DE102019007207A1

DE102019007207A1 - Testeinrichtung zur Untersuchung von einem Korrosionsverhalten, insbesondere von Spannungsrisskorrosion, an einer unter Zugspannung gesetzten Probe sowie Testsystem

Info

Publication number: DE102019007207A1
Application number: DE102019007207.3A
Authority: DE
Inventors: Neeta Magaji; Robert Mayrhofer; Qian Wang
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2020-04-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Testeinrichtung (1) zur Untersuchung von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe (3), aufweisend einen Probenhalter (5), eine Zugspannungsvorrichtung (7) sowie einen Induktionssensor (9), wobei der Probenhalter (5) dazu eingerichtet ist eine Probe (3) zu halten, wobei die Zugspannungsvorrichtung (7) dazu eingerichtet ist, die Probe (3) unter Zugspannung zu setzen, und wobei der Induktionssensor (9) dazu eingerichtet und angeordnet ist, einen Bruch der Probe (3) zu detektieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Testeinrichtung zur Untersuchung von einem Korrosionsverhalten, insbesondere von Spannungsrisskorrosion, an einer unter Zugspannung gesetzten Probe sowie ein Testsystem.
Testeinrichtungen sind prinzipiell bekannt um Untersuchungen von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe durchzuführen.
Aus der amerikanischen Patentschrift US 9,541,485 B1 ist ein System zum Prüfen von Spannungsrisskorrosion (SCC, stress corrosion cracking) bekannt, wobei das System einen Autoklaven mit mindestens einem Heizelement beinhaltet, welches selektiv betätigt wird, um den inneren Teil des Autoklaven zu erwärmen. Der Autoklav ist konfiguriert, um eine Flüssigkeit und/oder ein Gas aufzunehmen und eine korrosive Flüssigkeit zu bilden. Das System beinhaltet auch eine Zirkulationsanordnung mit einer Strömungsleitung und einer Messstreckenleitung. Eine Vielzahl von Prüfabschnitten wird in Reihe entlang der Messstreckenleitung positioniert und konfiguriert, um das korrosive Fluid über die Messstreckenleitung aufzunehmen, sobald die erforderliche Temperatur erreicht ist, um die Proben direkt dem korrosiven Fluid auszusetzen. Das Fluid fließt durch einen Abschnitt der Strömungsleitung parallel zur Messstreckenleitung, bis die erforderliche Temperatur erreicht ist. Die Zirkulationsanordnung beinhaltet eine Umwälzpumpe, einen Durchflussmesser, welcher entlang der Strömungslinie angeordnet ist, und eine Druckanordnung, die am Autoklaven montiert ist.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Testeinrichtungen mit beispielsweise Federvorspannung sind meist sehr teure Einrichtungen, um eine konstante Last aufzubringen. Häufig wird die konstante Last auch mittels einer Zugprüfanlage beziehungsweise Zugfestigkeitsprüfmaschine aufgebracht und/oder angelegt.
Dies hat insbesondere den Nachteil, dass durch die teuren Einrichtungen hohe Investitionskosten verursacht werden beziehungsweise notwendig sind, wobei zudem eine manuelle Beobachtung notwendig ist, wodurch - neben den Investitionskosten - auch noch Personalkosten entstehen. Darüber hinaus sind die entsprechenden Einrichtungen sehr groß und unhandlich. Somit sind die Einrichtungen nicht einfach transportierbar und zudem sind in einem zur Verfügung stehenden Raum nur wenige Einrichtungen aufstellbar. Darüber hinaus ist ein paralleler Test von mehreren Proben mit einer einzigen Einrichtung, insbesondere einer einzigen Zugprüfanlage, meist nicht möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Testeinrichtung zur Untersuchung von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe sowie ein Testsystem zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Testeinrichtung zur Untersuchung von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe geschaffen wird, aufweisend einen Probehalter, eine Zugspannungsvorrichtung sowie einen Induktionssensor. Der Probenhalter ist dazu eingerichtet, eine Probe zu halten. Die Zugspannungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, die Probe unter Zugspannung zu setzen. Der Induktionssensor ist dazu eingerichtet und angeordnet, einen Bruch der Probe zu detektieren. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise ein Bruch der Probe detektiert werden kann. Besonders vorteilhaft daran ist, dass der Induktionssensor keinen direkten Kontakt zur Probe an sich oder zu einer Halterung der Probe bedarf. Hierdurch kann insbesondere vermieden werden, dass korrosive Flüssigkeiten mit dem Induktionssensor in Verbindung kommen. Hierdurch wird insbesondere eine Zuverlässigkeit oder Robustheit des Versuchs signifikant erhöht. Darüber hinaus handelt es sich bei einem Induktionssensor um ein sehr kostengünstiges Bauteil, weswegen insgesamt im Ergebnis eine günstige Testeinrichtung geschaffen werden kann, welche keine manuelle Beobachtung, beispielsweise durch einen Mitarbeiter, bedarf. Darüber hinaus ist der Platzbedarf für einen Induktionssensor sehr gering, weswegen insgesamt die Testeinrichtung einen sehr geringen Bauraum bedarf. Hierdurch ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass die Testeinrichtung einfach transportiert und weltweit, beispielsweise auf einem Lkw-Anhänger, verwendet werden kann. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Zugspannungsvorrichtung aus einem Material hergestellt ist, wobei das Material ein korrosionsresistentes Material, wie beispielsweise Edelstahl oder Aluminium, aufweist oder das Material aus einem korrosionsresistenten Material, wie beispielsweise Edelstahl oder Aluminium, besteht. Hierdurch wird insbesondere erreicht, dass keine Bimetallkorrosion - manchmal auch als Kontaktkorrosion oder galvanische Korrosion bezeichnet - auftritt. Überdies wird ebenfalls eine Spaltkorrosion vermieden. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass in einem Einspannbereich der Probe, insbesondere im Bereich des Bolzens, ein Spalt mit einer Größe von mindestens 0,5 mm vorgesehen ist. Ferner ist es vorteilhaft möglich, die exakte Zeit zu bestimmen, nach welcher ein Bruch der Probe stattfindet, da durch den induktiven Sensor direkt ein entsprechendes Signal zur Verfügung steht, welches maschinell erfasst werden kann. Hierdurch ist es insbesondere nicht mehr notwendig, dass die Proben manuell - beispielsweise durch einen Mitarbeiter - beobachtet werden müssen. Dies ist insbesondere für die entsprechenden Mitarbeiter vorteilhaft, da sie nicht dem entsprechenden Testklima - entweder besonders heiß oder besonders kalt - und/oder darüber hinaus auch nicht dem korrosiven Milieu - beispielsweise einer klimatischen Korrosionskammer - ausgesetzt sind. Ferner ist es mit der Testeinrichtung möglich auch durch eine Wasserstoffversprödung induzierte Spannungsrisse zu untersuchen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zugspannungsvorrichtung mindestens eine Federscheibe, insbesondere mindestens ein Paket aus Federscheiben, zum Erzeugen der Zugspannung aufweist. Hierdurch ist es insbesondere möglich, dass auf einfache und insbesondere günstige Art und Weise eine Zugspannung auf die Probe ausgeübt werden kann. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Federspannung der Zugspannungsvorrichtung mittels eines entsprechenden Kalibrierverfahrens und/oder mittels einer entsprechenden Kalibriervorrichtung kalibriert wird, in der Art, dass sehr genau und präzise eine für den Test anzuwendende Zugspannung eingestellt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Probe durch einen Bolzen in der Testeinrichtung befestigt, insbesondere gehalten, wird. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise - mittels des Bolzens - die Probe in der Testeinrichtung gehalten werden kann. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Bolzen in der Testeinrichtung verschraubt ist.
Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst, indem ein Testsystem geschaffen wird, aufweisend mindestens eine Testeinrichtung gemäß der Erfindung oder eine Testeinrichtung nach einem der zuvor genannten Ausführungsbeispiele und mindestens eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist mit jeder Testeinrichtung, insbesondere jedem Induktionssensor der jeweiligen Testeinrichtung, der mindestens einen Testeinrichtung wirkverbunden. Die Steuereinrichtung ist darüber hinaus dazu eingerichtet, eine Fehlerfallzeit für jede einzelne Testeinrichtung der mindestens einenTesteinrichtung separat zu bestimmen, wobei die Fehlerfallzeit ab einem vorgebbaren Zeitpunkt beginnt und endet, wenn der Induktionssensor den Bruch der Probe in der jeweiligen Testeinrichtung anzeigt. Hierdurch ist es insbesondere möglich, dass auf einfache Art und Weise eine Vielzahl von verschiedenen Proben gleichzeitig und ohne notwendige Beobachtung getestet werden können. Darüber hinaus ist das Testsystem äußerst günstig in der Anschaffung, weswegen hier auch keine großen Investitionskosten notwendig sind. In Zusammenhang mit dem Testsystem verwirklichen sich insbesondere die bereits in Zusammenhang mit der Testeinrichtung erläuterten Vorteile.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, für jede der mindestens einen Testeinrichtung die Fehlerfallzeit anzugeben, insbesondere akustisch und/oder visuell und/oder digital. Hierdurch wird es insbesondere möglich, dass sich ein Mitarbeiter auf einfache Art und Weise, insbesondere wenn die Fehlerfallzeit visuell angegeben wird, in kurzer Zeit einen Überblick über den aktuellen Stand einer Vielzahl von parallelen Versuchen mittels des Testsystems verschaffen kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Fehlerfallzeit in Stunden, und vorzugsweise auch in Minuten, auszugeben. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass besonders genau eine Fehlerfallzeit bestimmt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Testsystem mindestens 10, vorzugsweise 50, besonders bevorzugt 65, Testeinrichtungen der mindestens einen Testeinrichtung aufweist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine Vielzahl von Testeinrichtungen parallel mit dem Testsystem betrieben werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Testeinrichtung zur Untersuchung von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe, wobei die Probe der Testeinrichtung noch nicht gebrochen ist,
2 das Ausführungsbeispiel aus 1, wobei die Probe gebrochen ist,
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Testsystems.

Der 1 ist eine Testeinrichtung 1 zur Untersuchung von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe 3 zu entnehmen, aufweisend einen Probenhalter 5, eine Zugspannungsvorrichtung 7 sowie einen Induktionssensor 9, wobei der Probenhalter 5 dazu eingerichtet ist eine Probe 3 zu halten, wobei die Zugspannungsvorrichtung 7 dazu eingerichtet ist, die Probe 3 unter Zugspannung zu setzen, und wobei der Induktionssensor 9 dazu eingerichtet und angeordnet ist, einen Bruch der Probe 3 zu detektieren.
Ferner ist der 1 zu entnehmen, dass die Zugspannungsvorrichtung 7 mindestens eine Federscheibe 11, insbesondere mindestens ein Paket 13 aus Federscheiben 11, zum Erzeugen der Zugspannung aufweist.
Ferner ist der 1 zu entnehmen, dass die Probe 3 durch einen Bolzen 15 in der Testeinrichtung 1 befestigt, insbesondere gehalten, wird.
Der 3 ist ein Testsystem 17 zu entnehmen, aufweisend mindestens eine Testeinrichtung 1 (in 3 nicht gezeigt) gemäß der Erfindung und mindestens eine Steuereinrichtung 19, wobei die Steuereinrichtung 19 mit jeder Testeinrichtung 1, insbesondere jedem Induktionssensor 9 der Testeinrichtung 1, der mindestens einen Testeinrichtung 1 wirkverbunden ist, wobei die Steuereinrichtung 19 dazu eingerichtet ist, eine Fehlerfallzeit für jede einzelne Testeinrichtung 1 der mindestens einen Testeinrichtung 1 separat zu bestimmen, wobei die Fehlerfallzeit ab einem vorgebbaren Zeitpunkt beginnt und endet, wenn der Induktionssensor 9 den Bruch der Probe 3 in der Testeinrichtung 1 anzeigt.
Ferner ist der 3 zu entnehmen, dass die Steuereinrichtung 19 dazu eingerichtet ist, für jeden der mindestens einen Testeinrichtung 1 die Fehlerfallzeit anzugeben, insbesondere akustisch und/oder visuell. Hierfür sind in der 3 eine Vielzahl von LCD-Displays 21 gezeigt, auf welchen für jede einzelne Testeinrichtung 1 die Fehlerfallzeit abgelesen werden kann.
In 3 ist zur besseren Übersicht lediglich an ein paar wenigen LCD-Displays 21 das Bezugszeichen angefügt.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 19 dazu eingerichtet ist, die Fehlerfallzeit in Stunden, und vorzugsweise auch in Minuten, anzugeben.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das Testsystem 17 mindestens 10, vorzugsweise 50, besonders bevorzugt 65, Testeinrichtungen 1 der mindestens einen Testeinrichtung 1 aufweist. Von der Vielzahl an Testeinrichtungen 1, welche mit der Steuereinrichtung 19 verbunden sind, sind der 3 die entsprechenden Kabelverbindungen 23 zu den Testeinrichtungen zu entnehmen, wobei die eigentlichen Testeinrichtungen 1 in 3 nicht gezeigt sind.
Dementsprechend ist auch der 1 eine Kabelverbindung 23 zu entnehmen, mit welcher der Induktionssensor 9 aus 1 mit einer Steuereinrichtung 19 wirkverbunden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9541485 B1 [0003]

Claims

Testeinrichtung (1) zur Untersuchung von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe (3), aufweisend einen Probenhalter (5), eine Zugspannungsvorrichtung (7) sowie einen Induktionssensor (9), wobei der Probenhalter (5) dazu eingerichtet ist eine Probe (3) zu halten, wobei die Zugspannungsvorrichtung (7) dazu eingerichtet ist, die Probe (3) unter Zugspannung zu setzen, und wobei der Induktionssensor (9) dazu eingerichtet und angeordnet ist, einen Bruch der Probe (3) zu detektieren.
Testeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugspannungsvorrichtung (7) mindestens eine Federscheibe (11), insbesondere mindestens ein Paket (13) aus Federscheiben (11), zum Erzeugen der Zugspannung aufweist.
Testeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe (3) durch einen Bolzen (15) in der Testeinrichtung (1) befestigt, insbesondere gehalten, wird.
Testsystem (17), aufweisend mindestens eine Testeinrichtung (1) nach einem der zuvor genannten Ansprüche und mindestens eine Steuereinrichtung (19), wobei die Steuereinrichtung (19) mit jeder Testeinrichtung (1), insbesondere jedem Induktionssensor (9) der Testeinrichtung (1), der mindestens einen Testeinrichtung (1) wirkverbunden ist, wobei die Steuereinrichtung (19) dazu eingerichtet ist, eine Fehlerfallzeit für jede einzelne Testeinrichtung (1) der mindestens einen Testeinrichtung (1) separat zu bestimmen, wobei die Fehlerfallzeit ab einem vorgebbaren Zeitpunkt beginnt und endet, wenn der Induktionssensor (9) den Bruch der Probe (3) in der Testeinrichtung (1) anzeigt.
Testsystem (17) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) dazu eingerichtet ist, für jede der mindestens einen Testeinrichtung (1) die Fehlerfallzeit anzugeben, insbesondere akustisch und/oder visuell und/oder digital.
Testsystem (17) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) dazu eingerichtet ist, die Fehlerfallzeit in Stunden, und vorzugweise auch in Minuten, anzugeben.
Testsystem (17) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsystem (17) mindestens 10, vorzugsweise 50, besonders bevorzugt 65, Testeinrichtungen (1) der mindestens einen Testeinrichtung (1) aufweist.