DE19654868A1

DE19654868A1 - Non=destructive testing for instantaneous testing for corrosion in concrete or lacquer

Info

Publication number: DE19654868A1
Application number: DE1996154868
Authority: DE
Inventors: Johann H Hinken; Martin Klinger; Volkmar Neubert; Johannes P Kallmeyer
Original assignee: FORSCHUNGSGESELLSCHAFT fur IN
Current assignee: F.I.T. MESSTECHNIK GMBH, 31162 BAD SALZDETFURTH, D
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-06-25

Abstract

The test method involves establishing instantaneously effective corrosion and for establishing existing corrosion products. The magnetic field is measured across the place to be tested as a function of time. Individual cartesian components of the magnetic field are measured. The gradient of the magnetic field is measured according to the normal or a tangential direction. The measurement is carried out with a SQUID magnetometer or a gradiometer. The time course of the output signal is indicated optically.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren, mit dem erkannt werden kann, ob bei einem zu prüfenden Objekt Korrosion vorliegt oder ob es korrosionsanfällig ist. Dabei kann der Korrosionsherd verdeckt sein.The invention relates to a test method with which it can be recognized whether a There is corrosion to the object to be checked or whether it is susceptible to corrosion. It can the corrosion source must be covered.

Heutzutage findet die Prüfung auf Korrosion durch Sichtprüfung an der zu unter suchenden Oberfläche statt. Dieses Verfahren versagt, wenn die korrodierende Schicht verdeckt ist, wie es zum Beispiel durch Lack oder Beton der Fall sein kann.Nowadays the test for corrosion by visual inspection takes place on the under searching surface instead. This procedure fails when the corrosive Layer is covered, as can be the case with paint or concrete, for example.

Häufig wird auch nicht die Korrosion selbst, sondern es werden ihre Folgen beob achtet. Dazu gehört das Prüfen einer möglicherweise durchgerosteten Autokarosserie mit dem Schraubendreher und die korrosionsbedingte Wanddickenschwächung von Behältern und Rohren, wenn sie mit Wirbelstomverfahren geprüft werden. Diese Ver fahren haben den Nachteil, daß sie erst zu Alarmsignalen führen, wenn ein Schaden bereits eingetreten ist.Often the corrosion itself is not, but its consequences are observed respect. This includes checking a possibly rusted car body with the screwdriver and the corrosion-related weakening of the wall thickness Containers and pipes if they are tested using eddy current methods. This ver driving have the disadvantage that they only lead to alarm signals when damage has already occurred.

Im Bauwesen werden versuchsweise Korrosionsmeßzellen eingebaut. Sie haben den Nachteil, nur an den Stellen zu prüfen, wo sie eingebaut sind, und im allgemeinen nicht nachrüstbar zu sein.Corrosion measuring cells are being tentatively installed in the building industry. they have the Disadvantage to check only at the places where they are installed and in general not to be retrofittable.

Zum Einsatz in der Korrosionsprüfung bekannt ist auch ein Verfahren, das mit galvanisch-kontaktierenden Sonden eine elektrische Potentialdifferenz über der zu untersuchenden Fläche mißt und insbesondere die kurzzeitigen Schwankungen die ser Potentialdifferenz auswertet [1]. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Elektroden fest angebracht sein müssen und die Oberfläche unmittelbar zugänglich sein muß.A method is also known for use in corrosion testing galvanically contacting probes an electrical potential difference over the measuring area and in particular the short-term fluctuations evaluates this potential difference [1]. This method has the disadvantage that the Electrodes must be firmly attached and the surface directly accessible have to be.

Nur im Labor und für Grundlagenuntersuchungen zur Korrosion einsetzbar sind Potentiostaten, das Impedanzmeßverfahren, die Kelvinsonde und magnetische Meß verfahren. Bei letzteren werden die magnetischen Gleichfelder in ihrer Ortsverteilung über der Beobachtungsfläche gemessen, siehe [2], [3], oder der zeitliche Mittelwert des Feldes an einem festen Punkt über der zu messenden Oberfläche. In beiden Fällen muß das Untersuchungsobjekt so klein sein, daß es in eine magnetisch abgeschirmte Kammer hineinpaßt.Can only be used in the laboratory and for basic investigations of corrosion Potentiostats, the impedance measuring method, the Kelvin probe and magnetic measuring method. In the latter, the magnetic constant fields are in their spatial distribution Measured above the observation area, see [2], [3], or the time average of the field at a fixed point above the surface to be measured. In both In cases, the object to be examined must be so small that it is magnetic shielded chamber fits.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch durch verdeckte Schichten hindurch kontaktlos das Vorliegen von Korrosion festzustellen, ohne Einbauten am Meßobjekt auszukommen und auch an großen Objekten und ohne vorherige Einbauten einsetz bar zu sein.The invention has for its object, also through hidden layers Determine the presence of corrosion without contact, without installation on the test object get along and also use on large objects and without previous installations to be cash.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Haupt anspruchs angegebenen Mitteln gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsdetails und -varianten. This object is achieved with the in the characterizing part of the main demanding specified means solved. The sub-claims contain preferred Execution details and variants.

Das Verfahren verwendet keine Potentialmessung, für die eine elektrische und damit mechanische Kontaktierung erforderlich wäre. Das Verfahren verwendet statt dessen eine Strommessung, die zurückgeführt wird auf eine Magnetfeldmessung. Dadurch ist keine unmittelbare mechanische Berührung der Korrosionsschicht erforderlich, und es kann durch Schichten wie Luft, Lack, Beton usw. hindurchgeprüft werden.The method does not use a potential measurement for which an electrical and therefore mechanical contacting would be required. The method uses instead a current measurement that is traced back to a magnetic field measurement. Thereby no direct mechanical contact with the corrosion layer is required, and it can be checked through layers such as air, paint, concrete, etc.

Die bei Korrosionsvorgängen auftretenden effektiven Ströme und damit die von ihnen erzeugten Magnetfelder sind in aller Regel sehr klein, so daß hochempfindliche Magnetfeldmeßgeräte eingesetzt werden müssen. Diese sind in Form von supralei tenden SQUID-Magnetometern bekannt. Nur wenn sie aus sog. Hochtempe ratur-Supraleitern HTSL hergestellt sind, ist der Kühlaufwand genügend klein, um sie für einen praktischen Einsatz attraktiv zu machen.The effective currents that occur during corrosion processes and thus those of them Magnetic fields generated are usually very small, so that highly sensitive Magnetic field meters must be used. These are in the form of supralei tendency SQUID magnetometers known. Only if they are from so-called high temperature rature superconductors HTSL are manufactured, the cooling effort is small enough for them make practical use attractive.

Die von Korrosionsvorgängen herrührenden Magnetfelder und ihre zeitlichen Ände rungen sind sehr viel kleiner als das nahezu überall vorhandene Erdmagnetfeld bzw. dessen zeitliche Schwankungen und vom Menschen erzeugte Magnetfeldschwankun gen. Um trotzdem die schwachen von Korrosionsvorgängen herrührenden Magnetfel der und ihre zeitlichen Schwankungen aus den Hintergrundsignalen heraus detektie ren zu können, werden sog. SQUID-Gradiometer eingesetzt. Diese messen die ört liche Änderung des Magnetfeldes. Homogene Felder werden wie in einer Brücken schaltung ausgeblendet. Magnetische Felder sind in der Nähe ihrer Quellen inhomo gen, weitab aber homogen. Dies führt dazu, daß mit SQUID-Gradiometern in der Nähe von Korrosionsherden die durch diese hervorgerufenen Magnetfelder detektiert werden können, während viel stärkere Hintergrundfelder, die von weiter entfernten Quellen herrühren und daher homogen sind, unterdrückt werden.The magnetic fields resulting from corrosion processes and their changes over time stanchions are much smaller than the earth's magnetic field its temporal fluctuations and man-made magnetic field fluctuations Nevertheless, to the weak magnetic fields resulting from corrosion processes which detects and their temporal fluctuations from the background signals so-called SQUID gradiometers are used. These measure the local change in the magnetic field. Homogeneous fields become like bridges circuit hidden. Magnetic fields are inhomo near their sources gene, far but homogeneous. This means that with SQUID gradiometers in the Proximity of corrosion sources the magnetic fields caused by these are detected can be, while much stronger background fields, those from more distant Sources originate and are therefore homogeneous, suppressed.

Bei der Erfindung wird das magnetische Wechselfeld ausgewertet. Dies geschieht in Analogie zu [1]. Dort wird jedoch mit kontaktierenden Elektroden gearbeitet, während die Erfindung eine nicht kontaktierende Messung vorsieht.In the invention, the alternating magnetic field is evaluated. This happens in Analogy to [1]. However, contact electrodes are used there, during the invention provides a non-contact measurement.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. Show in the accompanying drawings

Fig. 1: Prinzipieller Meßaufbau. Fig. 1: Basic measurement setup.

Fig. 2: Meßsignal vor und nach Benetzung des Prüfobjektes mit wäßriger FeCl₃-Lösung. Fig. 2: Measurement signal before and after wetting the test object with aqueous FeCl ₃ solution.

Fig. 1 zeigt das Prüfobjekt mit seiner oben liegenden zu prüfenden Oberfläche. In einem kleinen Abstand darüber, zum Beispiel 0,7 mm, befindet sich der Boden eines Kryostaten, zum Beispiel Dewargefäß aus Edelstahl. In diesem Kryostat befindet sich flüssiger Stickstoff, mit dem der ebenfalls im Kryostat sich befindliche SQUID-Chip mit hereinragender Sonde auf 77 K gekühlt wird. Der Kryostat befindet sich in einem Halter, in den auch eine Pipette eingelassen ist. Über Schlauch und Pipette kann die Oberfläche des Prüfobjektes benetzt werden. Der Kryostat ist durch eine Schutzfolie vom Prüfobjekt und von der Flüssigkeit elektrisch isoliert. Fig. 1 shows the test object with its top surface to be tested. At a small distance above it, for example 0.7 mm, is the bottom of a cryostat, for example a stainless steel dewar. This cryostat contains liquid nitrogen, which is used to cool the SQUID chip, which is also in the cryostat, to 77 K with a protruding probe. The cryostat is located in a holder in which a pipette is also inserted. The surface of the test object can be wetted using a hose and pipette. The cryostat is electrically isolated from the test object and the liquid by a protective film.

Das SQUID ist über eine Sonde an eine Auswerteelektronik angeschlossen. The SQUID is connected to evaluation electronics via a probe.

Fig. 2 zeigt das Ausgangssignal dieser Elektronik über der Zeit für eine typische Prüfung. Bei dieser Prüfung wurde zum Zeitpunkt t ≈ 140 s über die Pipette eine schwach wäßrige FeCl₃-Lösung auf die Oberfläche eines Aluminium-Prüfobjektes gegeben. Deutlich zu erkennen ist die Zunahme der zeitlichen Schwankungen des Ausgangssignales. Dieses Ausgangssignal gibt in willkürlichen Einheiten den normalen Gradienten einer Magnetfeldkomponente an, die tangential zur Oberfläche des Prüfobjektes verläuft. Verwendet wurde ein Gradiometer-SQUID-Chip mit einer Basislänge von 1,5 mm. Fig. 2 shows the output signal of this electronics over time for a typical test. In this test, a weakly aqueous FeCl ₃ solution was applied to the surface of an aluminum test object via the pipette at the time t ≈ 140 s. The increase in the temporal fluctuations of the output signal can be clearly seen. In arbitrary units, this output signal indicates the normal gradient of a magnetic field component that runs tangentially to the surface of the test object. A gradiometer SQUID chip with a base length of 1.5 mm was used.

Fig. 2 zeigt die künstlich durch Zugabe einer wäßrigen FeCl₃-Lösung hervorgerufene Korrosion einer bis dahin unkorrodierten Oberfläche. Fig. 2, the artificially by adding an aqueous FeCl ₃ solution caused corrosion shows a hitherto uncorroded surface.

Wenn eine Oberfläche daraufhin geprüft werden soll, ob bereits Korrosionsvorgänge ablaufen, wird die Meßeinrichtung normal oder tangential zur Oberfläche bewegt. Wenn dann die zeitlichen Schwankungen des Meßsignals zunehmen, zeigt dies Korrosionsaktivitäten an.If a surface is to be checked for whether there are already corrosion processes run, the measuring device is moved normal or tangential to the surface. If the temporal fluctuations of the measurement signal then increase, this shows Corrosion activities.

Wenn momentan keine Korrosionsaktivität vorliegt, aber geprüft werden soll, ob Korrosionsprodukte vorhanden sind, so wird als Flüssigkeit deionisiertes Wasser zugegeben. Dieses erhöht vorübergehend die Leitfähigkeit der Korrosionsprodukte und damit des Elektrolyten und facht vorübergehend Korrosionsaktivität an. Diese kann dann in gezeigter Weise festgestellt werden.If there is currently no corrosion activity, but you want to check whether Corrosion products are present, so is deionized water as a liquid admitted. This temporarily increases the conductivity of the corrosion products and thus the electrolyte and temporarily stimulates corrosion activity. This can then be determined as shown.

Die Zugabe von Flüssigkeiten führt nicht nur zum Test der außenliegenden Fläche, sondern kann auch zum Test von verdeckten Flächen führen, wenn diese Bedeckung zum Beispiel aus Lack oder Beton besteht. Die Flüssigkeit diffundiert dann durch diese Schichten, die beobachtbare Korrosionsaktivität setzt entsprechend zeitverzögert ein. Literaturhinweise:
[1] V. Neubert et al., Stainless Steel World, December 1996, 22-25.
[2] D. Li et al., CORROSION, March 1996, 219-230.
[3] Magnetische Feldverteilung: Gemessen mit HTSL-SQUIDs Info Phys Tech, Nr. 5/Dez. 1995 VDI Technologiezentrum Physikalische Technologien, Düsseldorf.The addition of liquids not only leads to the test of the outer surface, but can also lead to the test of hidden surfaces if this cover consists of paint or concrete, for example. The liquid then diffuses through these layers, the observable corrosion activity sets in accordingly with a time delay. References:
[1] V. Neubert et al., Stainless Steel World, December 1996, 22-25.
[2] D. Li et al., CORROSION, March 1996, 219-230.
[3] Magnetic field distribution: Measured with HTSL-SQUIDs Info Phys Tech, No. 5 / Dec. 1995 VDI Technology Center Physical Technologies, Düsseldorf.

Claims

1. Test method for determining currently effective corrosion and for determining existing corrosion products, characterized in that the magnetic field over the location to be tested is measured in its time dependence.

2. The method according to claim 1, characterized in that individual Cartesian components of the magnetic field are measured.

3. The method according to claim 1, characterized in that the gradient of the Magnetic field measured in the normal or a tangential direction becomes.

4. The method according to claim 1, characterized in that with a SQUID magnetometer or gradiometer is measured.

5. The method according to claim 1, characterized in that the time course of the Output signal is shown optically.

6. The method according to claim 1, characterized in that the Output signal is shown acoustically.

7. The method according to claim 1, characterized in that the Frequency spectrum of the output signal is shown.

8. The method according to claim 1, characterized in that for examination current corrosion activity to initiate the measurement process none Liquid is added.

9. The method according to claim 1, characterized in that for testing Presence of corrosion products to initiate the measurement process suitable electrolyte, for example water, is added.

10. The method according to claim 1, characterized in that for determination the corrosion resistance of a surface to initiate the measurement process an electrolyte is added.

11. The method according to claim 1, characterized in that gradiometer higher order can be used.