DE69007763T2

DE69007763T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der von in unterirdischen, benachbarten, metallischen Strukturen fliessenden kontinuierlichen Strömen verursachten Wechselwirkungen.

Info

Publication number: DE69007763T2
Application number: DE69007763T
Authority: DE
Inventors: Michel Blanchard
Original assignee: Gaz de France SA
Current assignee: Engie SA
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2010-12-22
Also published as: US5144253A; FR2656426B1; ATE103643T1; DE69007763D1; EP0435761B1; CA2033218A1; FR2656426A1; EP0435761A1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung gleichstrombedingter Wechselwirkungen an benachbarten, ersten und zweiten unterirdischen metallischen Strukturen, von denen wenigstens eine mit einem Gleichstromgenerator wie einer kathodischen Korrosionsschutzvorrichtung verbunden ist
Es ist wohlbekannt, daß der von einem Generator mit einem an Erde liegenden Anschluß erzeugte Gleichstrom sich durch den Boden ausbreitet und Veränderungen des elektrischen Zustands unterirdischer Einrichtungen hervorrufen kann, die zu einem Abbau dieser Einrichtungen durch Elektrolyse führen können. So rufen eine unterirdische Struktur, die mit einem einen stabilen elektrischen Strom erzeugenden Gleichstromgenerator, z.B. einer herkömmlichen kathodischen Schutzvorrichtung verbunden ist, oder auch eine elektrische Gleichstromleitung, die Streuströme erzeugt, Wechselwirkungen mit benachbarten unterirdischen metallischen Strukturen hervor, d.h. sie führen zu Änderungen des Potentials der metallischen Strukturen, gemessen bezogen auf die Umgebung, in der sie liegen, aufgrund von Veränderungen von Austauschströmen, die von der Umgebung in die Strukturen oder von den Strukturen in die Umgebung fließen. Je nach Größe der bloßliegenden Metalloberfläche einer in Kontakt mit der Umgebung befindlichen Struktur ist die Stromdichte unterschiedlich groß. Die Folgen der Wechselwirkung von Strom mit einer gegebenen Struktur sind umso größer, je größer die Stromdichte selber ist.
Die Wechselwirkungen aufgrund von Gleichstromflüssen im Boden können zu schädlichen Einflüssen einer unterirdischen Struktur auf eine benachbarte unterirdische Struktur führen. Um solche Wechselwirkungen nachzuweisen, wurde bereits vorgeschlagen, das Potential einer jeden solchen Struktur, die z.B. eine unterirdische Rohrleitung sein kann, mit Hilfe von Voltmetern mit hohem Innenwiderstand oder mit Spannungsaufzeichnungsgeräten und im Boden in der Nähe der Strukturen angeordneten unpolarisierbaren Elektroden zu messen. Zur Durchführung der Messungen wird ein Voltmeter oder ein Spannungsaufzeichnungsgerät zwischen eine jede der Strukturen und die entsprechende Bezugselektrode geschaltet, und mehrere Messungen werden durchgeführt, wobei die Gleichstromanlagen nacheinander in Betrieb und außer Betrieb genommen werden. Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung gleichstrombedingter Wechselwirkungen basieren im wesentlichen auf Messungen von Potentialänderungen des Metalls einer unterirdischen Struktur, bezogen auf die Umgebung, in der die Struktur angeordnet ist. In der Praxis erweist es sich jedoch als schwierig, die Messungen, die die Einflüsse zwischen in derselben Umgebung liegenden benachbarten Anlagen betreffen, zu interpretieren, und es ist manchmal sogar praktisch unmöglich, zu bestimmen, welche Anlage den Einfluß ausübt, und welche beeinflußt wird.
Die Fehler bei der Interpretation entstehen im wesentlichen aufgrund der drei folgenden Faktoren:
1. Die Messung des Leitung-Boden-Potentials, in die der durch den Stromfluß bedingte Spannungsabfall in der Umgebung mit eingeht,
2. der spezifische Widerstand der Umgebung, der teilweise die chemischen Eigenschaften der Elektrolyse bestimmt,
3. die Beschichtungen der Strukturen, die diese mehr oder weniger von der Umgebung isolieren.
Selbst wenn die gegenwärtig bekannte Methodik nicht für Interpretationsfehler anfällig wäre, führt sie trotzdem nur zu behebenden, niemals aber zu vorbeugenden Maßnahmen, infolge späterer möglicher Beschädigungen der Beschichtung (oder infolge des Auftretens von Mikrorissen durch Alterung).
Die vorliegende Erfindung zielt auf die Behebung der oben angeführten Nachteile und auf eine zuverlässige Überwachung der gleichstrombedingten Wechselwirkungen an benachbarten unterirdischen metallischen Strukturen.
Insbesondere soll die vorliegende Erfindung es ermöglichen, die Qualität eines vorbeugenden kathodischen Korrosionsschutzes zu überprüfen und die möglichen Einflüsse benachbarter Anlagen abzuschätzen, aber auch die Einflüsse von Streuströmen zu überprüfen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Wechselwirkungen anzugeben, die präzise, zuverlässig und leicht anzuwenden sind und eine gute Untersuchungsqualität ermöglichen.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestimmung von gleichstrombedingten Wechselwirkungen an benachbarten unterirdischen ersten und zweiten metallischen Strukturen, von denen wenigstens eine mit einem Gleichstromgenerator wie einer kathodischen Korrosionsschutzvorrichtung verbunden ist, die gekennzeichnet ist durch:
a) einen ersten und einen zweiten geeichten metallischen Probekörper, gefertigt aus Materialien analog denjenigen, aus denen jeweils die erste bzw. zweite Struktur gefertigt sind, wobei erster und zweiter Probekörper in Kontakt mit dem Boden ungefähr oberhalb der ersten bzw. zweiten unterirdischen Struktur gebracht werden, derart, daß der Abstand l' zwischen erstem und zweitem Probekörper im wesentlichen gleich dem Abstand l zwischen erster und zweiter Struktur ist,
b) eine erste und eine zweite Bezugselektrode, die jeweils in unmittelbarer Nähe des ersten bzw. zweiten Probekörpers angeordnet sind,
c) einen ersten und einen zweiten Potentialanschluß, die gegen den Boden isoliert und jeweils mit der ersten bzw. zweiten metallischen Struktur verbunden sind,
d) einen ersten einfachen Unterbrecher, der zwischen dem ersten isolierten Potentialanschluß und einer ersten Strommeßvorrichtung angeschlossen ist, die ihrerseits mit dem ersten Probekörper verbunden ist, und einen zweiten einfachen Unterbrecher, der zwischen dem zweiten isolierten Potentialanschluß und einer zweiten Strommeßvorrichtung angeschlossen ist, die ihrerseits mit dem zweiten Probekörper verbunden ist,
e) einen ersten einfachen Umschalter zum Anschließen einer Klemme einer ersten Spannungsmeßvorrichtung, deren andere Klemme an die erste Bezugselektrode angeschlossen ist, wahlweise an den ersten Potentialanschluß oder den ersten Probekörper und einen zweiten einfachen Umschalter zum Anschließen einer Klemme einer zweiten Spannungsmeßvorrichtung, dessen andere Klemme an die zweite Bezugselektrode angeschlossen ist, wahlweise an den zweiten Potentialanschluß oder den zweiten Probekörper.
Der Abstand d zwischen der ersten bzw. zweiten unterirdischen Struktur und dem entsprechenden Probekörper ist wesentlich kleiner als der Abstand zwischen den Gleichstromquellen und den unterirdischen Strukturen.
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die Änderungen des Potentials einer beeinflußten Einrichtung nicht als einziges Kriterium zur Bestimmung einer Wechselwirkung in dem Fall genommen werden kann, daß eine Bezugselektrode mehr oder weniger weit entfernt oder lokal durch die Beschichtung des zu messenden Metalls isoliert ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden so gleichzeitig die Potentiale der unterirdischen Anlagen und die Stromdichte in den geeichten metallischen Probekörpern berücksichtigt, die in vorgegebener Weise in Bezug zu den unterirdischen Strukturen angeordnet sind.
Vorteilhafterweise arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung automatisch und in diesem Fall kann sie zusätzlich ein Abtasthalteglied mit vier isolierten differentiellen Kanälen, zur Durchführung einer gleichzeitigen Messung mit Hilfe der ersten und zweiten Strommeßvorrichtung und der ersten und zweiten Spannungsmeßvorrichtung aufweisen, einen ersten Multiplexer, der am Ausgang des Abtasthalteglieds angeordnet ist, um nur ein differentielles Signal gleichzeitig durchzulassen, unter vollständiger Isolierung der Signale der anderen Kanäle, einen Spannungsverstärker zum Empfang der von den differentiellen Spannungsmeßkanälen ausgegebenen Signale, einen Strommeßverstärker zum Empfang von den differentiellen Strommeßkanälen ausgegebenen Signale, einen zweiten Multiplexer zum Auswählen eines Spannungsmeßkanals einschließlich des Spannungsverstärkers oder eines Strommeßkanals einschließlich des Stromverstärkers, einen an den Ausgang des zweiten Multiplexers angeschlossenen Tiefpaßfilter, einen an den Ausgang des Tiefpaßfilters angeschlossenen Analog/Digital-Wandler, einen mit einem Programmspeicher und einem Arbeitsspeicher zur Speicherung von Daten verbundenen Mikroprozessor, sowie eine Vorrichtung zur Überwachung und Abfolgesteuerung der Messungen, mit einer Echtzeituhr und einem Ein-/Ausgabe-Decoder.
Das Abtasthalteglied kann ein Relais mit wenigstens acht Arbeitskontakten und wenigstens vier Ausgangskondensatoren zum Speichern der an den vier Meßleitungen anliegenden differentiellen Spannungswerte umfassen.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Meßwertaufnehmer für eine Vorrichtung zur Bestimmung der gleichstrombedingten Wechselwirkungen an benachbarten unterirdischen metallischen Strukturen, von denen wenigstens eine mit einem Gleichstromgenerator wie einer kathodischen Korrosionsschutzvorrichtung verbunden ist, gekennzeichnet durch einen plattenförmigen Träger, der vorgesehen ist, um in der Nähe einer unterirdischen Struktur auf den Boden gesetzt zu werden, einen Probekörper, der eine vertikale Metallstange umfaßt, die ein unteres freies Ende in Form einer Spitze und einen Körper hat, der einen oberen Bereich der Stange umgibt und in eine erste Öffnung des plattenförmigen Trägers eingeführt ist, eine Bezugselektrode, die unter einem Winkel von zwischen 20 bis 50º gegen die Vertikale in eine zweite Öffnung des Trägers so eingeführt ist, daß sie ein in den Boden eingreifendes unteres Ende aufweist, das unter der Trägerplatte in der Nähe der vertikalen Stange des Probekörpers austritt, sowie Verbindungseinrichtungen zum Verbinden der oberen Enden des Probekörpers und der Bezugselektrode mit einer äußeren Spannungs- oder Stromstärkenmeßvorrichtung.
Die Metallstange kann mit ihrem freien oberen Ende in einen Metallkopf eingeführt sein, der einen Pfahlkopf bildet und elektrische Verbindungseinrichtungen umfaßt. Der hülsenförmige Körper und der plattenförmige Träger können aus einem Kunststoff wie PVC hergestellt sein.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Bestimmung gleichstrombedingter Wechselwirkungen an einer ersten und einer zweiten benachbarten unterirdischen metallischen Struktur, von denen wenigstens eine mit einem Gleichstromgenerator wie einer kathodischen Korrosionsschutzvorrichtung verbunden ist, gekennzeichnet durch die Anbringung in der Nähe der ersten bzw. zweiten unterirdischen metallischen Struktur eines ersten bzw. zweiten geeichten metallischen Probekörpers, gefertigt aus Materialien analog denen der ersten bzw. zweiten Struktur, wobei erster und zweiter Probekörper voneinander einen Abstand l' haben, der gleich dem Abstand l zwischen der ersten und zweiten Struktur ist, die Anbringung in unmittelbarer Nähe des ersten bzw. zweiten Probekörpers, einer ersten bzw. zweiten Bezugselektrode, und die gleichzeitige Messung der Potentiale des ersten und zweiten Probekörpers bezüglich der ersten und zweiten Bezugselektrode und andererseits der Stromstärken, die durch den ersten und zweiten geeichten Probekörper fließen, wenn diese elektrisch mit der ersten bzw. zweiten Struktur verbunden sind.
Die Messungen der Potentiale und Stromstärken des ersten und zweiten Probekörpers werden nacheinander unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
a) alle der ersten bzw. zweiten Struktur zugeordneten Gleichstromgeneratoren sind in Betrieb,
b) nur die der ersten Struktur zugeordneten Gleichstromgeneratoren sind in Betrieb,
c) nur die ggfs. der zweiten Struktur zugeordneten Gleichstromgeneratoren sind in Betrieb.
Das Verfahren kann außerdem einen Schritt umfassen, der darin besteht, gleichzeitige Kurzzeitmessungen der Potentiale der ersten und zweiten unterirdischen Struktur und der den ersten bzw. zweiten Probekörper durchfließenden Stromstärken durchzuführen, wobei diese ohne polarisiert zu sein, jeweils mit der ersten bzw. zweiten Struktur über eine Zeitdauer von ca. 3 s oder weniger verbunden sind.
Das Verfahren kann außerdem einen Schritt umfassen, der darin besteht, gleichzeitige Kurzzeitmessungen der Potentiale der ersten und zweiten unterirdischen Struktur und der den ersten bzw. zweiten Probekörper durchfließenden Stromstärken nach einer mindestens 30 min langen ununterbrochenen Verbindung von erstem bzw. zweitem Probekörper mit der ersten bzw. zweiten Struktur durchzuführen.
Das Verfahren kann außerdem einen Schritt umfassen, der darin besteht, die Potentiale der ersten bzw. zweiten unterirdischen Struktur bezüglich der ersten bzw. zweiten Bezugselektrode zu messen, wobei der erste bzw. zweite Probekörper abgetrennt sind und alle der ersten und zweiten Struktur zugeordneten Gleichstromgeneratoren in Betrieb sind.
Gemäß einer Ausführungsvariante umfaßt das Verfahren außerdem einen Schritt, der darin besteht, die natürlichen Potentiale des ersten bzw. zweiten Probekörpers bezüglich der ersten bzw. zweiten Bezugselektrode zu messen, die nicht mit der ersten bzw. zweiten Struktur verbunden sind, wenigstens 15 min nach der Anbringung des ersten bzw. zweiten Probekörpers.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhaft aufgeführter besonderer Ausgestaltungen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, von denen:
Fig. 1 eine schematische vertikale Schnittdarstellung ist, die die Anordnung einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung zeigt,
Fig. 2 ein Blockdiagramm ist, das die unterschiedlichen Bestandteile der elektronischen Schaltungen zeigt, die in einer erfindungsgemäßen automatisierten Meßvorrichtung enthalten sind,
Fig. 3 eine vertikale Schnittdarstellung eines Meßwertaufnehmers ist, der aus einem geeichten Probekörper und einer Bezugselektrode besteht, und der im Rahmen der Meßvorrichtung gemäß Fig. 1 oder 2 benutzt werden kann,
Fig. 4 eine ausgezogene Seitenansicht der im Meßwertaufnehmer der Fig. 3 benutzten Bezugselektrode ist,
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen gemeinsamen Träger für den Meßwertaufnehmer aus Fig. 3 ist,
und
Fig. 6 bis 9 Vektordiagramme sind, die gleichstrombedingte Einflüsse zeigen, die in vier Fällen unterschiedlicher Wechselwirkungen zwischen zwei Strukturen ausgeübt werden.
Bezugnehmend auf Fig. 1 sind zwei unterirdische metallische Strukturen 101, 102, wie z.B. Rohrleitungen zu sehen, die beispielsweise zum Transport von Wasser, Gas oder Kohlenwasserstoffen dienen können, oder auch Schutzleitungen für elektrische Kabel sein können. Die zwei Strukturen 101, 102 haben voneinander einen Abstand l und sind jeweils mit einem Potentialanschluß 103, 104 versehen, d.h. mit einer gegen den Boden perfekt isolierten elektrischen Verbindung, die die unterirdische Struktur 101 bzw. 102 und einen oberirdisch gelegenen Potentialmeßpunkt verbindet.
Erfindungsgemäß werden zwei geeichte Probekörper 105, 106 verwendet, die aus demselben Metall oder derselben Metalllegierung wie die unterirdischen Anlagen 101, 102 bestehen, deren Wechselwirkungen zu bestimmen sind (z.B. Stahl, Gußeisen, Kupfer, Blei). Die Probekörper 105, 106 haben die Form geeichter Pfähle, die am Ort der Leitungen (101, 102) in einem Abstand l' angebracht werden, der dem Abstand l zwischen den Leitungen 101, 102 am Ort der Messungen entspricht. Die geeichten Probekörper 105, 106 besitzen eine Bodenkontaktfläche, die vorteilhafterweise in der Größenordnung von 100 cm² liegen kann.
Die Probekörper 105, 106 werden in der Nähe der Bodenoberfläche angeordnet und können sehr leicht zur Zeit der Messungen zeitweilig in der Nähe der Potentialanschlüsse 103, 104 angeordnet werden, die im allgemeinen bei der Anbringung der Leitungen 101, 102 installiert werden. Die Probekörper 105, 106 müssen nicht streng oberhalb der unterirdischen Strukturen 101, 102 angebracht werden, sie können leicht gegen diese versetzt sein, sofern der Untergrund relativ homogener Natur ist. Es ist jedoch in jedem Falle günstig, wenn der Abstand d zwischen jeder der unterirdischen Strukturen 101, 102 und dem zugehörigen Probekörper 105, 106 wesentlich kleiner ist als der Abstand zwischen den Gleichstromquellen, wie z.B. nicht dargestellten kathodischen Korrosionsschutzvorrichtungen, und den unterirdischen Strukturen 101, 102.
Bezugselektroden 107, 108 werden in der Nähe der Bodenoberfläche so nah wie möglich an den Probekörpern 105, 106 angeordnet, um den Spannungsabfall im Boden bei den zwischen den Probekörpern 105, 106 und den Bezugselektroden 107, 108 durchgeführten Messungen so weit wie möglich zu begrenzen.
Die Bezugselektroden 107, 108 sind wie die Probekörper beweglich und können anläßlich der Messung angebracht werden. Jede Bezugselektrode bildet ein unpolarisierbares halbes galvanisches Element. Die Bezugselektroden können z.B. Kupfer- und Kupfersulfat-Elektroden sein (Cu/CuSO&sub4;-Elektroden). Vorteilhafterweise haben die Bezugselektroden 107, 108 einen kleinen Durchmesser, vorzugsweise ca. 20 mm oder weniger.
Die aus einem geeichten Probekörper 105 bzw. 106 und einer Bezugselektrode 107 bzw 108 gebildete Anordnung kann einen eigenen Meßwertaufnehmer 117 bzw. 118 mit einem eigenen Träger 2 bilden, wie nachfolgend mit Bezug auf Fig. 3 bis 5 genauer beschrieben wird. So kann jeder Meßwertaufnehmer 117, 118 einen Probekörper 105, 106 mit einer im wesentlichen vertikal im Boden ausgehend von der Bodenoberfläche verankerten Stange und eine unter einem Winkel von zwischen 20º bis 50º gegen die Vertikale geneigte Bezugselektrode 107, 108 umfassen, die in der Nähe der Bodenoberfläche in unmittelbarer Nähe der im Boden verankerten Stange ein unteres Ende aufweist, und wobei Probekörper und Bezugselektrode durch einen gemeinsamen Träger 2 verbunden sind.
Die den Leitungen 101, 102, den Probekörpern 105, 106 und den Bezugselektroden 107, 108 zugeordnete Meßvorrichtung umfaßt zwei einfache Unterbrecher 111, 112, zwei einfache Umschalter 109, 110, zwei Spannungsmeßgeräte 113, 114 wie Millivoltmeter mit hohem Innenwiderstand von ungefähr 1 Megaohm pro Volt und zwei Stromstärkenmeßgeräte 115, 116 wie Milliamperemeter mit Spannungsabfall von weniger als ca. 30 mV für Meßbereiche zwischen z.B. 50 Mikroampère und 100 Milliampère.
Wie man in Fig. 1 sehen kann, ermöglicht der erste einfache Unterbrecher 111 eine wahlweise Verbindung zwischen dem Potentialanschluß 103 der ersten Leitung 101 und einer ersten Klemme des Milliamperemeters 115, dessen andere Klemme mit dem ersten Probekörper 105 verbunden ist. In gleicher Weise stellt der zweite Unterbrecher 112 eine wahlweise Verbindung zwischen dem Potentialanschluß 104, der zweiten Leitung 102 und einer ersten Klemme des Milliamperemeters 116 her, dessen andere Klemme mit dem zweiten Probekörper 106 verbunden ist.
Der erste Umschalter 109 ermöglicht, eine Klemme des Millivoltmeters 113, dessen andere Klemme mit der Bezugselektrode 107 verbunden ist, wahlweise entweder mit dem Potentialanschluß 103 (Schaltposition Ec) oder mit dem Probekörper 105 (Schaltposition Et) zu verbinden.
In gleicher Weise ermöglicht der zweite Umschalter 110, eine Klemme des Millivoltmeters 114, dessen andere Klemme mit der Bezugselektrode 108 verbunden ist, wahlweise entweder mit dem Potentialanschluß 104 (Schaltposition Ec) oder mit dem Probekörper 106 (Schaltposition Et) zu verbinden.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung ermöglicht die Durchführung einer ganzen Reihe unterschiedlicher Messungen in Abhängigkeit von der Position der Umschalter 109, 110 und der Unterbrecher 111, 112.
In einem ersten Schritt ist es möglich, Potentialmessungen der Leitungen 101 und 102 durchzuführen, die herkömmlichen Messungen gleichgesetzt werden können, bei denen die kathodischen Schutzvorrichtungen oder andere den Leitungen 101, 102 zugeordneten Gleichstromquellen in Betrieb sind. Hierfür genügt es, daß die Umschalter 109 und 110 in der Schaltposition Ec sind, und daß die Unterbrecher 111, 112 offen sind.
In einem zweiten Schritt können Messungen der Potentiale der Probekörper 105 und 106 durchgeführt werden. Diese Messungen sind nach einer Stabilisierungszeit durchzuführen, die größenordnungsmäßig 15 min dauern kann, nach der Anbringung der Probekörper. Zur Durchführung dieser Messungen müssen die Umschalter 109 und 110 in Schaltposition Et und die Unterbrecher 111 und 112 offen sein.
Die im Lauf der obigen zwei Anfangsschritte durchgeführten Messungen ergeben den Ursprungszustand der Anlagen 101, 102 vor jeder Suche nach Beeinflussungen.
Ergänzende Messungen ermöglichen die Simulation von Fehlern des Überzugs der Strukturen 101, 102, wobei diese Fehler an einem Eichmaß (z.B. 100 cm²) geeicht werden, die der Oberfläche der Probekörper 105, 106 in Kontakt mit dem Boden entspricht.
Die ergänzenden Messungen zur Simulierung von Überzugsfehlern, bei denen die Probekörper 105, 106 benutzt werden, können in zweierlei unterschiedlichen Weisen durchgeführt werden.
In einem ersten Schritt werden gleichzeitige Kurzzeitmessungen der Potentiale der Leitungen 101, 102 und der Stromstärke durchgeführt, die die mit den Strukturen 101, 102 verbundenen, aber nicht polarisierten Probekörper durchfließt. Hierfür sind die Umschalter 109 und 110 in Schaltposition Ec und die Unterbrecher 111 und 112 werden für eine Zeitdauer von weniger als ca. 3 s geschlossen.
In einem zweiten Schritt werden gleichzeitige Messungen der Potentiale der Leitungen 101, 102 und der Stromstärken in den andauernd mit den Strukturen 101, 102 verbundenen Probekörpern 105, 106 durchgeführt. Hierzu werden die Umschalter 109 und 110 in Schaltposition Ec gehalten und die Unterbrecher 111, 112 werden geschlossen. Die Messungen werden durchgeführt z.B. wenigstens 30 min nach dieser Schließung.
Schließlich werden zur Durchführung der eigentlichen Wechselwirkungsmessungen gleichzeitige Messungen der Potentiale der Probekörper 105, 106 und der Stromstärken durchgeführt, die diese andauernd mit den Strukturen 101 bzw. 102 verbundenen Probekörper 105, 106 durchfließen. Hierfür werden die Umschalter 109, 110 in Schaltposition Et gebracht und die Unterbrecher 111, 112 werden geschlossen gehalten. Die Potentiale und Polarisierungsstromstärken in den Probekörpern 105, 106 werden nacheinander unter den folgenden Bedingungen gemessen:
a) alle den Strukturen 101, 102 zugeordneten Gleichstromgeneratoren sind in Betrieb,
b) nur die der ersten Struktur 101 zugeordneten Gleichstromgeneratoren sind in Betrieb,
c) nur der oder die ggfs. der zweiten Struktur 102 zugeordnete(n) Gleichstromgenerator(en) sind in Betrieb.
Die Außerbetriebnahme der Gleichstromgeneratoren wie kathodischen Korrosionsschutzvorrichtungen geschieht mit Hilfe zyklischer Unterbrecher nacheinander an den Strukturen 101 und 102, für Zeitdauern von weniger als ca. 3 s. Um die Entpolarisierung der Probekörper 105, 106 zu vermeiden, sind die Abschaltzeiten niemals größer als ein Wert in der Größenordnung von einem Zwanzigstel der Betriebszeit des Gleichstromgenerators.
Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtungen durchgeführten unterschiedlichen Messungen können in Tabellen wie die am Ende der Beschreibung beigefügten Tabellen 1 und 2 eingruppiert werden. In Tabelle 1 sind die Messungen des Anfangszustands der Anlagen 101, 102 zusammengestellt, bei denen die kathodischen Schutzvorrichtungen oder andere diesen Anlagen zugeordnete Gleichstromquellen in Betrieb sind, wohingegen in Tabelle 2 die eigentlichen Wechselwirkungsmessungen zusammengestellt sind, die den wahlweisen Betrieb der kathodischen Schutzvorrichtungen oder anderen den Anlagen zugeordneten Gleichstromquellen erfordern.
Die Analyse der in der Tabelle 1 aufgeführten Messungen (Anfangszustand der betrachteten Anlagen) ergibt für jede Leitung 101, 102 bei Berücksichtigung der Oberfläche eines jeden Probekörpers von 100 cm²:
1) Die Potentiale der Leitung bezüglich des Bodens gemäß des herkömmlichen Kontrollverfahrens,
2) die von den Probekörpern 105, 106 mit 100 cm² in der Umgebung mit spezifischem Widerstand am Ort der Messungen spontan eingenommenen Potentiale,
3) die Kurzzeitpotentiale der Leitungen gegen den Boden, bei Verbindungen der Probekörper 105, 106 mit den Leitungen 101, 102, wodurch von Störungen von 100 cm² Fläche erzeugte Potentialabfälle simuliert werden,
4) die kurzzeitigen Stromstärken an Störungen von 100 cm² Fläche vor der Polarisierung (Abschätzung der Schutzstromstärke einer jeden Anlage,
5) die Potentiale der Leitungen gegen den Boden bei dauerhaft angeschlossenen Probekörpern 105, 106,
6) die Schutzstromstärken in den Probekörpern 105, 106 nach Polarisierung.
Diese Meßreihe dient als Bezugsgröße für eine bessere Interpretation der eigentlichen Wechselwirkungsmessungen.
Die erhaltenen Resultate in der Tabelle II (Wechselwirkungsmessungen) können zu drei Situationen führen:
1) Kathodischer Schutz der Anlagen 101 und 102 in Betrieb: Wenn eine Umkehrung der Stromrichtung in einem Probekörper 105 oder 106 festgestellt wird, verrät ein Abfluß von Strom und damit ein Verlust von Metall an einem der Probekörper 105, 106 einen gefährlichen ungünstigen Einfluß.
2) Nacheinander ausgeschalteter kathodischer Schutz der Anlagen 101 und 102:
a) Eine Umkehrung der Stromrichtung im Probekörper 105 oder 106 der Anlage 101 oder 102, deren Schutz ausgeschaltet ist, verrät einen gefährlichen ungünstigen Einfluß;
b) eine Verringerung des Stroms in einem der Probekörper 105, 106 verrät einen ungünstigen Einfluß. Eine vertiefte Untersuchung der Potentiale und Stromstärken muß durchgeführt werden. Bei der Auswahl der durchzuführenden Maßnahmen werden als Kriterien das Potential und die Stromstärke (z.B. 1000 mV und 50 mA/m²) berücksichtigt.
Wenn eine der Anlagen 101, 102 nicht kathodisch geschützt ist, wird sie nicht beeinflußt, wenn der Schutz der Gegenanlage keinen Stromaustritt aus dem Probekörper hervorruft.
3) Wenn bei den aufeinanderfolgenden Ausschaltungen der Anlagen 101, 102 eine Anlage "günstig" beeinflußt wird, d.h., mit einer Erhöhung der Stromstärke in ihrem Probekörper 105 oder 106, so müssen ergänzende Messungen durchgeführt werden, um den Ort der Stromaustritte aus der beeinflußten Anlage festzustellen.
Die Zeichnungen der Fig. 6 bis 9 stellen unterschiedliche mögliche Wechselwirkungsfälle dar zwischen einer Struktur 50, die eine "beeinflussende" Anlage, d.h., von der ausgehend ein Einfluß ausgeübt wird, und einer Struktur 60, die eine "beeinflußte" Anlage, d.h., eine Anlage, die einer Einfluß erfährt, darstellt. Jede der Strukturen 50, 60 ist jeweils durch einen vertikalen Strich dargestellt, und Vektoren 51 bis 53, 61 bis 63 stellen, je nachdem, ob ihr Pfeil zum vertikalen Strich hin oder von ihm fortweist, in die Struktur hinein- oder aus ihr herausfließende Ströme dar, wobei die Stärke der Ströme durch die Länge der Vektoren dargestellt ist.
Für jede der Figuren 6 bis 9 werden die Vektoren 51 bis 53 und 61 bis 63 unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. unter gleichzeitiger Messung der Potentiale und Intensitäten des Polarisierungsstroms in den den durch die Striche 50 und 60 symbolisierten Strukturen 101, 102 zugeordneten Probekörpern 105, 106 bestimmt.
Die Vektoren 51 und 61 stellen ein- und austretende Ströme an den Anlagen 101 bzw. 102 dar, wobei alle den Strukturen 101, 102 zugeordneten Gleichstromgeneratoren in Betrieb sind.
Die Vektoren 52 und 62 stellen ein- und austretende Ströme an den Anlagen 101 bzw. 102 dar, wenn nur der oder die der ersten Struktur 101 zugeordnete(n) Gleichstromgenerator(en) in Betrieb ist (sind).
Die Vektoren 53 und 63 stellen ein- und austretende Ströme an den Anlagen 101, 102 dar, wenn nur der oder die der zweiten Struktur 102 zugeordnete(n) Gleichstromgenerator(en) in Betrieb ist (sind).
Fig. 6 entspricht dem Fall einer gefährlichen ungünstigen Beeinflussung der durch den Strich 60 dargestellten Struktur durch die durch den Strich 50 dargestellte Struktur. Man erkennt, daß in dem Fall, daß die der Struktur 60 zugeordnete Gleichstromquelle in Betrieb ist, wie auch, wenn sie ausgeschaltet ist, die Vektoren 61 und 62 Stromaustritte anzeigen. Der Vektor 63 zeigt Stromeintritte an, wenn die der Struktur 50 zugeordnete Gleichstromquelle außer Betrieb ist.
Fig. 7 entspricht dem Fall einer schädlichen ungünstigen Beeinflussung der Struktur 60 durch die Struktur 50. In dem Fall, daß die der Struktur 60 zugeordnete Gleichstromquelle außer Betrieb ist, ist der Vektor 62 der in der Stuktur 60 fließenden Ströme in einer Weise orientiert, die einen Stromaustritt anzeigt. Andererseits zeigt der Vektor 63 Stromeintritte an, wenn die der Struktur 50 zugeordnete Gleichstromquelle außer Betrieb ist. Der Vektor 61 zeigt Stromeintritte an, die der algebraischen Summe der Vektoren 62 und 63 entsprechen, wenn die Gleichstromquellen der Strukturen 50 und 60 außer Betrieb sind.
Fig. 8 entspricht dem Fall einer unschädlichen ungünstigen Beeinflussung der Struktur 60 durch die Struktur 50.
Vorausgesetzt, daß die üblichen Kriterien bezüglich der Potentiale und Stromdichten berücksichtigt werden, stellt man fest, daß in allen Fällen dieser Figuren die Ströme 61, 62, 63 die Form von in die Struktur 60 eintretenden Strömen haben, wenn auch die Stärke dieser Ströme minimal ist für den Fall, daß die der Struktur 60 zugeordnete Gleichstromquelle außer Betrieb ist (Vektor 62) und die Stärke der eintretenden Ströme maximal in dem Fall ist, daß die der Struktur 50 zugeordnete Gleichstromquelle außer Betrieb ist (Vektor 63).
Fig. 9 entspricht dem Fall einer günstigen Beeinflussung der Struktur 60 durch die Struktur 50. Wie im Fall der Fig. 8 haben alle Ströme 61, 62, 63 die Form von in die Struktur 60 eintretenden Strömen, doch ist es in Fig. 9 der Vektor 61, der dem Fall entspricht, daß alle den Strukturen 50, 60 zugeordneten Gleichstromquellen in Betrieb sind, der die maximale Stromstärke darstellt. Der Vektor 62, der dem Fall entspricht, daß die der Struktur 60 zugeordnete Stromquelle außer Betrieb ist, stellt die minimale Stromstärke dar. Im Fall der Fig. 9 ist es also sinnvoll, nach den Stromaustrittsbereichen an der Struktur 60 zu suchen.
Nachfolgend wird mit Bezug auf Fig. 2 ein Beispiel für elektronische Schaltungen beschrieben, mit denen eine erfindungsgemäße automatisierte Einflußmeßvorrichtung verwirklicht werden kann.
In Fig. 2 sind die metallischen Strukturen 101, 102, die Probekörper 105, 106 und die Bezugselektroden 107, 108 symbolisch dargestellt, um ihre unterschiedlichen elektrischen Verbindungen mit den Schaltungen der Meßvorrichtung über Relais 119, 120 zu zeigen, die die Umschalter 109, 110 und die Unterbrecher 111, 112 darstellen. Widerstände 121, 122 sind mit den Unterbrecherkontakten 111 bzw. 112 in Reihe verbunden und stellen Nebenschlußwiderstände dar, die zur Messung der Stärke der zwischen dem Probekörper 105 und der Struktur 101 bzw. zwischen dem Probekörper 106 und der Struktur 102 fließenden Polarisierungsströme dienen.
Ein Abtasthalteglied 123 mit vier isolierten differentiellen Kanälen 124 bis 127 ermöglicht eine gleichzeitige Messung auf den vier Meßkanälen, die von den Strommeßkanälen 126, 127 (Signalabgriff an den Klemmen der Nebenschlußwiderstände 121, 122) und den Spannungsmeßkanälen 124, 125 (Abgriff des differentiellen Spannungssignale zwischen den beweglichen Kontakten der Umschalter 109 bzw. 110, die wahlweise mit den Strukturen 101 bzw. 102 oder den Probekörpern 105 bzw. 106 verbunden werden können, und den Bezugselektroden 107 bzw. 108) gebildet werden. Das Abtasthalteglied 123 besteht aus einem Relais mit acht Arbeitskontakten und ist auf jedem Kanal 124 bis 127 mit Ausgangskondensatoren 128 bis 131 zur Speicherung der Meßwerte versehen. Die vom Abtasthalteglied 123 ausgegebenen Signale werden zu einem Multiplexer 132 geführt, der vier Paare von elektronischen Unterbrechern 133 bis 136 umfaßt, die den vier Meßkanälen entsprechen und wahlweise durch eine Steuerschaltung 146 gesteuert werden, so daß sie nur ein einziges differentielles Signal gleichzeitig durchlassen und die anderen Signale vollständig isolieren.
Je nach Art der durchzuführenden Messungen (Spannung bei den Meßkanälen 124, 128, 133 und 125, 129, 134, Stromstärke auf den Meßkanälen 126, 130, 135 und 127, 131, 136) werden die Signale zu einem Spannungsverstärker 137 oder zu einem Stromverstärker 140 geführt.
Ein zweiter Multiplexer 141 wählt dann einen Spannungskanal oder einen Stromkanal aus und führt das Signal zu einem Tiefpaßfilter 142, der zur Unterdrückung von Störungen vorgesehen ist. Der Ausgang des Filters 142 ist mit einem Analog-Digital-Wandler 143 verbunden, der den Meßwert an einen Mikroprozessor 144 weitergibt. Der Mikroprozessor 144 ist durch einen Adreß- und Datenbus mit Speichern 145 verbunden, die einen Programmspeicher 145a und einen Arbeitsspeicher 145b zur Speicherung der Daten umfassen. Der Mikroprozessor 144 steuert den Ablauf der Messungen in Verbindung mit einer Echtzeituhr 147 für die Taktung der unterschiedlichen Schritte sowie der Schaltung 146 für die Kontrolle und Abfolgesteuerung der Messungen, die u.a. einen Ein-/Ausgabedecoder und eine mit einer Steuerungstastatur 148 verbundene Benutzerschnittstelle umfaßt, zur Eingabe der Parameter und zur Vorgabe der durchzuführenden Meßphasen durch die Bedienungsperson. Eine Anzeige 149, die z.B. eine Flüssigkristallanzeige mit vier Zeilen zu 24 Zeichen sein kann, ist mit der Schaltung 146 verbunden, um die Meßergebnisse anzuzeigen und den laufenden Vorgang anzugeben. Eine Schnittstelle 150 kann außerdem mit der Steuerschaltung 146 verbunden sein, damit die Gesamtheit der Ergebnisse auf einem Drucker wiedergegeben werden kann.
Für die gleichzeitige Messung von vier Werten (zwei Spannungs- und zwei Stromstärkenwerten) zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens schickt die automatische Vorrichtung aus Fig. 2 über die Steuerschaltung 146 Steuerimpulse an die Relais 119, 120 und einen Steuerimpuls an den Eingang ACQ des Abtasthalteglieds 123, um gleichzeitige Messungen auf allen Kanälen durchzuführen. Die Meßwerte werden zeitweilig durch die Ladung der Kondensatoren 128 bis 131 gespeichert. Die Steuerschaltung 146 kann anschließend über die Eingänge SEL des Multiplexers 132 die Kanäle 133 bis 136 nacheinander anwählen, um nach Verstärkung, Filterung und Analog-Digital-Wandlung numerische Werte zu liefern, die erste und zweite Spannungen und erste und zweite Stromstärken darstellen. Man erkennt, daß mit der Vorrichtung aus Fig. 2, obwohl nur ein Analog-Digital-Wandler 143 verwendet wird, die Messungen trotzdem gleichzeitig durchgeführt werden können.
Es wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 5 ein Beispiel für einen Meßwertaufnehmer genauer beschrieben, der besonders gut zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, und der die Funktionen der in Fig. 1 mit 117, 118 bezeichneten Meßwertaufnehmer hat.
Der Meßwertaufnehmer der Fig. 3 bis 5 umfaßt auf einem gemeinsamen isolierenden Träger 2 einerseits einen Probekörper 1, andererseits eine Bezugselektrode 8, die bestimmt sind, um ausgehend von der Bodenoberfläche ungefähr oberhalb einer unterirdischen metallischen Struktur angebracht zu werden, die Wechselwirkungen mit einer benachbarten unterirdischen metallischen Struktur erzeugen könnte.
Der Träger 2 ist plattenförmig (Fig. 5) und kann aus einem Kunststoff wie PVC hergestellt sein. Der Träger 2 ist dazu vorgesehen, mit seiner Unterseite auf dem Boden zu liegen. Die Platte 2 umfaßt ein erstes Durchgangsloch 29, in das der Isolierkörper 3 eingeführt ist, der einen Griff des Probekörpers 1 bildet. Eine Öffnung 30, deren Achse gegen die Vertikale geneigt ist, so daß sie unter der Platte 2 gegen die Achse des Probekörpers 1 konvergiert, ist für den Durchgang der Bezugselektrode 8 vorgesehen. Zwei weitere Bohrungen 31, 32 sind in der Platte 2 vorgesehen, um Verbindungsbuchsen 6, 7 aufzunehmen, die über Verbindungsdrähte 12 bzw. 13 mit einem Stecker 6a zur Verbindung mit dem Kopf 5 des Probekörpers 1 bzw. mit einer Öse 27 zur Verbindung mit der Bezugselektrode 8 verbunden sind (Fig. 3). Ein Verbinder 4 aus einem Kunststoff wie PVC, mit zwei Steckerzapfen vom unterschiedlichen Querschnitten, die passend zu den Buchsen 6, 7 vorgesehen sind, stellt über die Drähte 14 und 15 die elektrischen Verbindungen zwischen einerseits dem Probekörper 1 bzw. der Bezugselektrode 8, und andererseits den Meßschaltungen wie den Elementen 109, 111, 113, 115 oder 110, 112, 114, 116 aus Fig. 1 oder den Elementen 119 bis 150 aus Fig. 2 her.
Der Probekörper 1 aus Fig. 3 hat die Form eines Pfahls mit einem metallischen Kopf, der auf einer zentralen Metallstange 35 sitzt, die in einer Spitze 16 an ihrem unteren Ende ausläuft. Der Zentralbereich der Stange 35, der aus dem Haltekörper 3 im Träger 2 herausreicht, ist poliert und besitzt eine geeichte Oberfläche, die z.B. in der Größenordnung von 100 cm² liegen kann. Der Körper 3 und die Stange 35 sind miteinander durch Stifte 10, 11 verbunden. Der untere Bereich 17 des Körpers 3, der unter der Platte 2 über einen geringen Abstand vorspringt, ist kegelig geformt, so daß er oberflächlich in den Boden eingeführt werden kann und die Bezugselektrode 8 mit ihrem unteren Ende 19, das einen Verschluß hat, der aus Holz sein kann, in unmittelbare Nähe der unterirdischen Stange 35 im oberflächennahen Bereich des Untergrunds kommen kann. Die Elektrode 8 umfaßt einen Körper 18, z.B. aus PVC, der durch eine Schraube 9 im Träger 2 gehalten wird und einen zentralen Metallstab 20, der im Fall einer Cu/CuSO&sub4;-Elektrode aus Kupfer ist. Fig. 4 zeigt den oberen Verschluß 24 der Elektrode 8, der mit einer Rändelung an seiner Außenseite und einem Gewinde an seiner Innenseite versehen ist. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine interne Mutter zur Halterung des zentralen Stabs 20 der Elektrode, 22 ist eine Unterlegscheibe und 23 eine Dichtungsscheibe. Das obere Ende des Stabs 20, das aus dem oberen Verschluß 24 herausreicht, wirkt seinerseits zusammen mit einer Unterlegscheibe 26, einer ersten Mutter 25, einer elektrischen Verbindungsöse 27 und einer zweiten, gerändelten oberen Mutter 28. Tabelle 1 Messungen des Anfangszustands der Anlagen (Kathodischer Korrosionsschutz der Anlagen A und B in Betrieb) MESSUNGEN ANLAGE (1) Leitung-Boden-Potential Probekörper nicht angeschlossen (mV) (2) Probekörper-Boden-Potential Leitung nicht angeschlossen (mV) (3) Leitung-Boden-Potential Probekörper< 3 s angeschlossen (mV) Schutzstromstärke in den nicht polarisierten Probekörpern (mA) (4) Leitung-Boden-Potential Probekörper angeschlossen (Polarisierungszeit > 30 min) (mV) Stromstärken der Probekörper nach Polarisierung (Dauer > 30 min) (mA) TABELLE II Wechselwirkungsmessungen nach vorgeschlagenem Verfahren ZUSTAND DER SCHUTZVORRICHTUNG ANLAGE Anlage in Betrieb Anlage außer Betrieb Bemerkung: Et = Potential des andauernd mit der Leitung verbundenen, polarisierten Probekörpers lt = Polarisierungsstromstärke des Probekörpers

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung gleichstrombedingter Wechselwirkungen an einer ersten und einer zweiten unter irdischen metallischen Struktur (101, 102) von denen wenigstens eine mit einem Gleichstromgenerator wie einer kathodischen Korrosionsschutzvorrichtung verbunden ist,

gekennzeichnet durch:

a) einen ersten und einen zweiten geeichten metallischen Probekörper (105, 106), gefertigt aus Materialien entsprechend denen aus denen jeweils die erste bzw. zweite Struktur (101, 102) gefertigt sind, und die mit dem Boden ungefähr oberhalb der ersten bzw. zweiten unterirdischen Struktur (101, 102) derart in Kontakt gebracht sind, daß der Abstand 1' zwischen erstem und zweitem Probekörper 105, 106) im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen erster und zweiter Struktur (101, 102) ist,

b) eine erste und eine zweite Bezugselektrode (107, 108), die in unmittelbarer Nähe des ersten bzw. zweiten Probekörpers (105, 106) angeordnet sind,

c) einen ersten und einen zweiten Potentialanschluß (103, 104), die gegen den Boden isoliert und jeweils mit der ersten bzw. zweiten metallischen Struktur (101, 102) verbunden sind,

d) einen ersten einfachen Unterbrecher (111), der zwischen dem ersten isolierten Potentialanschluß (103) und einer ersten Strommeßvorrichtung (115; 121) angeschlossen ist, die ihrerseits mit dem ersten Probekörper (105) verbunden ist, und einen zweiten einfachen Unterbrecher (112), der zwischen dem zweiten isolierten Potentialanschluß (104) und einer zweiten Strommeßvorrichtung (116, 122) angeschlossen ist, die ihrerseits mit dem zweiten Probekörper (106) verbunden ist,

e) einen ersten einfachen Umschalter (109), zum Anschließen einer Klemme einer ersten Spannungsmeßvorrichtung (113), deren andere Klemme an die erste Bezugselektrode (107) angeschlossen ist wahlweise an den ersten Potentialanschluß oder den ersten Probekörper (105) und einen zweiten einfachen Umschalter (110), zum Anschließen einer Klemme einer zweiten Spannungsmeßvorrichtung (114), deren andere Klemme an die zweite Bezugselektrode (108) angeschlossen ist, wahlweise an den zweiten Potentialanschluß (104) oder den zweiten Probekörper (106).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand d zwischen der ersten bzw. zweiten unterirdischen Struktur (101, 102) und dem entsprechenden Probekörper (105, 106) wesentlich kleiner als die Abstände zwischen den Gleichstromquellen und den unterirdischen Strukturen (101, 102) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Bezugselektrode (107, 108) vom Cu/CuSO&sub4;-Typ sind und einen Durchmesser von ca. 20 mm oder weniger aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite geeichte Probekörper (105, 106) eine Oberfläche in Kontakt mit dem Boden in der Größenordnung von 100 cm² haben.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Strommeßvorrichtung (115, 116) jeweils einen ersten bzw. zweiten Nebenschlußwiderstand (121, 122) aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Abtasthalteglied (123) mit vier isolierten differentiellen Kanälen (124 bis 127) zur Durchführung einer gleichzeitigen Messung mit Hilße der ersten und zweiten Strommeßvorrichtung (115, 116; 121, 122) und der ersten und zweiten Spannungsmeßvorrichtung (113, 114), einen ersten Multiplexer (132), der am Ausgang des Abtasthalteglieds (123) angeordnet ist, um nur jeweils ein differentielles Signal gleichzeitig durchzulassen, unter vollständiger Isolierung der Signale der anderen Kanäle, einen Spannungsverstärker (137), zum Empfang der von den differentiellen Spannungsmeßkanälen (124, 125) ausgegebenen Siunale einen Stromverstärker (140) zum Empfang der von den differentiellen Strommeßkanälen (126, 127) ausgegebenen Signale, einen zweiten Multiplexer (141) zur Auswahl eines Spannungsmeßkanals (124, 125) einschließlich des Spannungsverstärkers (137) oder eines Strommeßkanals (126, 127) einschließlich des Strommeßverstärkers (140), einen an den Ausgang des zweiten Multiplexers (141) angeschlossenen Tiefpaßfilter (142), einen an den Ausgang des Tiefpaßfilters (142) angeschlossenen Analog-Digital-Wandler (143), einen mit einem Programmspeicher (145a) und einem Arbeitsspeicher (145b) zur Speicherung von Daten verbundenen Mikroprozessor (144), sowie eine Vorrichtung (146) zur Kontrolle und Abfolgesteuerung der Messungen, mit einer Echtzeituhr (147) und einem Ein-/Ausgabedecoder (146).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Abtasthalteglied (123) ein Relais mit wenigstens acht Arbeitskontakten und wenigstens vier Ausgangskondensatoren (128 bis 131) zur Speicherung deian den vier Meßkanälen (124 bis 127) anliegenden differentiellen Spannungswerte umfaßt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der erste geeichte Probekörper (105) und die erste Bezugselektrode (107) auf einem gemeinsamen Träger (2) montiert sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite geeichte Probekörper (106) und die zweite Bezugselektrode (108) auf einem gemeinsamen Träger (2) montiert sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß erster und zweiter Probekörper (105, 106) jeweils eine ausgehend von der Bodenoberfläche im wesentlichen vertikal im Boden verankerte Stange (35) umfassen, und daß die erste bzw. zweite Bezugselektrode (107, 108) um einen Winkel zwischer ungefähr 20º und 50º gegen die Vertikale geneigt ist und ein in Nähe der Oberfläche des Bodens in unmittelbarer Nähe der im Boden verankerten Stange (35) liegendes unteres Ende aufweist.

11. Verfahren zur Bestimmung gleichstrombedingter Wechselwirkungen an einer ersten und einer zweiten benachbarten unterirdischen Struktur (101, 102) von denen wenigstens eine mit einem Gleichstromgenerator wie einer kathodischen Korrosionsschutzvorrichtung verbunden ist,

gekennzeichnet durch die Anbringung in der Nähe der ersten bzw. zweiten unterirdischen metallischen Struktur (101, 102) eines ersten bzw. zweiten geeichten metallischen Probekörpers (105, 106), gefertigt aus Materialien analog denen der ersten bzw. zweiten Struktur (101, 102), wobei erster und zweiter Probekörper (105, 106) voneinander einen Abstand l' haben, der gleich dem Abstand l zwischen erster und zweiter Struktur (101, 102) ist,

die Anbringung in unmittelbarer Nähe des ersten bzw. zweiten metallischen Probekörpers (105, 106), einer ersten bzw. zweiten Bezugselektrode (107, 105) und die gleichzeitige Messung einerseits der Potentiale des ersten und zweiten Probekörpers (105, 106) bezüglich der ersten und zweiten Bezugselektrode (107, 105) und andererseits der durch den ersten bzw. zweiten Probekörper (105, 106) fließenden Stromstärken, wenn diese elektrisch mit der ersten bzw. zweiten Struktur (101, 102) verbunden sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen der Potentiale und Stromstärken der ersten und zweiten Probekörper (105, 106) nachfolgend unter den folgenden Bedingungen durchgeführt werden:

a) alle der ersten bzw. zweiten Struktur (101, 102) zugeordneten Gleichstromgeneratoren sind in Betrieb,

b) nur die der ersten Struktur (101) zugeordneten Gleichstromgeneratoren sind in Betrieb,

c) nur die ggfs. der zweiten Struktur (102) zugeordneten Gleichstromgeneratoren sind in Betrieb.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch einen Schritt der gleichzeitigen Kurzzeitmessungen der Potentiale der ersten und zweiter unterirdischen Struktur (101, 102) und der Stromstärken, die den ersten bzw. zweiten Probekörper (105, 106) durchfließen, wenn diese, ohne polarisiert zu sein, jeweils mit der ersten bzw. zweiten Struktur (101, 102) über eine Zeitdauer von 3 s oder weniger verbunden sind.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch einen Schritt der gleichzeitigen Kurzzeitmessungen der Potentiale der ersten und zweiter unterirdischen Struktur (101, 102) und der durch den ersten und zweiten Probekörper (105, 106) fließenden Ströme nach einer wenigstens 30-minütigen ununterbrochenen Verbindung des ersten bzw. zweiter Probekörpers (105, 106) mit der ersten bzw. zweiter Struktur (101, 102).

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch einen Schritt der Messung der Potentiale der ersten bzw. zweiten unterirdischen Struktur (101, 102) bezüglich der ersten bzw. zweiten Bezugselektrode (107, 108), wobei der erste und zweite Probekörper (105, 106) abgetrennt sind und alle der ersten bzw. zweiten Struktur (101, 102) zugeordneten Gleichstromgeneratoren in Betrieb sind.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch eine Messung der natürlichen Potentiale des ersten bzw. zweiten Probekörpers (105, 106) bezüglich der ersten bzw. zweiten Bezugselektrode (107, 108), die nicht mit der ersten bzw. zweiten Struktur (101, 102) verbunden ist, mindestens 15 min nach Anbringung des ersten bzw. zweiten Probekörpers (105, 106).

17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung der Potential- und Stromstärkenmessungen am ersten und zweiten Probekörper (105, 106) Messungen, die die Außerbetriebnahme der Gleichstromgeneratoren erfordern, mit Zeitdauern von weniger als ca. 3 s durchgeführt werden.

18. Meßwertaufnehmer für eine Vorrichtung zur Bestimmung der gleichstrombedingten Wechselwirkungen an unterirdischen benachbarten metallischen Strukturen (101, 102), von denen wenigstens eine mit einem Gleichstromgenerator wie einer kathodischen Korrosionsschutzvorrichtung verbunden ist, gekennzeichnet durch einen plattenförmigen Träger (2) zur Anbringung auf dem Boden in der Nähe einer unterirdischen metallischen Struktur (101, 102), einen Probekörper (1) mit einer vertikalen metallischen Stange (35), die ein freies unteres Ende (16) in Form einer Spitze und einen Körper (3), der einen oberen Bereich der Stange (35) umgibt und in eine erste Öffnung (29) des plattenförmigen Trägers (2) eingeführt ist, aufweist eine Bezugselektrode (8), die in eine zweite Öffnung (30) des Trägers (2) geneigt, unter Bildung eines Winkels zwischen ca. 20º und 50º gegen die Vertikale derart eingeführt ist, daß sie ein in den Boden eingreifendes unteres Ende (19) aufweist, das unter der Trägerplatte (2) in der Nähe der vertikalen Stange (35) des Probekörpers (1) austritt, und Verbindungsmittel (6, 6a; 7) zur Verbindung der oberen Enden des Probekörpers und der Bezugselektrode (8) mit einer äußeren Spannungs- oder Stromstärkenmeßvorrichtung.

19. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstange (35) mit ihrem freien oberen Ende in einen metallischen Kopf (5) eingreift, der einen Pfahlkopf bildet und elektrische Verbindungsmittel (6a) umfaßt, und daß der hülsenförmige Körper (3) und der plattenförmige Träger (2) aus einem Kunststoff wie PVC hergestellt sind.