DE2033619C3 - Meßgerät zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindikeit von Metallen und korrosiven Medien - Google Patents

Description

5. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Erfindungsgemäß wird es dadurch erreicht, daß der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sollwert ein sich mit einer e-Funktion änderndes Differenzverstärker (60) als Sollwert wahlweise Spannungssignal ist, dessen Zeitkonstante in etwa positive und negative exponentiell veränderliche gleich derjenigen der Polarisationsspannung ist.
Spannungssignale zuführbar sind, demzufolge so- 55 Dieses erfindungsgemäße Meßgerät bringt den Vor-Ivohl kathodische als auch anodische Polarisatio- teil rr^:#. sich, daß durch die Verwendung eines expo-Hen der Probenelektrode (21) mit entsprechenden nentiell sich verändernden Spannungssignals sils Sollpositiven bzw. negativen exponentiell veränder- wertsignal eine automatische Kompensation für die liehen Polarisationsspannungen auswertbar sind. ebenfalls zeitlich sich verändernde Polarisaticmsspan-

60 nung vorgenommen wird. Am Ausgang des verwendeten Differenzverstärkers tritt somit ein steitlich im

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein wesentlichen unveränderliches Ausgangssigaal auf,

:ßgerät zur Bestimmung der Korrosionsgeschwin- welches einem entsprechend geeichten Meßgerät zu-

;kett von Metallen in korrosiven Medien, beste- geführt wird, an welchem die Korrosionügcschwin-

id aus einem Meßkopf mit einer Proben-, einer 65 digkeit direkt abgelesen werden kann. Es ergibt sich

Ifs- und einer Bezugselekrode, von welchen die somit, daß für die Bestimmung der Korrosionsge-

jbenelektrode und die Hilfselektrode in einem schwindigkeit statische Bedingungen noch gar nicht

omkreis liegen, welcher neben einem der Anzeige erreicht werden müssen.

^J 4

Eine relativ eintehe Ausführungsform des erfjn- der USA.-Patentschrift 3 406 101 angegeben im. Der ;. 4ungsgem»ßen Meßgerätes ergibt sich dadurch, daß Meßkopf besitzt einen metallischen Körper, der die ä des dem Sollwert entsprechende Spanungssigna mit Gestalt eines Verschlußstopfens haben kann und drei Hilfe emes Kompensationskreises gebildet ist, welcher Elektroden 18,19 und 21 trögt, die voneinander und t ein einstellbares «C-Glied (C,, /?,) und eine Span- δ gegenüber dem Körper isoliert sind. Über ein Kabel nungsquelle(43) enthalt. 22 mit Leitern 23, 24 und 26, die zu den einzelnen Durch geeignete Verstellung des Widerstandes des Gründen vorzugsweise gleich aufgebaut. Dennoch KC-Gliedes kann dabei die gewünschte Einstellung Elektroden führen, ist der Meßkopf mit dem erita- »uf die Zeitkonstante der Polausationsspannung vor- dungsgemäßen Meßgerät verbunden. Die Elektroden S genommen werden. , »o 18, 19 und 21 sind einander aus elektrochemischen Um andererseits ein Abgleich des Differenzverstär- Gründen vorzugsweise gleich gebaut. Dewioch erkers wxd eine Aufladung des KC-Gliedes durchfüh- scheint es sinnvoll, sie für die nachfolgende Beschrei- ren zu können, erweist es «ich als zweckmäßig, daß bung in der Reihenfolge von rechts nach links mit zusätzlich ein doppelpoliger Umschalter vorgesehen »Bezugselektrode« (Elektrode 19), »Probenelekist, wellcher in der einen Schialtstellung einerseits durch 15 trode« (Elektrode 21) und »Hilfs-« oder »dritte Elek- Trennen des Stromkreises, jedoch unter Verwendung trode« (Elektrode 18) zu bezeichnen. Soll beispielseines hochohraigen Spanungsmessers einen Abgleich weise die Korrosionsgeschwindigkeit bei Stahl ermil des Ditferenrverstärkers ermöglicht, andererseits telt werden, so muß die Probenelektrode 21 aus durch Verbinden des Kondensators (C.,) des RC- diesem Stahl bestehen.

Gliedes (R₂, C.,) mit der Spannungsquelle eine Aufla- _2O Während der Messung der K'MTOMonsgeschwindig

dung des Kondensators (Co) bewirkt, während in der keil kann die Probenelektrode K in dem korrodiercn-

anderen Schaltstellung einerseits durch Schließen des den Medium einen Film bilden, der eine beträchtliche

Stromkreises ein Stromfluß durch die Probenelek- Kapazität darstellt. In Fig. 2 ist die Ausdehnung

trode und die Hilfselektrode zustandekommt, ande- dieses Filmes 27 durch die gestrichelte Linie 28 an

rerseits anstelle der Spannungsquelle der Wideband _J5 gedeutet, welche die F-Ieklrode 21 umgibt. Wie be

(/?») des RC-Gliedes (R.,, C₂) mit dem Kondensaloi reits vorher erwähnt, kann der Film aus versduedc-

(CQ in Verbindung gebracht ist. _nC!1 Substanzen bestehen, zu denen positive Ionen 29

In der Regel erweist es sich ferner als vorteilhaft, des korrodierenden Metalls und negative Ionen 31

wenn der Kompensationski eis, weiterhin eine einstell- aus dem korrodierenden Medium gehören, welches die

bare Spannungsquelle aufweist, welche eine Verstär- _3u Korrosion der Elektrode 21 hervorruft. Wo dem

ker-Abgleichsspannung V_x abgibt. korrodierenden Medium KorroMonshemmungsmitlcl

Um ein derartiges Meßgerät universell verwenden zugesetzt sind, um die Metalloberfläche zu schützen,

zu können, erweist es sich ferner als zweckmäßig, kann der Film 27 von einem zweiten Film 32 aus dem

wenn dem Differenzverstärker als Sollwert wahlweise Korrosionshemmungsmittel umgeben sein. So können

positive und negative exponentiell veränderliche Span- ₃₅ die Filme um die Elektrode 21 beträchtliche Größen

nungssignale zuführbar sind, demzufolge sowohl eines Widerstandes und einer Kapazität darstellen,

kathodische als auch anodische Polarisationen der die bei der Korrosionsgeschwinüigkeiisbestimmung

ProbeneleiUrode mit entsprechenden positiven bzw. auf elektro-chemischem Wege in Betracht gezogen

negativen exponentiell veränderlichen Polarisations- werden müssen.

spannungen auswertbar sind. _4U M_an glaubt daß bei einer ausgedehnten, dem

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden korrodierender. Medium ausgesetzten Metallische,

Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbin- wie derjenigen der Probenelektrodi. 21, der Wider-

dung mit der Zeichnung näher erläutert. In dieser ist stand und die Kapazität elektrisch am besten durch

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines die Ersatzschaltung nach Fig. 3 dargestellt werden

Meß'kopfes für das Gerät in Verbindung mit einem ₄₅ können. Der Gesamtwidcrsland und die Gesamtkapa-

Rohrleitungssystem, zität an der Elektrode 21 stellt sich demgemäß als

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer der Elek- eine Serienschaltung von mehreren paralldgcschal-

troden aus dem Meßkopf nach Fig. 1, tetcn Widerständen und Kapazitäten dar. Wie bereits

Fig. 3 ein elektrisches Ersatzschaltbild des sich erwähnt, kanu die Anwendung zu großer Ströme zu

auf dekUo-chemischem Wege auf der Elektrode nach _5U einer Zerstörung oder Neuorientierung der Filme um

F i g. 2 bildenden Filme, die Elektrode 21 führen. Die erfmdungsgemäßc

Fig. 4 ein Schaltbild einer ersten Ausführungs- Methode zur exakten Bestimmung der Kororsions-

form des erfindungsgemäD.en Meßgeräts, geschwindigkeit an der Elektrode 21 erfordert jedoch

Fig. 5 ein Diagramm, in dem mehrere durch die nicht die Anwendung solcher Ströme, die ausreichen,

Schaltung nach Fig. 4 an der Probenelektrode her- ₅₅ um an den Filmen Veränderungen hervorzurufen.

vorgerufene Stromverläufe gezeigt sind, und J_n Fig. ' ist, wie gesagt, eine beispielhafte Schal-

Fig. 6 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausfüh- tung dargestellt. Die Belastung33 wird von dan mit

run|jsform des erfindungsgemäßen Meßgeräts, mit der gestrichelten Linie umgebenden Schaltelementen

denn sowohl kathodische als auch anodische Korro- gebildet. Sie besteht beispielsweise aus dem Lö-

sionsgeschwindigkeitsmessungen erfolgen können. g₀ sungswiderstand 34 des korrodierenden Mediums zwi-

Clas in F i g. 1 gezeigte Leitungssystem führt in sehen den Elektroden 18 und 21 sowie dem Polari- Ricllitung des Pieiles 12 ein korrodierendes Medium, sierungswiderstand R und der Polarisierungskapazi-

wie etwa eine wäßrige Flüssigkeit. Es besteht aus tat C in Verbindung mit den die Elektrode 21 umge-

zwei Rohren 13 und 14, die durch ein T-Stück i6 mit- benden Filmen 27 und 28. Eine Spannungsquelle mit

einamder verbunden sind,. Ein Meßkopf 17 ist in den 65 einer Batterie 37 als Stromversorgungseinrichtung ist

einem Schenkel des T-Stücks eingeschraubt und kann, in Gestalt des Verstärkers 36 vorgesehen, um einen

abgesehen davon, irgendeine beliebige geeignete Ge- Strom /', durch einen Stromkreis mit der Belastung

stall besitzen, beispielsweise eine solche, wie sie in 33 hindurchzutreiben. Der Verstärker 36 bestimmt die

Größe des in diesem Kreis fließenden Stromes in Abhängigkeit von einem elektrischen Eingangssignal. Der dem Verstärker entstammende Strom ruft an der Belastung 33 eine Polarisierungsspanmung hervor, die sieh exponentiell mit einer Zeitkonstanten A₁C₁ ändert. Das elektrische Eingangssignal erhält der Verstärker aus einer Steuereinrichtung mit einem Signalerzeuger. Dieses Signal ändert sich nach einer Funktion mit der Zeitkonstanten RC der Belastung 33 von einem ersten zu einem zweiten Wert, bis durch den im wesentlichen konstanten Strom an der Belastung eine bestimmte Spannung erreicht worden ist. Der Strom, der mithin bezeichnend für die elektrischen Eigenschaften der Belastung 33 ist, kann an einem in dem Stromkreis liegenden Strommesser 38 abgelesen werden, während sich das Signal exponentiell ändert.

Die Elektroden 18, 19 und 21 des Meßkopfes 17 sollen über die Leiter 23, 24 und 26 mit den Klemmen/4, R und T der Schaltung aus F i g. 4 verbunden sein. Der Verstärker 36 kann ein Differentialverstärker sein, der einen ersten (negativen) Eingang 39, einen zweiten (positiven) Eingang 41 und einen gemeinsamen Ausgang 42 besitzt. In herkömmlicher Weise sind entsprechende Anschlüsse des Verstärkers mit der Batterie verbunden, von der eine Stromrückleitung zur Klemme T ausgeht. Der Verstärker ist für einen hohen Verstärkungsfaktor, beispielsweise einen solchen von 50000 bis 100000, in Verbindung mit der zugehörigen Schaltung ausgelegt, um einen Ausgangsstrom in Abhängigkeit von einem Spannungssignal am Eingang zu erzeugen, der sich in dem Stromkreis als konstanter Strom äußert.

Der erste Eingang 39 und der Ausgang 42 des Verstärkers (der die Batterie 37 als Gleichstromquelle enthält) liegen in einem Stromkreis, mit dem der meßbare Polariisationsstrom i, über die Probenelektrode 21 und die Hilfselektrode 18 geleitet werden kann. Dieser Strom kann an dem Strommesser 38 abgelesen werden. Der Widerstand 45 dient zur Begrenzung des Stromes auf einen Wert, mit dem die die Elektrode 21 umgebenden Filme nicht beeinträchtigt werden. Durch das Eingangssignal an dem Verstärker 36 wird der Strom auf einen Wert eingestellt, der ausreicht, um an der Elektrode 21 eine bestimmte Polarisierungsspannung solcher Größe hervorzurufen, daß die Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit int Bereich linearer Abhängigkeit von def Polarisierungsspannung erfolgen kann. Utaabhängig von seiner Größe ruft der fließende Strom eine Poiarisierungsspannung an der Probenelektrode 21 hervor, die sich exponentiell mit einer Zeitkonstanten R₁C₁ ändert

Weiterbin tritt ein Spanmmgskreis unter Einbeziehung der Klemmen R und T sowie der Probenelektrode 21 und der Bezugselektrode 19 auf, in dem der zweite Eingang 41 des Differentialverstärkers 36 liegt In diesem Spannungskreis befindet sich eine Spannungssignalquelle, die hierin ein Spannungssignal hervorruft Dieses letztere ändert sich mit der Zeitkonstanten R₁C, der Probenelektrode 21 von einem ersten za einem zweiten Wert Die Spannungssignalqnefle kann, wie gezeigt, aus einem veränderlichen Widerstand R_t und einem dazu parallelen Kondensator C₁ bestehet!. An den Widerstand R₁ und den Kondensator C_x wird aus einer Bezugsspaanungsquelle in Gestalt der Batterie 43 eine Polarisienmgsbezugsspanuag V_R angelegt, bis die aufgedrückte Signalspannung im wesentlichen gleich V_R ist, worauf die Batterie 43 von dem Widerstand R₈ und dem Kondensator C₂ abgeklemmt werden kann. Die Bezugsspannung V_R kann jeden gewünschten Wert annehmen, jedoch wird (in bezug auf die Elektrode 19) einer Spannung zwischen etwa S und 25 Millivolt, insbesondere aber von etwa 10 Millivolt, der Vorzug gegeben, da eine solche die besten Meßergebnisse erzielen läßt. Diese in der Spannungssignalquelle (Widerstand R₁ und Kondensator C₂) gespeicherte

to Spannung V_R gelangt an den zweiten Eingang 41 des Verstärkers 36.

Es ist erkennbar, daß bei von dem Kondensator C₂ abgeklemmter Batterie 43 das an den Eingang 41 gelangende Spannungssignal exponentiell mit einer Zeitkonstanten aus dem Widerstand R₂ und dem Kondensator C₂ abnimmt. Diese Zeitkonstante kann durch den veränderbaren Widerstand R₂ auf praktisch den gleichen Wert eingestellt werden, den die Zeitkonstante der Belastung R_xC_x besitzt. Ein be-

»0 stimmter konstanter Wert des Stromes I₁ am Ausgang 42 des Verstärkers 36 ruft an der Probenelektrode 21 eine Änderung der Polarisierungsspannung hervor, die einer Exponentialfunktion mit der Zeitkonstanten R₁C₁ entspricht. Das dem Eingang 41 des Verstär-

s5 kers36 zugeführte Spannungssignal ist gleich der an der Elektrode 21 auftretenden Polarisationsspannungsänderung, die dem Eingang 3!) des Verstärkers 36 mitgeteilt wird. Infolgedessen bleiben die beiden Signale an den Eingängen 39 und 41 des Verstärkers 36 auf einem konstanten Wert (gewöhnlich Null), wenn ein bestimmter konstanter Wert des Stromes I₁ auftritt, um die Elektrode 21 nach der Exponentialfunktion mit der Zeitkonstanten R₁C₁ zu polarisieren. Jedes Ungleichgewicht an den beiden Eingängen

39 und 41 des Verstärkers ruft eine Änderung des Stromes am Verstärkerausgang hervor, die genügt, um eine Polarisierungsspannurigsänderung herbeizuführen, mit der ein neues Gleichgewicht am Verstärkereingang erzielt werden kann.

Die an der Elektrode 21 auftretende Änderung der Polarisierungsspannung erreicht schließlich den Wert aus der Spannungsquelle. Bei der beschriebenen Ausführungsform stellt diese zuletzt erreichte Spannung die Bezugsspannung Vf₁ dar, doch kann sie ebenso-

gut auch von einer Funktion der Bezugsspannung V_R gebildet werden, je nach den Berriebsparartwtera des Verstärkers 36, insbesondere dem in seinem Schaltkreis auftretenden Verstlrkungsfaiktor. Es ruft also das Spannungssignal aus der Spannangssign al quelle

mit dem Widerstand R₂ und dem Kondensator C₂, das an den Eingang 41 des Verstärkers. 3§ gelangt, in dem Stromkreis einen Strom Z₁ mit einem bestimmten konstanten Wert hervor, der eine Polarisierungsspanmmgsänderung zur Folge hat, die sich exponentiell

an dem Widerstand R, und dem Kondensator C₁ einstellt und derjenigen der sich exponentiell ändernden Spannung aus dem Widerstand R₂ und dem Kondensator C₁ entspricht Auf Grund der Parameter an dem Verstärker 36 tritt unter diesen Umständen in dem Spannungskreis kein Strom auf.

Der Strommesser 38 kann so geeicht werden, daß an ihm unmittelbar Einheiten der Korrosionsgeschwmdigkeit abgelesen werden können, da die letztere eine Funktion des Stromes i, ist,, welcher der Korrosionsgeschwindigkeit an der Elektrode 21 entspricht An diesem Strommesser sind sofortige Ablesungen möglich, da der Strom in dem Stromkreis mit der Probenelektrode 21 und der Hilfselektrode

18, wie gesagt, einen konstanten Wert besitzt, während sich tias dem Verstärker 36 zugeführte Spannungssignal exponentiell ändert. Die Größe des Stromes /, entspricht also, eine Probenelektrode 21 bestirnter Abmessungen vorausgesetzt, unmittelbar der daran auftretenden Korrosionsgeschwindigkeit.

tn der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 sind schließlich Schaltmittcl vorgesehen, um den Verstärker 36 für eine unmittelbare Ablesung des konstanten Stromes /', für die Polarisierung der Prohenelektrode 21 bis zu einem bestimmten Wert ungleichen zu können. Zu diesem Schaltmittel gehört ein dem Stromwie dem Spannungskreis angehörender doppelpoliger Schalter 44. Dieser ermöglicht in einer ersten (oberen) Stellung (nach Fig. 4) den Abgleich des Verstärkers In dieser Abgleichstellung gelangt die Bezugsspannung V _R an den Kondensator C₂, in dem sie gespeichert wird. Gleichzeitig verbindet der Schalter 44 den Ausgang 42 des Verstärkers 36 mit einem Spannungsmesser 46, mit dem das am Verstärkerausgang auftretende Spannungssignal ermittelt werden kann. Vorzugsweise ist mit dem Spannungsmesser 46 ein hochohmiger Widerstand 47 in Serie geschaltet, um den im Stromkreis des Verstärkers auftretenden Strom in den gewünschten Grenzen zu halten. Der Abgleich des Verstärkers kann auf jede beliebige geeignete Weise durch Einstellungen in dem Spannungskreis derart erfolgen, daß der Spanungsmesser 46 ein minimales Ausgangssignal zeigt.

Die elektro-cherrischen Vorgänge art der Elektrode 21 führen durch einen Halbzclleneffekt an dieser Elektrode eine kleine Potcntialvcr.chicbuni: bzw. Spannung V_n herbei. Dieser läßt sich in der »Belastung« 33 als mit der Probenclektrode 21 in Serie geschaltete Spannungsquelle darstellen. Sie erscheint mithin als Spannungssignal in dem Spannungskreis mit den Eingängen 39 und 41 des Verstärkers, so daß sie an dessen Ausgang einen kleinen Strom zur Folge hat. Jedoch liegt eine einstellbare Spannungsquelle 48. etwa in Gestalt einer Batterie oder eines 'einstellbaren Potentiometers, die eine Abgleichsspannung V_n liefert, in Serie mit der Spannungssignalquellc. Die Abgleichsspannung V_n wird so eingestellt, daß die Differenz der an den Eineängen 39 und 41 des elektrischen Parameter können leicht durch Analysieren der Spannungssignale festgestellt werden, die in dem Spannungskreis auftreten, wenn der Schalter 44 nacheinander in die Abgleiche- und die Betriebs-

S stellung gebracht wird. Befindet sich der Schalter in der Abgleichsstellung, so wird die Abgleichsspannung. V_n so eingestellt, daß der Strom/, am Ausgang42 des Verstärkers zu Null wird, während der Kondensator C mit einer Spannung V_(i aufgeladen wird, die

ίο im wesentlichen der Bezugsspannung V _R gleichkommt.

Zu dieser Zeit ist das an dem Spannungsmesser 4ii abgelesene Spannungssignal V_A = Null was zu der folgenden Beziehung im eingespielten Zustand führt!

(wobei K_R, _Cl die Polarisierungsspannung an der Elektrode 21 ist):

da

in diesem Fall wegen /, == 0 am Ausgang, äk bfll 0 i

, _Cl g

ao 42 des Verstärkers ebenfalls 0 ist.

Damit ist

»5 oder

V_n = V_n -

Verstärkers mit der in dem Kondensator C, auftreim eingespielten Zustand, wobei der Spannungsmesser 46 V_A — anzeigt.

Wird der Schalter 44 in die Betriebsstellung gebracht, so wird dadurch der Kondensator C, von der Batterie 43 (Quelle der Bezugsspannung V₁₁) getrennt und entlädt sich, wobei die Spannung V_R„,■., mit der Zeitkonstanten Γ., — CJi, exponentiell abnimmt.

Die sich ändernde Polarisierungsspannung V_{Ki C)} der Elektrode 21, die an dem Widerstand Λ, und dem Kondensator C₁ anliegt, folgt dem Spannung*,^rignal V_R.,,-„ von dem Widerstand R₂ und dem Kondensator C₂, da der Verstärker 36 in dem Stromkreis ja den konstanten Strom /, liefern muß, um die Differenz der Signale an den Eingängen 39 und 41 zu Null zu machen. Dies ist der Fall, wenn die beiden Zeitkonstanten 7", und T₂ einander im wesentlichen gleich sind. Dabei tritt am Verstärkerausgang der korrekte k S

tenden Bezugsspannung V_R Null erreicht. Ist dies der Fall, so zeigt der Spannungsmesser 46 an seinem Ausgang ein Spannungssignal i^_A von Null an.

Nach dieser Einstellung der Abgleichsspannung V_n wird der Schalter 44 in seine zweite (untere) Stellung, d. h. die Betriebsstellung, umgelegt. Nun beginnt die in dem Kondensator C₃ gespeicherte Spannung V_R sofort nach einer Exponentialfunktion mit einer Zeitkonstanten 7"., —- R.yC, als Spannung V_ft,_r._y zu schwinden, deren Verlauf praktisch demjenigen der Polarisierungsspannung gleicht, die indessen als Spannung Pr₁ α in der Belastung 33 mit einer Zeitkonstanten T₁ = A₁C₁, für welche die mit der Probenelektrode 21 verbundenen Widerstände R, und C₁ verantwortlich sind, ansteigt. Infolgedessen setzen sich die beiden Spannungen an den Eingängen des Verstärkers 30 zu Null zusammen, so daß am Verstärkerausgang 42 der erwähnte konstante Strom auftritt. Sein Wert I₁ ist genau derjenige, der für eine exponentielle Spannungsänderung mit der Zeitkonstanten T, = A₁C₁ an der Elektrode 21 erforderlich ist.

Die in der Schaltung nach Fig. 4 auftretenden konstante Strom r, auf.

Durch Beobachtung des Stromes /, an dem Strommesser 38 weiß man, ob die Zeitkonstante T₁, durch Einstellung des Widerstandes R₂ vergrößert oder verkleinert werden muß. Eine graphische Darstellung des Stromes /, bei verschiedenen Werten der Zeitkonstanten T₂ ist in F i g. 5 wedergegeben, worin i den in in dem Stromkreis fließenden Strom bedeutet, der über der Zeit aufgetragen ist. Die Kurve α zeigt einen zeitlich veränderlichen Strom i, der zunächst seinen nach der Zeit t, erreichten stationären Wert übertrifft, in dem die Zeitkonstante T₂ kleiner als T₁ ist. Die Kurve b gibt einen Strom 1 an, der sich seinem endgültigen Wert von unten her asymptotisch nähert, um ihn praktisch zur Zeiti» zu erreichen, wenn die Zeitkonstante T₂ größer als T, ist. Die Kurve c schließlich zeigt den korrekten Strom/, mit einem zur Zeitf, praktisch abgeschlossenen Anstieg auf seinen endgültigen Wert, wenn die Zeitkonstanten T₂ und T₁ einander gleich sind. Für alle praktischen Zwecke kann angenommen werden, daß der Strom Z₁ gemäß der Kurve c während des gesamten McßintervaUs zwischen den Zeitpunkten f, und f., konstant ist.
Die von der Poiarisierung abhängige Zeitkonstante

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ίο

T₁ liefert dem Fachmann wertvolle Informationen über die Dicke und Zusammensetzung des Polarisationsfilmes um die Elektroden. Der Polarisationswiderstand kann auf bekannte Weise leicht gemessen werden und erlaubt die Bestimmung der Polarisierungskapazhät, für welche die Formel gilt:

s-

7". R,

Wie aus F i g. 5 zu erkennen, besitzt der Polarisierungsstrom I₁ bei richtig gewählter 7.LMtkonstante T₂ gemäß Kurve c Rechteckwellencharaktcr. Am Koordinatenursprung wächst er sehr rasch zu einem konstanten Wert an, der zur Zeit /, für alle praktischen Zwecke als erreicht gelten kann. Stimmen die beiden Zeitkonstanten jedoch nicht überein, so folgt der Strom beispielsweise der Kurve σ oder b, um erst nach einer Zeit /., den gleichen endgültigen Wert zu

mä(3ig gleichbleibendem Polarisierungs widerstand R₁ ändert sich die Polarisierungskapazität C₁ proportional zu der Filmdicke an der Elektrode 21.

Das in F i g. 4 wiedergegebene Gerät kann mit einer »festen« Spannungssigtialquelle innerhalb des Spannungskreises arbeiten. Beispielsweise können verschiedene vorbestimmte Kombinationen der Kapazität C, und des Widerstandes R., i'.u diesem Zweck Verwendung finden. In diesem Falle kann man sich der Zeitkonstanten T₁ der Probenelcktrode

2:1 mit der Zeitkonstanten T₃ dieser Kombinationen schrittweise nähern. Die Korrosionsgeschwindigkeilsmcssung kann dann mit dem der Zeitkonstanten I₁ am nächsten kommenden Wert C, erfolgen, wobei der Verlauf des Stromes /, sich für pi aktische Zwecke hinreichend dem in Fig. 5 mit c wiedergegebenen nähert.

Die Betriebsparameter der Schaltung nach F i g. 4 können durch die verschiedenen elektrischen Bau

zu mehreren Stunden betragen. Ist jedoch T,- T₁, so gangen 39 und 41 des Verstärkers 36 unter allen erreicht der Strom /, seinen konstanten Wert prak- Betriebsbedingungen im wesentlichen ein Diffcrenztisch sogleich, ungeachtet dessen, daß sich die Polari- _a5 signal von der Größe Null auftritt, da die Beziehung sierung und das Spannungssignal exponentiell ändern gilt. V_s \'_u V_R. Da der Widerstand R₁ und die und dieser Vorgang weiterhin stattfindet. Auf diese Kapazität C, einen Signalspannungsverlauf V_R.,_i:i Weise wird durch die Erfindung ein Korrosions- zur Folge haben, liefert der Verstärker 36 in dem geschwindigkeitsmesser geschaffen, der praktisch so- Slromkrcis denjenigen bestimmten Strom /', mit dem fortige Ablesungen des -für die Korrosionsgeschwin- ₃₀ eben an den beiden Eingängen 39 und 41 kein Diffcdigkeit bezeichnenden Stromes i, ermöglicht, selbst renzsignal auftritt. Dieser Zustand bleib? aufrechtwenn an der Probenelektrode beträchtliche Wider- erhalten, während die Probenelektrode 71 allmähstands- und Kapazitätserscheinungen auftreten. Da lieh ihre bestimmte Polarisierungsspannung erreicht die Korrosion ein dynamischer Vorgang ist. kommt _und selbst wenn die Signalspannung V_K,₍., im wces darauf an, die Ablesungen an dem Gerät so schnell ₁₅ sentlichen zu Null wird. Infolgedessen arbeitet der wie möglich durchführen zu können, da sonst bis Verstärker 36 mit der vorgegebenen Spannungsdiffczur Ablesung bereits Änderungen der Korrosions- rcnz an den Eingängen 39 und 41, um einen Strom/, bedingungen an der Probenelektrode eingetreten sein _mjt einem bestimmten konstanten Wert hervorzukönnen. bringen, wenn die beiden Zeitkonstanten T, und T₁

Hinzu kommt, daß dieses Gerät Korrosions- ₄₀ im wesentlichen einander gleich sind, geschwindigkeitsmessungen gestattet, wo an der Pro- I_n Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform der

benelektrode als Teil ihrer Reaktanz eine beträcht- Erfindung wiedei gegeben, welche Korrosionsgcliche parallelliegende Kapazität erscheint. Unter sol- schwindigkeitsmessungcn sowohl unter kathodischen chen Bedingungen könnten in dem Stromkreis große _ai_s auch anodischen Bedingungen und entsprechende Ströme auftreten, die eine radikale Veränderung des ₄₅ Ablesungen der Spannun^sabweichunc V_n an der die Elektrode umgebenden Films zur Folge haben Probenelektrode 21 gestattet. Diese Ausführun»<würden. Der beschriebene Korrosionsgeschwindig- - - · keitsmesser kann indessen leicht auf eine geeignete
Stromstärke eingestellt werden, die keine solchen
negativen Erscheinungen zeitigt In diesem Fall wird ₅₀
der Widerstand R., so eingestellt, daß die Zeitkonstante T, erheblich größer als T₁ ist. Damit wächst
der Strom/ gemäß Kurve b in Fig. 5 allmählich

von Null bis zu seinem endgültigen Wert an. Dann „„„..

reduziert man die Zeitkonstante T₂ schrittweise in ₅₅ Eingang 61, einen zweiten (positiven) Eingang 62 einer Serie von aufeinanderfolgenden Versuchen, bis _unt| _ej_nen gemeinsamen Ausgang 63. Die Anschlüsse

66, 67 und 68 des Verstärkers stehen mit einer Stromversorgung (Batterie) bzw. einem gewöhnlichen Abgleichsystem in Verbindung, zu dem ein 6o Abgleichswiderstand 69 zwischen den Anschlüssen 66 und 67 gehört. Ein mehrpoliger Mehrfachschalter 71 mit den Kontaktbahnen A, S, C, D, E, F, G und H gestattet die rasche Verbindung verschiedener damit zusammenwirkender Schaltkreise mit dem nach Fig.4 ausgebildete Gerät so geeicht werden, 6₅ Verstärker 60, je nach dem gewünschten Betriebsdaß der Strom i, Kapazitätswerte der Kapazität C₁ zustand. Ein zweiter mehrpoliger Mehrfachschalter angibt, mit der sich die Filmdicke bestimmen läßt. 72 steuert zum ein«⁴;! eine Rückkopplung zwischen Bei jedem korrodierenden Medium mit verhältnis- dem Ausgang 63 und dem Eingang 61 des Versfär-

form gleicht grundsätzlich derjenigen aus F i g. 4. ermöglicht jedoch eine größere Vielseitigkeit bei der Durchführung der Messungen.

Das in F i g. 6 gezeigte Gerät besitzt wiederum Klemmen A, R und T, die über Leiter 23, 24 und 26 mit den einzelnen Elektroden des Meßkopfes (Fig. 1) verbunden werden können. Ein Differentialverstärker 60 besitzt einen ersten (negativen)

sie gleich der Zeitkonstanten T₁ wird. Sodann steigt der Strom i, in dem Stromkreis mit der erwähnten Rechteckwellencharakteristik sehr plötzlich zu seinem endgültigen Wert an.

Die Polarisierungskapazität C, kann nach obiger Formel leicht bestimmt werden. Da sie eine Funktion der Dicke des die Elektrode 21 umgebenden Filmes ist und als Dielektrikum wirkt, kann das

kcis 60 und erlaubt zum anderen, den Meßbereich des* mit dem Verstärker verbundenen Anzeigegerätes entsprechend den verschiedenen zu messenden Korrosionsgeschwindigkeitsbereichen einzustellen.

Der erste Eingang 6i und der Ausgang 63 des Verstärkers liegen zusammen mit einer Gleichstromquelle in Gestalt der Batterien 73 und 74 in einem Stromkreis, mit dem ein meßbarer Polarisierungsstrom über die Hilfselektrode 18 und die Probenelektrode 21 geleitet wird, dessen Größe ausreicht, um die Elektrode. 21 in einem bestimmten Maße zu polarisieren. Dieser Stromkreis wird über drn Schalter 71, d. h. dessen Kontaktbahnen A, B, C, F und G geschlossen. Der von dem Ausgang 63 des Verstärkers ausgehende Sitrom fließt über ein Anzeigegerät, wie über den gezeigten Strommesser 76, in Verbindung mit einem Strombegrenzungswiderstiind 7"* zur Kontaktbahn A des Schalters 71. wenn dieser eine seiner Positionen 4, S und 6 einnimmt, und von dort über die Klemme A, den Leiter 23, die Hilfselektrode 18. das korrodierende Medium, die Probenelektrode 21, den Leiter 26 zu der Klemme 7" und von dort über die Kontaktbahn C des Schalters 71 in einer der Positionen 2 bis 6 zu der Gleichstromquelle aus den Batterien 73 und 74. DEm Strommesser 76 ist ein Widerstand 78 und ein Kondensator 79 parallelgeschaltet, womit Wechselstromanteilc aus den Signalen am Ausgang 63 des Verstärkers ausgefiltert werden können.

In dem Spannungskreis liegen die Klemme R. der Leiter 24, die Bezugselektrode 19, die Kontaktbiahn B des Schalters 71 und der erste Hingang 61 des Verstärkers 60, weiterhin die Klemme T mit dem Leiter 26 und der Probenelektrode 21. eine Spannungssignalquelle — allgemein mit 81 bezeichnet — und der zweite Eingang 62 des Verstärkers.

Zu der Spannungssignalquellc 81 gehören eine Quelle für die Abgleichsspannung Vf₁ und eine solche für die Bezugsspannung V_R, sowie eine RC-Schaltung, die zur Bestimmung der Zeitkonstanten 7'., in weitem Umfange eingestellt werden kann, um sämtlichen möglichen Werten der Zeitkonstanten T₁ zu entsprechen, die von dem Widerstand und der Kapazität an der Elektrode 21 abhängt. Die Spannungssignalquelle weist eine Brückenschaltung aus Widerständen auf. mit der der Verstärker 60 abgeglichen und für kathodische oder anodische Messungen der Korrosionsgeschwindigkeit in verschiedenen Größenbereichem eingestellt werden kann. Eine Batterie 82 in der Briickenschaltung liefert die erforderliche Ausgamgsspannung sowohl für die Bezugsspannung V_R als auch die Abgleichsspannung Vs- Die Batterie 82 steht über die Kontaktbahnen B und C in Position 3 des Schalters 71 mit den Eingängen 61 und 62 des Verstärkers in Verbindung. Zwei feste Widerstände 83 und 84 in Serienschal-1!ung mit einem veränderlichen Widerstand 86 bil den zusammen mit festen Widerständen 83' und 84' eine Brücke. Nimmt der Schalter 71 seine Position 3 ![Abgleich) ein, so wird die Spannungssignalquelle IBI mit den Kontaktbahnen D und E überbrückt, so daß am Eingang 62 des Verstärkers nur die Abgleichsspannung V_n erscheint. Durch Einstellung des Widerstandes 36 kann das Spannungssignalniveau an den Eingängen 61 und 62 des Verstärkers in bezug auf die freie Korrosionsspannung V₀ der Probenelektrod« 21 eingestellt werden, bis die Beziehung gilt V₀ — Vf/ -τ V_R. Die Ausgangsspannung am Verstärker wird mittels des Widerstandes 86 beim Abgleichen so eingestellt, daß der Strommesser 76 praktisch den Wert Null angibt. Das bedeutet, daß an den Verstärkereingängen 61 und 62 im wesentlichen keine Differenzspannung auftreten darf. Zwischen die Klemmen A und T ist ein Widerstand 69 geschaltet, um Potentialdiffereiizen auf Grund der Hilfselektrode 18 während des Abgleichs Vorganges auszuschließen.

Die freie Korrosionsspannung oder Potentialverschiebung an der Probenelektrode 21. V_n kann dadurch ermittelt werden, daß der Schalter 71 nach erfolgtem Abgleich in die Position 2 gebracht wi.d. In dieser lieg; der Eingang 61 des Verstärkers in dem Stromkreis. Der an der Probenelektrode 21 auftretende Widerstand wird durch den Widerstand 68 überbrückt. Der an den Widerständen 83 und 84 nach der Einstellung des Widerstandes 86 auftretende Spannungsabfall hat in einem Abgleichswider-

ao stand 87 einen proportionalen Stromfluß zur Folge, über den der Eingang 61 ein die beiden Eingänge aus dem Gleichgewicht bringendes Spannungssignal erhält. Auf dieses letztere antwortet der Verstärker 60 durch Erzeugung eines Ausgangsslromcs, welcher für die freie Korrosionsspannung V₀ der Probenelektrode bezeichnend ist und an dem Strommesser 76 abgelesen werden kann. Bei geeigneter Wahl des Widerstandes 87 kann der Strommesser 71 unmittelbar die Spannung F_n in Millivolt angeben.

In einigen Fällen kann es erwünscht sein, den Korrosionsgeschwindigkeitsmesser mit anderen Spannungssignalen an ^ceincm Eingang zu betreiben, als denen, welche beim Abgleich auftreten. Beispielsweise kann der Verstärker 60 mit einem bestimmten Differenzsignal 'abweichend von Null) arbeiten, so dnß Korrosionsgeschwindigkcilsmessungcn erfolgen können, ausgehend von einem bestimmten Anfangs-Polarisierungspotential an der Probcnelektrode 21. Zu diesem Zweck wird der Schalter 71 in die Position 5 gebracht, in welcher die c izclnen über die Klemmen A. R und T mit dem Eingang und dem Ausgang des Verstärkers verbundenen Elektroden miteinander verbunden werden. Gleichzeitig wird die Spannungssignalquelle Sl in den Kontaktbahnen D und E überbrückt. Dann wird der Widerstand 86 so eingestellt, daß der Strommesse. 76 (in Millivolt) die gewünschte Differenzspannung zwischen den Eingängen 61 und 62 des Verstärkers angibt. Wird nun der Schalter 71 in die Position 4

-₀ oder 6 gebracht, so ergeben sich bei den anschließenden Messungen Spanrtungsdifferenzsignale auf Grund der Beziehung V₀ ± V_K = V_s + V_R. wobei V_K die gewünschte Differenzspannung darstellt, mit welcher die Verstärkereingänge 61 und 62 aus dem Gleichgewicht gebracht werden. Auf diese Weise können Korrosionsgeschwindigkeitsmessungen erfolgen, wobei die Probenelektrode 21 dem Einfluß einer zusätzlichen Polarisierungsspannung ± V^ zu der freien Korosionsspannung K₀ unterliegt. Damit können verschiedenartige Ausgangslagen der Polarisierungsspannung erfaßt werden, und der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Korrosionsgeschwindigkeitsmessers bei elektro-chemischen Untersuchungen erweitert sich.

Nachdem die Schaltung entweder in der Position 3 abgeglichen oder in der Position 5 eingestelt worden ist, kann die Korrosionsgeschwindigkeit an der Probenelektrode 21 kathodisch oder anodisch er-

mjttelt werden. Dazu wird der Schalter in die Position 4 bzw. 6 gebracht. Die Spannungssignalquelle 81 tritt wieder in Funktion, da die Kurzschlüsse in den Kontaktbahnen P und E aus den Positionen 2,3 und S entfallen.

Die SpannungssignalvJudJe 81 enthält Widerstände zur Bestimmung der Zeitkonstanten in Gestalt der Gleichgewichtswiderstände 91 und 92, eines festen Bereichswiderstandes 93 und eines veränderlichen Widerstandes 94, in Verbindung mit einer Kapazitätsbrücke aus den Kondensatoren 96 und 97 an der Batterie 82. Die Verbindungsstelle dieser Kondensatoren steht mit dem Abgriff des Widerstandes 94 in Verbindung. In den Positionen 2 bis 6 des. Schalters 71 liegen die beiden Kondensatoren 96 und 97 über die Kontaktbahn C parallel zu den Widerständen 83' uud 84'.

Befindet sich der Schalter 71 in der Position 4, so gerät die Brücke aus dem Gleichgewicht durch den Widerstand, der zu dem veiäiiderlichen Wider stand 93 und dem Gleichgewichtswiderstand 91 hin zutritt. Infolgedessen fließt i.i den beiden Brückenzweigen ein Strom aus der Batterie 82, der an den Kondensatoren 96 und 97 uad den Widerständen 83' und 84', die die ÄC-Schaltungen bilden, ein Spannungssignal hervorruft. Dieses Spannungssignal gelangt zum Eingang 62 des Verstärkers. Die Signalspannung ändert sich mit der an dem Widerstand 94 einstellbaren Zeitkonstanten T., exponentiell von einem ersten zu einem zweiten Wert. Auch ändert sie sich in ihrer Polarität, so daß der den Verstärkerausgang 63 verlassende Strom an der Elektrode 21 eine kathodische Veränderung der Polarisierungsspannung hervorbringt. Die damit ermittelte Korrosionsgeschwindigkeit kann »kathodische Korrosionsgeschwindigkeit« genannt werden.

Nimmt der Schalter 71 seine Position 6 ein, so gerät die Brücke aus dem Gleichgewicht durch den Widerstand, der zwischen dem Widerstand 94 und dem Gleichgewichtswiderstand 91 hinzutritt. Infolgedessen wird in der Brücke durch den aus der Batterie 82 über die Kondensatoren 96 und 97 sowie die Widerstände 83' und 84' fließenden Strom ein Spannungssignal erzeugt, das wiederum an den Verstärkereingang 62 gelangt. Auch dieses Signal ändert sich exponentiell mit der am Widerstand 94 einstellbaren Zeitkonstanten T_i von einem ersten zu einem zweiten Wert, wobei sich allerdings seine Polarität so ändert, daß der am Verstärkerausgang 63 erscheinende Strom eine anodische Änderung der Polarisierungsspannung an der Elektrode 21 hervorruft. Eine in diesem Falle ermittelte Korrosionsgeschwindigkeit kann als »anodische Korrosionsgeschwindigkeit« bezeichnet werden.

Die Werte der einzelnen Widerstände der Spannungssignalquelle 81 werden so gewählt, daß die Signalspannungsänderung zwischen dem ersten und dem zweiten Wert zu einer gewünschten Änderung der Polarisierungsspannung an der Elektrode ti ' führt. Beispielsweise kann die Spannungsänderung im Verhältnis zu der Bezugselektrode 19 etwa 5 bis 25 Millivolt, vorzugsweise aber etwa 10 Millivolt, betragen.

Der Schalter 72 schafft die Möglichkeit, daß in jedem einer Anzahl verschiedener Meßbereiche für die Korrosionsgeschwindigkeit jeweils die gesamte Skala des Strommessers ausgenutzt werden kann. Zu diesem Zweck kann in der Kontaktbahn A in den Positionen 2 bis 9 eine Anzahl verschiedener Widerstände zu dem Strommesser 76 parallel geschaltet werden, wenn der Schalter 71 (Kontaktbahn H) eine seiner Stellungen 4, 5 und 6 einnimmt, um Mcsun-

gen auf kathodischem Wege, im abgeglichenen Zustand und auf anodischem Wege durchzuführen

Mit der Kontaktbahn B des Schalters 72 werden verschiedene Widerstände über die Kontaktbahnen D und E des Schalters 71 mit der Spannungssignal-

quelle 81 verbunden. In Position 1 (Kontaktbahn B) ermöglicht es der Schalter 72,, daß die an den Wi derständen iB3' und 84' auftretende Abgleichs>.pan- nung V_n denn Eingang 62 des Verstärkers 60 zugeführt werdein kann. In den Stellungen 2 bis 8 wird

J₅ durch die
derstand und 84' „_

erhöht sich die am Verstärkereingang auftretende Abgleichsspannung V_n für außerordentlich große

Korrosionsgeschwindigkeiten. In der Position ¹J des Schalters 72 (Kontaktbahn B) kommt in gU-.dn.-i Weise der Widerstand 97' bei außerordentlich großen Korrosionsgeschwindigkeiten zum Einsatz. m> daß der Verstärker 60 genügend Abgleichsspanituiii!

_a5 l\ erhält. Es ist /.u beachten, daß mit zuiichmendi.·! Korrosionsgeschwindigkeit die Ireie Korrosionsspannung K₀ an der Probenelcklrode 21 in »Ie;chc:n Maße rasch anwächst, womit sich die Abgleichsspannung K,v nach der Formel V_n K₁₁ K,. _(;r-

höht. Daher stellt der Schalter 72 mit seiner Kontaktbahn B ein Mittel dar, um die Größe der an den Verstärker 60 zu liefernden Ahgleichsspannunj- I', entsprechend Änderungen der Polarisieruiig-.sp.innung K₀ variieren zu können.

Bei einer sehr geringen Korrosionsgeschwindigkeit ist das über die Kontaktbahn A des Schalter*. 72 fließende Rückkopplungssignal an dem VeiMarl.cr 60 sehr klein, um einen großen Versliirkungvjiad. beispielsweise von 50 000, zu erhalten. In der l'osition 1 tritt an dem Verstarker lediglich an dem Stromkreis mit dem Strommesser 76 und der Impedanz eines Kondensators 85 entstammendes Riickkopplungssignal auf, der Frequenzabweichungen der Rückkopplungssignalc begrenzt. Mit seiner Konlaktbahn A schaltet der Schalter 72 in seinen Positionen 2 bis ^l) stufenweise kleinere Widerstünde 111 den Rückkopplungskrcis des Verstärkers 60 ein. Hei der Messung außerordentlich großer Korrosionsgeschwindigkeiten, für welche die Position S oder ') gewählt wird, tritt nur noch ein kleiner Widerstand 98 auf. um ein verhältnismäßig großes Rückkopplungssignal zum Eingang des Verstärkers 60 gelangen" zu lassen und den Verstärkungsfaktor klein /ti halten.

Der in Fig. 6 gezeigte Korrosionsgcschwindigkeitsmesser kann leicht von solchen Personen betrieben weiden, die normalerweise mit routinemäßigen Korroiiionsgescliwindigkeilsmessungcn in Raffinerien, chemischen Werken u. dgl. betraut sind. Zu Beginn der Arbeit nimmt der Schalter 71 seine Position 1, die Ausstellung, und der Schalter 72 die Position 9 ein. Darauf wird der Schalter 71 in die Position 3 geführt und der veränderliche Widerstand 86 so lange verstellt, bis der Strommesser 76 Null

6$ oder einen Minimal wert anzeigt, was bedeutet, daß der Strom am Ausgang 63 d«s Verstärkers 60 Null ist. Gleichzeitig ist auch die Differenz zwischen den beiden Spannungssignalen an den Eingängen 61 und

is

62 des Verstärkers 60 praktisch Null. Nun wird der Schalter 71 in die Position 4 gebracht, um eine kathodische Korrosionsgeschwindigkeitsmessung durchzuführen. Gleichzeitig wird der Schalter 72 in eine der Positionen 1 bis 9 geführt, welcher der Strommesser 76 angibt, daß die Korrosionsgeschwindigkeit aufrechterhalten bleibt. Dabei gibt der !Strommesser 76 einen Strom an, der bei Null oder einem Minimalwert beginnt und auf einen Endwert ansteigt. Aus F i g. 5 geht hervor, daß, wenn der Strom nach der Kurve α zunächst über den endgültigen Wert hinauswächst, der Abgriff des Widerstandes 94 (nach F i g. 6) zu weit nach rechts verschoben ist. Wenn sich der Strom hingegen nach der Kurve b nur schleppend seinem Endwert nähen, ist der AbgnfT des Widerstandes 94 zu weil: nach links verschoben. Die Bedienungsperson kanu also den Schalter 71 mehrfach zwischen den Positionen 3 und 4 hin- und jierführen, um gleichzeitig den Widerstand 94 einzustellen und den entsprechenden Strom an dem Strommesser 76 zu verfolgen. Ist der Widerstand 94 tdiließlieh so eingestellt, daß die Zeitkonstante 7'.,. init der sii:h das Spannungssignal (aus der Span-

nungssignalquelle 81) exponentiell ändert, der Zeitkonstante T, der Probenelektrode 21 entspricht, so zeigt der Strommesser 76 einen Stromverlauf gemäß der Kurve c in F i g. 5 mit der erwähnten Rechteck- Wellencharakteristik. Dies erlaubt es der Bedienungs person, sogleich den für die betreffende kathodische Korrosionsgeschwindigkeit bezeichnenden Strom abzulesen.

Danach kann der Schalter 71 in die Position 6

to geführt werden, um eine 'modische Korrosionsgeschwindigkeitsmessung zu ermöglichen. Die Schaltelemente der Spannungssignalquelle 81 sind hinreichend stabil, um abwechselnd kathodische und anodische Messungen durchführen zu können. Wenn

:i5 der Strommesser 76 jedoch keinen Strom mehr am Ausgang 63 des Verstärkers anzeigt, wt'vher der Rechteckwellencharakteristik der Kurve c in F i g. 5 entspricht, kann der Widerstand 94 nachgestellt werden, bis der gewünschte Stromverlaut wieder erreicht

ao wird. Unterdessen tritt am Eingang 62 des Verstärkers ein Spannungssignal aus der Spannungssignaiquelle 81 auf, das sich exponentiell mit der Zeitkonstante T₁ der Prohendektrode 21 iindert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509613/153

Claims (4)

der Korrosionsgeschwindigkeit dienenden Meßinstru- Patentansprüche: ment einen der Einstellung des in demselben fließenden Stromes dienenden Differenzverstärker aufweist,

1. Meßgerät zur Bestimmung der Korrosions- dessen einem Eingang die zwischen der Bezugselekgeschwindigkeit von Metallen in korrosiven Me- S trode und der Probenelektrode auftretende Polaridien, bestehend aus einem Meßkopf mit einer satiaonsspannung als Istwert zugeführt ist, während Proben-, einer Hilfs- und einer Bezugselektrode, dem anderen Eingang ein zeitlich veränderliches von welchen die Probenelektrode und die Hilfs- Spannungssignal als Sollwert zugeführt ist.
elektrode in einem Stromkreis liegen, welcher Das Korrosionsverhalten von Metalten in korroqeben einem der Anzeige der Korrosionsgeschwin- io siven Medien kann bekanntlicherweise auf elektrodigkeil dienenden Meßinstrument einen der Ein- chemische Weise durch Bestimmung von StromsteUung des in demselben fließenden Stromes die- dichte/Potentialkurven beurteilt werden( s. beispielsnenden Differenzverstärker aufweist, dessen einem weise schweizer Archiv, November 1967, S. 339 bis Eingang die zwischen der Bezugselektrode und 363). Derartige Stromdichte/Potentialkui-ven von der Probenelektrode auftretende Polaritätsspan- 15 passivierbaren Metallen weisen dabei ein ausgeprägtes nung als Istwert zugeführt ist, während dem ande- Stromdichtemaximum im anodischen Bereich bei ren Eingang ein zeitlich veränderliches Span- eintretender Passivierung auf. Insbesondere anhand Bungssignal als Sollwert zugeführt ist, dadurch dieses Maximums läßt sich dann das Korrosionsvergekennzeichnet, daß der Sollwert ein sich halten der untersuchten Metalle erkennen.

mit einer e-i-tjnktion änderndes Spannungssignal ao Die Festlegung der Stromdichte/Potentialkurven

ist, dessen Zeitkonstante in etwa gleich derjenigen wird in der Regel mit Hilfe von Potentiometerkreisen

der Polaritätsspannung ist. durchgeführt. Dabei wird die zu untersuchende Me-

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- tallprobe zusammen mit zwei weiteren Elektroden kennzeichnet, daß das dem Sollwert ent- (s. USA.-Patentschrift 3 406 101) in einer geeigneten sprechende Spannungssignal mit Hilfe eines Korn- _a5 elektrochemischen Zelle mit Hilfe eines, elektropensationskreises gebildet ist, welcher ein ein- nischen Regelgeriites auf ein vorgegebenes Potential ■teilbares /?C-Glied (C₂, A₂) und eine Spannungs- polarisiert, worauf der zugehörige Zellenstrom gequelle (43) enthalt. messen wird. In diesem Zusammenhang unterscheidet

3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch ge- man zwischen den stationären Methoden, bei welchen kennzeichnet, daß zusätzlich ein doppelpoliger 30 das Potential bis zur Einstellung des stationären Umschalter (44) vorgesehen ist, welcher in der Zellenstromes konstant gehalten wird und den poteneinen Schaltsiellung einerseits durch Trennen des tiodynamischen Methoden, bei welchen das Potential Stromkreises jedoch unter ''erwendung eines in der Regel kontinuierlich mit der Zeit verändert kochohmigen Spannungsmesseis (46) einen Ab- wird. Es ist dabei einleuchtend, daß dit: potentiogleich des Differenzverstärkers (36) ermöglicht, 35 dynamischen Methoden den stationären Methoden Andererseits durch Verbinden des Kondensators wegen der höheren Meßgeschwindigkeit überlegen (C₂) des KC-Gliedes (R₂, C₂) mit der Spannungs- sind. Dabei erweist es sich jedoch als nachteilig, daß quelle (43) eine Aufladung des Kondensators (C₂) eine automatische Registrierung des Zellenstromes gewirkt, während in der anderen Schaltstellung vorgenommen werden muß und daß die Bestimmung tinerseits durch Schließen des Stromkreises ein 40 der Korrosionsgeschwindigkeit nur durch Auswertung Stromfiuß durch die Probenelektrode (21) und dieser Registrierung möglich ist.

die Hilfselektrode (18) zustande kommt, anderer- Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es

seits an Stelle der Spannungsquelle (43) der demzufolge Ziel der vorliegenden Erfindung, ein auf

Widerstand (R,,) des ÄC-Gliedes (R₂, C₂) mit dem potentiodynamischen Meßprinzip arbeitendes

dem Kondensator (C₂) in Verbindung gebracht ist. 45 Meßgerät zi» Bestimmung der Korrosionsgrachwin-

4. Meßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch digkeit von Metallen in korrosiven Medien zu schafgekennzeichnet, daß der Kompensationskreis fen, welches in der Vermeidung einer automatischen Weiterhin eine einstellbare Spannungsquelle (48) Registrierung innerhalb kürzester Zeiträume eine diaufweist, welche eine Verstärker-Abgleichsspan- rekte Ablesung der Korrosionsgeschwindiglkeit ge-Hung V_n abgibt. 50 stattet.