DE3685601T2

DE3685601T2 - System und seine anwendung zum sammeln von chemisch-physikalischen, elektrochemischen und mechanischen parametern fuer das planen und/oder betreiben von anlagen fuer den kathodischen schutz.

Info

Publication number: DE3685601T2
Application number: DE8686103370T
Authority: DE
Inventors: Bruno Bazzoni; Giuseppe Bianchi; Gian Luigi Mussinelli
Original assignee: Oronzio de Nora SA
Current assignee: Oronzio de Nora SA
Priority date: 1985-03-13
Filing date: 1986-03-13
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2006-03-14
Also published as: EP0195982B1; IT8519877A0; IT1200414B; US4795539A; EP0195982A3; DE3685601D1; EP0195982A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und die Verwendung dieser Vorrichtung zum Erfassen von physikalischchemischen, elektrochemischen, elektrischen und mechanischen Parametern zum Projektieren und/oder Betreiben von Anlagen für den kathodischen Schutz, die auf Stahlstrukturen angewendet werden, die korrosiven Umgebungen, und zwar sowohl natürlichen (Meerwasser, Süß- und Brackwässer, Erdboden) wie industriellen Umgebungen (Lösungen oder nasse Feststoffe in Rohren, Tanks, Apparaturen) ausgesetzt sind. Zur Veranschaulichung des Anwendungsbereichs der Erfindung bezieht sich die folgende Beschreibung auf besondere Ausführungsformen für Meerwasseranwendungen. Diese Ausführungsformen sollen jedoch die Erfindung nicht beschränken; sie bilden vielmehr im wesentlichen repräsentative Beispiele für die Anwendbarkeit der Erfindung.
Es ist eine Tatsache, daß die Verwendung von in Mehrwasserumgebungen betriebenen Strukturen in den letzten zwei Jahrzehnten eine ständig zunehmende Bedeutung erlangt hat. Ein allgemein bekanntes Beispiel ist durch die Plattformen in der Nordsee zum Suchen und Ausbeuten von Ölfeldern gegeben. Diese Strukturen müssen häufig unter schwierigen Bedingungen arbeiten, weshalb strenge Anforderungen an die Zuverlässigkeit erfüllt werden müssen. Wie allgemein bekannt, ist eine dem Meerwasser ausgesetzte Stahlstruktur einer schnellen Korrosion unterworfen (0,1 - 0,5 mm/Jahr), weshalb ihre Betriebslebensdauer, falls kein Schutz vorgesehen ist, auf wenige Jahre begrenzt ist.
Korrosion rührt hauptsächlich von der Anwesenheit von Sauerstoff her, der in Meerwasser in einer scheinbar vernachlässigbaren Menge (ungefähr 10 mg/l) gelöst ist. Diese Menge reicht jedoch aus, um ein Problem in dieser Hinsicht darzustellen.
Um Stahl vor Korrosion zu schützen, kann ein Schutzüberzug verwendet werden, der den Stahl vom Wasser isoliert. Ein solcher Überzug, der im allgemeinen durch ein organisches polymeres Material gebildet wird, ist jedoch nicht völlig undurchlässig für Wasser und Sauerstoff. Er kann außerdem durch mechanische Verletzungen beschädigt oder durch Abrieb abgetragen werden, wodurch der darunterliegende Stahl der Korrosion ausgesetzt wird. Außerdem ist der Überzug einem zeitlichen Abbau unterworfen, so daß regelmäßig wiederkehrende Instandhaltungsarbeiten nötig sind.
Aus den oben genannten Gründen kann ein Schutzüberzug alleine die mit der Korrosion von Stahlstrukturen bei Meerwasseranwendungen verbundenen Probleme nicht lösen, und zwar insbesondere im Fall von Off-Shore-Strukturen für Tiefwasser, bei denen die Instandhaltung ein ernstes Problem darstellt. Tatsächlich konnte durch Verwendung dieser Lösung keine längere Lebensdauer als fünf bis zehn Jahren erreicht werden.
Die beste Lösung der oben genannten Probleme ist durch den kathodischen Schutz gegeben, der das Gebiet der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beim kathodischen Schutz werden der Stahlstruktur mit Hilfe eines elektrischen Schaltkreises Elektronen in einer Menge zugeführt, die der Menge von Sauerstoff entspricht, der mit der Stahloberfläche in Kontakt ist. Die folgende Sauerstoff- Reduktionsreaktion erzeugt Hydroxylionen:
O&sub2; + 2H&sub2;O + 4e T 4OH&supmin;.
Die durch Sauerstoff hervorgerufene Korrosion der Stahlstruktur wird so gehemmt.
Die Bestimmung der Sauerstoffmenge, die mit der Stahloberfläche in Kontakt ist, dient dazu, den für einen vollständigen kathodischen Schutz benötigten kritischen Wert der Stromdichte zu bestimmen. Falls die Stromdichte unterhalb des kritischen Wertes liegt, führt die im Überschuß vorhandene Sauerstoffmenge zu Korrosionserscheinungen. Bei darüberliegenden Werten der Stromdichte wird dagegen an der Stahloberfläche Wasserstoff gebildet wird, was eine Versprödung des Stahls verursachen kann, und zwar insbesondere bei Niederfrequenz- Schwingungszuständen.
Falls der Stahl durch einen Überzug geschützt ist, so ist nur eine verringerte Sauerstoffmenge in Kontakt mit der Stahloberfläche. Folglich ist auch die zum kathodischen Schutz der Struktur benötigte Stromdichte verringert. Im Fall von Meeresleitungen, Kaianlagen und ähnlichem wird ein Schutz gegen Korrosion mit Hilfe eines Schutzüberzugs und eines zusätzlichen Systems für kathodischen Schutz erzielt. Dies erlaubt eine Betriebslebensdauer von mindestens 20 oder 30 Jahren.
Stahl wird durch die korrosive Wirkung von Sauerstoff in Meerwasser nicht angegriffen, wenn ein Potentialwert gegen eine Silber/Silberchlorid-Referenzelektrode von weniger als -0,800 V vorliegt. Stahlversprödung kann auftreten, wenn das Potential niedriger als -1,050 V ist. Die Stromdichte kann dagegen innerhalb eines weiten Bereichs variieren, der abhängig von der Sauerstoffmenge ist, die bei den verschiedenen Betriebszuständen in Kontakt mit der Struktur ist.
Bei Off-Shore-Strukturen würde ein Überzug aufgrund der Anwesenheit von Sand in kurzer Zeit durch Abrieb beschädigt werden. Daher wird Stahl, insbesondere in Tiefwasser (wo eine Reparatur von Schäden des Überzugs zu aufwendig ist), gegen Korrosion geschützt, indem man Systeme für kathodischen Schutz auf die unbeschichtete Stahlstruktur anwendet.
Wie oben erwähnt wurde, kann die Stromdichte innerhalb weiter Grenzen (im Bereich von 0,05 - 0,5 A/m²) variieren, und zwar abhängig von der geographischen Lage, dem Klima, den Meeresbedingungen und der Geometrie der zu schützenden Struktur. Die Struktur kann Elemente umfassen, die mehr oder weniger den korrosiven Angriff des Meerwassers ausgesetzt sind, wobei dies auch von der Tiefe abhängt, in der die Elemente angeordnet sind.
Falls überdies der zu schützenden Struktur Strom mit Hilfe von Opferanoden (Zn, Al) zugeführt wird, die mit der Struktur elektrisch verbunden sind, so führt dies dazu, daß das System für kathodischen Schutz selbstregelnd wird, d.h. daß der Potentialwert innerhalb des Sicherheitsbereichs bleibt.
Beim Projektieren eines Systems für kathodischen Schutz mit Hilfe von Opferanoden müssen neben den Eigenschaften der Anoden die folgenden Werte berücksichtigt werden:
1. Stromdichte unter den ungünstigsten Bedingungen. Dieser Wert wird benötigt, um die Mindestanzahl von Opferanoden zu bestimmen.
2. Mittlere Schutzstromdichte, die, um repräsentativ zu sein, über einen ausreichend langen Zeitraum gemessen wird. Dieser Wert dient dazu, das Gewicht der Opferanoden zu bestimmen und damit die geforderte Betriebslebensdauer sicherzustellen.
Wegen der von der kathodischen Sauerstoffreduktion verursachten Alkalität scheidet sich auf der Oberfläche der Struktur eine Calciumcarbonat-Magnesiumhydrat-Schicht ab. Diese Schicht wirkt als Schutzüberzug, weshalb nur eine beträchlich verringerte Sauerstoffmenge in Kontakt mit der Oberfläche der Struktur sein kann. Folglich ist die von diesen Systemen für den kathodischen Schutz benötigte Stromdichte vergleichsweise gering.
Die Schutzschicht kann jedoch, z.B. durch Seestürme, immer wieder abgelöst werden. Folglich muß das System für den kathodischen Schutz so dimensioniert werden, daß die Schicht sobald wie möglich wieder schnell gebildet wird.
Wird der kathodische Schutz mit Hilfe der Fremdstrommethode bewirkt, so muß das System für den kathodischen Schutz auf der Grundlage der maximalen Stromdichte dimensioniert werden. Bei der Fremdstrommethode wird ein externer elektrischer Schaltkreis mit einer Stromversorgung verbunden, und es werden unlösliche Anoden (z.B. platinierte Titananoden oder Edelmetall-aktivierte Titananoden) verwendet, die in der Nähe der zu schütztenden Stahlstruktur angeordnet sind. In diesem Fall müssen drei Gesichtspunkte berücksichtigt werden:
1. Das System für den kathodischen Schutz ist nicht selbstregelnd. Die unlöslichen, jeweils mit Hilfe eines Kabels mit der Stromversorgung verbundenen Anoden sind von begrenzter Anzahl, wobei lange Strompfade zwischen der Anode und der zu schützenden Struktur vorhanden sind. Die daraus resultierende ohmschen Verluste können, wenn das Potential des Stahls zu negativ wird, einen zu starken Schutz verursachen, was eine Versprödung des Stahls mit sich bringt.
2. Das System für den kathodischen Schutz kann durch geeignetes Einstellen der Stromversorgung geregelt werden, wenn die die Stromdichte und die Schutzwirksamkeit der Calciumcarbonat- Magnesiumhydrat-Schicht betreffenden Verhältnisse überwacht werden.
3. Wegen der begrenzten Anzahl von Anoden besteht die Gefahr, daß die Stahloberfläche nahe der Anoden zu stark geschützt wird, während abgeschirmte oder weit von den Anoden entfernte Stahloberflächen zu schwach geschützt werden können. Die Calciumcarbonat- Magnesiumhydrat-Schutzschicht erfüllt eine grundlegende Aufgabe, indem sie für einen gleichförmigen Schutz sorgt, falls die Anodenposition in Hinsicht auf die Geometrie der Struktur optimiert wurde. Vorteilhaft können Modelle und numerische Programme verwendet werden, um das die Struktur umgebende elektrische Feld zu untersuchen und die Anoden geeignet zu positionieren, oder es andererseits bezogen auf eine feste Anodenposition zu untersuchen, und vorteilhaft den gesamten Schutzstrom zu bestimmen, der zur Schaffung der gleichförmigsten Stromverteilung nötig ist.
Aus dem oben beschriebenen wird die Komplexität der verschiedenen, das System für den kathodischen Schutz betreffenden Faktoren und damit die Notwendigkeit einer Bestimmung dieser Faktoren deutlich. Dies trifft sowohl für die Projektierungsphase als auch für die Zeit während des Betriebs des Systems zu, um die Leistungsfähigkeit des Systems durch eine geeignete Regelung des Fremdpotentials und des Schutzstroms zu optimieren.
Die Druckschrift US-A-4 056 446 offenbart eine Vorrichtung zur taucherlosen Aufnahme von Daten, die zur Bestimmung des kathodischen Schutzes eines Teils einer zu schützenden Struktur dienen. Die Vorrichtung umfaßt eine Referenzelektrode, die entlang von am Oberteil und am Boden der zu schützenden Struktur befestigten Führungsseilen beweglich ist. Das Führungsseil ist an einem Ende über der Oberfläche an der Struktur und am anderen Ende nahe dem Boden an einem Verankerungsmittel befestigt, so daß es in der Nähe des Teils der Struktur vorbeiläuft, der zum Schutz abgetastet werden soll.
Die Druckschrift US-A-2 947 679 offenbart ein Testsystem, mit dem Korrosionsuntersuchungen ermöglicht werden. Das System umfaßt eine Vielzahl von Probestücken in Form von Stahlringen und eine Referenzelektrode, die elektrisch mit einem Voltmeter verbunden sind. Das System dient der Bestimmung der Korrosionsrate der Probenstücke, um so eine Bestimmung des Betrags der Stromdichte zu ermöglichen, der für einen kathodischen Schutz des untersuchten Stahls benötigt wird. Die Korrosionsrate wird unter Laborbedingungen bestimmt. Der erhaltende Wert wird dann als Basis für den kathodischen Schutz der Stahlstruktur in der Praxis verwendet.
Es ist daher die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln und Regeln der genannten Parameter bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Erfassen von chemisch-physikalischen und elektrochemischen Parametern bereit, wie den pH-Wert, die Konzentration des gelösten Sauerstoffs, den spezifischen Widerstand und die Temperatur, und zum Bestimmen der kathodischen Polarisationskurve für Sauerstoffreduktion sowie der Kinetik und zeitlichen Entwicklung (z.B. bezüglich der Dicke, Zusammensetzung, Dichtheit) der Bildung der Calciumcarbonat-Magnesiumhydrat- Schutzschicht.
Die Vorrichtung kann an dem Ort eingerichtet werden, an dem die zu schützende Struktur eingerichtet werden wird (Kaianlage, Plattform, Pipeline oder ähnliches), um die nötigen Daten über einen ausreichend langen Zeitraum (z.B. ein Jahr) zu sammeln.
Alternativ dazu kann die Vorrichtung auch in der Nähe einer bestehenden, mit der Fremdstrommethode kathodisch geschützten Struktur eingerichtet werden, um diejenigen Daten zu erfassen und zu übermitteln, die für eine fortlaufende automatische Regelung des Stromversorgungsgeräts oder der Stromversorgungsgeräte nötig sind.
Die vorliegende Erfindung erlaubt außerdem die Erfassung und Analyse der oben genannten Daten und Parameter und eine automatische Regelung des Systems für den kathodischen Schutz.
Erfindungsgemäß werden die Daten auf einfache, direkte und fortlaufende Weise gesammelt, ohne daß häufige Kontrollen oder Untersuchungen nötig würden, die insbesondere bei Meerwasser-Anwendungen schwierig und mühsam sind. Dabei müssen nämlich zur Zeit Taucher oder Unterwasserfahrzeuge eingesetzt werden.
Durch Überwachen des Systems für den kathodischen Schutz auf sorgfältige und zuverlässige Weise wird eine bessere Leistungsfähigkeit erzielt.
Die bereitgestellte erfindungsgemäße Vorrichtung, wie definiert in Anspruch 1, ist zum Erfassen von chemisch- physikalischen, elektrochemischen, elektrischen und mechanischen Parametern zum Projektieren und/oder Betreiben von Anlagen für den kathodischen Schutz geeignet, die auf Stahlstrukturen angewendet werden, die korrosiven Umgebungen ausgesetzt sind, und zwar entweder natürlichen Umgebungen, wie Meerwasser, Süß- und Brackwässer und Erdboden, sowie industriellen Umgebungen, wie Lösungen oder nasse Feststoffe in Rohren, Tanks, Apparaturen und ähnlichem. Die Vorrichtung ist mit einer herkömmlichen Überwachungseinheit verbunden, umfassend eine Stromversorgungsquelle, eine automatische Steuerschaltung für verschiedene Funktionsabläufe wie Messung, Polarisierung und ähnliches, Meßschaltungen, eine Datenverarbeitungseinrichtung und Speichermittel für die Meßdaten. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem umfaßt:
Ein mehradriges Kabel (1), das durch eine von einer ringförmigen Anordnung (10) isolierter, elektrisch leitender Drähte (11) umgebenen elektrisch leitenden Innenader (9) gebildet wird, wobei das Kabel von einem elektrisch isolierenden, elastischen Mantel (12) umhüllt ist;
mehrere elektrochemische Fühler mit mehreren leitenden Hülsen (5, 6; 5, 7, 5', 7'; 14, 16, 17), die an dem Kabel (1) angeordnet und über die Drähte (11) oder die Ader (9) mit einer Überwachungseinheit elektrisch verbunden sind, und mehrere Fühlerelektroden, die an den Hülsen angeordnet und durch direkten Kontakt elektrisch mit den Hülsen verbunden sind, so daß die Fühlerelektroden über die Drähte mit der Überwachungseinheit elektrisch verbunden sind;
und mehrere innerhalb geschlossener Kammern (26) angeordnete herkömmliche Fühler, wobei die Kammern an Abschnitten des Kabels (1) ohne Mantel (12) vorgesehen sind, und jede der Kammern eine an dem Kabel (1) angeordnete, stromleitende Hülse (2) umfaßt, die länger als der Abschnitt ohne Mantel ist, so daß die Hülse (2) die Kammer (26) seitlich begrenzt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Reihe von Fühlern, die an einem mehradrigen, von einer elektrisch leitenden Innenader gebildeten Kabel angeordnet sind. Das Kabel weist gute mechanische Eigenschaften auf. An einem seiner Enden ist eine metallische Befestigungsöse mit Hilfe einer elektrisch isolierenden und hydraulisch abgedichteten Kupplung verbunden. Um die Ader herum ist eine Anordnung einer geeigneten Anzahl von isolierten, elektrisch leitenden Drähten angeordnet, wobei deren Anzahl von der Anzahl der Fühler abhängt.
Die kreisförmige Anordnung von Ader und Drähten ist von einem im wesentlichen zylindrischen Mantel umhüllt, der aus einem elastischen, isolierenden Material, wie Kautschuk, hergestellt ist. Die Einheit von Ader, Drahtanordnung und Mantel sieht daher wie ein elektrisches Kabel aus, und ist einem elektrischen Kabel auch tatsächlich ähnlich.
Entlang der Länge des Kabels sind in geeigneten Abständen Metallhülsen angeordnet. Der Innendurchmesser dieser Hülsen ist etwas größer als der Durchmesser des Kabels. Eine hydraulische Abdichtung, die auch in Tiefwasser wirksam ist, wird mit Hilfe geeigneter Harze oder Kautschukzemente bereitgestellt. Alternativ dazu kann eine chlorbeständige Rohkautschukmischung durch geeignete Gewindelöcher in den Hülsen eingespritzt werden. Diese Löcher werden dann mit einer Kappe verschlossen. Die Mischung wird dann nach dem Zusammenbau vulkanisiert. Ein anderes bekanntes Verfahren zum Bereitstellen der Abdichtung kann darin bestehen, die Endabschnitte der Hülse mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs plastisch nach innen zu verformen (siehe italienische Patentanmeldung Nr. 21754 A/83 des Anmelders der vorliegenden Erfindung).
Die Fühler zum Messen der chemisch-physikalischen, elektrochemischen oder jeglicher anderer benötigter Parameter sind am Ort der Metallhülsen angeordnet und mit Hilfe der elektrisch leitenden, um die Ader herum angeordneten Drähten elektrisch mit herkömmlichen Überwachungseinheiten verbunden.
Die Fühler und die zugehörigen elektrischen Verbindungen sind auf unterschiedliche Weisen abhängig von der Art der Messung eingerichtet. Die Elektrodenfühler, die zum Messen des Potentials, des pH-Werts, des spezifischen Widerstands und der Sauerstoffkonzentration geeignet sind, sind normalerweise in Form eines auf den metallischen Hülsen angeordneten Rings ausgebildet, der typischerweise aus Titan hergestellt ist. Im Gegensatz dazu sind Thermometer, Hygrometer, Dehnungsmeßgeräte und Vorrichtungen zum Messen des elektrischen Stroms, des magnetischen Flusses, zur Messung von Schwingungen, Vibrationen und Verschiebungen aufgrund von Wellen oder Meeresströmungen am vorteilhaftesten in den hohlen, abgedichteten Gehäusen enthalten. Die Gehäuse werden geschaffen, indem man den isolierenden Mantel entfernt und an den beiden aufgeschnittenen Flächen im wesentlichen ringförmige Klemmelemente anordnet. Die Klemmelemente liegen an den aufgeschnittenen Flächen an und werden durch eine Manschette gebildet, die längs des Durchmessers in zwei Hälften geteilt ist. Die Manschette weist den gleichen Außendurchmesser wie der isolierende Mantel auf. Ihr Innendurchmesser ist etwas größer als der Durchmesser der kreisförmigen Anordnung der leitenden Drähte.
Die beiden Hälften der geteilten Manschette werden durch Sperrorgane verbunden, um nach dem Zusammenbau eine kreisförmige Buchse zu bilden.
Jede der beiden aus Stahl oder anderen geeigneten widerstandsfähigen Materialen hergestellten Buchsen liegt an der zugehörigen ringförmigen aufgeschnittenen Fläche des isolierenden Kautschukmantels an und begrenzt ein kreisförmiges Loch für den Durchtritt der Verbindungsdrähte.
Eine auf das Kabel an dem Abschnitt ohne Mantel aufgeschobene Metallhülse begrenzt seitlich den zur Aufnahme der Fühler bestimmten ringförmigen Raum. Die Metallhülse ist länger als der Abschnitt ohne Mantel und weist einen etwas größeren Durchmesser als der isolierende Mantel auf. Um die Hülse am Kabel festzuklemmen, wird die Hülse dann jeweils an den beiden Buchsen plastisch nach innen verformt. Eine hydraulische Abdichtung zwischen Hülse und Mantel kann geschaffen werden, indem man wie oben beschrieben, Harze, Kautschukzement oder Rohkautschuk, der danach vulkanisiert wird, eingießt oder einspritzt, oder indem man die Endabschnitte der Hülse plastisch nach innen verformt.
Der Typ und die Geometrie der mit der Vorrichtung verbundenen Elektrodenfühler hängt von der spezifischen Anwendung ab. Insbesondere können erfindungsgemäß wenigstens drei verschiedene Typen von Elektrodenfühlern vorgesehen sein. Eine erste Ausführungsform umfaßt eine Elektrode oder vorzugsweise ein Elektrodenpaar, bestehend aus einer Elektrode aus aktiviertem Ventilmetall und einer Referenzelektrode, z.B. aus Silber/Silberchlorid, die zwischen isolierenden Schilden eingeschlossen sind, die so ausgebildet sind, daß sie das elektrische Feld genau begrenzen. Bei einer zweiten Ausführungsform ist ein Fühler vorgesehen, der zur Bestimmung der zeitlichen Entwicklung der Calciumcarbonat-Magnesiumhydrat- Schutzschicht auf einem kathodisch polarisierten Metall (z.B. Stahl) bei einem vorbestimmten Potential geeignet ist. Der Fühler wird durch zwei Elektroden dieses Metalls und durch zwei Referenzelektroden gebildet, die mit Schilden zum Begrenzen des elektrischen und diffusiven Felds versehen sind. Bei einer dritten Ausführungsform ist eine aus einem aktivierten Ventilmetall gefertigte Hochstromelektrode vorgesehen, die entweder als Hochstromanode oder als zweite Elektrode zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit des Seewassers oder als Kathode während bestimmter experimenteller Phasen wirken kann.
Die Referenzelektroden der ersten beiden Fühlertypen sind koplanar zu den stromführenden Elektroden und sind in ringförmigen seitlichen Ausnehmungen angeordnet, die von den isolierenden Schilden begrenzt werden, um die Äquipotentialflächen nahe der polarisierten Elektrodenoberfläche zu schneiden und den Beitrag der ohmschen Verluste zu den abgelesenen Werten zu minimieren. Geeignete Referenzelektroden können z.B. durch Ag/Cl- oder Zn-Ringe gebildet werden, die auf einer Ventilmetallhülse angebracht sind, deren exponierte Oberfläche als Kathode wirkt und für eine kleine anodische Polarisation der Referenzelektrode sorgt, so daß deren Oberfläche aktiviert gehalten wird.
Ein periodisches, anodisches Polarisieren der Ventilmetalloberflächen hemmt die Bildung von Krusten oder Verschmutzungen.
Durch Verwendung der drei oben beschriebenen Typen von Fühlern, die mit den isolierten, die Ader umgebenden Drähten verbunden sind, kann die kathodische Polarisationskurve von Sauerstoff ermittelt werden, sowie die Sauerstoffkonzentration durch den Sauerstoff- Diffusionsgrenzstrom. Der spezifische Widerstand des Wassers wird durch Messen des spezifischen Widerstands zwischen zwei aktivierten Ventilmetallelektroden bei einem Wechselstrom bestimmt, wohingegen die Kinetik des Wachstums der Calciumcarbonat-Magnesiumhydrat- Schutzschicht unter verschiedenen kathodischen Potentialen durch Messen von Widerstandsänderungen bestimmt wird. Spezielle Beispiele werden im folgenden detailliert beschrieben.
Ein anderer Typ von Fühler zum Messen des pH-Werts kann vorgesehen sein, der durch einen Metallring, z.B. aus Antimon oder dessen Legierungen, und eine Referenzelektrode, wie oben beschrieben, gebildet wird. Der Metallring ist auf einer Ventilmetallhülse angebracht, deren exponierte Oberfläche durch eine isolierende Schicht geschützt ist.
Anzahl und Typ der erfindungsgemäßen, mit dem zugehörigen Drähten der Drahtanordnung verbundenen Fühler wird im wesentlichen von den nötigen oder gewünschten Messungen abhängen. So können z.B. einige der oben erläuterten Fühler weggelassen werden, falls die entsprechenden Parameter bereits bekannt sind oder für die zu überwachende oder zu projektierende Anlage nicht wichtig sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung die drei verschiedenen, oben genannten Typen von Elektroden sowie jeweils einen Fühler zum Messen des pH-Wertes und der Temperatur. Diese Fühler erlauben es, die wichtigsten und nützlichsten Werte zu überwachen.
Die Drähte der die Ader umgebenden Drahtanordnung sind mit einer Überwachungseinheit verbunden, die entweder auf der zu schützenden Struktur oder auf einer Schwimmboje angeordnet ist oder unter Wasser gehalten wird. Die Überwachungseinheit umfaßt eine Stromversorgungsquelle, einen automatischen Steuerschaltkreis für die verschiedenen Funktionsabfolgen (Messung, Polarisation, usw.), Meßschaltkreise, eine Datenverarbeitungseinrichtung und ein Speichersystem für Meßdaten oder ein Fernübertragungssystem, falls die Überwachungseinheit nicht erreichbar ist oder eine Inaugenscheinnahme problematisch ist.
Die Komponenten der Überwachungseinheit sind herkömmlichen Typs, auf dem Markt erhältlich und einem Fachmann allgemein bekannt. Daher erfolgt keine weitere Beschreibung dieser Komponenten.
Die Abmessungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind nicht besonders kritisch und hängen hauptsächlich von der Geometrie der zu überwachenden Struktur ab. Typischerweise weist das isolierende elektrische Kabel eine Länge von einigen Metern bis zu mehreren hundert Metern und eine Dicke zwischen 10 und 200 mm auf. Die Metallhülsen weisen eine Stärke von 0,5 bis 2 mm auf, wohingegen ihre Länge zwischen einigen Dezimetern bis zu einigen Metern variieren kann. Die Hülsen können, wie oben bemerkt, aus Titan bestehen, sowie aus Eisen, Kupfer oder dessen Legierungen, rostfreiem Stahl, Ventillmetall, Graphit, Gußmagnetit.
Die Referenzelektroden können aus Silber/Silberchlorid, Zink, Goldamalgan und ähnlichem bestehen. Ebenso kann der Fühler zum Messen des pH-Werts des Meerwassers durch eine einer schwachen intermittierenden kathodischen Polarisation unterworfenen Palladium-Elektrode, oder, wie oben angegeben, durch eine Elektrode aus einer Antimonlegierung gebildet sein.
Wie oben bemerkt, kann die Abdichtung zwischen dem Kabel und den Metallhülsen mit verschiedenen Methoden geschaffen werden. Die offensichtlichste Methode besteht im Einspritzen oder Eingießen von Harzen (z.B. eines Epoxydharzes) oder von Kautschukzement (z.B. eines Silikonkautschuks), um den schmalen Zwischenraum zwischen dem isolierenden Mantel und der inneren Oberfläche der Kabel auszufüllen. Alternativ dazu kann eine heiß aushärtende Kunststoffhülse verwendet werden, die eine Länge von 10 bis 40 cm aufweist und die Metallhülse über eine Länge von 5 bis 20 cm übergreift.
Ein elektrischer Kontakt zwischen einer Metallhülse und einem der Drähte kann in bekannter Weise mit Hilfe eines elastischen, radial ausdehnbaren Metallelements geschaffen werden.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen sollen die Erfindung nur veranschaulichen, sie jedoch nicht beschränken. Es zeigen:
Figur 1 eine Ansicht eines Longitudinalschnitt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die mit sechs Meßsektionen (A, B, C, D, E und F) ausgerüstet ist;
Figur 2a eine Ansicht eines Transversalschnitts längs der Linie I-I der Fig. 1;
Figur 2b eine Ansicht eines Transversalschnitts längs der Linie II-II der Fig. 1;
Figur 2c eine Ansicht eines Transversalschnitts längs der Linie III-III der Fig. 1;
Figuren 3 bis 6 vergrößerte Ansichten jeweils der Sektionen A, B, C und D der Fig. 1, wobei die Sektionen mit verschiedenen Fühlertypen ausgerüstet sind;
Figur 7a eine Ansicht eines Longitudinalschnitts eines hydraulisch abgedichteten Gehäuses (Sektion E der Fig. 1) für einen oder mehrere bekannte Fühler (nicht dargestellt in der Figur), der bzw. die in einem hydraulisch abgedichteten Raum angeordnet sein muß bzw. müssen.
Figur 7b eine Ansicht eines Transversalschnitts längs der Linie IV-IV der Fig. 7a; und
Figur 8 einen Ausschnitt der Befestigungs- und Zugösen der Sektion F in Fig. 1.
In den Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 1 das isolierte Kabel, das von der elektrisch leitenden Innenader 9 und einer kreisförmigen Anordnung 10 isolierter, elektrisch leitender Drähte 11 gebildet wird. Das Kabel ist von einem Mantel 12 umhüllt, der aus einem elektrisch isolierenden, elastischen Material, wie Kautschuk, hergestellt ist. Eine Hülse 2 ist auf eine wie oben beschriebene Weise mit dem Kabel 1 durch Klemmung verbunden und hydraulisch abgedichtet. Die Hülse 2 ist aus einem metallischen Material (z.B. Titan, Kupfer) oder Graphit hergestellt und ist koaxial zum Kabel 1 angeordnet.
In Fig. 1 sind Sektionen A, B, C und D wiedergegeben, um die Orte der verschiedenen Fühlertypen zu definieren. Die Sektion A entspricht einem Fühler, der durch zwei isolierende Schilde 3 und 3' (siehe Fig. 3) gebildet wird. Die Schilde sind z.B. aus anodisiertem oder beschichtetem Titan oder aus Kunststoffmaterial hergestellt. Sie sind geeignet, das elektrische und diffusive Feld zu begrenzen, und sind koaxial auf der Metallhülse 2 bzw. dem Kabel 1 befestigt. Zwischen dem Schild 3 und der Hülse 2 liegt eine elektrisch isolierende Füllschicht 13. Im Gegensatz dazu berührt das Schild 3' unmittelbar das Kabel 1. Das Schild 3 bildet eine ringförmige Ausnehmung 4, in der eine aus Silber/Silberchlorid gefertigte Referenzelektrode 5 angeordnet ist. Die Referenzelektrode 5 wird durch einen Silberring gebildet, der unmittelbar die Hülse 2 berührt.
Eine durch ein aktiviertes Ventilmetall gebildete Hülse 6 ist unmittelbar auf dem isolierten Kabel 1 befestigt und durch einen der Drähte 11 elektrisch mit der Überwachungs- und Stromversorgungseinheit (nicht gezeigt) verbunden.
Die Sektion B der Fig. 1 entspricht einem zweiten Fühlertyp, wobei die gleichen Bezugsziffern zur Bezeichnung der gleichen Elemente wie bei der Sektion A verwendet werden. Die Elektrode wird durch zwei voneinander beabstandete und auf dem Kabel 1 befestigten Stahlhülsen 7 und 7' gebildet (Fig. 4). Die Hülsen sind, wie die Elektrode 6, jeweils elektrisch mit einem zugehörigen Draht 11 verbunden.
Die Sektionen C, D und E der Fig. 1 entsprechen einem Fühler für die Messung des pH-Werts, einer Hochstromelektrode bzw. dem abgedichteten, einen Fühler enthaltenden Gehäuse. Dies ist in den Fig. 5, 6 bzw. 7 detaillierter dargestellt.
Schließlich ist in Sektion F der Fig. 1 die Befestigungs - und Zugöse am Ende der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Diese Endöse ist in Fig. 8 detaillierter dargestellt.
Fig. 2a zeigt die typische Ansicht eines Transversalschnitts des Kabels 1 einschließlich der von der kreisförmigen Anordnung 10 elektrisch isolierter Drähte 11 umgebenen elektrisch leitenden Innenader 9. Die Anzahl der Drähte hängt von der benötigten Anzahl von Verbindungen mit den Fühlern ab.
Fig. 2b zeigt die typische Ansicht eines Transversalschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Ort, an dem eine Metallhülse vorgesehen ist. Die Figur zeigt die Innenader 9, die kreisförmige Anordnung 10 elektrisch isolierter Drähte 11, den Kautschukmantel 12 und die elektrisch mit einem der Drähte 11 verbundene Metallhülse 2.
Fig. 2c zeigt eine typische Ansicht eines Transversalschnitts eines hydraulisch abgedichteten Gehäuses für die physikalischen Fühler. Die Figur zeigt die Innenader 9, die kreisförmige Anordnung 10 elektrisch isolierter Drähte 11, die Metallhülse 2 und den abgedichteten Raum 26 für die elektrisch mit den Drähten 11 verbundenen physikalischen Fühler.
In Fig. 3 ist die Sektion A der Fig. 1 detaillierter dargestellt. In dieser sowie in den folgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern die gleichen Teile. Die elektrische Verbindung eines der Drähte 11 mit der Elektrode 6 ist mit A1 bezeichnet, wohingegen A2 die Verbindung eines anderen Drahts 11 und der Referenzelektrode 5 bezeichnet. Die Bezugsziffer 13 bezeichnet die elektrisch isolierende Füllschicht zwischen dem Schild 3 und der Metallhülse 2. Der Silberring 5 ist mit einem der Drähte 11 über die Hülse 2 verbunden.
In Fig. 4 ist die Sektion B der Fig. 1 detaillierter dargestellt. Die aus Stahl oder aktiviertem Ventilmetall gebildeten Elektroden 7, 7' sind jeweils mit verschiedenen Drähten 11 elektrisch verbunden (die Verbindungen sind mit B1 bzw. B2 bezeichnet). Für die Elektroden 7, 7' ist jeweils eine Referenzelektrode 5, 5' vorgesehen, und zwar in einer ringförmigen, durch das Schild 3 gebildeten Ausnehmung 4, um den Beitrag der ohmschen Abfälle zu den gemessenen Werten zu minimieren. Die Referenzelektroden 5 und 5' sind jeweils wiederum mit anderen zugehörigen Drähten 11 verbunden (und zwar durch die Verbindungen B3 bzw. B4).
Fig. 5 bezieht sich auf die Sektion C der Fig. 1, in der eine Elektrode zum Messen des pH-Werts angeordnet ist. Diese Elektrode wird durch einen Ring 14 aus Antimon oder dessen Legierungen gebildet und ist auf einer ersten leitenden Hülse 2 angebracht, die zu beiden Seiten des Rings 14 von einem isolierenden, heiß aushärtenden Material 15 bedeckt ist. Einer der Drähte 11 ist mit der Hülse 2 verbunden, die elektrisch mit dem Antimonring 14 verbunden ist, wobei die Verbindung mit C2 bezeichnet ist. In ähnlicher Weise ist eine aus einem Silberring 16 bestehende Referenzelektrode auf einer zweiten leitenden Hülse 2' angebracht, die der ersten benachbart ist und mit einem einzelnen Draht 11 verbunden, wobei diese Verbindung mit C1 bezeichnet ist.
Fig. 6 bezieht sich auf die Sektion D, bei der die Hochstromelektrode 17 aus aktiviertem Titan direkt elektrisch mit der Innenader 9 verbunden ist (der Verbindungspunkt ist mit D1 bezeichnet), wohingegen eine zweite Verbindung D2 mit einem anderen Draht 11 für Meßzwecke vorgesehen ist. Dieser andere Draht unterliegt nicht einem Stromfluß und ohmschen Verlusten.
In Fig. 7a ist ein typisches, hydraulisch abgedichtetes Gehäuse für einen oder mehrere Fühler (mechanische, physikalische oder ähnliche Fühler), die eine hydraulische Abdichtung benötigen gezeigt. Ein Raum 26 wird seitlich durch die Metallhülse 2 und an den Enden durch zwei Buchsen 27 begrenzt. Die Buchsen berühren die aufgeschnittenen Flächen des isolierenden Mantels 12, von dem ein geeigneter Teil vorher entfernt wurde. Die beiden Buchsen 27 begrenzen eine kreisförmige Öffnung 30 für die Durchführung der Innenader 9 und der kreisförmigen Anordnung 10 von Drähten 11, mit denen der oder die in dem Gehäuse angeordneten Fühler elektrisch verbunden ist bzw. sind. Ein plastisches Nach-Innen-Verformen der Metallhülse 2 an den beiden Buchsen 27 erlaubt eine Befestigung der Buchsen an der Hülse und stellt damit eine Klemmverbindung der Hülse mit dem Kabel 1 her.
Fig. 7b zeigt aus zwei Halbbuchsen 28 und 28' bestehende Buchsen 27, die mit Sperrorganen zum Verbinden der Halbbuchsen versehen sind. Die Halbbuchsen begrenzen die Öffnung 30, sobald die diametralen Flächen 31 und 31' durch Verpressen der äußeren Hülse 2 zusammengedrückt werden.
Fig. 8 zeigt den Endteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend eine Öse 8 und einen zylindrischen Körper 25 aus einem gegenüber der Korrosion durch Wasser beständigen Material (z.B. Titanmonel oder Hastelloy). Der zylindrische Körper 25 weist im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der auf ein Ende des Kabels 1 aufgeschobene Mantel 2 auf. Der zylindrische Körper 25 ist koaxial zum Mantel 2 angeordnet und ist mit einem Ende des Mantels 2 verschweißt. Die Schweißverbindung ist in der Figur mit der Bezugsziffer 18 bezeichnet. Der zylindrische Körper 25 ist mit einer blinden Gewindebohrung 19 versehen, die geeignet ist, einen entsprechenden koaxialen Gewindezapfen 26 einer Buchse 20 aufzunehmen, die aus einem im wesentlichen steifen, elektrisch isolierenden Material, wie aus Bakelit oder einem keramischen Material, gefertigt ist. Die Buchse 20 ist wiederum mit einer blinden Gewindebohrung 22 versehen, die geeignet ist, einen koaxialen Gewindezapfen 27 einer Metallbuchse 24 aufzunehmen. Die Buchse 24 ist mit einer blinden koaxialen, dem Zapfen 27 gegenüberliegenden Gewindebohrung 28 versehen, und erlaubt dadurch das Festlegen eines Endes der Ader 9 mit Hilfe einer bekannten Technik, z.b. durch Verquetschen des oberen Teils der Buchse 24.
Die Abdichtung zwischen dem oberen Ende des Mantels 2 und dem Kabel 1 wird z.B. durch Einspritzen von Harz, oder von Kautschukzement oder von Rohkautschuk, der danach vulkanisiert wird, oder durch Verwendung eines heiß aushärtenden Verbindungsstücks oder durch plastisches Nach-Innen-Verformen des Endteils des Mantels 2 vermittelt. Dadurch wird eine wirkungsvolle hydraulische Abdichtung auch in Tiefwasser geschaffen. Es können aber auch andere gleichwertige Lösungen verwendet werden.
Die oben beschriebene Vorrichtung kann zusammen mit herkömmlichen Überwachungssystemen während der unterschiedlichen Betriebsphasen verwendet werden. In Abhängigkeit von den verschiedenen Anwendungen können unterschiedliche Verschaltungen zur Anwendung kommen.
Bei einer vorbereitenden Phase kann das ordnungsgemäße Funktionieren der Referenzelektroden beurteilt werden, indem bei sehr geringer Stromdichte eine anodische Polarisation eingerichtet wird und die Potentiale von jeweils zwei Referenzelektroden verglichen werden, wobei die anderen Fühler elektrisch abgetrennt sind. Eine anodische Polarisation der elektrischen Verbindungen A1 (Fig. 3) und D1 (Fig. 6) kann gegenüber den als Kathoden wirkenden elektrischen Verbindungen B1 und B2 (Fig. 4) eingerichtet werden, so daß die Oberfläche der aktivierten Titanelektroden rein wird, also befreit wird von Krusten und Verschmutzungen.
Durch Einrichten einer kathodischen Polarisation der elektrischen Verbindung A1 (Fig. 3) gegenüber D1 (Fig. 6) und Bestimmen des Potentials mit Hilfe der elektrischen Verbindung A2 erhält man die Spannungspolarisationskurve für kathodische Sauerstoffreduktion und die Grenzstromdichte für Sauerstoffdiffusion.
In ähnlicher Weise kann durch eine Langzeitaufnahme die Kinetik der Bildung der Calciumcarbonat-Magnesiumhydrat- Schutzschicht bestimmt werden.
Darüber hinaus kann der elektrische Widerstand der elektrischen Verbindung A1 (Fig. 3) gegen D2 (Fig. 6) unter Wechselstrom in regelmäßigen Zeitabschnitten bestimmt werden.
Eine Zersetzung der auf der Struktur gebildeten Schutzschicht kann nachgewiesen werden, indem man die elektrische Verbindung A1 (Fig. 3) gegen die elektrische Verbindung D1 (Fig. 6) anodisch polarisiert und dann in regelmäßigen Zeitabschnitten den elektrischen Widerstand zwischen A1 und D2 mißt.
Darüber hinaus kann der elektrische Widerstand der elektrischen Verbindung A1 gegen D2 nachgewiesen werden, um mit Hilfe einer Eichung den spezifischen elektrischen Widerstand von Meerwasser zu bestimmen. Der Temperaturwert erlaubt es, den Salzgehalt des Meerwassers zu bestimmen.
Schließlich kann durch Einrichten einer kathodischen Polarisation der elektrischen Verbindungen B1 und B2 (Fig. 4) gegen D1 (Fig. 6) bei einem durch Verwenden der elektrischen Verbindungen B3 und B4 (Fig. 4) überwachten Potential die Bildung der Schutzschicht bestimmt werden, indem man unter Wechselstrom den Widerstand zwischen den elektrischen Verbindungen B1 und B2 (Fig. 4) periodisch mißt.
Das Verfahren zum Bestimmen der Funktionsfähigkeit der Referenzelektroden (5, 5') mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß es das Aufprägen eines anodischen Polarisationsstroms niedriger Stromdichte zwischen einem Paar von Anoden (5, 5') und einem Paar von Kathoden (7, 7') umfaßt, um die anodische Polarisationskurve einer Anode (5) gegen eine andere Referenzanode (5') und umgekehrt zu bestimmen, wobei die übrigen Elektroden unwirksam sind.
Darüber hinaus wird die Polarisationskurve für kathodische Sauerstoffreduktion mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt, indem man einer zwischen zwei Schilden (3, 3') angeordneten Hülsenelektrode (6) einen kathodischen Polarisationsstrom gegen eine andere, elektrisch mit der Ader (9) verbundene Hülsenelektrode (17) aufprägt und das Potential mit Hilfe einer Referenzelektrode (5) bestimmt, die in eine, von einem (3) der Schilde gebildeten Ausnehmung (4) eingelassen ist.
Die Zersetzungsrate der Calciumcarbonat-Magnesiumhydrat- Schutzschicht wird erfindungsgemäß bestimmt, indem man einer zwischen zwei Schilden (3, 3') angeordneten Hülsenelektrode (6) einen anodischen Polarisationsstrom gegen eine andere, elektrisch mit der Ader (9) verbundene Hülsenelektrode (17) aufprägt.
Darüber hinaus ist das Verfahren zur Bestimmung des spezifischen Widerstands des Meerwassers mit Hilfe einer Eichung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß es das Messen des Wechselstromwiderstands einer zwischen zwei Schilden (3, 3') angeordneten Hülsenelektrode (6) gegen eine andere, elektrisch mit der Ader (9) verbundene Hülsenelektrode (17) umfaßt.
Die Bildung oder Zersetzung der Calciumcarbonat- Magnesiumhydrat-Schutzschicht wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt, indem man zwei, zwischen zwei Schilden (3, 3') angeordnete Hülsenelektroden (7, 7') einen kathodischen Polarisationsstrom gegen eine andere, elektrisch mit der Ader (9) verbundene Hülsenelektrode (17) aufprägt, wobei man das Potential mit zwei zugehörigen, in die zugehörige Ausnehmung (4) der beiden Schilde (3, 3') eingelassenen Referenzelektroden (5, 5') überwacht, und man periodisch unter einem Wechselstrom den Widerstand zwischen den beiden Hülsenelektroden (7, 7') mißt.
Außerdem wird ein Verfahren zum Beseitigen von Krusten und Verschmutzungen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitgestellt, das ein anodisches Polarisieren von zwei aus aktivertem Titan gefertigten Hülsenelektroden (6, 17) zum Messen des spezifischen Widerstandes unter Wechselstrom gegen zwei als Kathode wirkende und zwischen zwei Schilden (3, 3') angeordnete Hülsenelektroden (7, 7') umfaßt. Eine (6) der erstgenannten Hülsenelektroden (6, 17) ist zwischen den Schilden (3, 3') angeordnet, die zweite (17) ist elektrisch mit der Ader (9) verbunden.
Es versteht sich, daß die vorangehende Beschreibung einige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung betrifft. Dabei können alle für einen Fachmann naheliegenden Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er in den angefügten Ansprüchen definiert wird. Die möglichen Modifikationen betreffen auch das eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darstellende Verfahren zum Erfassen von chemisch-physikalischen, elektrochemischen und ähnlichen Parametern, die zum Projektieren und/oder Betreiben von Systemen für den kathodischen Schutz dienen.

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen von physikalisch-chemischen electrochemischen, elektrischen und mechanischen Parametern für das Projektieren und/oder Betreiben von Anlagen für den kathodischen Schutz von Stahlstrukturen, die einer korrosiven Umgebung ausgesetzt sind, umfassend

ein mehradriges Kabel (1) das durch eine von einer ringförmigen Anordnung (10) isolierter, elektrisch leitender Drähte (11) umgebenen elektrisch leitenden Innenader (9) gebildet wird, wobei das Kabel von einem elektrisch isolierenden, elastischen Mantel (12) umhüllt ist,

mehrere elektrochemische Fühler mit mehreren leitenden Hülsen (5, 6; 5, 7, 5', 7'; 14, 16, 17), die an dem Kabel (1) angeordnet und über die Drähte (11) oder die Ader (9) mit einer Überwachungseinheit elektrisch verbunden sind, und mehrere Fühlerelektroden, die an den Hülsen angeordnet und durch direkten Kontakt elektrisch mit den Hülsen verbunden sind, so daß die Fühlerelektroden über die Drähte mit der Überwachungseinheit elektrisch verbunden sind,

und mehrere innerhalb geschlossener Kammern (26) angeordnete herkömmliche Fühler, wobei die Kammern an Abschnitten des Kabels (1) ohne Mantel (12) vorgesehen sind und jede der Kammern eine an dem Kabel (1) angeordnete, stromleitende Hülse (2) umfaßt, die länger als der Abschnitt ohne Mantel ist, so daß die Hülse (2) die Kammer (26) seitlich begrenzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der elektrochemischen Fühler durch eine Referenzelektrode (5) und eine Arbeitselektrode (6) gebildet wird, die an dem Kabel (1) zwischen einem Paar isolierter, an dem Kabel befestigter und das elektrische Feld begrenzender Schilde (3, 3') angeordnet sind, wobei die Referenzelektrode (5) ringförmig ist und in einer ringförmigen, von einem der Schilde (3) gebildeten Ausnehmung (4) angeordnet ist und mit einem Draht (11) elektrisch verbunden (A2) ist, und

die Arbeitselektrode (6) von einer aus aktiviertem Ventilmetall gefertigten Hülse gebildet wird, die mit einem zugehörigen Draht (11) elektrisch verbunden (A1) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der elektrochemischen Fühler durch zwei Paare von Referenz- (5, 5') und Arbeitselektroden (7, 7') gebildet wird, die an dem Kabel (1) zwischen einem Paar isolierter, an dem Kabel befestigter und das elektrische Feld begrenzender Schilde (3) angeordnet sind, wobei die Referenzelektroden (5, 5') ringförmig sind und jeweils in einer ringförmigen, von jedem der beiden Schilde (3) gebildeten Ausnehmung angeordnet sind und mit zugehörigen Drähten (11) elektrisch verbunden (B3, B4) sind, und die Arbeitselektroden (7, 7') voneinander beabstandet sind, hülsenförmig ausgebildet sind und aus einem aktivierten Ventilmetall oder Stahl gefertigt sind, und jede der Arbeitselektroden (7, 7') mit einem zugehörigen Draht (11) elektrisch verbunden (B1, B2) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet. daß das die Arbeitselektroden (7, 7') bildende Metall das gleiche wie das der Metallstruktur ist, die geschützt wird oder werden soll.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der elektrochemischen Fühler durch eine ringförmige Elektrode (14) und eine ringförmige Referenzelektrode (16) gebildet wird, wobei die Elektrode (14) mechanisch und elektrisch mit einer teilweise beschichteten, mit einem zugehörigen Draht (11) elektrisch verbundenen (C2) Metallhülse (2) verbunden ist, und die Referenzelektrode (16) elektrisch und mechanisch mit einer anderen, mit einem zugehörigen Draht (11) verbundenen Metallhülse (2') elektrisch verbunden (C1) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der elektrochemischen Fühler durch eine Elektrode (17) gebildet wird, die durch eine Hülse aus aktiviertem Ventilmetall, insbesondere aus aktiviertem Titan, gebildet wird, wobei die Hülse an dem Kabel (1) angeordnet ist, direkt mit der Ader (9) elektrisch verbunden (D1) ist und mit einem zugehörigen Draht (11) elektrisch verbunden (D2) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (26) jeweils an dem Ende der Hülse (2) von zwei Buchsen (27) begrenzt werden, wobei die Buchsen jeweils zwei Halbbuchsen (28, 28') umfassen und ein Paar von Halbbuchsen (28, 28') jeweils eine kreisförmige Öffnung (30) für die Durchführung der Drähte (11) begrenzt, wobei die Drähte (11) mit dem in der Kammer (26) angeordneten Fühler oder Fühlern verbunden sind, die Buchsen (27) mit den Hülsen (2) durch Klemmung verbunden sind und eine hydraulische Abdichtung zwischen den beiden Enden der Hülse (2) und dem Mantel (12) durch einen Kautschukkleber, ein Harz, einen Kautschukzement, durch heiß aushärtende Manschetten oder durch plastische Verformung der beiden Enden der Hülse (2) nach innen vermittelt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) als Elektrode wirkt und mit einem zugehörigen Draht elektrisch verbunden (11) ist.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammmern (26) jeweils einen mechanischen oder physikalischen Fühler wie ein Thermometer, ein Hygrometer, eine Vorrichtung zur Messung des elektrischen Stromes, des magnetischer Flusses, zur Messung von Schwingungen, Vibrationen, und Verschiebungen auf Grund von Wellen oder Meeresströmungen, oder dergleichen enthalten.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (8) vorgesehen sind, um das Kabel (1) auf geeignete Weise zu befestigen und um das Kabel (1) auch in Tiefwasser zu ziehen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungs-und Zugmittel des Kabels (1) eine Öse (8) und einen zylindrischen Körper (25) aus einem unter Meereswasserbedingungen korrosionsbeständigen Material umfassen,

wobei der zylindrische Körper (25) im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie eine an einem Ende des Kabels (1) angebrachte Hülse (2) aufweist, koaxial angeordnet ist und mit einem Ende der Hülse (2) verschweißt ist, und wobei der Körper (25) mit einer blinden Gewindebohrung (19) versehen ist, die dazu eingerichtet ist, einen entsprechenden koaxialen Gewindezapfen (26) einer Buchse (20) aus einem im wesentlichen steifen und elektrisch isolierenden Material aufzunehmen,

wobei die Buchse (20) wiederum mit einer blinden Gewindebohrung (22) versehen ist, die geeignet ist, den koaxialen Gewindezapfen (27) einer Metallbuchse (24) aufzunehmen, wobei

die Buchse (24) mit einer blinden koaxialen, dem Zapfen (27) gegenüberliegenden Gewindebohrung(28) versehen ist, und dadurch das Festlegen eines Endes der Ader (9) auf bekannte Weise erlaubt, und wobei

eine hydraulische Abdichtung zwischen der Hülse (2) und dem Kabel (1) vorgesehen ist, und zwar durch Einspritzen von Harz oder eines Kautschukzements oder von Rohkautschuk, der danach vulkanisiert wird, oder durch Verwendung eines heiß aushärtenden Verbindungsstücks,oder durch plastisches Verformen des Endteils der Hülse (2), falls diese aus Metall gefertigt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (2, 2') aus Titan, Kupfer, dessen Legierungen, Eisen, Stahl, nichtrostendem Stahl, einem Ventilmetall, Graphit oder Magnetit gefertigt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzelektroden (5, 5', 16) aus Silber/Silberchlorid, Zink- oder Goldamalgam gefertigt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (14) aus Antimon oder dessen Legierungen und bei intermittierender anodischer Polarisation, aus Palladium gefertigt ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Kabel (1) und den Hülsen (2, 2') Epoxy - oder Polyurethangießharz, vulkanisierter Rohkautschuk oder eine Chlor-beständige Kautschuk-Mischung befindet.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierte Kabel (1) einen Durchmesser zwischen 10 und 200 mm, die Metallhülsen (2) eine Dicke zwischen 0,5 und 2 mm und das Kabel (1) eine Länge zwischen einigen Metern bis einigen hundert Metern aufweist.

17. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 auf dem Gebiet des kathodischen Schutzes zur Überwachung der Funktion von Referenzelektroden, der Polarisationskurve für kathodische Sauerstoffreduktion, des spezifischen Widerstandes von Meerwasser, der Bildung oder Zersetzung der Kalziumkarbonat-Magnesiumhydrat - Schutzschicht oder der Beseitigung von Krusten und Verschmutzungen.