Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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To investigate early stage corrosion processes of stainless steel 1.4301 taking place during the biofilm formation of the organism Shewanella putrefaciens electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in a multielectrode approach has been used. The multielectrode array consisted of up to 25 electrically isolated electrodes made of stainless steel wires of diameters ranging from 100 µm to 500 µm. They were connected to a multichannel microelectrode analyzer (MMA) electrically coupled through zero resistance ammeters. Current flow between electrodes in the array as well as changes in impedance of individual electrodes over time were recorded and analyzed with respect to the onset of localized corrosion and biofilm formation. The results were complemented by optical microscopy, SEM and AFM images which were taken immediately after the respective experiment. To verify that the multielectrode arrays correctly indicated the initial stages of the corrosion process and of biofilm formation they were introduced in a flow cell reaction vessel containing test specimens made from stainless steel 1.4301, which were checked regularly for signs of localized corrosion and biofilms. Preceding results with the multielectrode array in solutions containing high amounts of chloride ions and hydrogen peroxide at low pH also showed that it is possible with the MMA to monitor individual electrodes becoming local anodes as local corrosion set in, while the remaining electrodes predominantly acted as cathodes.
Acoustic Emission
(2018)
Das Phänomen Schallemission (eng. Acoustic Emission, AE) ist eine Begleiterscheinung bei aktiven Mechanismen und Prozessen wie sie in Werkstoffen auftreten, die einer Belastung durch Krafteinwirkung oder durch Änderung der Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind. Plastische Verformung, Risswachstum, Korrosion oder der Übergang zu einer anderen Phase generieren u.a. transiente elastische Wellen, die sich im Werkstoff und an der Materialoberfläche ausbreiten. Auftretende Auslenkungen von wenigen hundert Pikometern sind mit piezo-elektrischen AE Sensoren detektierbar. Aufzeichnungsraten von bis zu 40 MHz ermöglichen dabei zeitliche Auflösungen von einigen Nano- bis Mikrosekunden. Die Dechiffrierung der detektierten Informationen ist für die Material- und Versagenscharakterisierung sowie für Anwendungen in der Struktur- oder Prozessüberwachung ein zentraler Forschungsschwerpunkt.
Nach einem kurzen Überblick zu den Grundlagen werden ausgewählte Ansätze der AE Methode vorgestellt und diskutiert:
1) AE Monitoring von Pipelines als Referenzmessung für die Entwicklung eines akustischen faseroptischen Monitorings (AGIFAMOR)
2) Schwellwertfreie AE Messung im 4-Punkt-Rohrbiegeprüfstand BAM_9.1 (AGIFAMOR)
3) Kombination von AE mit Röntgen-Mikrotomografie und die Anwendung der frequenzbasierten Mustererkennung ermöglichen eine Zuordnung von AE und Mechanismen (Ergebnisse aus dem SNSF Projekt Nr. 127'134, Baensch 2014, Diss. ETH No. 22372)