SE469493B - Foerfarande foer maetning och oevervakning av vaetskors korrosivitet - Google Patents

Description

469 A93 återkommande mäta provkroppens resistans ger resistansökningen från mättillfälle till mättillfálle ett mått på areaminskningen och därmed på korrosionen. Metoden innebär att korrosionen mäts på en för ändamålet exponerad provkropp, som har en begränsad livs- längd. Praktiska erfarenheter har visat att metoden kan ge missvisande resultat om lokal korrosion förekommer. (3).

Potentialmätningar innebär mätning av konstruktionsmaterialets korrosionspotential relativt en referenselektrod. Mätningen ger inte information om korrosionshastighet eller korrosi- vitet, utan om den termodynamiska förutsättningen för korrosion. För att bestämma kor- rosionshastigheten från potentialmätningar lcrävs tillgång till polarisationskurvor, som representerar aktuellt korrosionsmedíum och konstruktionsmaterial. Metoden är lämplig för mätning på rostfria stål och andra passiverbara material där stora potentialtörändringar sker vid övergång från passivitet till aktiv korrosion och där kan metoden användas för korrosionsövervakning. Pâ den typ av material och i den typ av korrosionsmedier, som förekommer i slutna system, av den typ som ovan angivits, kan dock potentialföränd- ringarna vara små och metoden därför alltför osäker för att vara praktiskt användbar för korrosionsövervakning. (4).

Polarisationsresistansmätningar innebär att korrosionshastigheten på en för ändamålet exponerad elektrod bestäms. Elektroden polariseras på ett visst sätt med hjälp av en yttre spätmingskälla och korrosionshastigheten bestäms utifrån de uppmätta polarisationsström- marna. Metoden är indirekt så till vida att mätningen görs på en för ändamålet exponerad elektrod istället för på konstruktionsmaterialet i sig. Den beräkningsalgoritm som används för bestämning av korrosionshastigheten ur uppmätta polarisationsströmmar kräver att vissa konstanter (Tafel-konstanter), som är speciñka för aktuellt korrosionsmedíum och elektrodmaterial, är kända. (5).

Mätning av galvaniska strömmar utförs oftast så att två elektroder, den ena efterliknande konstruktionsmaterialet (anod) och den andra av ett ädlare material (katod), exponeras för korrosionsmediet. Metoden är indirekt sä tillvida att mätningen görs på en för ändamålet exponerad elektrod istället för på konstrruktionsmaterialet i sig. Elektrodema är oftast av samma storleksordning, vilket medför att strömtätheten blir ungefär densamma på anod och katod. Detta medför i många fall att anoden korroderar vid en mer anodisk potential än om elektroden inte ingick i en galvanisk cell utan tilläts korrodera vid sin egen kor- rosionspotential. Detta får till följd att korrosionsförloppet på anoden blir annorlunda vad gäller korrosionshastighet, typ av angrepp och eventuell uppbyggnad av korrosionspro- dukter än vad som sker pâ konstruktionsmaterialet, som inte deltar i någon galvanisk cell.

Detta är således en felkälla i metoden. (6).

Vid en metod som syftar till att studera gropfrätning mäts en korrosionsström mellan en elektrod och konstruktionsmaterialet där elektroden exponeras i en särsldld kammare i elektrolytisk kontakt med korrosionsmediet. Syftet är att elektroden skall utgöra anod i kontakt med en anolyt och konstruktionsmaterialet skall utgöra katod i kontakt med kor- rosionsmediet. Genom att mäta strömmen mellan elektrod och konstruktionsmaterial erhålls ett mått på förutsättningarna och hastigheten för gropfrätning. (7). 469 493 Referenser.

För uttryck och begrepp avseende elektrokemi och korrosion hänvisas till Tekniska No- menklaturcentralens Korrosionsordlista. 1. Ett flertal kommersiella instrument finns på marknaden. 2. ASTM D 2688-70. 3. ASTM D 2776-69T metod A. 4. Mercer A. D., "Test Methods for Corrosion Inhibitors", British Corrosion Journal, ä, (1985), p 61-70. 5. ASTM D 2776-69T metod B. 6. GP 1. 596.520; G 01 n 17/00 kl 42 13/05. 7 Jansen, Berggreen, "Udvikling af elektrokemisk korrosionsmålcelle", Korrosionscen- tralen ATV, Danmark, delprojekt nr 3, Nordisk Industrifond projekt P 529, 1986. Ändamålet med föreliggande uppfinning år att föreslå ett förfarande och en anordning för mätning och övervakning av korrosionsmediers korrosivitet genom mätning av den gal- vaniska strömmen mellan konstruktionsmaterialet och en elektrod av ädlare material i den typ av system som beskrivits ovan och därmed ge underlag för korrekt behandling av vätskan eller för att kontrollera om inläckage eller påspådning av korrosiv vätska före- kommer till systemet eller för att skaffa underlag för livslängdsbedömningar av konstruk- tionsmaterial.

Uppfinningens särdrag består i: - att en galvanisk ström mäts mellan konstruktionsmaterialet i sig och en elektrod utförd i ett material som är immunt eller passivt, med en elektriskt ledande eller halvledande passivfilm. Genom att mätningar görs direkt pâ det korroderande konstruktionsmaterialet blir mätresultatet relaterat till materialets status vad gäller förekomst av eventuella avlag- ringar, beläggningar och tidigare korrosionsangrepp. Detta är parametrar som påverkar korrosionshastigheten och som är svåra att efterlikna vid indirekta mätningar som beskri- vits ovan. Det som mäts i den här föreslagna metoden är således korrosíonsmediets verk- liga korrosivitet mot konstruktionsmaterialet i närheten av den exponerade elektroden. - att elektroden, som utgör katod i den galvaniska cellen, skall ha en yta som är mindre (företrädesvis < 10%) än anodytan, dvs. konstruktionsmaterialet. Härigenom begränsas polarisationen av konstruktionsmaterialet, vilket innebär en minimal störning av korro- sionsförloppet på detta material. Den uppmätta galvaniska strömmen utgör därför en andel av den korrosionsström som konstruktionsmaterialets egenkorrosion ger upphov till sna- rare än att vara ett mått på provocerad galvanisk korrosion. 469'495 - att mätningen görs mellan en elektrod som inte korroderar och konstruktionsmaterialet, varigenom mätningar kan göras kontinuerligt eller diskontinuerligt under konstruktions- materialets hela livslängd utan att ingrepp behöver göras för byte av elektrod.

Metoden enligt uppfinningen kan utföras med anordningar som kan utformas på olika sätt och nedan beskrivna anordningar är endast exempel.

Elektroden, som skall vara immun eller passiv i korrosionsmediet, kan utföras i t ex Syrafast stål, krom- eller nickellegeringar, titan, platina eller grafit beroende på korro- sionsmediets förväntade maximala korrosivitet. Elektroden kan antingen utföras i det immuna eller passiva materialet eller bestå av ett oädlare material vars yta belagts med det immuna eller passiva materialet.

Elektroden moneras metalliskt isolerad från konstruktionsmaterialet och exponerad för korrosionsmediet. Figur 1 - 3 visar exempel på hur elektroden kan utformas och monte- ras.

Utförandet enligt figur 1 kan användas för t ex fiärrvärmenät och andra system där kor- rosionsmediet befinner sig vid högt tryck och/eller temperatur. Elektroden är utformad som ett dylcrör (a) svetsad i en fläns av samma material som dylcröret (b), elektroden är metalliskt isolerad från en motfläns (c) av samma material som konstruktionsmaterialet via en isolerande flänspackning (d), isolerande paclmingar för bultama (e) och isolerande slang mellan bult och insidan av flänsens bulthål (i). I dykröret kan en temperatursensor placeras, varvid elektroden även kan användas för temperatunnätning. Av figur 1 framgår även ett utförande för mätning av den galvaniska strömmen där ledare från elektroden (g) och från konstruktionsmaterialet (h) tas in till en elektronikbox (i) monterad direkt på elektroden. I elektronikboxen sker signalförstärkning eller -omvandling, t ex till 4 - 20 mA signal, se nedan. Korrosionsmediet strömmar i rörledningen (j). Utförandet enligt figur 2 kan användas vid lägre tryck och/eller temperatur. Elektroden är utformad som ett dykrör (k) som anbringas i en packbox (1) med isolerande packningsmaterial (m). Om en kulventil monteras på avsticket enligt figur 3 kan elektroden monteras och demonteras under tryck.

Elektroden ansluts elektriskt till konstruktionsmaterialet via någon typ av anordning för mätning av elektrisk ström t ex via en känd resitans, varvid strömmen mäts som spän- ningsfallet över resitansen eller via en operationsförstärkare kopplad som strömföljare, för s k resistanslös strömmätning. Oberoende av mätmetod bör resistansen i ledare mellan elektrod och konstruktionsmaterial vara så låg som möljgt för att inte störa mätförloppet.

Lämpligt värde på ev resistans avgörs av korrosionsmediets konduktivitet, det korro- sionsmediefyllda rummets geometri samt anodens och katodens polaiisationsresistans.

Efter ev förstärlming av mätsignal som representerar strömstyrkan i ledaren kan signalen registreras kontinuerligt eller diskontinuerligt med hjälp av skrivare, datalogger för vidare bearbetning med dator mm. Signalen kan ocksâ användas för larm vid förhöjd korrosivitet tex orsakad av inläckage av korrosiva ämnen eller brist på korrosionshämmande till-

Claims (11)

a. 469 493 satsmedel, där den jämförs med förvalda värden, eller för att styra automatiska system för t ex tillsats av korrosionshämmande medel eller genomförande av andra vattenbehand- lingsåtgärder. Patentkrav.

1. l. Förfarande för mätning och övervakning av korrosionshastighet och vätskors korrosi- vitet i slutna och öppna, cirkulerande vätskesystem där sådana konstruktionsmaterial används som kräver behandling av vätskan för undvikande av korrosionsskador, alterna- tivt där risk ñnns att korrosiva vätskor eller ämnen tillförs eller bildas i systemet känne- tecknat av att den galvaniska strömmen mäts mellan konstruktionsmaterialet och en elek- trod, båda exponerade för ett sammanhängande korrosionsmedium och där elektroden utförs i ett material, som är immunt eller passivt med en elektriskt ledande eller halvle- dande passivfilm i korrosionsmediet.

2. Förfarande enligt patentkrav 1 kännetecknat av att elektrodens yta är mindre än kon- struktionsmaterialets, sä att konstruktionsmaterialets polarisation på grund av galvanisk korrosion begränsas.

3. Förfarande enligt patentkrav l - 2 kännetecknat av att elektroden anbringas i kontakt med korrosionsmediet elektriskt isolerad från konstniktionsmaterialet.

4. Förfarande enligt patentkrav 1 - 3 kännetecknat av att en elektrisk ledare ansluts mellan elektrod och konstruktionsmaterial så att den galvaniska strömmen mellan elektroden och konstruktionsmaterialet flyter och mäts i denna ledare.

5. Förfarande enligt patentkrav 1 - 4 för övervakning av korrosionsmediets korrosivitet i fiärrvärmenät, centralvärmesystem, industriella hetvatten- och kylvattensystem där vätskan består av vatten, saltbrine eller glykollösning och andra industriella system för energi- och materialtransport där korrosionsmedier i vätskefas cirkulerar utan att vara i kontakt med luft och där förändringar i korrosiviteten kan bero på förändringar i syrehalt, pH-värde, halt av lösta salter och/eller halt av korrosionshämmande tillsatsmedel kännetecknat av att en eller flera elektroder exponeras för korrosionsmediet och där ökning av den galvaniska strömmen över en viss nivå initierar en förutbestämd vattenbehandlingsåtgärd, alternativt, om orsaken till korrosivitetsökningen ej är känd, initierar närmare undersökning, tex genom kemisk analys av korrosionsmediet, för val av lämplig vattenbehandlingsåtgärd.

6. Förfarande enligt patentkrav 1 - 4 för övervakning av korrosionsmediets korrosivítet i öppna cirkulerande kylsystem (kyltomsystem), slutna kylsystem och andra industriella system för energi- och materialtransport där korrosionsmediet står i kontakt med luften och där förändringar i korrosiviteten kan bero på förändringar i pH-värde, halt av korro- sionsfrämjande ämnen, förekomst av mikroorganismer och halt av korrosionshämmande tillsatsmedel, kännetecknat av att en eller flera elektroder exponeras för korrosionsmediet och där ökning av den galvaniska strömmen över en viss nivå initierar en förutbestämd vattenbehandlingsåtgärd, alternativt, om orsaken till korrosivitetsökningen ej är känd, 46§ 495 initierar närmare undersökning, tex genom kemisk analys av korrosionsmediet, för val av lämplig vattenbehandlingsåtgärd.

7. Förfarande enligt patentkrav 1 - 4 för indikering av inläckage av syrehaltigt vatten till fjärrvärmenät via läckande värmeväxlare i undercentraler käunetecknat av att elektroder exponeras för returflödet från enstaka undercentraler eller grupper av undercentraler antingen direkt i returledningar eller i separata delflödes- eller by pass ledningar varvid ökning av den galvaniska strömmen för en enstaka elektrod, som ej motsvaras av ström- ökning på övriga elektroder, indikerar att inläckage sker i undercentral eller undercentra- ler "uppströms" om den punkt där elektroden är monterad.

8. Förfarande enligt patentkrav 1 - 4 för indikering av inläckage av CFC-köldmedier (freoner) från värmepumpar till fiärrvärmenät, centralvärmenât eller slutna het- och kyl- vattensystem genom att inläckande CFC-köldmedium sönderfaller till klor- och fluorväte i korrosionsmediet varigenom korrosionsmediets pH-värde sjunker och därmed dess korro- sivitet ökar, känneteclmat av att en elektrod placeras före och en elektrod placeras efter i strömningsriktningen den punkt där inläckage av CFC-köldmedium kan inträffa och där en ökning i galvanisk ström på den senare elektroden, som inte motsvaras av en ökning på den förra elektroden tolkas som ett inläckage av CFC-köldmedium.

9. Förfarande enligt patentkrav 1 - 4 för övervalming av matarvattensystem för ångpan- nor, hetvattenpannor eller hetvattensystem för indikering av förändringar i matarvattnets korrosivitet pga t ex ökad syrehalt, lågt pH-värde eller brist på korrosionshämmande till- satsmedel, kännetecknat av att en elektrod exponeras fór korrosionsmediet i matarvatten- tanken, i sug- eller tryckledningen för matarvattenpupen(pumparna) eller i en separat cirkulationsledning för matarvatten, varvid en ökning av den galvaniska strömmen över en viss nivå inititierar en förutbestämd vattenbehandlingsåtgärd, alternativt om orsaken till korrosivitetsöloiingen inte är känd, initierar en närmare undersökning, tex kemisk analys av matarvattnet för val av lämplig vattenbehandlingsåtgärd.

10. Förfarande enligt patentkrav 1 - 4 för övervakning av kondensat i ånganläggningar för indikering av förändringar i kondensatets korrosivitet pga t ex inläckage av korrosiva vät- skor och gaser till kondensatet, ökad tillförsel av kolsyra eller andra flyktiga syror via ångan, brist på neutraliserande aminer eller andra korrosionshämmande tillsatser i kon- densatet kännetecknat av att en eller flera elektroder exponeras för kondensatet eller dess delflöden varvid en ökning av den galvaniska strömmen över en viss nivå initierar en förutbestämd vattenbehandlingsåtgärd, alternativt om orsaken till korrosivitetsökriingen inte är känd, initierar en närmare undersökning, tex kemisk analys av matarvattnet, för val av vattenbehandlingsâtgârd.

11. Förfarande enligt patentkrav 1 - 4 för korrosionsmâming i system med cirkulerande korrosionsmedier kännetecknat av att antingen medelvärdet av eller det integrerade värdet av den kontinuerligt mätta galvaniska strömmen under någon period t ex veckor, månader eller år, tas som mått på korrosionshastígheten i det studerade systemet att antingen jäm- föra med korrosionshastigheten i andra system av samma typ, i syfte att optimera vatten- behandlingen eller jämföra med korrosionshastigheten under föregående perioder för att få undrlag för bedömning av korrosionens omfattning på längre sikt och för livslängdsbe- dömningar av anläggningen.