DE2154127A1

DE2154127A1 - Verfahren und messeinrichtung zur elektrischen feststellung von beschaedigungen einer emailschicht

Info

Publication number: DE2154127A1
Application number: DE19712154127
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Phys Ehret
Original assignee: Pfaudler Werke GmbH
Current assignee: Pfaudler GmbH
Priority date: 1971-10-29
Filing date: 1971-10-29
Publication date: 1973-05-10
Also published as: CH542441A; DE2154127B2; FR2159023A5; GB1369104A; IT975336B

Description

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Meine Akte: P-2915

Anmelder; Pfaudler-Werke Aktiengesellschaft, D-6830 Schwetzingen, Scheffelstraße 55

Verfahren und Meßeinrichtung zur elektrischen Feststellung von Beschädigungen einer Emailschicht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Meßeinrichtung zur elektrischen Feststellung von Beschädigungen einer korrosionshindernden Emailschicht von Behältern oder Rohrleitungen aus Kesselstahl, welche Einbauelemente und/oder Ausbesserungsteile aus Tantal, Edelmetallen, Graphit oder Edelstahlen aufweisen, bei dem eine elektrische Nachweiseinrichtung zur Feststellung von Beschädigungen zwischen eine in die Behälterflüssxgkeit ragende Elektrode und eine äußere Verbindungsleitung mit. der Wandung aus Kesselstahl geschaltet ist.

Es ist bekannt, emaillierte Behälter mittels eines elektrischen Prüfverfahrens auf Beschädigungen zu prüfen (DBP 1 293 478), bei dem die Emailschicht als Schaltelement in einem Stromkreis wirkt, der über die elektrisch leitende Behälterflüssxgkeit und eine darin eingetauchte Prüfelektrode führt. Beim Auftreten eines Emailschadens kommt, dieleitende Flüssigkeit direkt mit der Behälterstahlwand in Berührung und schließt dadurch den Stromkreis, wodurch eine Alarmeinrichtung betätigt wird. Ein Vorteil dieses bekannten Prüfverfahrens besteht darin, daß die

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Emailprüfung auch in Anwesenheit von Einbauelementen oder Ausbesserungsteilen aus Tantal erfolgen kann, weil Tantal bei Verbindung des Trägerwerkstoffs mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle niedriger Spannung mit einer elektrisch nichtleitenden Passivierungsschicht überzogen wird. Bei diesem bekannten Strom-Meßverfahren dient diese Spannungsquelle auch zur Lieferung des MeßStroms.

Dieses bekannte Verfahren kann jedoch bei Anwesenheit von Tantal in wichtigen Anwendungsfällen nicht eingesetzt werden, z. B. bei Bromwasserstoff säure, Chlorsulfonsäure, Edelmetallaufschlüssen, bei denen Edelmetallpartikel mit den Einbau- oder Ausbesserungsteilen aus Tantal in Berührung gelangen; sowie bei P Ta-Ausbesserungen mit grafithaltigern Kitt und Rührwerksbehältern mit Untenantrieb, bei denen die Behälterflüssigkeit mit Edelstahl in Berührung kommt.

Bei den oben genannten Säuren zeigt Tantal nicht die erforderliche Sperrschichtwirkung, obwohl es chemisch resistent ist. Ferner wird bei den bekannten Verfahren als nachteilig angesehen, daß emaillierte Behälter und insbesondere emaillierte Rohrleitungen nicht geprüft werden können, wenn die Leitfähigkeit der Flüssigkeit zu gering ist.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Meßeinrichtung zu dessen Durchführung anzugeben, das unter ^ Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten die Überwachung emaillierter Behälter und Rohrleitungen auf Beschädigungen nicht nur bei Anwesenheit von Ta, sondern auch von Edelmetallen, Graphit und Edelstahlen erlaubt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zur elektrischen Feststellung von Beschädigungen einer korrosionshindernden Emailschicht von Behältern oder Rohrleitungen aus Kesselstahl durch den Gegenstand der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Potentialdifferenzmessung zwischen einer als Glaselektrode oder Bezugselektrode ausgebildeten Elektrode und der Wandung aus Kesselstahl durchgeführt wird.

Die Meßeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht deshalb aus einem Voltmeter, das auf

der einen Seite mit der Wandung des Behälters oder der Rohr Ie itung und auf der anderen Seite mit einer Glaselektrode oder Bezugselektrode verbunden ist.

Für die Messung mit einer Glaselektrode ist ein hochohmiges Voltmeter erforderlich. Bei Messungen mit einer niederohmigen Bezugselektrode richtet sich der erforderliche Innenwiderstand des Voltmeters nach der Leitfähigkeit der Behälterflüssigkeit.

Als Glaselektrode kann ein mit Behälteremail emailliertes Einbauteil oder eine mit relativ niederohmigem Elektrodenglas emaillierte Elektrode verwendet werden. Als Bezugselektrode wird zweckmäßigerweise eine Ag/AgCl-Elektrode verwendet, da mit dieser die Störpotentiale von Ta, Edelmetallen, Graphit und Edelstahlen weitgehend unterdrückt werden und auch Messungen bei erhöhter Temperatur möglich sind. Für Messungen an Rührwerkbehältern bei hoher Temperatur und hohem Druck wird eine Ag/AgCl-Bezugselektrode vorgesehen, die von einem emaillierten, uifen durch ein Diaphragma abgeschlossenen Metallrohr umgeben ist. Zur routinemäßigen Überprüfung emaillierter Behälter und Rohrleitungen können auch andere Bezugselektroden, z.B. eine Kalomelelektrode verwendet werden.

Besondere Vorteile der Erfindung sind auch darin zu sehen, daß· keine äußere Spannungsquelle erforderlich ist und das Verfahren bei Verwendung einer Glaselektrode oder einer Bezugselektrode in Verbindung mit einem hochohmigen Voltmeter sehr empfindlich und weitgehend unabhängig von der Leitfähigkeit der verwendeten Flüssigkeit ist. Auf diese Weise kann z.B. eine Prüfung emaillierter Rohre mit Leitungswasser erfolgen, ohne daß diesem Stoffe zur Erhöhung der Leitfähigkeit zugesetzt werden müssen. Hierbei können bereits feinste Poren und Leckstellen festgestellt werden.

Andererseits kann bei elektrisch gut leitenden Flüssigkeiten eine einfache Meßanordnung, bestehend aus einer Bezugselektrode und einem Drehspul-Voltmeter, zur Emailprüfung dienen. Diese einfache Meßanordnung hat noch den Vorteil, daß sie auch in explosionsgefährdeten Räumen verwendet werden kann. Hingegen ist bei Verwendung hochohmiger Voltmeter in explosionsgefährdeten Räumen im allgemeinen ein besonderer Explosionsschutz erforderlich, da hierbei meist elektronische Schaltungen verwendet werden, die mit einer FremdspannungsqueHe versorgt

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werden müssen.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Die Figur 1 zeigt einen mit einer Emailschicht 1 ausgekleideten Behälter aus Kesselstahl 2. In die Behälterflüssigkeit 3 ist entweder eine Glaselektrode in Form eines mit Behälteremail emaillierten Einbauteils, z.B. ein gegen den Behälter elektrisch isolierter Stromstörer/ oder eine Bezugselektrode eingetaucht, welche zweckmäßigerweise eine Ag/AgCl-Elektrode ist. Die Elektrode 4 ist über ein Voltmeter 5 mit einem geeigneten Innenwiderstand mit dem Kesselstahl 2 der Behälterwand verbunden. Wenn kein Emailschaden vorhanden ist, kompensieren sich bei Verwendung einer emaillierten Elektrode die an den Emailoberflächen auftretenden Potentiale, so daß keine Spannungsanzeige erfolgt. Bei Verwendung einer Bezugselektrode ist bei unversehrtem Email für Nullanzeige erforderlich, daß der Innenwiderstand des Voltmeters kleiner ist als der Durchgangswiderstand der Emailschicht, da sonst das Potential der Emailoberfläche in einer Störspannung in Erscheinung tritt. Wenn jedoch ein Emailschaden 6 auftritt, gelangt die Behälterflüssigkeit mit dem Kesselstahl 2, d.h. mit Eisen, in Berührung, so daß dann eine Spannung angezeigt wird, die sich aus den Einzelpotentialen der Elektrode 4 und des Eisens ergibt.

Das Potential einer emaillierten Elektrode ist positiv in Bezug auf die Behälterflüssigkeit, dajenige von Eisen negativ. Das Voltmeter zeigt daher die Summe der Potentialbeträge von Emailelektrode und Eisen an, die deutlich größer ist als die Anzeigewerte bei Ta, Edelmetallen, Graphit und auch bei Edelstahlen wie V2A und V4A. Zur Erzielung möglichst hoher Anzeigewerte ist es deshalb aucL bei Verwendung einer Bezugselektrode notwendig, daß deren Potential positiv gegenüber der Behälterflüssigkeit ist. Dies ist bei der Ag/AgCl-Bezugselektrode der Fall.

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der Höhe der bei Eisen angezeigten Spannung ist ersichtlich, daß Emailschäden mit ausreichender Sicherheit angezeigt werden und von möglichen Störspannungen unterschieden werden können

Fig. 2 zeigt eine robuste emaillierte Ausführung einer Ag/AgCl-Bezugselektrode 9, die für den kontinuierlichen Einsatz in Rührbehältern geeignet ist. Die Elektrode 41 besteht aus einer auf einem emaillierten Metallstab 6 aufgebrachten Ag/AgCl-Elektrode, welche auf dem freiliegenden Stück eines einemaillierten Silberbandes 8 in üblicher Weise erzeugt wurde. Der emaillierte Metallstab 6 taucht in den mit Kaliumchlorid- und Silberchloridlösung gefüllten Innenraum 10 eines emaillierten Metallrohres 7 ein, der mit der Behälterflüssigkeit 3 über ein einemailliertes Diaphragma 11 in Verbindung steht. Das Behälteremail 1 wird durch kontinuierliche Spannungsmessung mit dem Voltmeter 5 überwacht, das zwischen die Ag/AgCl-Elektrode und die Kesseistahlwand 2 geschaltet ist.

Die folgenden Tabellen zeigen einige Meßergebnisse von Versuchen mit einer emaillierten Elektrode und einer Ag/AgCl-Be zug se lek tr ode.

Emaillierte Elektrode in Leitungswasser

Spannung zwischen der Elektrode und:

Eisen + 700 mV

Tantal + 14 mV

Platin - 180 mV

Graphit - 120 mV

V2A + 33 mV

V4A + 100 mV

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Emaillierte Elektrode in Salzsäure (pH 1) Spannung zwischen der Elektrode und:

Eisen + 990 mV

Tantal - 120 mV

Platin . - 125 mV

Graphit - 140 mV

V2A . + 310 mV

V4A + 330 mV

Aq/AqCl-Bezuqselektrode in Leitungswasser Spannung zwischen der Elektrode und:

Eisen + 410 mV

Tantal 0 mV

Platin 0 mV

Graphit - 10 mV

V2A 0 mV

V4A 0 mV

Aq/AqCl-Bezuqselektrode in Salzsäure (pH 1) Spannung zwischen der Elektrode und:

Eisen + 450 mV

Tantal - 20 mV

Platin 7 mV

Graphit 0 mV

V2A - 10 mV

V4A - 50 mV

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Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur elektrischen Feststellung von Beschädigungen einer korrosionshxndernden Emailschicht von Behältern oder Rohrleitungen aus Kesselstahl, welche Einbaue lernen te und/oder Ausbesserungsteile aus Tantal, Edelmetallen, Graphit oder Edelstahlen aufweisen, bei dem eine elektrische Nachweiseinrichtung zur Feststellung von Beschädigungen zwischen eine in die Behälterflüssigkeit ragende Elektrode und eine äußere Verbindungsleitung mit dem Kesselstahl geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Potentialdifferenzmessung t zwischen einer als Glaselektrode oder als Bezugselektrode ausgebildeten Elektrode und der Wandung aus Kesselstahl durchgeführt wird.
2.. Meßeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer elektrischen Nachweiseinrichtung zur Feststellung von Beschädigungen der Emailschicht, die zwischen eine in die Behälterflüssigkeit ragende Elektrode und eine äußere Verbindungsleitung mit der Wandung aus Kesselstahl geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Voltmeter (5) auf der einen Seite mit der Wandung (1) aus Kesselstahl und auf der anderen Seite mit einer Glaselektrode (4) oder einer Bezugselektrode (9) verbunden ist.
2i. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaselektrode (4) ein emaillierter Einbauteil ist.
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugselektrode eine Ag/AgCl-Bezugselektrode (9) ist.

o. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ag/AgCl-Bezugselektrode (9) an einem freiliegenden Stück eines einemaillierten Silberbands (8) an

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einem emaillierten Metallstab (6) vorgesehen ist, der von einem emaillierten Metallrohr (7) umgeben ist, und daß der mit der Kaliumchlorid- und Silberchloridlösung gefüllte Innenraum (10) des emaillierten Metallrohrs nur über ein einemailliertes Diaphragma (11) mit der Behälterflüssigkeit (3) in Verbindung steht.
6. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Bezugselektrode verbundene Voltmeter ein Drehspul-Voltmeter ist.

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