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Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines kathodischen Korrosionsschutzes für metallische, mit einem Elektrolyten in Berührung stehende Fl?chen mit Fremdstrom, unter Verwendung einer inerten Elektrode als Fremdstromanode und eines Potentiostaten.

Um einen optimalen Korrosionsschutz zu erreichen, sind schon eine Vielzahl von M?glichkeiten bekannt, wobei die einfachste und seit langem bekannte M?glichkeit in der Verwendung von sogenannten Opferanoden besteht, die aus einem gegenüber dem zu schützenden Metall sehr viel unedleren Metall bestehen und mit diesem zusammen kurzgeschlossen sind, so da? in Verbindung mit dem Elektrolyten ein galvanisches Element entsteht, von dem ein gewisser Schutzstrom erzeugbar ist. Ein verbesserter Korrosionsschutz l??t sich durch das Anlegen eines Fremdstromes erreichen. Um hierbei ?nderungen am zu schützenden Gegenstand miterfassen zu k?nnen, ist esbekannt, das Schutzpotential mittels einer Bezugselektrode zu messen und mit Hilfe eines Potentiostaten konstant zu halten.

Bei derartigen Messungen wird aber aufgrund des elektrischen Feldes und eines endlichen Abstandes der Bezugselektrode von der zu schützenden Wand ein Anteil, die sogenannte Widerstandspolarisation bzw. der IR-Anteil, mitgemessen, was zu Verf?lschungen führen kann, die die Wirksamkeit des kathodischen Korrosionsschutzes, je nach Einsatzbereich, in Frage stellen k?nnen.

Um diese Widerstandspolarisation zu unterdrücken, ist vom Erfinder in einer noch nicht ver?ffentlichten Anmeldung vorgeschlagen worden, die Bezugselektrode, vereinfacht ausgedrückt, mit einer Art Faraday'schen K?fig abzuschirmen, so da? eine kontinuierliche IR-freie Messung m?glich ist.

Diese bekannte Art der Messung mit einer abgeschirmten Bezugselektrode und Regelung mit einem Potentiostaten erm?glicht einen sehr guten Korrosionsschutz, jedoch wird dabei nach wie vor eine Bezugselektrode angewandt, die im Gesamtsystem das empfindlichste Bauteil darstellt, mit der geringsten Lebensdauer und der gr??ten St?ranf?lligkeit.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer L?sung, mitder eine sehr gute Messung des Schutzpotentiales einerseits und andererseits eine optimale Regelung des Schutzstromes m?glich ist, wobei eine st?ranf?llige Bezugselektrode g?nzlich vermieden wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art gem?? der Erfindung dadurch gel?st, da? periodisch der Schutzstrom abschaltet und das vorhandene Potential direkt zwischen der in dieser Phase als Bezugselektrode wirkenden Fremdstromanode und der zu schützenden Oberfl?che gemessen und mit dem am Potentiostaten eingestellten Schutzpotential verglichen wird und die Differenz direkt als Regelgr??e für den Schutzstrom herangezogen wird.

Durch die erfindungsgem??e Verfahrensweise wird eine Bezugselektrode vollst?ndig vermieden. Dies ist dadurch m?glich , da die hier Verwendung findenden inerten Elektroden durch die Entwicklung von Sauerstoff w?hrend der Polarisation, der die Oberfl?che belegt, wobei diese Sauerstoffbelegung.nach Abschalten des Schutzstromes noch eine gewisse Zeit erhalten bleibt, in diesem Zustand ein charakteristisches Potential aufweisen. Dieses Potential entspricht demjenigen einer Sauerstoffelektrode, so da? mit Hflf-e dieses definierten Potentiales eine exakte Messung m?glich ist. Auch ergibt sich durch diese Abschaltmessung, da? durch sofortiges Verschwinden des st?renden ohm'schen Spannungsabfalles nach dem Abschalten das IR-freie Potential gemessen wird.

Für den Korrosionsschutz selbst ist die intervallartige Abschaltung des Schutzstromes unsch?dlich, weil hier an den zu schützenden Fl?chen durch Vorpolarisation das Schutzpotential ebenfalls eine gewisse Zeit-nach dem Abschalten bestehen bleibt, da die für die Korrosion verantwortlichen Vorg?nge vergleichsweise tr?ge ablaufen.

In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, da? w?hrend der Schutzstromabschaltphase eine Regelabweichung mehrfach aufintegriert und die integrierte Spannung den Schutzstrom w?hrend der folgenden Schutzstromphase steuert. Durch diese Ausgestaltung wird es m?glich, den Schutzstrom sehr genau einzustellen und konstant zu halten, wobei aufgrund eines weiteren Merkmales der ERfindung, welches darin besteht, da? die Schutzstromabschaltphase um ein vielfaches kleiner als die Schutzstromphase gehalten wird, erreichbar ist, da? die Vorteile einer praktisch stetigen Schutzstrombeaufschlagung auf der zu schützenden Oberfl?che beibehalten werden.

In weiterer Ausgestaltung ist erfindungsgem?? vorgesehen, da? die Schutzstromphase im Bereich etwa einer halben Millisekunde liegt, was für die hier in Rede stehenden elektrochemischen Vrg?nge bedeutet, da? das Schutzpotential immer aufrechterhalten bleibt.

Durch die erfindungsgem??e Verfahrensweise sind Zustands?nderungen im System sehr rasch kompensierbar, so da? ein optimaler Korrosionsschutz erreich-bar ist.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgem??en Verfahrens zeichnet sich nach der Erfindung durch einen Netzteil mit Transformator und Gleichrichter, einen Sσllspannungsgeber zur Einstellung des Schutzpotentiales, einen Trennverst?rker und elektronischen Doppelschalter mit Steuelement sowie einen Integrator und einen Stromverst?rker aus, wobei die Elemente in schaltungsm??iger Verbindung mit der zu schützenden Oberfl?che und einer die Doppelfunktion als Fremdstromanode und Bezugselektrode ausübenden Elektrode stehen. Diese Vorrichtung stellt eine besonders zweckm??ige Art dar, das erfindungsgem??e Verfahren zu verwirklichen, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese spezielle Vorrichtung beschr?nkt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise n?her erl?utert. Diese zeigt in

• Fig. 1 ein Schaltbild einer Vorrichtung,
• Fig. 2 ein Spannungs/Zeitdiagramm und in
• Fig. 3 ein Strom/Zeitdiagramm.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, steht die zu schützende Oberfl?che 1 in Kontakt mit einem Elektrolyten 2, beispielsweise Meerwasser bei einem Schiffsrumpf oder Haushaltswasser bei einem Warmwasserboiler o. dgl. Die zu schützende Oberfl?che 1 ist mit einem Sollspannungsgeber 3 verbunden, mit dem das Schutzpotential E_soll eingestellt werden kann.

über die Leitung 4 ist der Sollspannungsgeber 3 mit einem Trennverst?rker 5 verbunden, dessen einer Ausgang 6 den einen Teil 7 eines Doppelschalters 8 beaufschlagt. Der andere Teil des Doppelschalters 8 ist mit 9 bezeichnet. Zwischen den beiden Teilen 7 und 9 des Doppelschalters 8 liegt ein Integrator 10.

Der Doppelschalter 8 wird, wie sich aus Fig. 1 ergibt, von einem Steuerelement 11 bet?tigt, welches einmal einen Zeitgeber umfa?t und die Funktionen "Ein/Aus" ausübt. Hinter den Teil 9 des Doppelschalters 8 ist ein Stromverst?rker 12 geschaltet, dessen einer Ausgang über die Leitung 13 mit einer im Elektrolyten 2 eintauchenden Elektrode 14 verbunden ist. Die Elektrode 14 ihrerseits ist auch über eine Leitung 15 mit dem Trennverst?rker 5 verbunden.

Die zur Regelung und zur Aufrechterhaltung des Schutzpotentiales notwendige Energie erh?lt das System durch ein andeutungsweise wiedergegebenes Netzteil 16, dessen Ein-und Ausg?nge mit den entsprechenden Spannungsbezeichnungen, die denen der Ein- und Ausg?nge des Schutzsystemes entsprechen, bezeichnet sind.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung ist die folgende: W?hrend des vom Steuerelement 11 bestimmten Potentialintervalles wird durch den Schalter 8 der als Stromverst?rker dienende Transistor 7 abgekoppelt und das Potential Eist zwischen der in diesem Schaltzustand als Bezugselektrode wirkenden Elektrode 14 und der zu schützenden Oberfl?che 1 verglichen, wobei die zu schützende Oberfl?che auf Masse liegt. Eine ggf. vorhandene Regelabweichung (E_ist - E_soll ) wird vom Integrator 10 im Potentialintervall mehrfach aufintegriert und zwar jeweils in einer Zeitspanne, die noch wesentlich kleiner ist, als das Potentialintervall selbst. Diese integrierte Spannung steuert im vom Steuerelement 11 bestimmten Stromintervall den Schutzstrom, der zwischen der in dieser Phase als Fremdstromanode wirkenden Elektrode 14 und der zu schützenden Oberfl?che 1 flie?t.

Dieser Vorgang wird periodisch wiederholt. Im Falle einer Regelabweichung wird der Schutzstrom entsprechend ver?ndert, ist die Regelabweichung null, so bleibt der Schutzstrom konstant.

In den Fig. 2 und 3 sind Ergebnisse eines Versuches mit einer erfindungsgem??en Vorrichtung aufgetragen. Zum Versuch wurde eine Elektrode aus platiniertem Titan benutzt, die zu schützende Oberfl?che war die eines Eisengegenstandes. Als Elektrolyt wurde Wasser mit einer Leitf?higkeit von 110 μS cm^-1 verwendet. Bei diesem Versuch wurde eine Sollspannung E_soll = 2300 mV zwischen der Elektrode und dem Eisen eingestellt. Das Potentialintervall dauerte beim Versuch ca. 40 us. Das Stromintervall dauerte 400 us. Die sich aus den Figuren ergebende Differenz zwischen den Potentialwerten im Strom- und Potentialintervall entspricht dem ohm'schen Spannungsabfall, der im Falle des Versuches Δ U = 200 mV ergab.

Das beim Versuch benutzte Eisenstück wies auch nach l?ngerer Versuchsdauer keine Spuren von Korrosion auf.

Natürlich it das beschriebene Ausführungsbeispiel in vielfacher Hinsicht abzu?ndern, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So k?nnen statt der dargestellten Schaltung und der dort funktional verbundenen Bauelemente auch andere Teile verwendet werden. Als zu schützende Oberfl?che kommen alle der Korrosion unterworfenen Oberfl?chen in Frage, die ggf. auch nur zeitweise einem Elektrolyten ausgesetzt sind, beispielsweise Metalld?cher bei Regen oder Schnee, Leitungsrohre, die dem Meerwasser, dem Grundwasser oder anderen W?ssern ausgesetzt sind, Warmwasserboiler, Vorratskessel o. dgl.