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CH708614A2 - A method for locating steel surfaces in contact with an electrolyte and for determining the state of corrosion. - Google Patents

A method for locating steel surfaces in contact with an electrolyte and for determining the state of corrosion. Download PDF

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Publication number
CH708614A2
CH708614A2 CH01662/13A CH16622013A CH708614A2 CH 708614 A2 CH708614 A2 CH 708614A2 CH 01662/13 A CH01662/13 A CH 01662/13A CH 16622013 A CH16622013 A CH 16622013A CH 708614 A2 CH708614 A2 CH 708614A2
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
potentials
reference electrode
steel structure
steel
potential
Prior art date
Application number
CH01662/13A
Other languages
German (de)
Inventor
Markus Büchler
Original Assignee
Markus Büchler
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Markus Büchler filed Critical Markus Büchler
Priority to CH01662/13A priority Critical patent/CH708614A2/en
Publication of CH708614A2 publication Critical patent/CH708614A2/en

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/02Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement

Landscapes

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Abstract

Ein Verfahren zur Ortung von Stahloberflächen 1, welche in Kontakt mit einem Elektrolyten 3 sind, und zur Ermittlung von deren Korrosionszustand wird vorgestellt. Ein oder mehrere Geräte 7 bringen durch Stromfluss zwischen der Stahlstruktur 2 und einer Elektrode 10 die Potenziale E0 bis EX für die Dauern t0 bis tX auf die Stahlstruktur 2 auf. Die durch die Stahloberfläche 1 durchtretenden Ströme I0 bis IX werden als Spannungen U0 bis UX zwischen einer ersten Bezugselektrode 4 und einer zweiten Bezugselektrode 5 mit einem Spannungsmessgerät 6 erfasst. Die Bewertung des Korrosionszustands erfolgt durch Analyse der Abhängigkeit der Spannungen (U0) bis (UX) von den Potenzialen (E0) bis (EX) sowie die Bewertung des zeitlichen Verlaufs des Absolutwerts der Spannung EX als Funktion der Zeit. Indem die Messung entlang einer grossen Stahlstruktur 2 ausgeführt wird, können Rückschlüsse auf die Verteilung und die Lage von Stahloberflächen 1 sowie von deren Korrosionszustand gezogen werden.A method for locating steel surfaces 1 which are in contact with an electrolyte 3 and for determining their corrosion state is presented. One or more devices 7 by current flow between the steel structure 2 and an electrode 10, the potentials E0 to EX for the duration t0 to tX on the steel structure 2 on. The currents I0 to IX passing through the steel surface 1 are detected as voltages U0 to UX between a first reference electrode 4 and a second reference electrode 5 with a voltmeter 6. The corrosion state is evaluated by analyzing the dependence of the voltages (U0) to (UX) on the potentials (E0) to (EX) and evaluating the time course of the absolute value of the voltage EX as a function of time. By carrying out the measurement along a large steel structure 2, it is possible to draw conclusions about the distribution and the position of steel surfaces 1 and their state of corrosion.

Description

Beschreibung Technisches Gebiet Description Technical area

[0001 ] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung von Stahloberflächen, welche mit einem Elektrolyten in Kontakt stehen, und zur Ermittlung von deren Korrosionszustand. The invention relates to a method for locating steel surfaces, which are in contact with an electrolyte, and for determining their corrosion state.

Stand der Technik State of the art

[0002] Transportleitungen aus Stahl werden durch eine hochwertige Aussenumhüllung und einen kathodischen Korrosionsschutz (KKS) vor Korrosion geschützt. Die Wirksamkeit des KKS kommt dabei in Fehlstellen der Aussenumhüllung der Rohrleitung zum Tragen, da dort die Stahloberfläche in Kontakt mit einem Elektrolyten steht. Durch den Eintritt des Schutzstroms in die Stahloberfläche wird der Sauerstoff im umgebenden Erdreich verbraucht und der pH-Wert an der Stahloberfläche angehoben. Neuste Erkenntnisse zeigen, dass die Wirksamkeit des KKS in den meisten Fällen auf der Bildung des Passivfilms beruht, welcher sich aufgrund der Erhöhung des pH-Werts an der Stahloberfläche bilden kann. Üblicherweise sind diese Bedingungen der Passivität erfüllt, wenn das Potenzial der Stahloberfläche, das sogenannte IR-freie Potenzial, negativer als -0.85 V gemessen gegen eine Kupfer/gesättigte Kupfersulfatelektrode (CSE) ist. Neuste Untersuchungen zeigen nun aber, dass auch deutlich positivere Potentiale nicht zwingend zu Korrosion führen müssen. Dies trifft in jenen Fällen zu, wo der pH-Wert an der Stahloberfläche ausreichend hoch ist sowie die Einstellungen des KKS, der hochohmige gut belüftete Boden oder die grosse Stahloberfläche das Absinken des Potenzials verhindern. Diesem Umstand ist in der EN 12 954-Rechnung getragen, indem unter gewissen Bedingungen auch positivere IR-freie Potentiale von -0.75 und -0.65 V CSE zulässig sind. Die Problematik besteht nun darin, dass auch eine Stahloberfläche ohne wirksamen KKS und damit unzureichender Erhöhung des pH-Werts an der Stahloberfläche IR-freie Potenziale in diesem Bereich aufweisen kann. Damit ermöglicht die Messung des IR-freien Potenzials nicht in allen Fällen den zuverlässigen Nachweis der Wirksamkeit des KKS. Steel transport pipes are protected from corrosion by a high quality outer sheath and a cathodic corrosion protection (KKS). The effectiveness of the KKS comes here in defects of the outer sheath of the pipeline to bear, since there is the steel surface in contact with an electrolyte. The entry of the protective current into the steel surface consumes the oxygen in the surrounding soil and raises the pH at the steel surface. Recent findings show that the effectiveness of the KKS in most cases is based on the formation of the passive film, which can form due to the increase in the pH of the steel surface. Typically, these conditions of passivity are met when the potential of the steel surface, the so-called IR-free potential, is more negative than -0.85 V measured against a copper / saturated copper sulfate electrode (CSE). However, recent studies have shown that significantly more positive potentials do not necessarily lead to corrosion. This is true in cases where the pH on the steel surface is sufficiently high and the settings of the KKS, the high-resistance well-ventilated soil or the large steel surface prevent the potential from dropping. This circumstance is taken into account in EN 12 954, in that under certain conditions also more positive IR-free potentials of -0.75 and -0.65 V CSE are permissible. The problem now is that even a steel surface without effective KKS and thus insufficient increase in the pH at the steel surface can have IR-free potentials in this area. Thus, the measurement of the IR-free potential does not always allow the reliable proof of the effectiveness of the KKS.

[0003] Es gibt Bedingungen an Fehlstellenoberflächen, unter welchen der pH-Wert zum Beispiel aufgrund von strömendem Wasser oder unter Anwesenheit von sulfatreduzierenden Bakterien nicht ansteigen kann. Unter diesen Bedingungen muss das IR-freie Potenzial negativer als -0.95 V CSE sein, damit der Korrosionsschutz aufgrund von Immunität der Stahloberfläche gewährleistet ist. Alle diese empirischen Werte sind in der aktuellen EN 12 954 verankert. Mit Hilfe von kinetischen und thermodynamischen Betrachtungen ist es möglich diese Grenzwerte der EN 12 954 und auch die Wirkungsweise des KKS zu erklären. Aus der Diskussion geht klar hervor, dass eine abschliessende Beurteilung der Wirksamkeit des KKS nur möglich ist, wenn das IR-freie Potenzial negativer als -0.95 V CSE ist. Unter diesen Bedingungen ist der Schutz entweder durch Immunität oder Passivität gewährleistet. Bei allen anderen Grenzwerten der EN 12 954 muss sichergestellt sein, dass der pH-Wert an der Stahloberfläche ausreichend hoch ist, um die Bildung des schützenden Passivfilms zu ermöglichen. There are conditions of flaw surfaces under which the pH can not increase, for example, due to flowing water or in the presence of sulfate-reducing bacteria. Under these conditions, the IR-free potential must be more negative than -0.95 V CSE to ensure corrosion protection due to the immunity of the steel surface. All these empirical values are anchored in the current EN 12 954. With the help of kinetic and thermodynamic considerations, it is possible to explain these limit values of EN 12 954 as well as the mode of action of the KKS. It is clear from the discussion that a final assessment of the effectiveness of the PPS is only possible if the IR-free potential is more negative than -0.95 V CSE. Under these conditions, protection is guaranteed either by immunity or passivity. For all other limit values of EN 12 954, it must be ensured that the pH at the steel surface is sufficiently high to allow the formation of the protective passive film.

[0004] Bisher war dies kein Problem, da der kathodische Korrosionsschutz derart negativ eingestellt wurde, dass an allen Stahloberflächen in den Fehlstellen der Umhüllung ein IR-freies Potenzial negativer als -0.95 V CSE erreicht war. Der Nachweis der Einhaltung dieses Potenzials erfolgte mit Hilfe der sogenannten Intensivmessung gemäss EN 13 509. Dieses Verfahren beruht auf der zeitgleichen Messung des Rohrleitungspotenzials und der Spannungstrichter über der Rohrleitung bei getaktetem Schutzstrom. Das heisst, die Schutzstromgeräte entlang der Rohrleitung wurden in vorgegebenen Intervallen (z.B. 12 Sekunden ein-, 3 Sekunden aus-) geschaltet und ein Messtrupp bestehend aus zwei Personen folgte der Leitung und erfasst das Potenzial und den Spannungstrichter zwischen zwei Bezugselektroden (Meist CSE). Mit Hilfe der Messung werden sowohl grössere Fehlstellen in der Umhüllung identifiziert als auch deren IR-freies Potenzial erfasst. So far, this was not a problem because the cathodic corrosion protection was set so negative that on all steel surfaces in the defects of the envelope an IR-free potential was more negative than -0.95 V CSE reached. Proof of compliance with this potential was provided by means of the so-called intensive measurement according to EN 13 509. This method is based on the simultaneous measurement of the pipeline potential and the voltage funnel above the pipeline with cycled protection current. This means that the protective current devices along the pipeline were switched on at predetermined intervals (for example 12 seconds on, 3 seconds off) and a measuring group consisting of two persons followed the line and detected the potential and the voltage junction between two reference electrodes (mostly CSE). With the aid of the measurement, both larger imperfections in the cladding are identified and their IR-free potential recorded.

[0005] Die Problematik dieser Methode besteht darin, dass für die Messung des Rohrleitungspotenzials ein Messkontakt an die Leitung erstellt werden muss. Üblicherweise sind diese Messkontakte alle 1000 bis 2000 m an der Rohrleitung vorhanden. Der messtechnische Aufwand ist erheblich, da ein Messkabel von entsprechender Länge mitgezogen werden muss. The problem of this method is that a measuring contact must be made to the line for the measurement of the pipeline potential. Usually these measuring contacts are available every 1000 to 2000 m at the pipeline. The metrological effort is significant, since a measuring cable of appropriate length must be carried along.

[0006] Ein weiteres Problem besteht darin, dass mit dieser Vorgehensweise kleine Fehlstellen in der Umhüllung aufgrund der zu geringen Spannungstrichter nicht identifiziert werden können. Bei der sogenannten Intensiven Fehlstellenortung (IFO) wird das Potential stark negativ eingestellt (z.B. -20 V CSE), was zu deutlich grösseren Spannungsrichtern und somit zu einer verbesserten Ortung von Umhüllungsfehlstellen führt. Da in diesem Fall nur der Spannungstrichter zwischen zwei Elektroden bei getaktetem Schutzstrom gemessen wird, ist der messtechnische Aufwand deutlich geringer. Dieses Verfahren wird auch als DCVG bezeichnet. Der Nachteil besteht darin, dass dieses Verfahren keine Aussage in Bezug auf die Wirksamkeit des kathodischen Korrosionsschutzes ermöglicht, da keine Rückschlüsse auf das IR-freie Potenzial oder den Korrosionszustand der georteten Fehlstellen möglich ist und dass der Korrosionszustand der Leitung bei negativen Potenzialen stark verändert wird. Another problem is that with this approach, small imperfections in the enclosure due to the low voltage funnel can not be identified. In the so-called Intensive Fault Location (IFO), the potential is set strongly negative (e.g., -20V CSE), resulting in significantly larger voltage straighteners and thus improved location of cladding defects. Since in this case only the voltage funnel is measured between two electrodes with clocked protection current, the metrological effort is significantly lower. This process is also referred to as DCVG. The disadvantage is that this method makes no statement regarding the effectiveness of the cathodic corrosion protection, since no conclusions about the IR-free potential or the corrosion state of the located defects is possible and that the corrosion state of the line is strongly changed at negative potentials.

[0007] Aufgrund dieser Ausführungen wird deutlich, dass sowohl ein etabliertes Verfahren für den Nachweis der Wirksamkeit des KKS als auch Verfahren für die Ortung von Fehlstellen bestehen. Es gibt aber zwei wesentliche Probleme, welche die Anwendung dieser beiden Verfahren erschweren: Based on these statements, it is clear that both an established method for the detection of the effectiveness of the KKS and methods for the detection of defects exist. However, there are two main problems that make the application of these two methods difficult:

- Bei älteren Rohrleitungen ist die Umhüllung teilweise in einem so schlechten Zustand, dass IR-freie Potentiale negativer als -0.95 V CSE mit technisch vertretbarem Aufwand nicht erreicht werden können. - In older pipelines, the enclosure is partially in such a poor condition that IR-free potentials more negative than -0.95 V CSE can not be achieved with technically reasonable effort.

2 - Bei neuen Rohrleitungen muss zur Verringerung der Gefährdung durch Wechselstromkorrosion das Potenzial derart positiv eingestellt werden, dass die IR-freien Potenziale deutlich positiver als -0.95 V CSE sind. Dies ist nicht zu verwechseln mit unzureichendem Korrosionsschutz, da die Erhöhung des pH-Werts und der sich bildende Passivfilm die Korrosion im Normalfall wirksam unterbinden. Ein Nachweis der Wirksamkeit mit Hilfe des IR-freien Potenzials ist aber nicht mehr möglich. Hinzu kommt, dass die verbleibenden Spannungstrichter an den Fehlstellen messtechnisch kaum mehr nachgewiesen werden können. Durch Absenken des Potenzials kann zwar eine IFO durchgeführt werden, dabei wird aber die Gefährdung durch Wechselstromkorrosion stark erhöht. 2 - For new pipelines, to reduce the risk of AC corrosion, the potential must be set so positively that the IR-free potentials are significantly more positive than -0.95 V CSE. This should not be confused with inadequate corrosion protection, since the increase of the pH value and the passive film that forms are normally effective in preventing corrosion. A proof of the effectiveness with the help of the IR-free potential is no longer possible. In addition, the remaining stress funnels at the defects can hardly be detected metrologically. By lowering the potential, an IFO can be carried out, but the risk of AC corrosion is greatly increased.

[0008] Aufgrund dieser Ausführungen wird deutlich, dass unter den aktuellen Randbedingungen mit starker Wechselspannungsbeeinflussung und sehr schlechter Umhüllungsqualität die bisherigen Vorgaben eines IR-freien Potenzials negativer als -0.95 V CSE nicht mehr eingehalten werden können. Because of these statements, it is clear that under the current conditions with strong AC interference and very poor quality wrapping the previous requirements of an IR-free potential negative than -0.95 V CSE can no longer be met.

[0009] Konkret besteht ein Bedarf für ein Verfahren, welches mit möglichst geringem messtechnischem Aufwand die Ortung von Fehlstellen, die Ermittlung des IR-freien Potenzials und den Nachweis der Passivität ermöglicht. Dieses müsste den umfassenden Nachweis der Wirksamkeit des KKS unter den geschilderten Randbedingungen ermöglichen. Specifically, there is a need for a method which allows the lowest possible metrological effort locating defects, the determination of the IR-free potential and the detection of passivity. This would have to enable the comprehensive proof of the effectiveness of the KKS under the described boundary conditions.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Stahloberflächen an Stahlstrukturen zu orten und deren Korrosionszustand zu ermitteln. The invention has for its object to locate steel surfaces on steel structures and to determine the corrosion state.

[0011 ] Erfindungsgemäss wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs erreicht. This is achieved by the characterizing features of the first claim according to the invention.

[0012] Kern der Erfindung ist, dass die Ortung von Stahloberflächen, welche in Kontakt mit einem Elektrolyten sind, und die Ermittlung von deren Korrosionszustand durch das Aufbringen von unterschiedlichen Potenzialen auf die Rohrleitung sowie die Erfassung der sich aufgrund des dabei auftretenden Stromdurchtritts durch die Stahloberfläche in den Elektrolyten bildenden Spannungstrichters erfolgt. The essence of the invention is that the location of steel surfaces, which are in contact with an electrolyte, and the determination of the corrosion state by the application of different potentials on the pipeline and the detection of the occurring due to the passage of current through the steel surface takes place in the electrolyte forming voltage funnel.

[0013] Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass in einer Messung sowohl die Ortung der Stahloberfläche, die Ermittlung von deren Korrosionszustands und der Nachweis der Wirksamkeit des KKS möglich sind. Dabei ist der Messaufwand gegenüber bestehenden Verfahren deutlich verringert, da kein Messkontakt an die Leitung erforderlich ist und die negativen Auswirkungen einer starken kathodischen Polarisation auf die Wechselstromkorrosion kompensiert werden. The advantage of the invention is that in one measurement, both the location of the steel surface, the determination of the corrosion state and the proof of the effectiveness of the KKS are possible. The measurement effort compared to existing methods is significantly reduced, since no measuring contact to the line is required and the negative effects of a strong cathodic polarization are compensated for the AC corrosion.

[0014] Der Messaufbau entspricht im Grundsatz jener einer IFO. Das heisst, die Spannungstrichter über der Rohrleitung werden zwischen zwei Bezugselektroden erfasst, wobei die erste Bezugselektrode im Nahbereich oder direkt über der Rohrleitung und die zweite Bezugselektrode seitlich versetzt positioniert wird. Bei einer geringen Anzahl Fehlstellen ist es ausreichend, beide Bezugselektroden über der Rohrleitung zu positionieren. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass der Schutzstrom zur Leitung nicht einfach unterbrochen und wieder eingeschaltet wird, sondern dass über einen Stromfluss zwischen einer Elektrode, und der umhüllten Rohrleitung, zum Beispiel einer Anodenanlage, eine Sequenz von vorgegebenen Potenzialen eingestellt wird. Diese Sequenz besteht beispielsweise ausfolgenden Phasen: a) 1 Sekunde (t1 ) bei -0.95 V CSE (E1 ) b) 3 Sekunden (t2) bei 0 V CSE (E2) c) 2 Sekunde (t3) bei -3 V CSE (E3) d) 10 Sekunden (tO) beim üblichen Potenzial von z.B. -1.17 V CSE (EO) The measurement setup corresponds in principle to that of an IFO. This means that the voltage funnels above the pipeline are detected between two reference electrodes, whereby the first reference electrode is positioned laterally offset in the vicinity or directly above the pipeline and the second reference electrode. With a small number of defects it is sufficient to position both reference electrodes above the pipeline. The key difference is that the protection current to the line is not simply interrupted and turned back on, but that a sequence of predetermined potentials is set via a current flow between an electrode and the covered pipe, for example an anode system. This sequence consists, for example, of the following phases: a) 1 second (t1) at -0.95 V CSE (E1) b) 3 seconds (t2) at 0 V CSE (E2) c) 2 seconds (t3) at -3 V CSE (E3 ) d) 10 seconds (to) at the usual potential of eg -1.17 V CSE (EO)

[0015] Durch Erfassung der Spannungstrichter sowie deren zeitlichem Verlauf werden folgende Aussagen möglich: By detecting the voltage funnels and their time course, the following statements are possible:

- Phase a): Aus dem Vorzeichen der Spannung (U1 ) zwischen den beiden Bezugselektroden kann geschlossen werden, ob das IR-freie Potenzial positiver oder negativer als -0.95 V CSE ist. - Phase a): From the sign of the voltage (U1) between the two reference electrodes can be concluded whether the IR-free potential is more positive or negative than -0.95 V CSE.

- Phase b): Aus der Grösse der Spannung (U2) ist eine Aussage möglich, ob Passivität vorliegt oder nicht. Der zeitliche Verlauf der Spannung (U2) kann diese Schlussfolgerung noch zusätzlich bestätigen. - Phase b): From the magnitude of the voltage (U2) a statement is possible whether passivity is present or not. The time course of the voltage (U2) can further confirm this conclusion.

- Phase c): Das negative Potenzial (E3) führt zu erhöhten Spannungen (U3) und ermöglicht die Ortung von kleinsten Fehlstellen. Ausserdem wird die Bewertung der Spannung (U2) in Phase b) möglich. - Phase c): The negative potential (E3) leads to increased voltages (U3) and allows the detection of even the smallest defects. In addition, the evaluation of the voltage (U2) in phase b) is possible.

- Phase d): Die Fehlstellen können wieder in einen stabilen normalen Betriebszustand gelangen. - Phase d): The defects can return to a stable normal operating condition.

[0016] Da der zeitliche Mittelwert der negativen und positiven Potenzialverschiebungen jenem in Phase d) entspricht, können die negativen Auswirkungen der anodischen und kathodischen Beeinflussungen gemäss neusten Erkenntnissen eliminiert oder zumindest stark verringert werden. Since the time average of the negative and positive potential shifts that in phase d) corresponds to the negative effects of anodic and cathodic influences can be eliminated according to the latest knowledge or at least greatly reduced.

[0017] Damit kann mit demselben bewährten Messprinzip eine umfassende Bewertung der Lage der Stahloberflächen an der umhüllten Rohrleitung, der Wirksamkeit des KKS und des Korrosionszustands vorgenommen werden, wobei im Gegensatz zur Intensivmessung kein Potenzialanschluss an die Rohrleitung mitgezogen werden muss. Damit die Wirkung des Längsspannungsfall auf der Rohrleitung erfasst und berücksichtig werden kann, muss bei jedem Messkontakt das Potential der vier Zustände gegen eine ferne Bezugselektrode kontrolliert und gegebenenfalls angepasst werden. Die Anpassung kann dabei manuell, ferngesteuert oder vollautomatisch in Echtzeit erfolgen. Für letzteres muss an dem Messkontakt eine Fernüberwachung mit Datenverbindung zu den Schutzstromgeräten vorliegen. Alternativ kann der effektive Wert des Potenzials auch aufgezeichnet werden wobei die Messdaten später mit den tatsächlich vorliegenden Werten abgeglichen werden. Thus, with the same proven measuring principle, a comprehensive assessment of the position of the steel surfaces on the covered pipe, the effectiveness of the KKS and the corrosion state can be made, in contrast to the intensive measurement no potential connection must be pulled to the pipeline. So that the effect of the longitudinal voltage drop on the pipeline can be detected and taken into account, the potential of the four states against a remote reference electrode must be checked and, if necessary, adjusted for each measuring contact. The adjustment can be done manually, remotely or fully automatically in real time. For the latter, a remote monitoring with data connection to the protective current devices must be available at the measuring contact. Alternatively, the effective value of the potential may also be recorded, with the measurement data being later compared with the actual values present.

3 Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0018] 3 Brief description of the drawings [0018]

In Fig. 1 ist der Messaufbau für die Ortung von Stahloberflächen 1 , welche in Kontakt mit dem umgebenden Elektrolyten 3 sind, an einer umhüllten Stahlstruktur 2 und zur Ermittlung von deren Korrosionszustand gezeigt. In Fig. 1, the measurement setup for the location of steel surfaces 1, which are in contact with the surrounding electrolyte 3, shown on a coated steel structure 2 and for determining their corrosion state.

In Fig. 2 sind die Spannungen U0 bis U3 gemessenen bei verschiedenen Potenzialen E0 bis E3 der Stahlstruktur für verschiedene Stahloberflächen 1 A, B, C und D, welche in Kontakt mit dem Elektrolyten 3 sind, dargestellt FIG. 2 shows the voltages U0 to U3 measured at different potentials E0 to E3 of the steel structure for different steel surfaces 1 A, B, C and D, which are in contact with the electrolyte 3

In Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf der Spannung U2 beim Potenzial E2 für eine Stahloberfläche 1 A in Kontakt mit einem Elektrolyten 3 mit einem neutralen phl-Wert und einer Stahloberfläche 1 B in Kontakt mit einem Elektrolyten 3 mit einem phl-Wert von 13 dargestellt. FIG. 3 shows the time profile of the voltage U2 at the potential E2 for a steel surface 1A in contact with an electrolyte 3 with a neutral phl value and a steel surface 1B in contact with an electrolyte 3 with a phl value of 13 ,

In Fig. 4 ist der Messaufbau an einem Messkontakt 1 1 in der Nähe der ersten Bezugselektrode 4 dargestellt, welcher für die Anpassung oder Regelung respektive Registrierung der Potenziale E0 bis E3 verwendet wird. FIG. 4 shows the measuring setup on a measuring contact 11 in the vicinity of the first reference electrode 4, which is used for the adaptation or regulation respectively registration of the potentials E0 to E3.

In Fig. 5 ist der Aufbau an den Erdungsanlagen 15 mit Kondensatoren 14 dargestellt, welcher ein schnelles Umschalten der Potenziale E0 bis E3 ermöglicht. In Fig. 5, the structure of the grounding systems 15 is shown with capacitors 14, which allows a quick switching of the potentials E0 to E3.

Weg zur Ausführung der Erfindung Way to carry out the invention

[0019] Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Messaufbau für die Ortung von einer Stahloberfläche 1 , welche mit einem Elektrolyten 3 in Kontakt ist, und für den Nachweis von deren Korrosionszustand an einer Stahlstruktur 2, welche vorzugsweise umhüllt ist. Die Ströme 10 bis 13, welche bei den Potenzialen EO bis E3 durch die Stahloberfläche 1 in den Elektrolyten 3 übertreten, werden als Spannungen U0 bis U3 zwischen einer ersten Bezugselektrode 4 und einer zweiten Bezugselektrode 5 mit Hilfe eines Spannungsmessgeräts 6 bei unterschiedlichen Potenzialen E0 bis E3 gemessen. Die Potenziale E0 bis E3 werden mit Hilfe eines elektrischen Stroms zwischen einer Elektrode 10 und der Stahlstruktur 2 von einem Gerät 7 eingestellt. Die erste Bezugselektrode 4 wird über der Stahlstruktur 2 mit dem Elektrolyten 3 in Kontakt gebracht, während die zweite Bezugselektrode 5 seitlich versetzt von der Stahlstruktur 2 mit dem Elektrolyten 3 in Kontakt gebracht wird. Das Gerät 7 ist in der Lage die Potenziale EO bis E3 zyklisch während den Zeiten tO bis t3 auf die Stahlstruktur 2 aufzubringen. Das Schutzstromgerät 7 kann die verschiedenen Potenziale zum Beispiel mit Hilfe eines Umschalters 8 und mehreren Gleichspannungsquellen 9 über eine Elektrode 10 auf die Stahlstruktur 2 aufbringen. Alternativ kann das Gerät 7 auch durch Pulsmodulation, über Operationsverstärker oder Potenzialsteuerung die Potenziale einstellen. Fig. 1 shows the basic measurement setup for the location of a steel surface 1, which is in contact with an electrolyte 3, and for the detection of the corrosion state of a steel structure 2, which is preferably enveloped. The currents 10 to 13, which at the potentials E0 to E3 pass through the steel surface 1 into the electrolyte 3, are referred to as voltages U0 to U3 between a first reference electrode 4 and a second reference electrode 5 with the aid of a voltage measuring device 6 at different potentials E0 to E3 measured. The potentials E0 to E3 are set by means of an electric current between an electrode 10 and the steel structure 2 of a device 7. The first reference electrode 4 is brought into contact with the electrolyte 3 via the steel structure 2, while the second reference electrode 5 is brought into contact laterally offset from the steel structure 2 with the electrolyte 3. The device 7 is capable of applying the potentials E0 to E3 cyclically to the steel structure 2 during the times t0 to t3. The protective current device 7 can apply the various potentials, for example with the aid of a changeover switch 8 and a plurality of DC voltage sources 9, to the steel structure 2 via an electrode 10. Alternatively, the device 7 can also set the potentials by means of pulse modulation, via operational amplifier or potential control.

[0020] Durch Verschieben der ersten Bezugselektrode 4 entlang der Stahlstruktur 2 ist es möglich die laterale Verteilung der Spannungen UO bis U3 zu erfassen. Die zweite Bezugselektrode 5 kann dabei stationär sein oder ebenfalls verschoben werden. By moving the first reference electrode 4 along the steel structure 2, it is possible to detect the lateral distribution of the voltages UO to U3. The second reference electrode 5 may be stationary or also be moved.

[0021 ] In Fig. 2 sind die Ergebnisse von Messung an vier Stahloberflächen 1 A, B, C und D dargestellt. Die Polarisationsdauern t1 bis t3 wurden dabei so gewählt, dass der zeitliche Mittelwert des Potenzials negativer als -1 V und vorzugsweise im Bereich von EO lag. Damit konnte eine Beeinflussung der Stahlstruktur während der Messung minimiert werden. Bei diesen Messungen wurde die erste Bezugselektrode 4 mit dem «com»-Anschluss des Spannungsmessgeräts 6 verbunden. Bei E3 von -3 V CSE und EO von -1.17 V CSE wurden in allen vier Fällen deutliche Spannungstrichter gefunden, welche eine Folge des Stromzutritts zu den Stahloberflächen 1 sind. Bei E1 von -0.95 V CSE wird bei A und B eine positive Spannung U1 gefunden. Diese bedeutet, dass das IR-freie Potenzial der Stahloberflächen 1 positiver als -0.95 V CSE ist. Eine Beurteilung der Wirksamkeit des KKS ist folglich bei A und B basierend auf E1 nicht möglich. Im Gegensatz dazu wird bei den Stahloberflächen 1 C und D eine leicht negative Spannung U1 gemessen. Dies bedeutet, dass das IR-freie Potential bei Stahloberfläche 1 C und D negativer als das Kriterium von -0.95 V CSE ist. Folglich ist bei diesen Stahloberflächen 1 der KKS wirksam und der Schutz vor Korrosion entweder durch Immunität oder Passivität gewährleistet. Bei E2 von 0 V CSE wird bei B und C ein leicht negativer Wert nahe bei null gefunden. Dies bedeutet, dass die Passivität den anodischen Stromdurchtritt unterbindet. Folglich kann geschlossen werden, dass bei B und C der pH-Wert an der Stahloberfläche 1 ausreichend hoch ist für die Bildung eines schützenden Passivfilms. Im Gegensatz dazu wird bei der Stahloberfläche 1 A und D ein deutlicher negativer Spannungstrichter beobachtet, welcher anodischen Stromdurchtritt zeigt. In diesem Fall sind die Bedingungen für Passivität nicht gegeben. Der KKS ist somit bei Stahloberfläche 1 C nicht wirksam, da sowohl das IR-freie Potential positiver als -0.95 V CSE ist und zudem der pH-Wert zu tief für die Bildung eines schützenden Passivfilms ist. Bei B und C beruht der Schutz auf Passivität und bei D beruht er auf Immunität. Bei Stahloberfläche 1 A liegt demgegenüber Korrosion vor. In Fig. 2, the results of measurement on four steel surfaces 1 A, B, C and D are shown. The polarization periods t1 to t3 were chosen so that the time average of the potential was more negative than -1 V and preferably in the range of EO. Thus, an influence on the steel structure during the measurement could be minimized. In these measurements, the first reference electrode 4 has been connected to the "com" terminal of the voltmeter 6. At E3 of -3 V CSE and EO of -1.17 V CSE clear stress chutes were found in all four cases, which are a consequence of the current access to the steel surfaces 1. At E1 of -0.95 V CSE, a positive voltage U1 is found at A and B. This means that the IR-free potential of the steel surfaces 1 is more positive than -0.95 V CSE. An assessment of the effectiveness of the KKS is therefore not possible for A and B based on E1. In contrast, in the steel surfaces 1 C and D, a slightly negative voltage U1 is measured. This means that the IR-free potential at steel surface 1 C and D is more negative than the criterion of -0.95 V CSE. Consequently, in these steel surfaces 1, the KKS is effective and corrosion protection is ensured by either immunity or passivity. At E2 of 0 V CSE, at B and C, a slightly negative value close to zero is found. This means that the passivity prevents the anodic current passage. Consequently, it can be concluded that at B and C, the pH at the steel surface 1 is sufficiently high for the formation of a protective passive film. In contrast, in the steel surface 1 A and D a significant negative voltage horn is observed, which shows anodic current passage. In this case, the conditions for passivity are not given. The KKS is therefore not effective on steel surface 1 C, since both the IR-free potential is more positive than -0.95 V CSE and also the pH is too low for the formation of a protective passive film. For B and C the protection is based on passivity and for D it is based on immunity. With steel surface 1 A, by contrast, corrosion is present.

[0022] Diese Ausführungen zeigen wie mit Hilfe des Verfahrens eine Ortung der Stahloberflächen 1 , die Ermittlung des IR-freien Potenzials relativ zum Sollwert von -0.95 V CSE und die Bewertung des Korrosionszustands möglich sind. These embodiments show how using the method locating the steel surfaces 1, the determination of the IR-free potential relative to the setpoint of -0.95 V CSE and the assessment of the corrosion state are possible.

[0023] In vielen Fällen können die Spannungsdifferenzen zwischen der ersten Bezugselektrode 4 und der zweiten Bezugselektrode 5 durch fremde Spannungstrichter oder durch heterogene Feuchteverteilung im Boden beeinflusst werden. Es ist daher wichtig, dass die Daten durch unabhängige weitere Messungen verifiziert werden können. Dies ist beson- In many cases, the voltage differences between the first reference electrode 4 and the second reference electrode 5 can be influenced by external voltage funnels or by heterogeneous moisture distribution in the ground. It is therefore important that the data can be verified by independent further measurements. This is special

4 ders bei geringen Spannungstrichtern wesentlich. Aus der Analyse der Daten in Fig. 2 folgt, dass bei Stahloberflächen 1 mit Passivität kein linearer Zusammenhang zwischen den verschiedenen Messpunkten Besteht. Der Grund dafür liegt in der Bildung des Passivfilms auf der Stahloberfläche. Dadurch wird der anodische Stromfluss stark verringert. Wenn die Passivität nicht vorliegt, ist der Ladungsdurchtrittswiderstand gering und der Stromfluss wird in erster Linie durch den Ausbreitungswiderstand der Stahloberfläche 1 bestimmt, was zu einer linearen Abhängigkeit der Spannungstrichter UO bis U3 vom Potenzial EO bis E3 führt. Nebst dem Vorzeichen und der Grösse von U2 kann die Passivität auch durch die Linearität der Daten überprüft werden. Dies ist wichtig, da Fremdgradienten zu einer Beeinflussung der Spannungen UO bis U3 führen können, wodurch die Kurven in Fig. 2 nach oben oder unten verschoben werden. Die Aussagekraft der Absolutwerte und des Vorzeichens wird damit beeinträchtigt. 4 ders essential for low voltage hoppers. From the analysis of the data in Fig. 2 it follows that in steel surfaces 1 with passivity there is no linear relationship between the different measuring points. The reason for this lies in the formation of the passive film on the steel surface. This greatly reduces the anodic current flow. If the passivity is not present, the charge passage resistance is low and the current flow is determined primarily by the propagation resistance of the steel surface 1, resulting in a linear dependence of the voltage funnels UO to U3 from the potential EO to E3. In addition to the sign and the size of U2, the passivity can also be checked by the linearity of the data. This is important because extraneous gradients can affect the voltages U0 to U3, shifting the curves in FIG. 2 up or down. The validity of the absolute values and the sign is thereby impaired.

[0024] Die Nichtlinearität der Daten in Fig. 2 bei Vorliegen eines Passivfilms wird erhöht, wenn t2 möglichst gross gewählt wird. Da Redoxsysteme, wie Fe(ll)/Fe(lll) auf der Stahloberfläche 1 vorliegen können oder der Passivfilm beim Potenzial E2 in seiner Dicke wachsen muss, kann es auch bei Passivität zu einem grösseren anodischen Strom und damit zu einem stärker negativen Wert von U2 kommen, welcher als Korrosion interpretiert werden könnte. Bei Vorliegen von Passivität wird der anodische Strom in seiner Grösse aber abnehmen, während er bei Korrosion weitgehend konstant bleibt. Dieser Effekt ist in Fig. 3 für den Fall von einer Stahloberfläche 1 A mit Passivität und einer Stahloberfläche 1 B mit Korrosion dargestellt. Das Aufzeichnen von U2 als Funktion der Zeit kann daher die Bewertung des vorliegenden Korrosionszustands noch zusätzlich verbessern. The nonlinearity of the data in Fig. 2 in the presence of a passive film is increased when t2 is chosen as large as possible. Since redox systems such as Fe (II) / Fe (III) can be present on the steel surface 1 or the passive film must grow in thickness at the potential E2, it can also lead to a greater anodic current and thus to a more negative value of U2 in the case of passivity come, which could be interpreted as corrosion. In the presence of passivity, however, the anodic current will decrease in size, while it remains largely constant in corrosion. This effect is shown in Fig. 3 for the case of a steel surface 1 A with passivity and a steel surface 1 B with corrosion. The recording of U2 as a function of time can therefore further improve the evaluation of the present state of corrosion.

[0025] Die Linearität bei negativen Potenzialen EO, E1 und E3 ist auf die Wasserstoffentwicklung an der Stahloberfläche The linearity at negative potentials EO, E1 and E3 is due to the evolution of hydrogen on the steel surface

1 zurückzuführen, während die Abweichung von der Linearität durch die Bildung des Passivfilms verursacht wird. Da die Wasserstoffentwicklung vom pH-Wert an der Stahloberfläche 1 abhängt, können die Daten in Fig. 2 für die Bestimmung des pH-Werts verwendet werden, wobei idealerweise eine numerische Simulation vorgenommen wird. Damit die Ermittlung möglichst exakt wird, kann es sinnvoll sein die Zahl der Potenziale stark zu erhöhen und im Bereich der Abweichung von der Linearität eine feine Abstufung der Potenziale vorzunehmen. Ausserdem ist es sinnvoll weitere Parameter wie zum Beispiel den Bodenwiderstand aber auch die Verlegetiefe der Rohrleitung, den exakten Verlauf des Spannungstrichters und die Wechselspannung zu ermitteln. 1, while the deviation from the linearity is caused by the formation of the passive film. Since the evolution of hydrogen depends on the pH of the steel surface 1, the data in Figure 2 can be used to determine the pH, ideally with a numerical simulation. In order for the determination to be as exact as possible, it may be useful to greatly increase the number of potentials and to perform a fine grading of the potentials in the area of the deviation from the linearity. In addition, it makes sense to determine other parameters such as the soil resistance, but also the laying depth of the pipeline, the exact course of the voltage gradient and the AC voltage.

[0026] Die Problematik besteht darin, dass es entlang der Rohrleitung zu Spannungsfällen aufgrund des Schutzstroms kommen kann. Dieser Effekt ist insbesondere bei schlecht umhüllten Rohrleitungen relevant. Es ist aber auch möglich, dass das Rohrleitungspotenzial durch Gleichstrom beeinflusst wird. Damit im untersuchten Abschnitt möglichst exakte Daten ermittelt werden, können entsprechend Fig. 4 an einem oder mehreren der jeweils nächstgelegenen Messkontakte 1 1 die Potenziale EO bis E3 mit einem Spannungsmessgerät 13 gegen eine Bezugselektrode 12, welche seitlich weit von der Stahlstruktur 2 entfernt mit dem Elektrolyten 3 in Kontakt steht und vorzugsweise auf ferner Erde steht, gemessen werden. Falls Abweichungen von den Sollwerten vorliegen, können über Fernwirktechnik Anpassungen am Schutzstromgerät 7 vorgenommen werden. Falls starke zeitliche Variationen auftreten, kann das Spannungsmessgerät 13 in Echtzeit Korrekturen am Schutzstromgerät 7 vornehmen. Dabei wird berücksichtigt, dass bei Anpassung von einzelnen Potenzialen EO bis E4, vorzugsweise aber von E1 , der zeitliche Mittelwert an der Rohrleitung aufrechterhalten wird. The problem is that it can come along the pipeline to voltage drops due to the protective current. This effect is particularly relevant for poorly coated piping. But it is also possible that the pipe potential is influenced by direct current. 4, the potentials E0 to E3 can be measured with a voltage measuring device 13 against a reference electrode 12, which is laterally far away from the steel structure 2 with the electrolyte at one or more of the nearest measuring contacts 1 1 3 is in contact and preferably on remote soil, are measured. If there are deviations from the nominal values, adaptations to the protective current device 7 can be made via telecontrol. If severe time variations occur, the voltage measuring device 13 can make corrections to the protective current device 7 in real time. It is taken into account that when adjusting individual potentials E0 to E4, but preferably E1, the average time over the pipeline is maintained.

[0027] Alternativ ist es auch möglich die Anzahl an Potenzialen stark zu erhöhen und eine zyklische Spannungsrampe zu fahren, welche z.B. eine Sinusform, eine Dreiecksform, eine Sägezahnform oder jede beliebige andere zeitliche Variation aufweisen kann. Wichtig ist dabei, dass das Schutzstromgerät 7 zumindest kurzzeitig auch anodische Ströme auf die Leitung aufbringt. In diesem Fall muss das Potenzial gemessen mit dem Spannungsmessgerät 13 gegen die Bezugselektrode 12 kontinuierlich erfasst werden. Über den Messzeitpunkt wird es dann möglich die Spannung, welche zwischen der ersten Bezugselektrode 4 und der zweiten Bezugselektrode 5 gemessen wurden, mit den Messdaten gemessen mit dem Spannungsmessgerät 13 am Messkontakt 1 1 abzugleichen. So kann jeder Spannung UO bis U3 zwischen der ersten Bezugselektrode 4 und zweiten Bezugselektrode 5 ein Potenzial EO bis E3 zugeordnet werden. Natürlich ist es auch möglich die Werte vom Spannungsmessgerät 13 über Funk in Echtzeit an das Spannungsmessgerät 6 zu übermitteln, damit die Ergebnisse sofort verfügbar sind. Alternatively, it is also possible to greatly increase the number of potentials and to drive a cyclic voltage ramp which is e.g. may have a sine shape, a triangular shape, a sawtooth shape, or any other temporal variation. It is important that the protective current device 7 at least briefly also applies anodic currents on the line. In this case, the potential measured with the voltmeter 13 against the reference electrode 12 must be continuously detected. Over the measuring time, it is then possible to match the voltage measured between the first reference electrode 4 and the second reference electrode 5 with the measured data measured by the voltage measuring device 13 at the measuring contact 1 1. Thus, each voltage U0 to U3 between the first reference electrode 4 and the second reference electrode 5 can be assigned a potential E0 to E3. Of course, it is also possible to transmit the values from the voltage measuring device 13 via radio in real time to the voltage measuring device 6, so that the results are immediately available.

[0028] In Fig. 5 sind die Anpassungen dargestellt, welche bei einer Erdungsanlagen 15 vorgenommen werden können, um ein schnelles Umschalten der Potenziale EO bis E3 zu ermöglichen. Auf diese Weise wird keine Zeit für das Laden und Entladen eines Kondensators 14 verloren. Dazu ist die Anzahl der Kondensatoren zu erhöhen und ein Umschalter 16 einzubauen, welcher synchron mit dem Umschalter 8 im Gerät 7 die verschiedenen Kondensatoren zuschaltet. Idealerweise entspricht die Anzahl der Kondensatoren 14 der Anzahl Potenziale EO bis E3. Auf diese Weise bleiben die Kondensatoren stets geladen und es wird keine Zeit für Umladungsprozesse verloren. In Fig. 5, the adjustments are shown, which can be made at a grounding systems 15 to allow rapid switching of the potentials EO to E3. In this way, no time is lost for charging and discharging a capacitor 14. For this purpose, the number of capacitors to increase and a changeover switch 16 to install, which synchronizes with the switch 8 in the device 7, the different capacitors. Ideally, the number of capacitors 14 corresponds to the number of potentials E0 to E3. In this way, the capacitors always remain charged and no time is lost for reloading processes.

[0029] Selbstverständlich ist das Verfahren nicht auf das diskutierte Beispiel begrenzt. So ist es selbstverständlich möglich die Anzahl Potenziale auf zwei oder drei zu verringern oder diese auch beliebig zu erhöhen. Ausserdem können die Potenziale durch mehrere Geräte 7 verbunden mit jeweils einer oder mehreren Elektroden 10 auf die Stahlstruktur 2 aufgebracht werden, wobei jedes der Geräte 7 nur jeweils eines oder auch mehrere der unterschiedlichen Potenziale EO bis EX aufbringt. Anstelle von Gleichspannungsquellen 9, können auch Kondensatoren 14 anstelle verwendet werden, wobei die Erdungsanlage 15 die Funktion der Elektrode 10 übernimmt. Wesentlich ist aber, dass mindestens zwei unterschiedliche Potenziale EO und E1 durch Stromfluss von einer Stromquelle 9 oder einem Kondensator 14 auf die Stahlstruktur 2 aufgebracht werden. Idealerweise wird bei mindestens einem Potenzial EY ein positiver anodischer Strom auf die Stahlstruktur Of course, the method is not limited to the example discussed. So it is of course possible to reduce the number of potentials to two or three or increase it as desired. In addition, the potentials can be applied to the steel structure 2 by a plurality of devices 7 connected to one or more electrodes 10, each of the devices 7 applying only one or more of the different potentials E0 to EX. Instead of DC voltage sources 9, it is also possible to use capacitors 14 instead, the grounding system 15 assuming the function of the electrode 10. However, it is essential that at least two different potentials EO and E1 are applied to the steel structure 2 by current flow from a current source 9 or a capacitor 14. Ideally, at least one potential EY will be a positive anodic current on the steel structure

2 aufgebracht. Ebenso kann es ausreichend sein dieses Umschalten einmalig durchzuführen um eine einzelne bereits 2 applied. Likewise, it may be sufficient to perform this switching once to a single already

5 5

Claims (22)

mit anderen Verfahren identifizierte Stahloberfläche 1 in Bezug auf das Vorliegen eines Passivfilms zu untersuchen. Bei zyklischem Umschalten des Potenzials ist wichtig, dass der zeitliche Mittelwert derart eingestellt wird, dass die negativen Auswirkungen der Messung auf die Struktur minimiert werden, da sonst die Aussagekraft der Messung mit zunehmender Messdauer beeinträchtigt wird. Ebenso ist es möglich den Stromfluss des Geräts 7 zwischen den einzelnen Potenzialen EO bis EX oder nach jeder Sequenz der Potenziale EO bis EX temporär zu unterbrechen. Das Verfahren kann selbstverständlich auch auf einem Probeblech durchgeführt werden. Anstelle der Messung der Spannungen UO bis UX kann dabei direkt der Strom IO bis IX gemessen werden. Dieser ist proportional zu den Spannungen UO bis UX und erlaubt die identischen Analysen. Ebenso ist es möglich, zum Beispiel bei der Beurteilung von Probeblechen, die Ströme 10 bis IX direkt mit einem Strommessgerät oder mit Hilfe des Spannungsfalls über einem Shuntwiderstand zu messen. Weiter können die erste Bezugselektrode 4 und die zweite Bezugselektrode 5 aus jedem beliebigen Material oder von jedem beliebigen Typ sein. Insbesondere kann auch die Stahlstruktur 2 anstelle der zweiten Bezugselektrode 5 verwendet werden. [0030] Ausserdem kann das Verfahren selbstverständlich auch an anderen Stahloberflächen 1 und in anderen Elektrolyten 3, wie zum Beispiel an Bewehrungsstahl in Beton, zur Ermittlung des Korrosionszustands angewendet werden. In diesen Fällen kann es sinnvoll sein, dass die Elektrode 10 zusammen mit der ersten Bezugselektrode 4 verschoben wird. Patentansprüche 1. Verfahren zur Ortung von einer Stahloberfläche (1 ), welche in Kontakt mit einem Elektrolyten (3) ist, an einer Stahlstruktur (2) und zur Ermittlung von deren Korrosionszustand durch Messen der Ströme (IO) bis (IX) mit einem Strommessgerät oder als Spannungen (UO) bis (UX) zwischen einer ersten Bezugselektrode (4) und einer zweiten Bezugselektrode (5), welche beide mit dem Elektrolyten (3) in Kontakt sind, mit einem Spannungsmessgerät (6), dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Geräte (7) durch Stromfluss zwischen der Stahlstruktur (2) und einer oder mehreren Elektroden (10), welche mit dem Elektrolyten (3) in Kontakt sind, Potenziale (EO) bis (EX) für die Dauern (tO) bis (tX) auf die Stahlstruktur (2) aufbringen. to examine steel surface 1 identified by other methods with respect to the presence of a passive film. When the potential is cyclically switched, it is important that the time average is set in such a way that the negative effects of the measurement on the structure are minimized, since otherwise the significance of the measurement will be impaired with increasing measurement duration. Likewise, it is possible to temporarily interrupt the current flow of the device 7 between the individual potentials E0 to EX or after each sequence of the potentials E0 to EX. Of course, the method can also be carried out on a test plate. Instead of measuring the voltages UO to UX, the current IO to IX can be measured directly. This is proportional to the voltages UO to UX and allows identical analyzes. It is also possible, for example in the evaluation of test sheets, to measure the currents 10 to IX directly with a current measuring device or with the aid of the voltage drop via a shunt resistor. Further, the first reference electrode 4 and the second reference electrode 5 may be made of any material or of any type. In particular, the steel structure 2 can be used instead of the second reference electrode 5. In addition, the method can of course be applied to other steel surfaces 1 and in other electrolytes 3, such as reinforcing steel in concrete to determine the corrosion state. In these cases, it may be appropriate that the electrode 10 is displaced together with the first reference electrode 4. claims A method of locating a steel surface (1) in contact with an electrolyte (3) on a steel structure (2) and detecting its corrosion state by measuring the currents (IO) to (IX) with an ammeter or as voltages (U0) to (UX) between a first reference electrode (4) and a second reference electrode (5), both of which are in contact with the electrolyte (3), with a voltmeter (6), characterized in that one or more Devices (7) by current flow between the steel structure (2) and one or more electrodes (10) which are in contact with the electrolyte (3), potentials (E0) to (EX) for the durations (to) to (tx) on the steel structure (2) apply. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlstruktur (2) umhüllt ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the steel structure (2) is enveloped. 3. Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlstruktur kathodisch geschützt ist. 3. Process according to claims 1 and 2, characterized in that the steel structure is cathodically protected. 4. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine beliebig grosse Anzahl von Potenzialen (EO) bis (EX) durch das Gerät (7) auf die Stahlstruktur (2) aufgebracht wird, wobei X vorzugsweise Werte von 1 , 2 oder 3 aufweist. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an arbitrarily large number of potentials (EO) to (EX) through the device (7) on the steel structure (2) is applied, wherein X preferably values of 1, 2 or 3 has. 5. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eines der Potenziale (EO) bis (EX) einen Wert zwischen -1 V CSE und -0.8 V CSE aufweist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that one of the potentials (EO) to (EX) has a value between -1 V CSE and -0.8 V CSE. 6. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem positivsten Potenzial (EX) und dem negativsten Potenzial (EZ) grösser als 0.1 V, vorzugweise aber zwischen 1 V und 30 V ist. 6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the difference between the most positive potential (EX) and the most negative potential (EZ) is greater than 0.1 V, but preferably between 1 V and 30 V. 7. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die die Summe der Zeitdauern (tO) bis (tX) grösser als 0.001 Sekunden, vorzugsweise aber zwischen 1 und 60 Sekunden ist. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sum of the periods (to) to (tX) is greater than 0.001 seconds, but preferably between 1 and 60 seconds. 8. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Mittelwert der Potenziale (EO) bis (EX) negativer als 0 V CSE, vorzugsweise aber negativer als -0.85 V CSE und idealerweise vergleichbar mit dem üblichen Potenzial der Stahlstruktur (2) ist. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the time average of the potentials (EO) to (EX) negative than 0 V CSE, but preferably more negative than -0.85 V CSE and ideally comparable to the usual potential of the steel structure (2 ). 9. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit der Spannungen (UO) bis (UX) von den Potenzialen (EO) bis (EX) für die Bewertung des Korrosionszustands der Stahloberfläche (1) verwendet wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dependence of the voltages (UO) to (UX) of the potentials (EO) to (EX) for the assessment of the corrosion state of the steel surface (1) is used. 10. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit der Spannungen (UO) bis (UX) von den Potenzialen (EO) bis (EX) für die Bewertung des Korrosionszustands der Stahloberfläche (1) verwendet wird, wobei die Linearität als Korrosion und die Nichtlinearität als Passivität interpretiert werden. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dependence of the voltages (UO) to (UX) of the potentials (EO) to (EX) for the assessment of the corrosion state of the steel surface (1) is used, wherein the linearity be interpreted as corrosion and nonlinearity as passivity. 1 1. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Veränderung des Absolutwerts der Spannung (UX) bei einem Potenzial (EX) für die Beurteilung der Passivität der Stahloberfläche (1) verwendet wird, wobei die Messdauer (tX) vorzugsweise grösser als 3 Sekunden ist. 11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temporal variation of the absolute value of the voltage (UX) at a potential (EX) is used for the assessment of the passivity of the steel surface (1), wherein the measuring duration (tX) is preferably is greater than 3 seconds. 12. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Veränderung des Absolutwerts der Spannung (UX) bei einem Potenzial (EX) für die Beurteilung der Passivität der Stahloberfläche (1) verwendet wird, wobei die Verringerung der Spannung (UX) mit der Zeit als Passivität interpretiert wird. 12. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temporal variation of the absolute value of the voltage (UX) at a potential (EX) is used for the assessment of the passivity of the steel surface (1), wherein the reduction of the voltage (UX) is interpreted as passivity over time. 13. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Potenziale (EO) bis (EX) zu einem anodischen Stromfluss auf die Stahlstruktur (2) führt. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the potentials (EO) to (EX) leads to an anodic current flow to the steel structure (2). 14. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Potenziale (EO) bis (EX) der Stahlstruktur (2) durch das Gerät (7) aufgrund der Potenzialwerte (EO) bis (EX) gemessen von einem Spannungsmessgerät (13) an einem beliebigen Messkontakt (1 1 ) gegen eine Bezugselektrode (12) erfolgt. 6 14. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustment of the potentials (E0) to (EX) of the steel structure (2) by the device (7) on the basis of the potential values (E0) to (EX) measured by a voltage measuring device ( 13) takes place at an arbitrary measuring contact (1 1) against a reference electrode (12). 6 15. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bezugselektrode (4) oder die erste Bezugselektrode (4) und die zweite Bezugselektrode (5), welche alle in Kontakt mit dem Elektrolyten (3) sind, entlang der Stahlstruktur (2) verschoben werden, um die Stahloberfläche (1 ) in Kontakt mit dem Elektrolyten (3) zu orten und deren Korrosionszustand zu erfassen. 15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first reference electrode (4) or the first reference electrode (4) and the second reference electrode (5), which are all in contact with the electrolyte (3) along the steel structure ( 2) are moved to locate the steel surface (1) in contact with the electrolyte (3) and to detect their corrosion state. 16. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (10) neben der ersten Bezugselektrode (4) über der Stahlstruktur mit dem Elektrolyten (3) in Kontakt gebracht wird. 16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrode (10) adjacent to the first reference electrode (4) above the steel structure with the electrolyte (3) is brought into contact. 17. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Geräte (7) die Potenziale (EO) bis (EX) über einen Umschalter (8) und eine Anzahl Gleichspannungsquellen (9) und/oder Kondensatoren (14) auf die Stahlstruktur (2) aufbringen. 17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that one or more devices (7) the potentials (EO) to (EX) via a switch (8) and a number of DC voltage sources (9) and / or capacitors (14) apply the steel structure (2). 18. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalter (16) synchron mit dem Gerät (7) zwischen mehreren Kondensatoren (14), welche mit einer Erdungsanlage (15) verbunden sind, umschaltet. 18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a changeover switch (16) synchronously with the device (7) between a plurality of capacitors (14), which are connected to a grounding system (15), switches. 19. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsmessgerät (6) mit dem Gerät (7) synchronisiert ist. 19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the tension measuring device (6) with the device (7) is synchronized. 20. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom IO bis IX mit einem Strommessgerät oder als Spannung UO bis UX über einen Shuntwiderstand gemessen wird. 20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the current IO to IX is measured with a current measuring device or as a voltage UO to UX via a shunt resistor. 21. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlstruktur (2) anstelle der zweiten Bezugselektrode (5) zur Messung der Spannungen (UO) bis (UX) mit Hilfe des Spannungsmessgeräts (6) verwendet wird. 21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the steel structure (2) instead of the second reference electrode (5) for measuring the voltages (UO) to (UX) using the tension measuring device (6) is used. 22. Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit der Spannungen (UO) bis (UX) von den Potenzialen (EO) bis (EX) für die Ermittlung des pH-Werts an der Stahloberfläche (1 ) verwendet wird. 722. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dependence of the voltages (UO) to (UX) of the potentials (EO) to (EX) for the determination of the pH on the steel surface (1) is used. 7
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EP3163288A3 (en) * 2015-10-29 2017-08-02 CESCOR S.r.l. New probes and devices for cathodic protection inspection of subsea pipelines
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