AT516154B1 - Verfahren zum Bestimmen des Korrosionsrisikos von Anlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Biofilm mit Ennoblement-Wirkung auf Metalloberflächen in natürlichen Gewässern durch Messung von Potenzialdifferenzen, Folgendes umfassend: -ein Gehäuse (1), dessen Innenraum (3) durch eine Trennwand (2) in ein wasserdichtes Abteil (3a) und ein wasserdurchströmtes Abteil (3b) unterteilt ist; -eine oder mehrere im wasserdurchströmten Abteil (3b) untergebrachte und mit dem Gehäuse (1) verbundene Halterungen (4); -jeweils eine oder mehrere an der oder den Halterungen (4) angebrachte Werkstoffproben (5) und Bezugselektroden (6); -zumindest eine im wasserdichten Abteil (3a) untergebrachte Stromversorgung (7); -eine im wasserdichten Abteil (3a) untergebrachte Elektronik (8) zum Messen von Potenzialdifferenzen zwischen den Werkstoffproben (5) und den Bezugselektroden (6) sowie zum Speichern und/oder Senden von Daten.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abschätzendes Korrosionsrisikos von in natürlichen Gewässern befindlichen oder zu errichtenden Anlagendurch Biofilmbildung.

STAND DER TECHNIK

[0002] Unter "Ennoblement" wird eine spezielle elektrochemische Auswirkung von Biofilmverstanden, die fallweise auftreten und für metallische Werkstoffe eine deutliche Verschärfungder Korrosionsbedingungen darstellen kann. In der Folge kann so mikrobiell beeinflusste (oderverursachte) Korrosion (engl.: "microbially influenced corrosion", kurz MIC) auftreten. Konkrethandelt es sich bei Ennoblement um eine Potenzialänderung in anodische Richtung durch einmikrobiell gebildetes, starkes Oxidationsmittel. Siehe hierzu auch eine Publikation des vorlie¬genden Erfinders auf dem European Corrosion Congress 2013 (P. Linhardt, "MIC in Hydro¬electric Power Plants and Approaches for Risk Assessment", EUROCORR 2013, Paper 1279,S. 1-5), worin auf Ennoblement durch Braunstein Bezug genommen wird, der durch mangan-oxidierende Mikroorganismen biomineralisiert wird. In den vergangenen Jahrzehnten wurdenunter anderem einige Schadensfälle an Wasserkraftanlagen beobachtet, die auf dieses Phä¬nomen zurückgeführt werden konnten.

[0003] Im Rahmen der Schadensanalytik ist Ennoblement derzeit nur indirekt über chemischeund biologische Analysen von Belägen oder durch zumeist nur eingeschränkt mögliche Mes¬sungen in situ nachweisbar. Eine routinemäßige Analyse der chemischen Zusammensetzungdes Wassers lässt daher keine Aussagen über die Wahrscheinlichkeit des Auftretens vonEnnoblement zu. Auch erweiterte chemische Analysendaten liefern aufgrund des Mechanismusder Biofilmbildung keine brauchbaren Rückschlüsse, da die für Ennoblement relevanten Sub¬stanzen von den Organismen unmittelbar an der Werkstoffoberfläche gebildet und angereichertwerden, so dass diese Substanzen im übrigen Wasserkörper nicht nachweisbar und ihre poten¬zielle Bildung somit auch nicht mit ausreichender Sicherheit vorhersagbar ist.

[0004] Darüber hinaus sind mit hoher Wahrscheinlichkeit derzeit noch gar nicht alle (bio-) che¬mischen Mechanismen bekannt, die zu Ennoblement führen, sodass nicht einmal die chemi¬sche Analyse von Biofilm selbst verlässliche Aussagen erlaubt.

[0005] Ebenso erscheinen mikrobiologische Untersuchungen wenig zielführend. Einerseits sinddie bisher bekannten, Ennoblement verursachenden Organismen ubiqitär, d.h. zumindest po¬tenziell praktisch überall zugegen, führen aber offensichtlich nur unter ganz bestimmten, nochnicht näher bekannten Umständen tatsächlich zu Ennoblement. Und andererseits muss davonausgegangen werden, dass bisher nur ein verschwindend geringer Bruchteil derartiger Orga¬nismen bekannt ist und als relevant identifiziert werden konnte.

[0006] In diesem Kontext offenbart die US 5.356.521 A ein Verfahren zum Kontrollieren vonBiofilmbildung und -aktivität in z.B. Rohrleitungen und sonstigen wasserführenden oder -enthaltenden Behältnissen, das darin besteht, zwei Elektroden aus demselben Material in denWasserkörper zu tauchen und - gegebenenfalls unter Anlegung einer Gleichspannung - denStromfluss zwischen den Elektroden zu messen. Eine entsprechende Messsonde zum Einset¬zen in z.B. ein Wasserrohr wird in der weitestgehend identischen älteren Patentanmeldung US5.246.560 A derselben Erfinder beansprucht, ist in beiden Dokumenten in Fig. 1 dargestellt undist auf dem Markt unter dem Markennamen BioGeorge™ erhältlich.

[0007] Diese Vorgangsweise ist freilich insofern nachteilig, als damit zwar allgemein Biofilmbil-dung detektiert werden kann, aber die Gefahr des Auftretens von Ennoblement im Speziellennicht abschätzbar ist, da nur der Stromfluss zwischen zwei identischen Elektroden, aber keinespezifischen korrosionsrelevanten Parameter für bestimmte Metalle gemessen werden undsomit keine Rückschlüsse auf etwaiges Auftreten von Ennoblement gezogen werden können.Weiters ist die offenbarte Vorrichtung zum Biofilm-Monitoring und damit zum dauerhaften Ein¬bau in bestehende Anlagen, wie z.B. Wasserleitungen, konzipiert und in dieser Form nicht in natürlichen Gewässern einsetzbar.

[0008] M. Faimali et al., "Evolution of oxygen reduction current and biofilm on stainless steelscathodically polarised in natural aerated seawater", Eelectrochimica Acta 54(1), 148-153 (2008),beschreiben zwar Messungen in natürlichen Gewässern, nämlich Meerwasser, allerdings wer¬den auch hierbei zwei identische Elektroden aus Edelstahl zur Untersuchung der Stromflussän¬derung aufgrund von Bakterienbefall eingesetzt, was somit erneut keinerlei Rückschlüsse aufetwaiges Ennoblement anderer Metalle zulässt.

[0009] Es besteht daher ein Bedarf an einem verlässlichen, mit vertretbarem Aufwand durch¬führbaren Nachweisverfahren. Darüber hinaus wäre speziell vor der Errichtung neuer oder deraufwändigen Überholung bestehender Wasserkraftwerke eine zuverlässige Vorhersage bezüg¬lich des Auftretens von Ennoblement von hohem Nutzen und war daher Ziel der Erfindung.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

[0010] Die vorliegende Erfindung erreicht dieses Ziel in einem Aspekt durch Bereitstellungeines Verfahrens zum Bestimmen des Korrosionsrisikos von in natürlichen Gewässern befindli¬chen oder zu errichtenden Anlagen durch Biofilmbildung, das Folgendes umfasst: [0011] a) das Bereitstellen einer Vorrichtung zur Messung von Elektrodenpotenzialen, die zumindest eine Metallprobe, vorzugsweise eine Vielzahl von Metallproben, und zu¬mindest eine Bezugselektrode umfasst, an einer Stelle in unmittelbarer Nähe der An¬lage innerhalb des Wasserkörpers des natürlichen Gewässers; [0012] b) das kontinuierliche oder intermittierende Messen von Potenzialdifferenzen zwischen der zumindest einen Metallprobe und der zumindest einen Bezugselektrode über ei¬nen ausreichenden Zeitraum, um eine etwaige Potenzialverschiebung der Probe auf¬grund von Ennoblement durch Biofilmbildung feststellen zu können; [0013] c) das Vergleichen der jeweils gemessenen Potenzialdifferenz mit einem oder mehreren

Bezugswerten für das jeweilige Metall der Metallprobe; und [0014] d) das Abschätzen, ob oder wann die Potenzialdifferenz aufgrund von Biofilmbildung einen kritischen Wert erreicht hat oder erreichen kann, der eine Korrosion dieses Me¬talls an dieser Stelle des natürlichen Gewässers bewirkt.

[0015] Gemäß vorliegender Erfindung kann somit in einem natürlichen Gewässer, und zwardirekt an der Stelle einer Anlage wie etwa eines Wasserkraftwerks, das Risiko von Ennoblementabgeschätzt werden, da beobachtet werden kann, wie sich das freie Korrosionspotenzial derMetallprobe(n) im zeitlichen Verlauf verändert. Bei Verwendung mehrerer Proben aus verschie¬denen Metallen werden nicht nur, logischerweise, spezifische Werte für mehr als ein Metallerhalten, sondern es können - zusätzlich zur festgestellten Veränderung des Korrosionspoten¬zials - auch direkte Vergleiche zwischen diesen Metallen angestellt werden. Das heißt, in Schrittc) können als Bezugswerte für das jeweilige Metall sowohl dessen freie Korrosionspotenzialeunter den jeweiligen, biofilmfreien Einsatzbedingungen als auch Potenzialwerte anderer Metalleherangezogen werden, vorzugsweise natürlich jener Metalle, von denen ebenfalls Proben in derVorrichtung untergebracht und Gegenstand gleichzeitiger Messungen sind. Diese Werte kön¬nen beispielsweise Tabellen der praktischen Korrosionspotentiale entnommen werden.

[0016] Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit nicht die Feststellung, ob und wann es zueiner Biofilmbildung gekommen ist, wie dies nach dem Stand der Technik erfolgt, sondern liefertkonkrete Aussagen über die korrosiv wirkende Art des Biofilms, also ob dieser das Risiko vonEnnoblement oder MIC in sich birgt oder nicht - und falls ja, nach welcher Zeitspanne.

[0017] Um dieses Risiko in Schritt d) möglichst genau abschätzen zu können, sollten in Schrittc) als weitere Bezugwerte auch empirische Werte für die jeweiligen Metalle unter korrosivenBedingungen herangezogen werden. Durch Beobachtung der Änderung der Werte im Zeitver¬lauf lässt sich so eine zuverlässige Prognose erstellen, ob es an dieser Stelle des Gewässerszu erhöhter Korrosionsbelastung an der Anlage kommen kann und damit eventuell ein erhöhtes

Schadensrisiko besteht. Diese empirischen Werte können neben der allgemein zugänglichenTabelle der praktischen Korrosionspotentiale auch beispielsweise Messwerte für dasselbeMetall sein, die in der Vergangenheit in anderen Gewässern - vorzugsweise unter Anwendungdes erfindungsgemäßen Verfahrens - erhalten wurden.

[0018] In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung liegt die Stelle in unmittelbarer Näheder Anlage innerhalb des Wasserkörpers des natürlichen Gewässers unter Wasser, also genaudort, wo sich von Korrosion bedrohte Metallteile befinden, was die Zuverlässigkeit der Prognoseerhöht.

[0019] Die Messungen der Potenzialdifferenzen werden in bevorzugten Ausführungsformenüber einen Zeitraum von zumindest einer Woche, vorzugsweise zumindest zwei Wochen,durchgeführt, um für etwaige Biofilmbildung an der Oberfläche der Proben ausreichend langeabzuwarten, da Ennoblement erfahrungsgemäß in der Regel erst nach 7 bis 10 Tagen auftritt.Noch bevorzugter werden die Messungen zumindest vier Wochen lang durchgeführt, um nochzuverlässigere Aussagen treffen zu können.

[0020] Weiters werden in bevorzugten Ausführungsformen mittels der Vorrichtung ein odermehrere zusätzliche Umgebungsparameter, ausgewählt aus der Temperatur, dem Lichteinfall,der elektrischen Leitfähigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers sowie dem pH-Wert und bestimmten lonenkonzentrationen darin gemessen, um die Vergleichbarkeit derMesswerte mit den Bezugswerten zu erhöhen und das Verhalten der Metalle der jeweiligenWerkstoffproben auch über den Messzeitraum hinaus zuverlässiger extrapolieren zu können.

[0021] Besonders bevorzugt werden mittels der Vorrichtung zusätzlich auch galvanische Strö¬me gemessen, da sich daraus in Kombination mit den Potenzialdaten die korrosionstechnischeAuswirkung von Werkstoffkombinationen in der Anlage quantitativ besser bestimmen lässt. Diesist in diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung, da die Art der korrosionschemischenWechselwirkung von verschiedenen Werkstoffen durch Biofilm modifiziert werden kann.

[0022] Die bei Durchführung des Verfahrens der Erfindung erhaltenen Messwerte werdenvorzugsweise in der Vorrichtung gespeichert oder drahtlos an einen Computer übermittelt oderbeides, zu welchem Zweck die Vorrichtung vorzugsweise einen Chipspeicher, z.B. eine SSD("solid state disc"), als Festplatte und eine Sender/Empfänger-Einheit umfasst. Natürlich kanndie Vorrichtung auch mittels Kabel mit einem externen Computer verbunden sein, was aberaufgrund von Störungsanfälligkeit und der Positionierbarkeit der Vorrichtung im natürlichenGewässer nicht bevorzugt ist.

[0023] In einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung auch eine entsprechende Vorrichtung zurDetektion von Biofilm mit Ennoblement-Wirkung auf Metalloberflächen in natürlichen Gewäs¬sern durch Messung von Potenzialdifferenzen, die Folgendes umfasst: [0024] - ein Gehäuse, dessen Innenraum durch eine Trennwand in ein wasserdichtes Abteil und ein wasserdurchströmtes Abteil unterteilt ist; [0025] - eine oder mehrere im wasserdurchströmten Abteil untergebrachte und mit dem Ge¬ häuse verbundene Halterungen; [0026] - jeweils eine oder mehrere an der oder den Halterungen angebrachte Werkstoffproben und Bezugselektroden; [0027] - zumindest eine im wasserdichten Abteil untergebrachte Stromversorgung; [0028] - eine im wasserdichten Abteil untergebrachte Elektronik zum Messen von Potenzialdif¬ ferenzen zwischen den Werkstoffproben und den Bezugselektroden sowie zum Spei¬chern und/oder Senden von Daten.

[0029] Mit einer solchen Vorrichtung lässt sich das Verfahren gemäß dem obigen Aspekt dervorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise ausführen: Die Messelektronik undStromversorgung sind gegen Wasserzutritt geschützt, während die Proben in stetem Kontaktmit dem Wasserkörper stehen, dessen potenziellen biofilmbildenden und Ennoblement verursa- chenden Eigenschaften zu untersuchen sind.

[0030] Dieser Zustand wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass das Gehäuse eine Außen¬wand umfasst, die im Bereich des wasserdichten Abteils wasserundurchlässig und im Bereichdes wasserdurchströmten Abteils wasserdurchlässig ist. Dadurch braucht zwischen den beidenAbteilen nur eine wasserdichte Trennwand vorgesehen zu sein, und die Dichtheit des Gehäu¬ses nach außen kann durch die Wahl der Außenwand gesteuert werden. So kann etwa einbeide Abteile umfassendes Gestell mit unterschiedlichen Arten von Wandungen abgedecktwerden, sprich: die Außenwand besteht im Bereich des wasserdurchströmten Abteils aus was¬serdurchlässigem Material und im Bereich des wasserdichten Abteils aus einem wasserun¬durchlässigen.

[0031] Alternativ dazu - und gemäß vorliegender Erfindung besonders bevorzugt - besteht dieAußenwand durchwegs aus einem wasserundurchlässigen Material, das im Bereich des was¬serdurchströmten Abteils mit Öffnungen, z.B. Schlitzen oder Perforationen oder dergleichen,versehen ist, um den Wasserzutritt zu ermöglichen. Dies verringert die Herstellungskosten derVorrichtung.

[0032] Das Gehäuse umfasst vorzugsweise eine Deckplatte, d.h. eine Begrenzungsplatte am(in Strömungsrichtung gesehen) vorderen oder hinteren Ende der Vorrichtung, die mit Öffnun¬gen versehen ist, um - je nach Positionierung in einem gegebenenfalls fließenden Gewässer -entweder Wasser eintreten oder weiter vorne eingetretenes Wasser wieder (möglichst wider¬standsfrei) herausströmen zu lassen. Durch die Form der Deckplatte und die Anzahl und Größeder Öffnungen darin kann der Strömungswiderstand der Vorrichtung als Ganzes gesteuertwerden, unabhängig davon, an welchem Ende der Vorrichtung sich die Deckplatte in Betriebbefindet.

[0033] In manchen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist das Gehäuse vorzugs¬weise annähernd stromlinienförmig ausgebildet, um seine Position gegenüber der Strömung zustabilisieren, wenn die Vorrichtung in einem fließenden Gewässer zum Einsatz kommen soll.Wenn sich in solchen Fällen die Deckplatte am vorderen Ende befindet, so ist sie vorzugsweisenach außen, d.h. der Strömung entgegen, gewölbt, um den Strömungswiderstand zu verrin¬gern. Liegt die Deckplatte in Betrieb hingegen am hinteren Ende der Vorrichtung, sind die An¬zahl und Größe der Öffnungen darin wesentlicher als die Form der Platte selbst. Zur Verringe¬rung des Strömungswiderstands sind die Öffnungen in der Deckplatte in diesen Ausführungs¬formen vorzugsweise größer und/oder zahlreicher (pro Flächeneinheit) als jene in der Seiten¬wand.

[0034] Allerdings kann auch am vorderen Ende der Vorrichtung eine im Wesentlichen planareDeckplatte bevorzugt sein, um der Strömung gezielt einen höheren Widerstand entgegenzuset¬zen, z.B. in nahzu stehenden oder relativ langsam fließenden Gewässern. Dazu wird die Vor¬richtung vorzugsweise über ein strömaufwärtiges Seil oder Kabel in Position gehalten. DieMenge an in die Vorrichtung eintretendem Wasser wird in diesen Fällen hauptsächlich über dieÖffnungen in der Deckplatte gesteuert.

[0035] Als Außenwand der Vorrichtung wird in besonders bevorzugten Ausführungsformen derErfindung eine Edelstahlwand, z.B. die eines Zylinders, oder eine wasserdichte Folie einge¬setzt. Beispielsweise eine Folie aus wasserundurchlässigem Kunststoff mit einer ausreichendenFestigkeit, Schlagzähigkeit und Dicke, um Druck, Stich und Stößen standhalten zu können. Alsnichteinschränkende Beispiele seien gegebenenfalls modifiziertes, z.B. faserverstärktes, Poly¬amid, ABS und PVC genannt, z.B. mit einer Wandstärke von 2 bis 5 mm.

[0036] Die Halterungen sind vorzugsweise Lochschienen, an denen die Metallproben leicht zubefestigen sind, z.B. durch Verschrauben. Die Lochschienen können gleichzeitig das Gehäusebilden, d.h. direkt mit der Außenwand, z.B. Kunststofffolie, überzogen sein, oder in einem ent¬sprechend geformten Behälter, z.B. einem Edelstahlzylinder, untergebracht sein.

[0037] Die Elektronik ist vorzugsweise über Kabel mit den Werkstoffproben und Bezugselektro-den verbunden, die durch eine ansonsten abgedichtete Öffnung in der Trennwand vom wasser- dichten Abteil in das wasserdurchströmte Abteil verlaufen.

[0038] Die Elektronik umfasst vorzugsweise zumindest einen, noch bevorzugter mehrere,Spannungsmesser, um gegen Ausfall geschützt zu sein, und vorzugsweise zusätzlich zumin¬dest einen Strommesser, wie dies oben in bezug auf das Verfahren der Erfindung bereits er¬wähnt wurde. In besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst sie zumindest einenPotenziostaten, der gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllen kann.

[0039] Zusätzlich sind vorzugsweise auch Einrichtungen zur Messung eines oder mehrererUmgebungsparameter, ausgewählt aus der Temperatur, dem Lichteinfall, der elektrischenLeitfähigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers sowie dem pH-Wert und be¬stimmten lonenkonzentrationen darin, vorgesehen, um die Messbedingungen genauer definie¬ren und dadurch die Aussagen bezüglich der Neigung des natürlichen Gewässers zu Biofilmbil¬dung und Ennoblement verfeinern zu können.

[0040] Vorzugsweise umfasst die Elektronik nicht oder nicht nur eine Speichereinheit, wie z.B.eine SSD als Chipspeicher, sondern (auch) einen Sender/Empfänger zur Übertragung vonDaten während der Messperiode, die ja vorzugsweise mehrere Wochen andauert, wie obenerwähnt.

[0041] In alternativen Ausführungsform umfasst das Gehäuse zwei voneinander trennbareTeile, die das wasserdichte Abteil bzw. das wasserdurchströmte Abteil beherbergen und vor¬zugsweise miteinander verschraubt sind. Auf diese Weise kann während der Messperiode eineinfacher Austausch der Elektronik erfolgen, während die im wasserdurchströmten Abteil unter¬gebrachten Proben unverändert bleiben, um die Messergebnisse nicht zu verfälschen unddadurch die Messung wiederholen zu müssen.

[0042] Besonders bevorzugt umfasst die Vorrichtung weiters ein Ankerelement zum Verankernam Grund des Gewässers und/oder ein dem Auftrieb im natürlichen Gewässer entgegenwir¬kendes Ballastelement, um sie in Position zu halten, insbesondere beim bevorzugten Einsatzunter Wasser. Weiters umfasst die Vorrichtung vorzugsweise einen als Boje an der Gewässer¬oberfläche dienenden Schwimmkörper, um die Position der Vorrichtung unter Wasser zu mar¬kieren.

[0043] Da eine solche Vorrichtung prinzipiell auch für andere Zwecke als zur Untersuchung vonBiofilmbildung und Ennoblement einsetzbar ist, umfasst die vorliegende Erfindung in einemdritten Aspekt schließlich die Verwendung der Vorrichtung gemäß dem obigen Aspekt im erfin¬dungsgemäßen Verfahren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0044] Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die nichteinschränkende Ausfüh¬rungsformen der Erfindung illustrieren, wird die Erfindung nachstehend auf exemplarischeWeise näher beschrieben.

[0045] Dabei zeigen die [0046] Fig. 1a-1c eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Durchführung des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens; und [0047] Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens, konkret die Ausgestaltung und Positionierung der erfindungsgemä¬ßen Vorrichtung zur Durchführung desselben.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0048] In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung zurBestimmung von Biofilmbildung auf Metalloberflächen in natürlichen Gewässern durch Messungvon Potenzialdifferenzen dargestellt.

[0049] In Fig. 1a ist ein Gehäuse (Bezugszeichen 1), bestehend aus Teilen 1a bis 1c, zu er- kennen, dessen Innenraum 3 durch eine Trennwand 2 in ein wasserdichtes Abteil 3a und einwasserdurchströmtes Abteil 3b unterteilt ist. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse vorzugsweisezur Gänze aus wasserdichtem Material gefertigt, z.B. einer wasserdichten Kunststofffolie (z.B.aus PVC) oder einem Edelstahlzylinder, wobei in Teil 1b Schlitze, Löcher oder Perforationen imMaterial vorgesehen sind, um den Eintritt von Wasser in den Innenraum von Abteil 3b zu er¬möglichen.

[0050] Die in diesem Fall im Wesentlichen planare Deckplatte 1c des Gehäuses, die an Landals Bodenplatte fungiert, ist ebenfalls mit Öffnungen versehen, um Wasser passieren, d.h. jenach Orientierung der Vorrichtung in Betrieb in den Innenraum ein- oder wieder daraus austre¬ten zu lassen.

[0051] In diesem wasserdurchströmten Abteil 3b sind Halterungen 4 untergebracht und mit derTrennwand 2 und der Deckplatte 1c fest verbunden, z.B. verschraubt, vernietet und/oder ver¬klebt, die jeweils zur Aufnahme oder Befestigung einer oder mehrerer Werkstoffproben 5 undBezugselektroden 6 dienen. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind an den Halterun¬gen 4, bei denen es sich in diesem Fall um erfindungsgemäß bevorzugte Lochschienen han¬delt, jeweils mehrere Proben 5 angebracht, z.B. angeschraubt oder -geklemmt, die vorzugswei¬se jeweils ein anderes zu untersuchendes Metall umfassen, oder auch jeweils zwei oder dreiProben desselben Metalls, um eine Mittelwertbildung zu ermöglichen.

[0052] Weiters ist an einer der Halterungen 4 eine Bezugselektrode 6 vorgesehen, die nichtspeziell eingeschränkt ist, aber im Hinblick auf die Einsatzbedingungen im natürlichen Gewäs¬ser vorzugsweise eine Silber/Silberchlorid-Elektrode sein wird, da z.B. Quecksilber/Quecksil-bersalz- (z.B. -Chlorid-, -sulfat- oder -oxid-) Elektroden im Hinblick auf eine(n) mögliche(n) Be¬schädigung oder Verlust der Vorrichtung und daraus potenziell resultierende Quecksilber-Kontaminationen nicht bevorzugt sind.

[0053] An den Halterungen 4 können, wie zuvor erwähnt, auch weitere Detektoren oder Mess¬sonden angebracht sein, z.B. zur Messung von Temperatur, Lichteinfall, elektrischer Leitfähig¬keit und Strömungsgeschwindigkeit des Wassers sowie des pH-Werts und bestimmter lonen-konzentrationen darin.

[0054] Im wasserdichten Abteil 3a ist, wie in Fig. 1b zu erkennen, eine Stromversorgung 7, beider es sich vorzugsweise um mehrere Batterien oder Akkumulatoren handelt, die im Hinblickauf Umweltfreundlichkeit im Störfall frei von problematischen Schwermetallen wie Quecksilber,Cadmium und Blei sein sollten, sowie eine Elektronik 8 zum Messen von Potenzialdifferenzenzwischen den Werkstoffproben 5 und der Bezugselektrode 6 sowie zum Speichern und/oderSenden von Daten untergebracht, wie dies in Fig. 1 anhand dreier Blöcke 8 angedeutet ist.

[0055] Letztere sind mit den Werkstoffproben 5, der Bezugselektrode 6 und etwaigen weiterenMesseinrichtungen über Kabel 9 verbunden, die durch eine Öffnung in der Trennwand 2 hin¬durchgeführt und gegenüber dieser abgedichtet sind, um Wassereintritt in das Abteil 3a zuverhindern.

[0056] Fig. 1c ist eine Draufsicht auf die auf der Deckplatte 1c stehende Vorrichtung der Erfin¬dung von oben.

[0057] In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowiedie Ausgestaltung und Positionierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführungdesselben schematisch dargestellt. Die Vorrichtung, hier pars pro toto mit Bezugszeichen 1 fürdas Gehäuse bezeichnet, ist über ein Seil oder Kabel 13 mit einem Ankerelement 11 verbun¬den, das die Vorrichtung am Boden 10 des natürlichen Gewässers verankert. Dabei kann essich entweder um einen tatsächlichen Anker oder einfach um ein ausreichend großes Gewicht,z.B. einen Betonblock, handeln.

[0058] Über das Kabel 13 ist die Vorrichtung 1 weiters mit einem Schwimmkörper 12, z.B. einerBoje, verbunden, die die Position der Vorrichtung unterWasser anzeigt, und mit Bezugszeichen14 ist eine Vielzahl von Löchern in der Gehäusewand gekennzeichnet, durch die das Wasser indas wasserdurchströmte Abteil gelangen kann.

Claims (25)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Detektion von Biofilm mit Ennoblement-Wirkung auf Metalloberflächen innatürlichen Gewässern durch Messung von Potenzialdifferenzen, Folgendes umfassend: - ein Gehäuse (1), dessen Innenraum (3) durch eine Trennwand (2) in ein wasserdichtesAbteil (3a) und ein wasserdurchströmtes Abteil (3b) unterteilt ist; - eine oder mehrere im wasserdurchströmten Abteil (3b) untergebrachte und mit dem Ge¬häuse (1) verbundene Halterungen (4); - jeweils eine oder mehrere an der oder den Halterungen (4) angebrachte Werkstoffpro¬ben (5) und Bezugselektroden (6); - zumindest eine im wasserdichten Abteil (3a) untergebrachte Stromversorgung (7); - eine im wasserdichten Abteil (3a) untergebrachte Elektronik (8) zum Messen von Poten¬zialdifferenzen zwischen den Werkstoffproben (5) und den Bezugselektroden (6) sowiezum Speichern und/oder Senden von Daten.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eineAußenwand umfasst, die im Bereich des wasserdichten Abteils (3a) wasserundurchlässigund im Bereich des wasserdurchströmten Abteils (3b) wasserdurchlässig ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand im Bereichdes wasserdurchströmten Abteils (3b) aus wasserdurchlässigem Material besteht und/odermit Öffnungen versehen ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge¬häuse (1) annähernd stromlinienförmig ausgebildet ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass das Gehäuse (1) eine Deckplatte (1c) umfasst, die mit Öffnungen versehen ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Halterungen (4) Lochschienen sind.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Elektronik (8) über Kabel (9) mit den Werkstoffproben (5) und Bezugselektroden(6) verbunden ist, die durch eine ansonsten abgedichtete Öffnung (2a) in der Trennwand(2) vom wasserdichten Abteil (3a) in das wasserdurchströmte Abteil (3b) verlaufen.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Elektronik zumindest einen Spannungsmesser umfasst.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Elektronik (8) zusätzlich zumindest einen Strommesser umfasst.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einenPotenziostaten umfasst.
11. 11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass zusätzliche Einrichtungen zur Messung eines oder mehrerer Umgebungsparameter,ausgewählt aus der Temperatur, dem Lichteinfall, der elektrischen Leitfähigkeit und derStrömungsgeschwindigkeit des Wassers sowie dem pH-Wert und bestimmten lonenkon-zentrationen darin, vorgesehen sind.
12. 12. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Elektronik (8) einen Sender/Empfänger zur Übertragung von Daten umfasst.
13. 13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass das Gehäuse (1) zwei voneinander trennbare Teile (1a, 1b) umfasst, die das wasser¬dichte Abteil (3a) bzw. das wasserdurchströmte Abteil (3b) beherbergen.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (1a, 1b)des Gehäuses (1) miteinander verschraubt sind.
15. 15. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass sie weiters ein Ankerelement (11) zum Verankern am Grund (10) des Gewässers um¬fasst.
16. 16. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass sie weiters ein dem Auftrieb im natürlichen Gewässer entgegenwirkendes Ballastele¬ment umfasst.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiters einenals Boje an der Gewässeroberfläche dienenden Schwimmkörper (12) umfasst.
18. 18. Verfahren zum Bestimmen des Korrosionsrisikos von in natürlichen Gewässern befindli¬chen oder zu errichtenden Anlagen, insbesondere Wasserkraftwerken, durch Biofilmbil¬dung, Folgendes umfassend: a) das Bereitstellen einer Vorrichtung zur Messung von Elektrodenpotenzialen, die zu¬mindest eine Metallprobe und zumindest eine Bezugselektrode umfasst, an einer Stellein unmittelbarer Nähe der Anlage innerhalb des Wasserkörpers des natürlichen Ge¬wässers; b) das kontinuierliche oder intermittierende Messen von Potenzialdifferenzen zwischender zumindest einen Metallprobe und der zumindest einen Bezugselektrode über einenausreichenden Zeitraum, um eine etwaige Potenzialverschiebung der Probe aufgrundvon Ennoblement durch Biofilmbildung feststellen zu können; c) das Vergleichen der jeweils gemessenen Potenzialdifferenz mit einem oder mehrerenBezugswerten für das jeweilige Metall der Metallprobe; und d) das Abschätzen, ob oder wann die Potenzialdifferenz aufgrund von Biofilmbildung ei¬nen kritischen Wert erreicht hat oder erreichen kann, der eine Korrosion dieses Metallsan dieser Stelle des natürlichen Gewässers bewirkt.
19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelle in unmittelbarerNähe der Anlage innerhalb des Wasserkörpers des natürlichen Gewässers unter Wasserliegt.
20. 20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen derPotenzialdifferenzen über einen Zeitraum von zumindest einer Woche, vorzugsweise zu¬mindest zwei Wochen, durchgeführt werden.
21. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mittelsder Vorrichtung ein oder mehrere zusätzliche Umgebungsparameter, ausgewählt aus derTemperatur, dem Lichteinfall, der elektrischen Leitfähigkeit und der Strömungsgeschwin¬digkeit des Wassers sowie dem pH-Wert und bestimmten lonenkonzentrationen darin ge¬messen werden.
22. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mittelsder Vorrichtung zusätzlich galvanische Ströme gemessen werden.
23. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass dieMesswerte in der Vorrichtung gespeichert und/oder drahtlos an einen Computer übermitteltwerden.
24. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Anla¬ge ein Wasserkraftwerk ist.
25. 25. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in einem Verfahrennach einem der Ansprüche 18 bis 24. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen