DE922972C - Verfahren zur quantitativen UEberwachung der Abnutzung von Ausmauerungen und Verschalungen in Behaeltern - Google Patents

Description

• Verfahren zur quantitativen Uberwachung der Abnutzung von Ausmauerungen und Verschalungen in Behältern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur quantitativen Überwachung der Abnutzung von Ausmauerungen oder Verschalungen in Behältern, wie Hochöfen, Laugenbehältern, Schmelztiegeln od. dgl., mit Hilfe energiereicher Strahlung und empfindlicher Strahlungsmeßgeräte.
• Es ist bekannt, die Abnutzung von Ausmauerungen z. B. in Hochöfen dadurch zu überwachen, daß man z. B. in die Mitte eines oder mehrerer Ausmauerungssteine einen radioaktiven Strahler einsetzt und sein Vorhandensein mit einem Zählrohr von außen feststellt. Wird eines Tages keine Strahlung mehr angezeigt, so kann gefolgert werden, daß das Präparat und damit mindestens die Hälfte der Steindicke verschwunden ist.
• Es ist naheliegend, verschiedene Steine mit Präparaten in verschiedenen Entfernungen von der inneren Oberfläche aus zu versehen, um aus dem Verschwinden der Anzeige an den verschiedenen Steinen feststellen zu können, bis zu welchem Bruchteil der Steindicke die Abnutzung vorgeschritten ist.
• Ein solches Verfahren ist unbefriedigend aus folgenden Gründen: Versieht man nur wenige Steine mit Präparaten in verschiedener Tiefe, so ist die Kontrolle der Dickenabnahme nur in großen Sprüngen möglich. Bei einer Steindicke von 600 mm könnte man beispielsweise fünf Steine vorsehen, bei denen die Strahlerpräparate in Tiefen von 100, 200, 300, 400 und 500 mm untergebracht sind; damit hätte man die Möglichkeit, die Dickenabnahme in Sprüngen von 100 zu 100 mm zu registrieren. Das bedeutet eine ziemlich grobe Überwachung des Abnutzungsvorganges. Will man aber die Kontrolle verfeinern, derart, daß beispielsweise Dickenabnahmen von 25 zu 25 mm registrierbar sind, so müßte man im vorliegenden Fall dreiundzwanzig Steine mit Präparaten in verschiedener Tiefenlage ausrüsten. Da man wegen der gegenseitigen Beeinflussung diese Strahlersteine nicht nebeneinander, sondern nur unter Zwischenschalten mindestens eines normalen Steines anordnen kann, würde sich eine vollständige Meßreihe über sechsundvierzig Steine erstrecken, also bei einer Steinbreite von 350 mm über insgesamt I6 m mit dreiundzwanzig Meßstellen. Sieht man außerdem vier Meßreihen in vier verschiedenen Höhenlagen vor, um ein einigermaßen vollständiges Bild der Abnutzung zu gewinnen, so wären im Fall des gewählten Beispiels einhundertvierundachtzig Steine mit Präparaten in verschiedener Tiefenlage zu bestücken; die einhundertvierundachtzig Steine würden sich auf einen Meßbereich von insgesamt 64 m verteilen. Es ist klar, daß Herstellung und Einbau von so viel Strahlungssteinen verschiedener Art und die vielen auseinanderliegenden Meßstellen das Verfahren unwirtschaftlich und kompliziert machen.
• Versucht man hingegen die Messung auf einen oder wenigstens auf zwei nahe beieinanderliegende Steine zu konzentrieren, indem man die Strahler nahe beieinander und in verschiedener Tiefenlage anordnet, so stellt man fest, daß die innenliegenden Präparate gegenüber den nahe der Außenwand liegenden Präparaten keine meßbare Wirkung ausüben.
• Ein Beispiel beleuchtet quantitativ diese Verhältnisse. Die Strahlerhalbwertschicht in Stein für eine Gammastrahlung von etwa 2 MeV beträgt 100 mm, die für die Stahlwand 25 mm. Die Strahlung eines Präparates, das in einem Behälter mit 25 mm dicker Stahlwand und 600 mm dicker Ausmauerung zunächst der Innenwand angebracht ist, erleidet eine Schwächung durch sechs Halbwertschichten in Stein und eine Halbwertschicht in Stahl; sie wirkt auf den dem Präparat am nächsten gelegenen Ort außerhalb des Behälters mit einer Intensität, die der Schwächung durch sieben Halbwertschichten direkt und dem Quadrat der Entfernung von 625 mm umgekehrt proportional ist.
• Dagegen wirkt ein gleich starkes Präparat, das von der Innenoberfläche aus gerechnet sich 500 mm tief im Stein befindet, also nur 100 mm Stein und 25 mm Stahl zu durchstrahlen hat, auf denselben Ort gemäß einer Schwächung durch zwei Halbwertschichten und dem Quadrat der Entfernung von I25 mm. Rechnet man dieses Beispiel durch, so ergibt sich, daß die Wirkung der beiden Präparate sich wie 1 : Soo verhält; selbst bei höchster Meßgenauigkeit tritt also das Fehlen des innenliegenden Präparates überhaupt nicht in Erscheinung.
• Um die beschriebenen Schwierigkeiten vermeiden und die Abnahme der Ausmauerung quantitativ von Anfang an verfolgen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Anordnung eines oder mehrerer Strahler in der Ausmauerung so erfolgt, daß jeder Strahler oder Strahlerabschnitt etwa die gleiche durch Entfernung und Absorption geschwächte Strahlenleistung nach einem außerhalb des Behälters liegenden, für die Messung zugänglichen Ort liefert.
• Die Bedingung, daß diese Forderung erfüllt ist, lautet in der allgemeinsten Form: JO 5-(+u1d1) = const. (I) a Hierin ist JO die Leistung des betrachteten Strahlers oder Strahlerabschnittes in mC, a der Abstand zwischen Strahler und Meßort, zur bzw. Mt die Schwächungsbeiwerte in Stein bzw. Eisen; d5 bzw. df die Weglängen in Stein bzw. Eisen.
• Zur Erfüllung des Erfindergedankens können beispielsweise einzelne Strahlerpräparate in einem Ausmauerungsstein auf einer zur Außenfläche des Hochofenmanteis senkrechten Linie hintereinander angeordnet werden; ihre Strahlenleistung JO muß dann so abgestuft sein, daß die Bedingung der Gleichung (I) innerhalb der angestrebten Meßgenauigkeit erfüllt ist.
• Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß man einfache geometrische Verhältnisse für die Strahleranordnung erhält; ihr Nachteil ist, daß man die einzelnen Präparate sehr genau dosieren muß. Um dies zu vermeiden, kann man erfindungsgemäß Gleichung (I) auch mit gleich starken Präparaten erfüllen durch entsprechende Wahl der geometrischen Anordnung dieser Präparate auf einer Kurve.
• Fig. I zeigt eine so errechnete Verteilungskurve für einen gleichmäßig abstrahlenden radioaktiven Draht, z. B. aus Kobalt; sie gilt für 30 mm Stahlwanddicke und 500 mm Steindicke; der Meßwert ist im kleinstmöglichsten Abstand vom innersten Strahler angebracht, weil man auf diese Weise zu den kleinsten Strahlerstärken kommt. Es ist unerheblich, ob man, wie in Fig. I dargestellt, einen kontinuierlichen Strahler etwa in Form eines Drahtes benutzt oder ob man einzelne gleich starke Strahler auf dieser Kurve in regelmäßigen Abständen von der Innenwand so anordnet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Im ersten Fall hat man eine völlig kontinuierliche Anzeige, im zweiten Fall ist die Anzeige, abhängig von der Menge der eingebrachten Strahlungsquellen, mehr oder weniger Idiskontinuierlich. In den Fig. I und 2 bedeutet I den oder die Strahler, 2 die Ausmauerung, 3 den Stahlmantel und 4 den Meßwert.
• Es ist zur Durchführung des Grundgedankens nicht erforderlich, daß das oder die Präparate in einem einzigen Stein untergebracht sind. Beispielsweise könnte man einen Stein von o bis 1/2, den übernächsten Stein von t/2 bis 1/1 Tiefe nach dem Grundgedanken mit Präparaten ausrüsten. Man hat dann zwei Meßpunkte, aber eine prozentual höhere Meßgenauigkeit, als wenn man von vornherein die Präparate und die Meßempfindlichkeit so wählt, daß das Verschwinden der ganzen Präparatereihe in einem Stein den gesamten gewünschten Meßbereich umfaßt.
• Benutzt man künstlich radioaktive Präparate mit einer mehr oder weniger kurzen Halbwertzeit, so muß die quantitative Messung auf die Abnahme der Strahlungsstärke Rücksicht nehmen. Dies erfolgt am einfachsten dadurch, daß man von vornherein an einer der Außenwand sehr nahe liegenden Stelle ein schwaches Eichpräparat einbaut, an dem vor Beginn der eigentlichen Messung die Empfindlichkeit des Meßgeräts jeweils so eingestellt wird, daß immer der gleiche Ausschlag erzielt wird. Die Empfindlichkeit wird damit zwangläufig der Präparatstärke angepaßt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRUCHE: I. Verfahren zur quantitativen Überwachung der Abnutzung von Ausmauerungen oder Verschalungen von Behältern, wie Hochöfen, mit Hilfe energiereicher Strahler und empfindlicher Meßgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß die energiereichen Strahler in der Ausmauerung oder Verschalung so verteilt werden, daß jeder Strahler oder Strahlerabschnitt etwa die gleiche durch Entfernung und Absorption geschwächte Strahlenleistung nach einem außerhalb des Behälters liegenden, für die Messung zugänglichen Ort liefert.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlenquellen gleichmäßig abstrahlende radioaktive Drähte verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß diskrete Strahlungspräparate gleicher Stärke benutzt werden.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Strahlungspräparate über mehrere benachbarte Steine verteilt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an einer entfernt vom Meßpunkt gelegenen Stelle ein schwaches für Eichzwecke dienendes Präparat aus demselben Stoff wie das Strahlungspräparat der gleichen Halbwertzeit untergebracht ist wie die Meßpräparate.