DE2751925C2

DE2751925C2 -

Info

Publication number: DE2751925C2
Application number: DE2751925A
Authority: DE
Inventors: Daniel Dr. Bruessel/Bruxelles Be Tytgat; Albert Berg Be Degols
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1977-11-21
Publication date: 1987-06-25
Also published as: IT1087945B; JPS6219701B2; DE2751925A1; FR2372425A1; FR2372425B1; US4160948A; BE861035A; GB1574393A; NL7712438A; JPS5368295A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle der korrodierenden, erodierenden und/oder inkrustierenden Eigenschaften einer Flüssigkeit gegenüber einer metallischen Vorrichtung wie beispielsweise einer Leitung oder einem Wärmetauscher.

Während der Handhabung einer Flüssigkeit in einer metallischen Vorrichtung läuft diese manchmal Gefahr, der Ort einer örtlichen Korrosion, Erosion und/oder Inkrustation bzw. Krustenbildung zu sein, die über kurz oder lang dazu führen kann, daß das einwandfreie Funktionieren der Vorrichtung gestört wird. Es ist schwierig, das Erscheinen und die Entwicklung dieser gleichzeitigen Erscheinungen der Korrosion, der Erosion und der Inkrustation von metallischen Vorrichtungen vorauszusehen, da diese von einer großen Anzahl von Faktoren und insbesondere den Eigenschaften bzw. der Art der behandelten Flüssigkeit, der eventuellen Anwesenheit von festen Materialien in Suspension in der behandelten Flüssigkeit, der Temperatur, der Geschwindigkeit und dem Ausmaß der Turbulenz der Flüssigkeit in der Nähe der Wand der Vorrichtung, der Art des Metalls der Vorrichtung, der Form der Vorrichtung und ihres Oberflächenzustandes und insbesondere ihrer Rauhigkeit sind.

Aus diesem Grunde tritt bei Anwesenheit von hartem Wasser im allgemeinen eine fortschreitende Kesselsteinbildung in den Vorrichtungen auf; diese Kesselsteinbildung, die insbesondere im Fall von heißem Wasser stark ist, führt zu einem fortschreitenden Zusetzen der Vorrichtungen und zu einem Wirksamkeitsabfall bei Wärmetauschern.

In Anwesenheit von aggressivem Wasser wie enthärtetem Wasser ist bei Vorrichtungen aus rostfreiem Stahl oder plattiertem Stahl weiterhin die Gefahr gegeben, daß eine örtliche Korrosion auftritt, die manchmal zu einer Lochbildung in der Wand der Vorrichtung führen kann.

Wenn die behandelten Flüssigkeiten feste Materialien bzw. Feststoffe in Suspension enthalten, beobachtet man manchmal eine lokale Erosion der Wände der Vorrichtung oder eine Sedimentation in Zonen der Vorrichtung, wo die Flüssigkeit einen plötzlichen Durchsatzabfall erleidet wie bei Erweiterungen in Leitungen oder Kniestücken.

Die Erscheinungen der Erosion oder der Sedimentation können insbesondere bei Vorrichtungen, welche von viskosen Flüssigkeiten wie Schlämmen durchlaufen werden, oder in Verdampfer- Kristallisatoren, wie sie üblicherweise zur Behandlung von wäßrigen Lösungen von aus Elektrolysezellen für eine Natriumchloridsole herrührenden, alkalischen Lösungen verwendet werden, auftreten.

Es ist bereits bekannt, gravimetrische Meßmethoden zur Kontrolle der korrodierenden oder inkrustierenden Eigenschaften von in Vorrichtungen zirkulierenden Flüssigkeiten einzusetzen, siehe Materials Protection - Oktober 1962, S. 10-19 und 27. Diese vorbekannten Methoden bestehen darin, periodisch aus der Flüssigkeit eine hierin normalerweise eingetauchte Sonde zu entnehmen, die Sonde von hierauf gegebenenfalls als Krusten abgelagerten Stoffen oder Materialien zu befreien und diese wie auch die Sonde auszuwiegen. Ein Vergleich des Gewichtes der Sonde vor und nach dem Versuch erlaubt es, die korrodierende Eigenschaft der Flüssigkeit abzuschätzen, während das Gewicht der als Krusten auf der Sonde während des Versuchs abgelagerten Materialien ein Maß für die Krustenbildungseigenschaften der Flüssigkeit ist. Diese vorbekannten Methoden weisen den Nachteil auf, daß sie langsam und nur wenig genau sind, und sie sind nicht in der Lage, eine sofortige Anzeige hinsichtlich des Zustandes der Oberfläche einer Vorrichtung, in welcher man die Flüssigkeit behandelt, zu liefern.

Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, die Korrosionseigenschaften der in metallischen Vorrichtungen zirkulierenden Flüssigkeiten durch eine Messung des elektrischen Widerstandes einer in die Flüssigkeit eingetauchten Sonde im Verlauf der Zeit zu kontrollieren, siehe Corrosion - National Association of Corrosion Engineers, Band 14, März 1958, S. 155 t bis 158 t. Obwohl hierdurch eine genaue, sofortige und fortlaufende Kontrolle der Korrosionseigenschaften der Flüssigkeiten möglich ist, erlaubt es diese vorbekannte Arbeitsweise dennoch nicht, die Bildung von Inkrustierungen oder Sedimenten auf den Wänden der Vorrichtung zu kontrollieren. Darüber hinaus weist diese vorbekannte Methode den Nachteil auf, daß geeichte, kostspielige und zerbrechliche Sonden, welche periodisch ersetzt werden müssen, erforderlich sind.

Ebenfalls wurde bereits vorgeschlagen, die Bildung von Ablagerungen oder Inkrustationen auf einer Wand in Kontakt mit einer Flüssigkeit, z. B. der Wand eines Wärmetauschers, dadurch zu kontrollieren, daß die Veränderung der Temperatur der Wand im Verlauf der Zeit mit Hilfe eines in der Wand angebrachten Thermoelementes gemessen wird, siehe Chemical Engineering Progress - Juli 1975, Band 71, Nr. 7, S. 66-72. Diese vorbekannte Methode ist jedoch nicht für eine Kontrolle der Korrosionseigenschaften der Flüssigkeit geeignet. Darüber hinaus weist sie den Nachteil auf, daß sie stark von Veränderungen der Temperatur des Mediums, das sich in Kontakt mit der Wand befindet, abhängig ist.

In der US-Patentschrift 36 12 998 ist eine Arbeitsweise vorgeschlagen, um eine hervorgerufene Korrosion durch eine elektrokinetische Erscheinung nachzuweisen, welche durch den Durchtritt einer Flüssigkeit mit großer Geschwindigkeit in der Nähe eines Metallelementes erzeugt wird, wobei die Arbeitsweise darin besteht, den durch die kontinuierliche Auflösung des metallischen Elementes in der Flüssigkeit unter Einfluß des elektrokinetischen Phänomens hervorgerufenen, elektrischen Strom zu messen.

Diese vorbekannte Arbeitsweise weist den Nachteil auf, daß sie nur bei einer besonderen Korrosionsart angewandt werden kann, welche durch das Strömen von Flüssigkeiten mit sehr hoher Geschwindigkeit hervorgerufen wird. Sie kann jedoch nicht eine andere Korrosionsart feststellen, z. B. diejenige, die der Aggressivität von weichen Wassersorten zueigen ist, und auch keine Erosion und keine Inkrustation. Darüber hinaus weist diese Arbeitsweise den weiteren Nachteil auf, daß sie für den Zustand der Oberfläche des metallischen Elementes nicht repräsentativ ist, und als Folge hiervon es nicht ermöglicht, die Wirkung der Korrosion auf das metallische Element abzuschätzen.

Die US-PS 35 51 801 befaßt sich mit einem Verfahren zum Nachweis von Diskontinuitäten in einer metallischen Beschichtung eines metallischen Substrats. Diese Diskontinuitäten können beispielsweise bestehen in Löchern oder Rissen der Beschichtung. Hierzu wird im Rahmen des bekannten Verfahrens eine Elektrode in der Nähe der metallischen Beschichtung angeordnet, dann die Elektrode und die Beschichtung in einen Elektrolyt eingetaucht und schließlich die Potentialdifferenz gemessen, die sich zwischen der Elektrode und der Beschichtung einstellt, und danach diese Potentialdifferenz mit einer Bezugsspannung verglichen.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, durch welche die rasche und genaue Kontrolle der Wirkung möglich ist, die eine Flüssigkeit gleichzeitig durch Korrosion, Erosion und Inkrustation einer metallischen Vorrichtung ausübt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der korrodierenden, erodierenden und/oder inkrustierenden Eigenschaften einer Flüssigkeit gegenüber einer metallischen Vorrichtung, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man zur Bildung einer elektrischen Doppelschicht an der Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und einer festen Phase eine metallische Sonde in die Flüssigkeit eintaucht, und daß man als repräsentatives Merkmal für den Zustand der Oberfläche der Sonde die differentielle Kapazität der Doppelschicht mißt.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von dem aus der US-PS 35 51 801 bekannten Verfahren dadurch, daß die differentielle Kapazität der elektrochemischen Doppelschicht einer Elektrode gemessen wird und nicht die Potentialdifferenz zwischen zwei Elektroden. Die Heranziehung der differentiellen Kapazität im Rahmen der vorliegenden Erfindung führt zu einem Vorteil, weil die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf die Überwachung metallischer Materialien mit einer metallischen Beschichtung beschränkt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet vielmehr gleichermaßen die Feststellung bzw. Auffindung von Korrosionen, Erosionen, Inkrustation und Materialablagerungen, selbst dann, wenn es sich hierbei um nicht-metallische Inkrustationen oder Ablagerungen handelt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist unter Flüssigkeit eine elektrolytische Lösung oder eine elektrolytische Suspension zu verstehen, z. B. Wasser, eine wäßrige Lösung von Natriumchlorid, eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxid, ein Schlamm.

Unter Doppelschicht ist die Grenzflächenzone zwischen der Sonde und der Flüssigkeit zu verstehen. In an sich bekannter Weise kann diese Grenzflächenzone als ein Kondensator angesehen werden, dessen Dicke in der Größenordnung der Abmessungen der Ionenatmosphäre liegt, siehe Modern electrochemistry, John O'M. Bockris und Amulya K. N. Reddy - Plenum Press - New York - 1970 - Band 2, S. 629 und 630.

Das Merkmal der elektrischen Doppelschicht muß in der Weise ausgewählt werden, daß es für den Zustand der Oberfläche der Sonde, z. B. ihrer Rauhigkeit, repräsentativ ist. Die elektrische Eigenschaft der Doppelschicht kann man in an sich bekannter Weise durch die differentielle Kapazität der Doppelschicht messen.

Bei dem Verfahren wird die Sonde aus dem gleichen Material wie die Vorrichtung hergestellt, und sie wird vorzugsweise so bearbeitet, daß sie annähernd den gleichen Oberflächenzustand wie die Vorrichtung aufweist. Auf diese Weise ist die Entwicklung des Oberflächenzustandes der Sonde in Kontakt mit der Flüssigkeit repräsentativ für die wirkliche Entwicklung des Oberflächenzustandes der Vorrichtung, in welcher man die Flüssigkeit behandelt.

Bei dem Verfahren wird die Sonde vorteilhafterweise in einer kritischen Zone der Vorrichtung angeordnet, welche besonders durch die Flüssigkeit im Hinblick auf Korrosion, Erosion oder Inkrustation beansprucht ist, z. B. in einem Kniestück oder einer verjüngten Zone einer Leitung, am Boden einer verbreiterten Zone einer von Feststoffe in Suspension enthaltenden Flüssigkeit durchströmten Leitung, längs der Wand eines Wärmetauschers oder einer Kristallisationsvorrichtung.

Es wurde gefunden, daß eine Veränderung der elektrischen Eigenschaft der Doppelschicht an der Sonde, bezogen auf den Ursprungswert, für eine Veränderung ihres Oberflächenzustandes signifikant ist, wobei diese Veränderung beispielsweise in einer durch eine Korrosion oder eine Erosion hervorgerufenen Veränderung ihrer Rauhigkeit oder einer Bildung einer gegebenenfalls auf der Oberfläche der Sonde Krusten bildenden Ablagerung bestehen kann. Durch Vergleich der gemessenen Größe der elektrischen Eigenschaft der Sonde mit den Werten, welche im Fall einer den gleichen Versuchsbedingungen unterworfenen Vergleichssonde ermittelt wurden, ist es möglich, die Entwicklung des Oberflächenzustandes der Sonde und infolgedessen der Wand der Vorrichtung in der Nähe des Ortes, wo sich die Sonde befindet, zu bestimmen. Zum Vergleich der gemessenen Eigenschaft mit den entsprechenden Vergleichswerten kann man vorteilhafterweise ein Nomogramm oder eine graphische Kurve verwenden, welche den Oberflächenzustand der Vergleichsprobe, der jedem Wert der Eigenschaft der Doppelschicht der Vergleichsprobe entspricht, angibt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird gleichzeitig die differentielle Kapazität der Doppelschicht an der Sonde und der elektrische Widerstand einer durch diese Sonde und eine in der Flüssigkeit in der Nähe der Sonde angebrachten Hilfselektrode begrenzten Zelle gemessen.

Diese Ausführungsform der Erfindung weist den Vorteil auf, daß mit größerer Genauigkeit die Bildung einer Korrosion oder einer Erosion einerseits und die Bildung von Inkrustationen oder einer Sedimentation oder Ablagerung auf der Oberfläche der Sonde andererseits unterschieden werden können. Tatsächlich wurde in der Praxis gefunden, daß eine Erhöhung der Rauhigkeit der Oberfläche der Sonde eine entsprechende Erhöhung der differentiellen Kapazität der Doppelschicht und eine - manchmal wenig merkliche - Verringerung des Widerstandes der Meßzelle bewirkt, während die Bildung einer dielektrischen Ablagerung auf der Oberfläche der Sonde gleichzeitig eine Herabsetzung der Kapazität der Doppelschicht und eine merkliche Erhöhung des Widerstandes der Meßzelle hervorruft.

Zur Durchführung des Verfahrens verwendet man eine elektrochemische Meßzelle, welche eine Sonde entsprechend der zuvor gegebenen Definition und eine Hilfselektrode umfaßt, die an eine Meßeinrichtung für die differentielle Kapazität der Doppelschicht an der Sonde angeschlossen sind.

Bei der Vorrichtung ist die Sonde so, wie dies zuvor beschrieben wurde, aus dem gleichen Metall oder der gleichen Legierung wie die zu kontrollierende Vorrichtung hergestellt.

Die Hilfselektrode kann aus dem gleichen Material wie die Sonde oder aus einem unterschiedlichen Material, z. B. einem edleren Metall oder einer edleren Legierung als dasjenige/diejenige der Sonde hergestellt sein. Beispielsweise kann im Fall einer Sonde aus Gußeisen oder gewöhnlichem Stahl die Hilfselektrode aus Gußeisen, aus gewöhnlichem Stahl oder bei der Variante aus rostfreiem Stahl bestehen.

Die jeweiligen Abmessungen und die Form der Sonde und der Hilfselektrode werden durch die Art und die Temperatur der Flüssigkeit bestimmt. In der Praxis muß die Sonde ausreichende Abmessungen aufweisen, damit ihre Struktur und der Zustand ihrer Oberfläche für die Wand der zu kontrollierenden Vorrichtung repräsentativ sind. Es ist jedoch wichtig zu vermeiden, daß das Verhältnis zwischen der Oberfläche der Sonde und derjenigen der Hilfselektrode einen Wert übersteigt, oberhalb dessen die Kapazität der Doppelschicht der Hilfselektrode die Messung beeinflußt. Im allgemeinen besitzen Sonden, die gut in Anwesenheit von Wasser geeignet sind, eine wirksame Oberfläche zwischen 10 und 1000 mm².

Die Vorrichtung ist mit einem an sich bekannten Meßorgan bzw. einer Meßvorrichtung für die differentielle Kapazität der Doppelschicht ausgestattet. Vorteilhafterweise wird eine Meßbrücke verwendet, z. B. eine Wien'sche Brücke, eine Schering'sche Brücke oder eine Wayne-Kerr-Brücke.

Die Vorrichtung kann so ausgelegt sein, daß sie im Inneren einer zur Aufnahme einer Flüssigkeit bestimmten Vorrichtung, die im Verlauf der Benutzung kontrolliert werden soll, untergebracht werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung bilden die Sonde oder die Hilfselektrode ein abnehmbares Element der Wand der Vorrichtung. Diese Ausführungsform der Erfindung erleichtert das Anbringen und das Abnehmen der Meßzelle. Darüber hinaus ist es möglich, die Sonde genau in der unmittelbaren Nähe der zu kontrollierenden Wandoberfläche anzuordnen.

Bei einer vorteilhaften Variante dieser Ausführungsform bildet die Hilfselektrode ein abnehmbares Element der Wand der Vorrichtung, und die Sonde ist in abnehmbarer Weise in einer Aussparung oder einem Ausschnitt der Hilfselektrode untergebracht. Diese Variante der Erfindung weist den Vorteil auf, daß sie kompakt ist und in vorteilhafter Weise die Anbringung und die Wiederabnahme der Meßzelle wie auch den Ersatz der Sonde erleichtert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung wird die Referenzelektrode durch die Vorrichtung gebildet.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Vorrichtung ist das Meßorgan bzw. die Meßeinrichtung mit einem Registrierorgan oder einer Registriervorrichtung verbunden, die an ein Signalorgan oder eine Signaleinrichtung mit einem voreingestellten, kritischen Wert für die gemessene, elektrische Eigenschaft gekuppelt ist, wobei dieser kritische Wert einem besonderen Oberflächenzustand der Sonde entspricht, der zuvor mit Hilfe einer Vergleichssonde ermittelt wurde, die den gleichen Arbeitsbedingungen wie die zu kontrollierende Vorrichtung unterworfen worden ist. Dieser kritische Wert kann beispielsweise einem gefährlichen Zustand der Korrosion für das einwandfreie Verhalten der Vorrichtung oder einem Ausmaß einer zu starken Kesselsteinablagerung bzw. Ablagerung für ein angemessenes Funktionieren der Vorrichtung entsprechen.

Das Verfahren und die Vorrichtung weisen das vorteilhafte Merkmal auf, daß eine genaue, kontinuierliche und automatische Kontrolle der Entwicklung des Zustandes der Oberfläche einer metallischen Vorrichtung in Kontakt mit einer Flüssigkeit möglich ist. Sie besitzen den zusätzlichen Vorteil, daß sie auf kleine Veränderungen des Zustandes der Oberfläche von metallischen Vorrichtungen und insbesondere gegenüber einem Beginn einer örtlichen Korrosion oder Inkrustation empfindlich sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind

Fig. 1 eine schematische Ansicht im Längsschnitt von einer zur Durchführung der Versuche in den folgenden Beispielen verwendeten Versuchszelle;

Fig. 2 bis 6 Diagramme, welche unter Zugrundelegung der im folgenden noch beschriebenen Versuche aufgestellt wurden.

Zur Durchführung der folgenden Versuche wurde eine Meßzelle verwendet, die einen Wärmeaustauscher simuliert. Die schematisch in der Fig. 1 dargestellte Zelle ist aus rostfreiem Stahl hergestellt und umfaßt zwei aneinandergrenzende Kammern 1 und 2, die voneinander durch eine gemeinsame Trennwand 3 isoliert sind. Die Kammer 1 ist an ihren gegenüberliegenden Enden mit Rohransätzen 4 und 5 versehen, die dazu dienen, sie in einen Kreislauf von krustenbildendem Wasser bei definierter Temperatur einzubringen, und die Kammer 2 ist mit zwei Rohransätzen 6 und 7 versehen, um sie an einen Kreislauf von heißem Öl anzuschließen, das auf einer definierten Temperatur gehalten ist. Die gemeinsame Trennwand 3 spielt ebenfalls die Rolle einer Wärmeaustauschwand eines Wärmetauschers, der von zwei Fluiden auf unterschiedlichen Temperaturen durchströmt ist. In der gemeinsamen Trennwand 3 der Zelle ist eine Öffnung ausgearbeitet, um hierin eine kreisförmige Sonde 8 aus kohlenstoffarmem Stahl unterzubringen. Eine isolierende Dichtung 9 aus Polyvinylidenfluorid stellt die Dichtigkeit zwischen der Sonde 8 und der Trennwand 3 her und isoliert sie elektrisch voneinander.

In der Meßzelle der Fig. 1 wurde das Verfahren angewandt, um die Wirkung des krustenbildenden Wassers der Kammer 1 auf die Sonde 8 aus kohlenstoffarmem Stahl zu kontrollieren. Zu diesem Zweck wurde die innere Oberfläche der Gesamtheit der Trennwände der Kammer 1 als Hilfselektrode verwendet, und sie wurden ebenso wie die Sonde 8 mit einer Brücke zur Kapazitätsmessung vom Typ Wayne-Kerr verbunden.

1. Reihe von Versuchen

Die folgenden, sich auf die Beispiele 1 bis 4 beziehenden Versuche wurden mit einer Sonde 8 aus kohlenstoffarmem Stahl mit einer Oberfläche von 20 mm² durchgeführt. Bei jedem Versuch wurde in der Kammer 1 der Zelle Wasser aus dem Leitungsnetz von Brüssel mit einer konstanten Geschwindigkeit von 5 cm/s zirkulieren gelassen, und es wurde periodisch die Differentialkapazität der Doppelschicht der Sonde und der Innenwiderstand der Meßzelle mit Hilfe der Wayne-Kerr-Meßbrücke bestimmt. Die Ergebnisse der vier Versuche sind in den folgenden Tabellen I bis IV und in den Diagrammen der Fig. 2 bis 5 aufgeführt. In der dritten Spalte und in der fünften Spalte jeder Tabelle sind die Kapazität und der Widerstand in % ihres Maximalwertes, der im Verlauf des betreffenden Versuchs ermittelt wurde, angegeben. In jedem der Diagramme der Fig. 2 bis 5 stellt der Maßstab auf den Abszissen die Zeit in Minuten, der Maßstab auf den linken Ordinaten die differentielle Kapazität der Doppelschicht in % ihres Maximalwertes im Verlauf des betreffenden Versuches und der Maßstab der rechten Ordinaten den Widerstand der Meßzelle in % seines Maximalwertes im Verlauf des betreffenden Versuches dar. Die ausgezogenen Linien zeigen die Entwicklung der differentiellen Kapazität der Doppelschicht im Verlauf der Zeit, und die gestrichelten Linien stellen die Entwicklung des Widerstandes der Meßzelle im Verlauf der Zeit dar.

Beispiel 1

Die Sonde 8 wurde sorgfältig poliert, anschließend in die Meßzelle, wie zuvor beschrieben, eingesetzt. Während des Versuches wurde das Öl auf einer Temperatur in der Größenordnung von 76°C in der Kammer 2 gehalten, und das Wasser wurde in einem geschlossenen Kreislauf durch die Kammer 1 bei einer Temperatur in der Größenordnung von 14°C zirkulieren gelassen. Während des Versuches wurden die Temperatur des Öles und die Temperatur des Wassers in der Zelle nicht mehr als 1 Grad, bezogen auf die zuvorgenannten Werte, variiert. Die Ergebnisse dieses Versuches sind in der Tabelle I und im Diagramm der Fig. 2 zusammengefaßt.

Tabelle I

Am Ende des Versuches wurde auf der Sonde die Anwesenheit von inkrustierten Bereichen in der Nachbarschaft zu stark korrodierten Bereichen mit aufgerauhter Oberfläche beobachtet.

Die Tabelle I und das Diagramm der Fig. 2 stimmen mit den Ergebnissen überein. In dem Diagramm entspricht die Zone AB tatsächlich einer starken Korrosion der Sonde, während die Zone BC einer fortschreitenden und starken Inkrustierung der Oberfläche der Sonde entspricht.

Beispiel 2

Nach der Entfernung der auf der Sonde im Verlauf des Versuchs des Beispiels 1 gebildeten Ablagerung wurde diese wieder in der Meßzelle ohne sie zu polieren angebracht. Anschließend wurde der Versuch von Beispiel 1 wiederholt, wobei diesmal jedoch eine Temperatur von 76°C bei dem Öl in der Kammer 2 der Zelle und eine Temperatur von 19°C für das Wasser in der Kammer 1 angewandt wurden. Die Ergebnisse dieses Versuches sind in der Tabelle II und im Diagramm der Fig. 3 zusammengestellt.

Tabelle II

Eine Betrachtung des Diagramms der Fig. 3 zeigt, daß die nicht polierte Sonde hauptsächlich der Ort einer Inkrustation (Zone BC des Diagramms) war, während die Korrosion weniger stark als im Fall des Beispiels 1 war und von einer gleichzeitigen Inkrustation der Oberfläche der Sonde begleitet war (Zone AB des Diagramms).

Diese Ergebnisse wurden durch eine visuelle Betrachtung der Sonde am Ende des Versuches bestätigt. Diese war mit einer homogeneren, haftenden Ablagerung als im Beispiel 1 bedeckt. Nach der Entfernung der Ablagerung erschien die Oberfläche der Sonde ein wenig rauher als zu Beginn des Versuchs.

Beispiel 3

Der Versuch von Beispiel 2 wurde nach Entfernung der auf der Sonde gebildeten Ablagerung, jedoch ohne diese erneut zu polieren, wiederholt. Es wurden die folgenden Arbeitsbedingungen angewandt:

Temperatur des Öls:95°C Temperatur des Wassers:60°C.

Die Ergebnisse des Versuchs sind in der Tabelle III und in dem Diagramm der Fig. 4 zusammengestellt, die zeigen - in Übereinstimmung mit der Erfindung - daß im Verlauf dieses Versuches die Sonde praktisch nicht korrodiert wurde, sondern praktisch nur der Ort für eine Inkrustation war. Diese Ergebnisse wurden durch eine visuelle Betrachtung der Sonde am Ende des Versuches bestätigt: diese erschien mit einer dicken, haftenden Ablagerung bedeckt. Nach der Entfernung der Ablagerung erschien die Rauhigkeit der Oberfläche der Sonde im Vergleich zu derjenigen zu Beginn des Versuches unverändert.

Tabelle III

Beispiel 4

Ohne Entfernung der auf der Sonde im Verlauf des Versuchs des Beispieles 3 gebildeten Ablagerung wurde die Sonde in die Zelle ohne sie zu polieren wieder eingesetzt. Anschließend wurde der Versuch von Beispiel 3 wiederholt, wobei jedoch der pH-Wert des Wassers auf 6,5 durch Eingabe eines an sich bekannten Inkrustationsinhibitors geregelt wurde, wobei dieser aus einem Gemisch aus Polyphosphat, einem Zinksalz und einem Dispergiermittel vom Phosphonattyp bestand. Der Inkrustationsinhibitor wurde in einer Menge von 150 mg pro l Wasser im Verlauf der ersten fünf Tage des Versuches (7200 Minuten) und dann in einer Menge von 60 mg pro l Wasser bis zum Schluß des Versuches eingesetzt.

Die Ergebnisse des Versuches sind in der Tabelle IV und dem Diagramm der Fig. 5 zusammengestellt.

Tabelle IV

Durch Vergleich der Ergebnisse der Beispiele 3 und 4 kann gemäß der Erfindung der Schluß gezogen werden, daß die Anwesenheit eines Inkrustationsinhibitors in dem Wasser die Korrosion der Sonde nicht verstärkt, sondern im Gegensatz ein günstiges Ergebnis in Form einer nennenswerten Verringerung der Inkrustation mit sich brachte.

Dies wurde durch eine visuelle Betrachtung der Sonde am Ende des Versuchs des Beispiels 4 bestätigt. Die Sonde wies eine weniger haftende und dünnere Ablagerung als am Ende des Versuchs von Beispiel 3 auf. Darüber hinaus erschien die metallische Oberfläche der Sonde nach der Entfernung der Ablagerung unverändert im Vergleich zu dem Zustand zu Beginn des Versuchs.

2. Reihe von Versuchen

Nacheinanderfolgend wurden die Versuche der zuvor beschriebenen Beispiele 2, 3 und 4 mit einer Sonde aus kohlenstoffarmem Stahl mit einer Oberfläche von 200 mm² und anfänglich rauher Oberfläche wiederholt, und es wurde die differentielle Kapazität der Doppelschicht der Sonde im Verlauf jedes Versuches bestimmt. Am Ende jedes Versuches wurde die Sonde aus der Meßzelle herausgenommen, die auf der Sonde gebildete Ablagerung wurde abgehoben und gewogen, und ihr Gehalt an Calcium wurde bestimmt.

In der folgenden Tabelle V sind die Eigenschaften der auf der Sonde gebildeten Ablagerung wie auch die differentielle Kapazität der Doppelschicht am Ende des Versuches, ausgedrückt in % ihres Maximalwertes im Verlauf des Versuches für jeden Versuch angegeben. Das Diagramm der Fig. 6 gibt die Ergebnisse der Tabelle V wieder. In diesem Diagramm stellt der Maßstab der Abszisse das Gewicht des Calciums in der Ablagerung dar, ausgedrückt als g/m² Oberfläche der Sonde, und der Maßstab der Ordinate gibt die differentielle Kapazität der Doppelschicht am Ende des Versuches, ausgedrückt in % ihres Maximalwertes, im Verlauf des Versuches wieder.

Eine Betrachtung der Tabelle V und des Diagrammes der Fig. 6 zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren es ermöglicht, rasch die Stärke einer Inkrustation aus einer Messung der differentiellen Kapazität einer in das Wasser eingetauchten, metallischen Sonde zu bestimmen.

Tabelle V

Claims

1. Verfahren zur Kontrolle der korrodierenden, erodierenden und/oder inkrustierenden Eigenschaft einer Flüssigkeit gegenüber einer metallischen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bildung einer elektrischen Doppelschicht an der Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und einer festen Phase eine metallische Sonde in die Flüssigkeit eintaucht, und daß man als repräsentatives Merkmal für den Zustand der Oberfläche der Sonde die differentielle Kapazität der Doppelschicht mißt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sonde in der Nähe einer Oberfläche der Vorrichtung in Kontakt mit der Flüssigkeit anordnet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Sonde verwendet, welche aus dem gleichen Material wie die Vorrichtung hergestellt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Sonde verwendet, welche praktisch den gleichen Oberflächenzustand wie die Oberfläche der betreffenden Vorrichtung aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Sonde verwendet, welche ein Element der Oberfläche der betreffenden Vorrichtung ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Sonde verwendet, welche ein herausnehmbares Element der Oberfläche der betreffenden Vorrichtung ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin den elektrischen Widerstand einer Zelle mißt, welcher durch die Sonde und eine in die Flüssigkeit in der Nähe der Sonde eingetauchte Hilfselektrode begrenzt wird.

8. Vorrichtung zur Kontrolle der korrodierenden, erodierenden und/oder inkrustierenden Eigenschaften einer Flüssigkeit gegenüber einer metallischen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zelle für elektrochemische Messungen umfaßt, die eine metallische Sonde und eine Hilfselektrode umfaßt, die an ein Meßorgan für die differentielle Kapazität der an der Sonde gebildeten elektrischen Doppelschicht, die für den Zustand der Oberfläche der Sonde repräsentativ ist, angeschlossen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde aus dem gleichen Metall wie die Vorrichtung hergestellt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde und/oder die Hilfselektrode ein herausnehmbares Element der Wand der Vorrichtung bilden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, in welchem die Hilfselektrode ein herausnehmbares Element der Wand der Vorrichtung bildet, die Sonde in herausnehmbarer Weise in einem Ausschnitt der Hilfselektrode unter Zwischenschaltung eines elektrischen Isolators angebracht ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode aus dem gleichen Material wie die Vorrichtung hergestellt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode durch die Vorrichtung gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan mit einem Organ zur Signalisierung eines kritischen, vorbestimmten Wertes der differentiellen Kapazität verbunden ist.