen kontinuierlichen Messwertverlauf des gebildeten Wasserstoffvolumens über die gesamte Versuchsdauer, wodurch Inter- und Extrapolationen der Messwerte entfallen und zeitlich begrenzte Effekte hochgenau aufgelöst und erfasst werden können. Die Verwendung der oben beschriebenen Apparaturen weist den deutlichen Vorteil auf, dass ein kontinuierlicher Verlauf des entstandenen Wasserstoffvolumens erhalten wird, wodurch auch zeitliche Veränderungen der Korrosionsraten zuverlässig erfasst werden. Zudem werden bedienerabhängige Ablesefehler oder -ungenauigkeiten, wie sie bei der konventionellen Methode unvermeidlich auftreten, vermieden. Die Qualität der Ergebnisse wird maßgeblich gesteigert.By using the measuring devices according to the invention as described above, a continuous measured value profile of the hydrogen volume formed over the entire test duration is obtained, whereby interpolation and extrapolation of the measured values are eliminated and time-limited effects can be resolved and recorded with high precision. The use of the apparatus described above has the distinct advantage that a continuous course of the resulting hydrogen volume is obtained, as a result of which temporal changes in the corrosion rates are reliably detected. In addition, operator-dependent read errors or inaccuracies, which inevitably occur in the conventional method, are avoided. The quality of the results is significantly increased.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Song, G.; Atrens, A.: Understanding Magnesium Corrosion. Advanced Engineering Materials 12, 5 (2003) 837–858 [0004] Song, G .; Atrens, A .: Understanding Magnesium Corrosion.
Advanced Engineering Materials 12, 5 (2003) 837-858 [0004]
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| CN114563526A (en) * | 2022-02-25 | 2022-05-31 | 圣戈班管道系统有限公司 | Device and method for detecting content of metallic zinc on surface of zinc-sprayed nodular cast iron pipeline |
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| Song, G.; Atrens, A.: Understanding Magnesium Corrosion. Advanced Engineering Materials 12, 5 (2003) 837-858 |
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