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Patent Searching and Data


Title:
CORROSION PROTECTION AND ANTI-CORROSION MONITORING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/120947
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a system for corrosion protection and anti-corrosion monitoring of conductive object (O). The object (TO) has at least one layer arrangement (10) on a object surface (OF), said layer arrangement comprising at least one first insulation layer (11) which consists of electrically insulating material and faces the object surface (OF), a conductive layer (13, 13') which is arranged on the side of the first insulating layer (11), which side faces away from the object surface (OF), and a second insulation layer (12) which consists of an electrically insulating material which is arranged on the side of the conductive layer (13, 13') that faces away from the first insulation layer (11). A voltage (Uo, U~) is applied between the object surface (OF) and the conductive layer (13, 13 ') and a current (l1, l2, I3, I4) between the object surface (OF) and the conductor layer (13, 13') is tested. In the event of such current (l1, l2, I3, I4), a spatial position of a breach point (D) in the first protective layer (11) between the object surface (OF) and the conductor layer (13, 13 ') is determined on the basis of at least one measurement signal that represents a current (l1, l2, I3, I4) flowing along a region of the conductive layer (13, 13') and/or a voltage dropping across a region of the conductive layer (13, 13'), . Furthermore, an object arrangement (100) comprising an object (o) to be protected against corrosion and a corresponding corrosion protection and anti-corrosion monitoring system (1) and a suitable conductive layer finish and an insulating layer finish are described.

Inventors:
UNTHAN KRISTIN (DE)
FESER ALEXANDER (DE)
MOLLENHAUER DIRK (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/083200
Publication Date:
June 27, 2019
Filing Date:
November 30, 2018
Export Citation:
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Assignee:
KM INNOPAT GMBH (DE)
International Classes:
C23F13/02; C23F13/08; G01M3/18; G01N17/02; G01N27/20
Domestic Patent References:
WO1987000558A11987-01-29
Foreign References:
CA988599A1976-05-04
US5529668A1996-06-25
DE112015001254T52017-01-05
US5126654A1992-06-30
EP3153552A12017-04-12
US20140251792A12014-09-11
Attorney, Agent or Firm:
BECKORD & NIEDLICH PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Korrosionsschutz und zur Korrosionsschutzüberwachung eines leitfähi gen Objekts (O), welches auf einer Objektoberfläche (OF) zumindest eine Schichtanord- nung (10) aufweist, die zumindest

- eine der Objektoberfläche (OF) zugewandte erste Isolierschicht (11 ) aus elektrisch isolierendem Material,

- eine, optional strukturierte, Leiterschicht (13, 13‘), welche sich auf der von der Objekt- oberfläche (OF) abgewandten Seite der ersten Isolierschicht (11 ) befindet, und

- eine zweite Isolierschicht (12) aus elektrisch isolierendem Material, welche sich auf der von der ersten Isolierschicht (1 1 ) abgewandten Seite der Leiterschicht (13, 13‘) befin- det,

umfasst, wobei

- zumindest zeitweise eine Spannung (U0, U~) zwischen der Objektoberfläche (OF) und der Leiterschicht (13, 13‘) angelegt wird und

- zumindest zeitweise ein Auftreten eines Stroms (h, l2, I3, L) zwischen der Objektober- fläche (OF) und der Leiterschicht (13, 13‘) geprüft wird,

und wobei bei einem Auftreten eines solchen Stroms (h, l2, I3, L), auf Basis zumindest eines Messsignals, welches einen entlang eines Bereichs der Leiterschicht (13, 13‘) flie- ßenden Strom (h, l2, l3, l4) und/oder eine über einen Bereich der Leiterschicht (13, 13‘) abfallende Spannung repräsentiert, eine räumliche Lage einer Durchbruchstelle (D) der ersten Schutzschicht (11 ) zwischen der Objektoberfläche (OF) und der Leiterschicht (13, 13‘) ermittelt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei bei Auftreten eines Stroms (h, l2, l3, L) zwischen der Objektoberfläche (OF) und der Leiterschicht (13, 13‘) eine definierte Spannung (U0) zwischen der Objektoberfläche (OF) und der Leiterschicht (13, 13‘) gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die räumliche Lage der Durchbruchstelle (D) auf Basis einer Strom- und/oder Spannungsverteilung, vorzugsweise auf Basis der Ver- hältnisse von Strömen (h, l2, l3, l4) und/oder Spannungen zwischen der Objektoberfläche (OF) und verschiedenen Kontaktstellen (K1, K2, K3, K4) der Leiterschicht, besonders be- vorzugt von Summenströmen von verschiedenen Gruppen (G1, G2, G3, G ) von Kontakt- steilen (K-i, K2, K3, K4) der Leiterschicht (13, 13‘), ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei verschiedene Ströme (h, l2, I3, I4) und/oder Spannungen zeitlich sequenziell gemessen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ermittlung der räumlichen Lage der Durchbruchstelle (D) stufenweise erfolgt, wobei in einer ersten Stufe

Informationen darüber ermittelt werden, ob die Durchbruchstelle in einem ersten räumli- chen Bereich liegt, und in zumindest einer weiteren Stufe eine genauere Verödung der Durchbruchstelle in dem ersten räumlichen Bereich erfolgt. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ermittlung der räumlichen Lage der Durchbruchstelle (D) unter Nutzung zumindest eines mobilen bzw. mobil anbringbaren Messsensors erfolgt, vorzugsweise zumindest einer induktiv und/oder kapazitiv arbeitenden Messelektrode (M-i, M2, M3, M4). 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Ermittlung der räum- lichen Lage der Durchbruchstelle (D) ein Wechselspannungssignal (U~) zwischen der Ob- jektoberfläche (OF) und der Leiterschicht (13, 13‘) angelegt wird, vorzugsweise einer Gleichspannung (U0) überlagert wird. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf Basis eines/einer zwischen Objektoberfläche (OF) und der Leiterschicht (13, 13‘) gemessenen Stroms (h, l2, l3, l4), vorzugsweise durch eine Stromsummenbildung, und/oder Spannung ein Defekt- ausmaß der Durchbruchstelle (D) der ersten Schutzschicht (11 ) zwischen der Objektober- fläche (OF) und der Leiterschicht (13, 13‘) detektiert wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Schritt zunächst auf die Objektoberfläche (OF) eine Schichtanordnung (10) aufgebracht wird, die zumindest

- eine der Objektoberfläche (OF) zugewandte erste Isolierschicht (11 ) aus elektrisch isolierendem Material,

- eine, optional strukturierte, Leiterschicht (13, 13‘), welche sich auf der von der Objekt- oberfläche (OF) abgewandten Seite der ersten Isolierschicht (11 ) befindet, und

- eine zweite Isolierschicht (12) aus elektrisch isolierendem Material, welche sich auf der von der ersten Isolierschicht (1 1 ) abgewandten Seite der Leiterschicht (13, 13‘) befin- det,

aufweist.

10. Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem (1 ) für ein leitfähiges Objekt (O), wel- ches Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem (1 ) zumindest folgende Komponenten umfasst:

eine auf einer Objektoberfläche (OF) des Objekts (O) aufzubringende oder aufge- brachte Schichtanordnung (10), welche zumindest

- eine der Objektoberfläche (OF) zugewandte erste Isolierschicht (11 ) aus elektrisch isolierendem Material,

- eine, optional strukturierte, Leiterschicht (13, 13‘), welche sich auf der von der Ob- jektoberfläche (OF) abgewandten Seite der ersten Isolierschicht (1 1 ) befindet, und

- eine zweite Isolierschicht (12) aus elektrisch isolierendem Material, welche sich auf der von der ersten Isolierschicht (11 ) abgewandten Seite der Leiterschicht (13, 13‘) befindet,

aufweist,

eine Steuer- und Kontrolleinrichtung (20), welche ausgebildet ist, um zumindest zeit- weise eine Spannung (U0, U~) zwischen der Objektoberfläche (OF) und der Leiter- schicht (13, 13‘) anzulegen und um zumindest zeitweise ein Auftreten eines Stroms (h, l2, I3, L) zu detektieren,

wobei die Steuer- und Kontrolleinrichtung (20), dazu ausgebildet ist, um bei einem Auftre- ten eines solchen Stroms (h, l2, I3, L), auf Basis zumindest eines Messsignals, welches einen entlang eines Bereichs der Leiterschicht (13, 13‘) fließenden Strom (h, l2, l3, l4) und/oder eine über einen Bereich der Leiterschicht (13, 13‘) abfallende Spannung reprä- sentiert, eine räumliche Lage einer Durchbruchstelle (D) der ersten Schutzschicht (1 1 ) zwischen der Objektoberfläche (OF) und der Leiterschicht (13, 13‘) zu ermitteln.

1 1. Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem nach Anspruch 10, wobei die Leiter- schicht (13‘) zumindest eine schlingenförmig angeordnete Leiterbahn (14) umfasst.

12. Objektanordnung (100) umfassend zumindest ein vor Korrosion zu schützendes Ob- jekt (O) und ein Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem (1 ) nach Anspruch 10 oder 1 1 .

13. Leiterschicht-Beschichtungsmaterial, vorzugsweise Leiterschicht-Lack, insbesondere für eine Leiterschicht (13, 13‘) zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der An- sprüche 1 bis 9 und/oder mit einem Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem (1 ) nach Anspruch 10 oder 1 1 , welcher zumindest folgende Komponenten umfasst: (i) zumindest eine leitfähige Komponente, wobei die leitfähige Komponente vorzugsweise Carbon-Nanotubes umfasst;

(ii) optional zumindest ein Lösemittel;

(iii) optional zumindest ein Bindemittel;

(iv) optional zumindest ein Dispergieradditiv.

14. Isolierschicht-Beschichtungsmaterial, vorzugsweise Isolierschicht-Lack, insbesondere für eine erste Isolierschicht (11 ) und/oder zweite Isolierschicht (12) zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder mit einem Korrosions- schütz- und -Überwachungssystem (1 ) nach Anspruch 10 oder 1 1 , welcher zumindest folgende Komponenten umfasst:

(i) Substanz, welche ausgewählt ist aus einem isolierenden Material, bevorzugt aus einem Polymer;

(ii) optional zumindest ein Lösemittel;

(iii) optional zumindest ein Bindemittel;

(iv) optional zumindest ein Farbpigment;

(v) optional zumindest ein Dispergieradditiv;

(vi) optional zumindest ein Rheologieadditiv. 15. Verwendung eines Leiterschicht-Beschichtungsmaterials nach Anspruch 13 und/oder eines Isolierschicht-Beschichtungsmaterials nach Anspruch 14 in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder in einem Korrosionsschutz- und -überwachungs- system (1 ) nach Anspruch 10 oder 1 1.

Description:
Korrosionsschutz und Korrosionsschutzüberwachung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrosionsschutz und zur Korrosionsschutzüber- wachung eines leitfähigen Objekts, bei dem auf einer zu schützenden Objektoberfläche des Objekts zumindest eine Schichtanordnung aufgebracht wird, wobei diese Schichtan- ordnung zumindest eine der Objektoberfläche zugewandte erste Isolierschicht aus elektrisch isolierendem Material, eine Leiterschicht, welche sich auf der von der Objekt- oberfläche abgewandten Seite der ersten Isolierschicht befindet, und eine zweite Isolier- Schicht aus elektrisch isolierendem Material, welche sich auf der von der ersten Isolier- schicht abgewandten Seite der Leiterschicht befindet, aufweist und wobei zwischen der Objektoberfläche bzw. dem Objekt und der Leiterschicht zumindest zeitweise eine Span- nung angelegt wird und zumindest zeitweise ein Auftreten eines Stroms zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht geprüft wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem für ein leitfähiges Objekt, welches zu- mindest die zuvor genannte Schichtanordnung sowie eine Steuer- und Kontrolleinrichtung aufweist, um eine entsprechende Spannung zwischen der Objektoberfläche und der Lei- terschicht anzulegen und ein Auftreten eines Stroms zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht zu prüfen. Zudem betrifft die Erfindung eine Objektanordnung mit einem solchen Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem. Im Übrigen betrifft die Erfindung ein für dieses Verfahren bzw. System geeignetes Leiterschicht-Beschichtungsmaterial sowie ein Isolierschicht-Beschichtungsmaterial.

Um leitfähige, üblicherweise metallische, Objekte vor Korrosion zu schützen, sind ver- schiedene Verfahren bekannt. In den meisten Fällen wird die Oberfläche des zu schüt- zenden Objekts mit Hilfe von Beschichtungen geschützt. In vielen Fällen werden hierzu mehrere Schichten übereinander, auch aus unterschiedlichen Materialien, aufgetragen. Die Beschichtung kann beispielsweise in Form von Lackierungen, Anstrichen oder der- gleichen erfolgen. Für bestimmte Bereiche kommt auch das Aufträgen bzw. Aufspritzen von dickeren zähflüssigen Medien und/oder Ölen in Frage, wie beispielsweise beim Un- terbodenschutz oder bei Hohlraumversiegelungen von Kraftfahrzeugen. Weitere Arten von Beschichtungen können durch eine galvanische Oberflächenbehandlung wie bei- spielsweise Verzinkung oder dergleichen erzeugt werden. Bei all diesen„passiven“ Korro- sionsschutzverfahren durch „einfache“ Beschichtungen wird das angreifende Medium, beispielsweise Wasser bzw. Feuchtigkeit und/oder Salz, durch die Beschichtung von ei- nem direkten Kontakt mit der Werkstoffoberfläche, häufig Stahl oder ein anderes korro- sionsanfälliges Metall, ferngehalten. Ein Problem hierbei ist, dass schon kleine lokale Be- schädigungen in der Beschichtung dazu führen, dass das angreifende Medium mit der Objektoberfläche in Kontakt kommt, dort zur Korrosion führt und sich bereits dadurch die Beschädigung der Beschichtung relativ schnell ausbreitet. Dies führt dann oft nicht nur dazu, dass die Beschichtung erneuert werden muss, sondern in manchen Fällen auch zu sehr aufwändigen Restaurierungsarbeiten am Objekt selber, das in großen Bereichen durch die Korrosion zerstört sein kann. Insbesondere wenn sich solche Schäden unbe- merkt großflächig ausbreiten, ist oftmals eine Instandsetzung der Beschichtung nur sinn- voll, wenn sie komplett entfernt und neu aufgebracht wird, d. h. das Objekt einer komplet- ten Restaurierung und Neubeschichtung unterzogen wird.

Um den Korrosionsschutz zu verbessern, wird bereits seit Jahrzehnten an manchen Ob- jekten auch ein sogenannter„kathodischer Korrosionsschutz“ eingesetzt. Bei einem„akti- ven“ kathodischen Korrosionsschutz wird dafür gesorgt, dass bei einer Verletzung der Schutzbeschichtung lokal ein Strom fließt, welcher der Korrosion entgegenwirken kann. Hierzu wird neben der eigentlichen Schutzbeschichtung aus isolierendem bzw. nicht- leitfähigem Material eine Elektrodenanordnung bzw. Elektrodenstruktur aus elektrisch leitendem Material aufgebracht, beispielsweise in Form von Drähten, Gitternetzen oder dergleichen. Mit Hilfe einer Spannungsquelle wird eine Potentialdifferenz zwischen dem zu schützenden Objekt, also der Objektoberfläche, und der Elektrode angelegt, wobei der negative Pol (Minuspol) am Objekt und der positive Pol an der Elektrodenstruktur anlie- gen. Befindet sich auf der Oberfläche des Objekts dann ein Elektrolyt, beispielsweise feuchter Staub, Salzwasser, Süßwasser, Schneematsch oder feuchtes Erdreich und der- gleichen, so wird an einer schadhaften Stelle, an der der Elektrolyt normalerweise zu ei- ner Korrosion der Objektoberfläche führen könnte, von der Elektrodenstruktur zur Ober- fläche über den Elektrolyten eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt, wodurch ein kleiner Gleichstrom von der Elektrodenstruktur über den Elektrolyten in die Metalloberflä- che fließt. Dieser wirkt dem Abwandern positiver Metallionen von der Metalloberfläche entgegen und verhindert oder reduziert damit zumindest stark die Korrosion, d. h. die Auf- lösung des Metalluntergrunds. Im Idealfall führt dies dazu, dass sich die Beschichtung durch den kathodischen Schutzstrom quasi selbst heilt. Der Verlust der passiven intakten Beschichtung wird durch den aktiven Korrosionsschutz lokal kompensiert. Die notwendi- gen Ströme sind meist gering, da in der Regel die Beschädigung einer Beschichtung nur lokal erfolgt. Der kathodische Korrosionsschutz wirkt dabei immer dann, wenn die Schutz- Schicht beschädigt ist und ein Elektrolyt die Schadstelle befeuchtet. Ist das Objekt bzw. die beschichtete Oberfläche trocken, z. B. durch ein Austrocknen der Schadstelle in war- men Sommermonaten, fließt auch kein Strom. Dies ist auch nicht erforderlich, da dann keine Korrosionsprozesse ablaufen können.

Ein solches System lässt sich an vielen korrosionsgefährdeten Objekten einsetzen, insbe- sondere an großen Stahlkonstruktionen, z. B. an Brücken oder anderen Bauwerken, aber auch an Fahrzeugen, beispielsweise an Kfz, wie dies in der WO 87/00558 A1 beschrieben wird. Ganz besonders interessant sind solche Systeme für Objekte, die mit Salzwasser in Kontakt kommen, wie beispielsweise Schiffe, Bauwerke in Hafenanlagen und/oder Offs- hore-Plattformen. Hier ist in besonderer Weise der Bereich anfällig, der beispielsweise durch Tidenhub oder Wellengang nur zeitweise mit dem Salzwasser in Berührung kommt und zudem auch noch besonderen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, die zur Beschädigung der Oberfläche führen könnten.

Auch wenn dieser aktive Korrosionsschutz sehr hilfreich ist, um ein Ausbreiten der Korro- sion an Schadstellen der Schutzbeschichtung zu verzögern bzw. zu verhindern, verhindert dies nicht die Beschädigung der Schutzschicht an sich. Im Übrigen kann es auch ohne Korrosion dazu kommen, dass sich die Beschädigung der Schutzschicht dennoch aus- breitet, da ja an der betreffenden Stelle grundsätzlich ein Angriffspunkt besteht, an dem sich die Beschichtung weiter von der Objektoberfläche lösen könnte, beispielsweise ein Lack abblättern kann etc. Dies gilt gerade für die Einsatzbereiche in sehr aggressiven Umgebungen wie dem genannten wechselnden Kontakt mit Salzwasser, da ja auch die mechanische Belastung auf die Vergrößerung der Schadstelle wirken kann. Insofern wäre es auch beim Einsatz eines„aktiven“ Korrosionsschutzes sinnvoll, rechtzeitig mit verhält- nismäßig geringem Aufwand die Schutzschicht wieder instand zu setzen, um so eine möglichst hohe Langlebigkeit der Objekte zu erreichen. Bei einigen Systemen, wie bei- spielsweise bei dem in der genannten WO 87/00558 A1 genannten System, gibt es zwar eine Betriebsanzeigevorrichtung in Form einer Kontrollleuchte, die anzeigt, dass ein Schutzstrom fließt. Damit wird jedoch lediglich angezeigt, dass das System funktioniert und dass prinzipiell eine Beschädigung vorhanden ist. Eine lokal beschränkte Reparatur der Schutzschicht ist jedoch nur möglich, wenn der Schadensort bekannt ist. In den mei- sten Fällen führt dies letztlich dazu, dass mit einer Schadensbeseitigung so lange gewar- tet wird, bis irgendwann die Beschichtung des gesamten Objekts, beispielsweise die Un- terbodenbeschichtung insgesamt, komplett erneuert werden muss. Dies ist insbesondere bei größeren Objekten ungünstig, da dort eine vollständige Schichterneuerung meist sehr aufwändig und teuer ist. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zum Kor- rosionsschutz und zur Korrosionsschutzüberwachung anzugeben, welches dieses Prob- lem adressiert und die Möglichkeit bietet, Defektstellen in der Schutzschicht des passiven Korrosionsschutzes schneller zu finden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Korro- sionsschutz- und -Überwachungssystem gemäß Patentanspruch 10 gelöst.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muss, wie bereits oben beschrie- ben, auf der zu schützenden Objektoberfläche, beispielsweise der Metalloberfläche, des Objekts, z. B. eines Werkstücks, Fahrzeugs, Bauwerks etc. oder Teils davon, zumindest eine Schichtanordnung aufgebracht sein.

Diese weist zumindest eine der Objektoberfläche zugewandte (also beispielsweise auf der Objektoberfläche direkt oder indirekt, d. h. mit weiteren Grundierungsschichten darunter, angeordnete) erste Isolierschicht aus elektrisch isolierendem bzw. nicht-leitfähigem Mate- rial auf. Diese erste Isolierschicht wird im Folgenden auch als Basis- oder Grundschicht bezeichnet. Sie bildet quasi eine erste, innere Schutzschicht für die Objektoberfläche auch gegen die korrosive Einwirkung der Umgebung.

Weiterhin weist die Schichtanordnung eine Leiterschicht auf, die sich auf der von der Ob- jektoberfläche abgewandten Seite der ersten Isolierschicht befindet. Diese Leiterschicht ist also durch die erste Isolierschicht von der Objektoberfläche elektrisch, d. h. galvanisch, getrennt. Während die erste Isolierschicht im Allgemeinen im Wesentlichen vollflächig deckend ist, kann diese Leiterschicht optional auch strukturiert sein, d. h. sie kann auch nur bereichsweise auf der ersten Isolierschicht angeordnet sein. Eine mögliche bevorzug- te Struktur kann beispielsweise, wie später erläutert, eine Art schlingenförmiger Leiter oder dergleichen sein. Diese Leiterschicht kann, wie später noch erläutert wird, mit unter- schiedlichen Verfahren auf die erste Isolierschicht aufgebracht sein.

Schließlich umfasst die Schichtanordnung zumindest noch eine zweite Isolierschicht aus elektrisch isolierendem bzw. nicht-leitfähigem Material, welche sich auf der von der ersten Isolierschicht abgewandten Seite der Leiterschicht befindet. Auch diese zweite Isolier- schicht ist vorzugsweise im Wesentlichen vollflächig deckend und bildet somit eine zweite, äußere Schutzschicht. Diese zweite Isolierschicht wird daher im Folgenden auch als Deckschicht bezeichnet. Wie die erste Isolierschicht bzw. Basisschicht kann auch diese Deckschicht aus einem beliebigen isolierenden Beschichtungsmaterial gefertigt sein, vor- zugsweise in Form eines Lacks oder dergleichen.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zudem zumindest zeitweise eine Spannung zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht angelegt. Außerdem wird zumindest zweitweise ein Auftreten eines Stroms zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht geprüft, d. h. es wird beispielsweise gemessen, ob ein Stromfluss stattfindet, nämlich des kathodischen Schutzstroms, der im Falle eines Beschichtungsdefekts auftre- ten soll. Das Auftreten eines Stroms zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht kann dabei z. B. auch über den Spannungsabfall registriert werden.

Erfindungsgemäß wird bei einem Auftreten eines solchen Stroms auf Basis zumindest eines Messsignals, welches einen entlang eines Bereichs der Leiterschicht fließenden Strom und/oder eine über einen Bereich der Leiterschicht abfallende Spannung repräsen- tiert, eine räumliche Lage einer Durchbruchstelle (im Folgenden auch als Defektstelle oder Leck bezeichnet) der ersten Schutzschicht zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht ermittelt. Zur Gewinnung des Messsignals kann, wie später noch erläutert wird, direkt ein Strom oder eine Spannung zwischen einer Kontaktstelle an der Leiter- schicht und der Objektoberfläche bzw. dem Objekt (z. B. dort auch an einer Kontaktstelle) gemessen werden oder es können induktiv, kapazitiv oder in sonstiger Weise geeignete Signale gewonnen werden. Dieses Messsignal kann wie später noch erläutert wird, auch eine Feldstärke und/oder Stromdichte sein.

Unter einer Ermittlung einer räumliche Lage einer Durchbruchstelle (im Folgenden auch als Lokalisierung oder Verödung bezeichnet) wird hierbei verstanden, dass in irgendeiner Weise eine Ortsinformation gewonnen wird, in welchem Bereich sich diese Durchbruch- steile (mit hoher Wahrscheinlichkeit) befindet, mit der also eine räumliche Eingrenzung des Lecks bzw. Leckbereichs an der Objektoberfläche möglich ist. Auch wenn es dabei bevorzugt ist, den Ort der Durchbruchstelle möglichst genau zu lokalisieren, ist es aber auch schon von Vorteil und liegt im Rahmen der Erfindung, wenn mit Hilfe des erfin- dungsgemäßen Verfahrens eine gröbere räumliche Lokalisierung erfolgt, d. h. dass die Ortsinformationen einen bestimmten Teilbereich des Objekts, z. B. einen Teilbereich be- zogen auf eine zusammenhängende Leiterschicht, angeben, in dem sich mit entspre- chend hoher Wahrscheinlichkeit die Durchbruchstelle befindet. So ist z. B. eine Genauig- keit der Lokalisierung von einem Meter zumeist ausreichend, so dass vorzugsweise bei einer Lokalisierung zumindest eine Eingrenzung auf einen Bereich innerhalb von 1 m 2 erfolgt.

Die ermittelte Ortsinformation kann dann in geeigneter Weise ausgegeben und/oder an- gezeigt werden und/oder für spätere Ausgaben bzw. Anzeigen und/oder Protokollierungs- zwecke gespeichert werden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also nicht nur zusätzlich zum passiven Korrosionsschutz durch den aktiven, kathodischen Korrosionsschutz bei einer lokalen Beschädigung der Beschichtung der Korrosionsschutz aufrechterhalten werden, sondern es kann zudem der Ort der lokalen Beschädigung signalisiert werden und so rechtzeitig für eine lokal begrenzte Reparatur gesorgt werden. Dadurch kann auf besonders effizien- te Weise der die Lebensdauer des Objekts verlängernde Korrosionsschutz intakt gehalten werden. Eine derartige bedarfsgerechte Instandhaltung bietet nicht nur einen erheblich verbesserten Schutz, sondern auch große Einsparpotenziale, von der Reduktion des Lackverbrauchs über den verringerten Anfall an Strahlmittel zur Entfernung der Beschich- tung bis hin zu geringerem Materialabtrag des Objekts.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann an Objekten genutzt werden, welche bereits eine geeignete mehrlagige Schichtanordnung aufweisen, da sie z. B. schon durch einen ka- thodischen Schutzstrom geschützt werden sollen. Ebenso kann aber im Rahmen des er- findungsgemäßen Verfahrens auf die Objektoberfläche zunächst eine solche Schichtan- ordnung aufgebracht werden. Ein erfindungsgemäßes Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem für ein leitfähiges Objekt umfasst dementsprechend zumindest eine auf einer zu schützenden Objektober- fläche des Objekts aufzubringende oder bereits aufgebrachte mehrlagige Schichtanord- nung. Diese weist zumindest eine - im bestimmungsgemäß aufgebrachten Zustand auf dem Objekt - der Objektoberfläche zugewandte erste Isolierschicht bzw. Schutzschicht aus elektrisch isolierendem Material sowie eine - optional strukturierte - Leiterschicht, welche sich auf der von der Objektoberfläche abgewandten Seite der ersten Isolierschicht befindet, und eine zweite Isolierschicht aus elektrisch isolierendem Material auf, welche sich auf der von der ersten Isolierschicht abgewandten Seite der Leiterschicht befindet. Zudem umfasst das erfindungsgemäße Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem eine Steuer- und Kontrolleinrichtung, welche ausgebildet ist, um zumindest zeitweise eine Spannung zwischen der zu schützenden Objektoberfläche und der Leiterschicht anzule- gen und zumindest zeitweise ein Auftreten eines Stroms zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht zu prüfen. Diese Steuer- und Kontrolleinrichtung ist erfindungsge- mäß zudem so ausgebildet, um bei einem Auftreten eines solchen Stroms auf Basis zu- mindest eines Messsignals, welches einen entlang eines Bereichs der Leiterschicht flie- ßenden Strom und/oder eine über einen Bereich der Leiterschicht abfallende Spannung repräsentiert, eine räumliche Lage einer Durchbruchstelle der ersten Schutzschicht zwi- schen der Objektoberfläche und der Leiterschicht zu ermitteln. Die Steuer- und Kontrolleinrichtung kann dabei auch mehrere Teilvorrichtungen bzw. Ein- heiten umfassen, wie beispielsweise eine oder mehrere Spannungsquelle(n), Steuer- bzw. Kontrolleinheit(en) und ggf. zusätzliche Schalteinrichtung(en), um beispielsweise in definierter Weise gesteuert Strom über ganz bestimmte Kontaktstellen am Objekt und/oder der Leiterschicht fließen zu lassen oder einen Stromfluss zu unterbrechen. Hier- für werden später noch Beispiele gegeben. Die Steuer- und Kontrolleinrichtung weist be- vorzugt auch geeignete Mittel auf, um in der zuvor erwähnten Weise die Ortsinformatio- nen auszugeben bzw. anzuzeigen und/oder für eine spätere Ausgabe und/oder Anzeige und/oder Protokollierungszwecke zu speichern. Eine erfindungsgemäße Objektanordnung umfasst zumindest ein vor Korrosion zu schüt- zendes Objekt sowie ein Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem, wobei die Schichtanordnung des Korrosionsschutz- und -Überwachungssystems auf der Objektober- fläche des zu schützenden Objekts angebracht und mit der Steuer- und Kontrolleinrich- tung verbunden ist.

Grundsätzlich kann mehreren Objekten gemeinsam ein Korrosionsschutz- und -über- wachungssystem zugewiesen sein, wobei dann auf den Objekten jeweils entsprechende Schichtanordnungen aufgebracht sind, welche an eine gemeinsame Steuer- und Kontrol- leinrichtung gekoppelt sind, die entsprechend Ausgänge bzw. Anschlüsse für die ver- schiedenen Schichtanordnungen der unterschiedlichen Objekte aufweist. Ebenso könnten aber auch unterschiedliche Objekte, auf denen jeweils eine entsprechende Schichtanord- nung aufgebracht ist, eigenen Steuer- und Kontrolleinrichtungen zugeordnet sein, die dann beispielsweise mit einer gemeinsamen Zentrale zur Überwachung der verschiede- nen Steuer- und Kontrolleinrichtungen gekoppelt sind. Die Erfindung umfasst weiterhin ein Leiterschicht-Beschichtungsmaterial, vorzugsweise einen Leiterschicht-Lack, welches zumindest die folgenden Komponenten umfasst:

(i) zumindest eine leitfähige Komponente;

(ii) optional zumindest ein Lösemittel;

(iii) optional zumindest ein Bindemittel;

(iv) optional zumindest ein Dispergieradditiv.

Weiterhin umfasst die Erfindung ein Isolierschicht-Beschichtungsmaterial, vorzugsweise einen Isolierschichtlack, welches zumindest die folgenden Komponenten umfasst:

(i) eine Substanz, welche ausgewählt ist aus einem isolierenden Material;

(ii) optional zumindest ein Lösemittel;

(iii) optional zumindest ein Bindemittel;

(iv) optional zumindest ein Farbpigment;

(v) optional zumindest ein Dispergieradditiv;

(vi) optional zumindest ein Rheologieadditiv.

Besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele für solche Leiterschicht-Beschichtungs- materialien bzw. Isolierschicht-Beschichtungsmaterialien werden später noch gegeben. Das Leiterschicht-Beschichtungsmaterial und/oder das Isolierschicht-Beschichtungs- material dienen bevorzugt zur Verwendung in dem genannten Verfahren bzw. dem erfin- dungsgemäßen Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem.

Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung er- geben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den ab- hängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen bzw. Beschreibungsteilen einer ande- ren Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbei- spielen bzw. Varianten kombiniert werden können.

Erfindungsgemäß soll eine Gewinnung einer Lokalisierungsinformation bzw. Ortsinforma- tion über eine räumliche Lage der Durchbruchstelle auf Basis eines Messsignals erfolgen, welches einen entlang eines Bereichs der Leiterschicht fließenden Strom und/oder eine über einen Bereich der Leiterschicht abfallende Spannung repräsentiert. Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Bevorzugt wird bei Auftreten eines Stroms, d. h. wenn zunächst festgestellt wird, dass überhaupt ein Strom auftritt und somit eine Durchbruchstelle detektiert wird, dafür gesorgt, dass eine definierte Spannung zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht ge- halten wird. Die Steuer- und Kontrolleinrichtung kann die Spannung also auf einen mög- liehst definierten Wert steuern bzw. regeln. So kann ein ausreichender kathodischer Schutzstrom zur Verfügung gestellt werden. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine relativ geringe Gleichspannung, um eine Elektrolysebildung bzw. Knallgasbildung zu vermeiden, bevorzugt um eine Spannung von maximal 1 ,23 Volt, besonders bevorzugt ca. 1 Volt. Wie später noch erläutert wird, kann es bei bestimmten Ausführungsbeispielen von Vorteil sein, wenn auch eine Wechselspannung für den Zweck der Lokalisierung der Durchbruchstelle angelegt wird. In diesem Fall kann diese definierte Gleichspannung eine Mindest- oder Basisspannung bilden, die dann mit einer definierten Wechselspannung überlagert werden kann. Besonders bevorzugt wird die räumliche Lage der Durchbruchstelle auf Basis einer Strom- und/oder Spannungsverteilung ermittelt.

Vorzugsweise kann hierzu die Positionsermittlung auf Basis der Verhältnisse von Strömen und/oder Spannungen zwischen der Objektoberfläche und verschiedenen, räumlich von- einander beabstandeten Kontaktstellen der Leiterschicht erfolgen. Anhand der Ströme, die über verschiedene, räumlich getrennte Kontaktstellen der Leiterschicht zur Objekt- oberfläche fließen, können besonders gut Messsignale gewonnen werden (bzw. die Strommesswerte können als entsprechende Messsignale genutzt werden), um jeweils ein Maß für die entlang verschiedener Bereiche der Leiterschicht fließenden Ströme bzw. abfallenden Spannungen, also eine Strom- und/oder Spannungsverteilung, zu erhalten.

Die Nutzung von zumindest zwei räumlich voneinander beabstandeten, getrennten Kon- taktstellen an der, gegebenenfalls strukturierten, Leiterschicht erlaubt also eine besonders einfache Ermittlung einer räumlichen Lage der Durchbruchstelle, zumindest beispielswei- se eine Eingrenzung auf einen bestimmten Bereich zwischen den beiden Kontaktstellen an der Leiterschicht, wie dies später noch an Beispielen erläutert wird. Vorzugsweise ist die Leiterfläche so ausgebildet, dass der Flächenwiderstand über die Fläche weitgehend konstant ist, d. h. sich räumlich nicht oder zumindest nur sehr gering unterscheidet. Bei den Kontaktstellen kann es sich z. B. um Kontaktflächen, spezielle Kontaktelemente bzw. -elektroden, Steckverbinder o. Ä. handeln, die am Objekt bzw. an der Leiterschicht für einen solchen Kontakt mit der Spannungsquelle angeordnet sind. Ein Beispiel hierfür wären Kontaktfähnchen, an denen Klemmen befestigt werden, die über geeignete Leitun- gen mit der Spannungsquelle verbunden sind. Am Objekt kann es ausreichen und gegebenenfalls vorteilhaft sein, nur eine Kontaktstelle zu nutzen, um einen definierten Weg für die Ortsmessung bzw. die Ortsinformationsge- winnung zur Verfügung zu stellen. Bevorzugt kann aber das Objekt (über eine definierte Kontaktstelle oder an einer Vielzahl von Kontaktstellen) auch auf Massepotential liegen und der„Minuspol“ der Spannungsquelle der Steuer- und Kontrolleinrichtung wird eben- falls durch das Massepotential gebildet. Dann ist keine zusätzliche Verbindung des Ob- jekts mit dem Minuspol erforderlich.

Bevorzugt kann nicht nur ein einzelner Strom an einer einzelnen Kontaktstelle sondern zusätzlich oder alternativ auch zumindest ein Summenstrom einer Gruppe von Kontakt- stellen (d. h. die Summe der Einzelströme an den Kontaktstellen der Gruppe) der Leiter- schicht ermittelt und für die Auswertung herangezogen werden, sofern an der Leiter- schicht mehr als zwei Kontaktstellen genutzt werden. Es können auch Summenströme mehrerer unterschiedlicher Gruppen herangezogen werden, wobei eine Kontaktstelle auch zu mehreren Gruppen gehören kann.

Bei Kenntnis der Ströme bzw. Spannungen, insbesondere der Strom- und/oder Span- nungsverteilung, zwischen dem Objekt bzw. der Objektoberfläche und den verschiedenen Kontaktstellen bzw. Kontaktstellengruppen sowie gegebenenfalls unter Nutzung von wei- teren Informationen bzw. Kenntnis von weiteren Systemparametern, z. B. die elektrischen Eigenschaften des Beschichtungssystems bzw. der Schichtanordnung, wie spezifischer Flächenwiderstand, Kapazität etc., lassen sich so die gewünschten Lokalisierungsinfor- mationen gewinnen. Die Genauigkeit kann dabei von dem konkreten Systemaufbau und der Genauigkeit der Systemparameter abhängig sein. Die Steuer- und Kontrolleinrichtung kann hierzu wie erwähnt auch zusätzliche Schaltein- richtungen aufweisen, um beispielsweise in definierter Weise gesteuert Strom über be- stimmte Kontaktstellen am Objekt und/oder der Leiterschicht fließen zu lassen oder einen Stromfluss an bestimmten Kontaktstellen zu unterbrechen. Beispielsweise könnten in den Fällen, wenn wegen des besseren Stromflusses für den kathodischen Korrosionsschutz auch das leitfähige Objekt mehr als eine Kontaktstelle bzw. Verbindung zur Spannungs- quelle aufweist, zum Zweck der Lokalisierung alle elektrischen Verbindungen bis auf die zu einer definierten Kontaktstelle über Schalteinrichtungen unterbrochen werden, um so eine bessere Lokalisierung durchzuführen. Ebenso können Schalteinrichtungen dazu ge- nutzt werden, um Kontaktstellen zu verbinden. Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung werden ein Strom zwischen einer ersten Kontaktstelle von zumindest zwei Kontaktstellen an der Leiterschicht und der Objektober- fläche sowie ein Strom zwischen einer zweiten Kontaktstelle der zumindest zwei Kontakt- steilen an der Leiterschicht und der Objektoberfläche gemessen. Darauf basierend erfolgt dann eine Detektion der räumlichen Lage der Durchbruchstelle. Dies ist besonders ein- fach, wenn die Leiterschicht in geeigneter Weise strukturiert ist, beispielsweise bei einer bevorzugten Variante zumindest eine schlingenförmig angeordnete Leiterbahn umfasst bzw. eine Mäanderstruktur aufweist. In diesem Fall reichen zwei Kontaktstellen an den beiden Enden bzw. Endbereichen der schlingenförmig angeordneten Leiterbahn aus, um festzustellen, an welchem Ort entlang der Leiterbahn die Durchbruchstelle (in etwa) an- geordnet sein muss. Ist der Verlauf der Leiterbahn auf der Objektoberfläche bekannt, bei- spielsweise auf einem Plan hinterlegt, kann so ziemlich genau der Ort der Durchbruchstel- le auf dem Objekt angegeben werden und es könnten entsprechend lokale Reparaturar- beiten durch geführt werden. Eine Strommessung kann jeweils bevorzugt mittels eines Strommesswiderstands (Shunts) erfolgen, wobei üblicherweise mittels eines Differenzverstärkers über dem Strommesswiderstand die Spannung abgegriffen wird, welche ein Maß für den Strom ist. Der Ausgangswert kann bevorzugt (beispielsweise in einem geeigneten Analog-/Digital- Wandler oder über einen Spannungs-/Frequenzwandler) digitalisiert werden, so dass die weitere Verarbeitung der Messwerte mit Hilfe einer geeigneten Rechnereinrichtung durchgeführt werden kann. Dies macht es besonders einfach, die erforderlichen Rech- nungen zur Ermittlung der Lokalisierungsinformationen durchzuführen und insbesondere auch beliebige Summenströme beliebiger Gruppen von Kontaktstellen sowie Verhältnisse von Strömen und/oder Spannungen betreffend bestimmte Kontaktstellen oder Kontaktstel- lengruppen zu ermitteln und in den Berechnungen zu verwenden.

Je nach Aufbau können verschiedene Ströme und/oder Spannungen gleichzeitig gemes- sen bzw. erfasst und zur Ermittlung der räumlichen Lage der Durchbruchstelle verwendet werden, oder es werden verschiedene Ströme und/oder Spannungen zeitlich sequenziell gemessen. Zeitlich sequenziell heißt, dass auch die Ströme und/oder Spannungen mehr- fach hintereinander zeitlich wiederkehrend abgefragt werden können, vorzugsweise zyk- lisch wiederkehrend. Beispielsweise könnten gruppenweise nacheinander die Ströme von verschiedenen Kontaktstellen der Leiterschicht abgefragt werden, wobei auch Summen- ströme verschiedener Gruppen nacheinander erfasst werden können. Eine solche Mes- sung und ggf. auch Weiterübermittlung und/oder Verarbeitung der verschiedenen Mess- daten in einem solchen zeitlichen Multiplexverfahren hat den Vorteil, dass der Elektronik- aufwand reduziert wird, weil über eine Umschaltung mit nur einer Stromsensorelektronik gemessen werden kann.

Wie bereits oben erwähnt, hängt die Genauigkeit der Lokalisierung der räumlichen Lage in der Regel vom jeweiligen Aufbau des Gesamtsystems ab, beispielsweise wie groß das zu schützende Objekt ist, wie die Objektoberfläche geformt ist, wie viele und an welchen Stellen die Kontaktstellen angebracht sind, in welcher Form die Leiterschicht ausgebildet ist (strukturiert oder nicht und wenn ja, in welcher Form die Struktur aufgebaut ist). Wünschenswert ist eine möglichst genaue Lokalisierung, allerdings reicht in einigen An- wendungsfällen auch eine Lokalisierung auf bestimmte Bereiche aus, beispielsweise bei einer sehr komplexen und großen Brückenstruktur eine Lokalisierung auf eine Seite eines Brückenpfeilers etc. oder einen Teilbereich auf dieser Seite. Je genauer die Lokalisierung erfolgen muss, umso größer sind die Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Leiterschicht und den Systemaufwand. Um diesen Aufwand gering zu halten und im Falle des Auftretens einer Defektstelle dennoch eine möglichst genaue Lokalisierung zu erlauben, kann bei einer bevorzugten Variante eine Ermittlung, d. h. eine Detektion der räumlichen Lage bzw. Verödung der Durchbruchstelle auch stufenweise erfolgen. In einer ersten Stufe können dabei Informationen (Lokalisierungsinformationen) darüber ermittelt werden, ob die Durchbruchstelle in einem bestimmten ersten räumlichen Bereich, z. B. an einem Träger eines größeren Objekts, liegt. In einem weiteren Schritt kann dann eine genauere Verödung der Durchbruchstelle innerhalb des ersten räumli- chen Bereichs edolgen. Dabei kann das Vedahren auch in mehr als zwei Stufen weiterge- fühd und so die Defektstelle auf einen immer engeren Bereich eingegrenzt werden.

Besonders bevorzugt kann hierzu in zumindest einer Stufe eine Detektion der räumlichen Lage der Durchbruchstelle unter Nutzung zumindest eines mobilen bzw. mobil anbringba- ren Messsensors edolgen. Unter „mobilen“ bzw.„mobil anbringbaren“ Messsensor ist hierbei ein Messsensor zu verstehen, der einfach an oder in einem kurzen Abstand ober- halb der Deckschicht z. B. ohne Fixierung (beispielsweise von Hand) über die Deck- Schicht geführt werden oder z. B. dort vorübergehend, beispielsweise über Saugnäpfe, Klemmelemente etc., lösbar stationär positioniert werden kann. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um induktiv und/oder kapazitiv arbeitende Messelektroden. Prinzipiell könnten aber auch Magnetfeldsensoren eingesetzt werden.

Die Verwendung von mobilen bzw. mobil anbringbaren Messsensoren hat den Vorteil, dass die Anzahl der Messsensoren am Objekt gegebenenfalls erheblich reduziert werden kann, da ja für eine genauere Lokalisierung die mobil anbringbaren bzw. mobilen Mess- sensoren eingesetzt werden können, die immer nur dann genutzt werden müssen, wenn innerhalb eines Bereichs eine feinere Lokalisierung gewünscht wird. Diese mobil anbring- baren bzw. mobilen Messsensoren könnten grundsätzlich auch an die Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung angeschlossen sein. Es kann hierbei aber auch ein mobiles Messgerät genutzt werden, welches völlig autark von einer z. B. fest installierten Steuer- und Kontrol- leinrichtung arbeitet. Ein solches mobiles Messgerät kann aber auch wiederum daten- technisch mit der Steuer- und Kontrolleinrichtung gekoppelt sein, ggf. auch über eine wei- tere übergeordnete Steuer- bzw. Kontrollzentrale.

Ganz besonders bevorzugt reicht ein einziger mobiler Messsensor aus, der frei über die Deckschicht geführt wird.

Um bei einem frei über die Deckschicht geführten mobilen Messsensor während der Mes- sung einen möglichst konstanten Abstand zur Leiterfläche einzuhalten, weist der mobiler Messsensor vorzugsweise Gleitelemente auf, mit der der mobiler Messsensor auf der Deckschicht angelegt werden kann und darauf leicht gleitend verschoben werden kann.

Die Defektlokalisierung kann also insbesondere auch ausschließlich mit einem mobilen (kapazitiven) Feldstärkesensor erfolgen, ohne - wie bei den obigen Ausführungsbeispie- len detaillierter ausgeführt - die Ströme in bzw. an den Kontaktierungsstellen (direkt) zu messen. Hierzu kann das Minimum der Feldstärke (vorzugsweise eines Wechselfeldes) gemessen. An der Defektstelle ist die Feldstärke minimal (wegen des hier erzeugten Kurzschlusses gegen Masse). Ebenso kann die Defektlokalisierung kann auch aus- schließlich mit einem mobilen Stromdichtesensor erfolgen, ohne die Ströme in den Kon- taktierungsstellen zu messen. Hierzu wird über lokale maximale Stromdichten die Defekt- steile gesucht. Beispielsweise kann mit einem Magnetometer, einem Handgerät mit Magnetfeldsensor, einfach die höchste Stromdichte und damit auch das größte lokale Magnetfeld an der Oberfläche gesucht werden. Es ist davon auszugehen, dass dies an der Durchbruchstelle auftritt. Besonders vorteilhaft kann das lokale Magnetfeld hierzu mit zwei oder drei ortho- gonal zueinander angeordneten Hall-Sensoren gemessen werden, um die zwei oder drei Raumebenen des Magnetfelds zu erfassen.

Insbesondere beim Einsatz von mobil anbringbaren bzw. mobilen anbringbaren Mess- sensoren, aber auch bei fest angebrachten Messsensoren, kann vorteilhaft zur Detektion der räumlichen Lage der Durchbruchstelle, bevorzugt nur zeitweise, ein Wechselspan- nungssignal zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht angelegt werden.

Wird ein Wechselspannungssignal angelegt, kann mit einer einfachen Spulenanordnung als induktiver Messsensor, vorzugsweise aus zwei oder drei orthogonal zueinander ange- ordneten Spulen, für zwei bzw. drei Raumebenen des Magnetfelds ein dem Stromdichte- wechsel proportionales Signal gemessen werden und hiermit eine Lokalisierung erfolgen. Dabei ist das Stromdichtewechselsignal beispielsweise deutlich höher bzw. kann deutlich höher sein als bei der einfachen Messung des Magnetfelds eines Gleichstroms. Zudem ist bei einem solchen Verfahren anders als bei einer Verwendung von Magnetfeldsensoren, beispielsweise Hall-Sensoren, keine Fremdmagnetfeldkompensation erforderlich.

In Verbindung mit einem Wechselspannungssignal kann auch eine kapazitive Messung durchgeführt werden. An der Defektstelle ist davon auszugehen, dass dort die elektrische Feldstärke am geringsten ist. Entsprechend kann ein Minimum der elektrischen Feldstär- ke detektiert werden. Als Sensor kann hierzu beispielsweise eine mit einer oder mehreren Elektrodenflächen versehene flächige Sensoranordnung genutzt werden, die z. B. auf einer Elektronikplatine angeordnet ist und die mit der Leitschicht der Schichtanordnung am Objekt als Gegenelektrode und der Isolierschicht, d. h. der isolierenden Deckschicht, und ggf. einer darüber liegenden Luftschicht eine Kapazität bildet.

Vorzugsweise wird dieses Wechselspannungssignal einer Gleichspannung zur Erzeugung des kathodischen Schutzstroms überlagert.

Eine Lokalisierung einer Defektstelle unter Nutzung eines Wechselspannungssignals bzw. eines Wechselstroms funktioniert auch dann, wenn an der Leiterstruktur nur eine einzige Kontaktstelle vorhanden ist, über die die Spannung zwischen der Leiterschicht und der Objektoberfläche angelegt wird, und kann somit insbesondere auch gut an Objekten ge- nutzt werden, welche bereits ein System für kathodischen Korrosionsschutz aufweisen und an denen eine Nachrüstung in der erfindungsgemäßen Weise gewünscht wird, ohne dass weitere Kontaktstellen angebracht werden müssen.

Neben der Lokalisierung des Defekts ist es prinzipiell im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich, das Ausmaß des Defekts zu ermitteln, d. h. wie stark der Scha- den ist. Hierzu kann vorzugsweise auf Basis eines/einer zwischen Objektoberfläche und der Leiterschicht gemessenen Stroms und/oder Spannung das Defektausmaß der Durch- bruchsteile der ersten Schutzschicht zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht zumindest näherungsweise detektiert werden. Besonders bevorzugt erfolgt dies durch eine Stromsummenbildung über alle Kontaktstellen, d. h. es wird ermittelt, wie viel Strom insgesamt zwischen der Objektoberfläche und der Leiterschicht fließt. Sowohl die ermittelten Ortsinformationen bzw. die hierfür benötigten Werte und/oder das Defektausmaß bzw. die hierfür benötigten Werte können auch bevorzugt in ein Frequenz- signal kodiert werden und so an entferntere bzw. übergeordnete Rechnereinheiten über- mittelt werden. Ein solches Frequenzsignal kann dann vom Auswerterechner in einfacher Weise abgezählt werden, um dann an die gewünschten Informationen zu kommen und hiermit die weitere Ermittlung der gewünschten Werte durchzuführen bzw. die bereits übermittelten Werte weiterzuverarbeiten.

Bei dem erfindungsgemäßen Leiterschicht-Beschichtungsmaterial, vorzugsweise dem Leiterschicht-Lack oder dergleichen, umfasst die leitfähige Komponente bevorzugt eines oder eine Kombination der folgenden Materialien:

kohlenstoffhaltige Materialien, bevorzugt Graphit und/oder Graphen und/oder Ruß (Carbon black = Pigmentruß, Kohlenschwarz, Industrieruß) und/oder Carbo- Nanotubes;

metallhaltige Materialien und/oder leitfähige Pigmente, bevorzugt Silberpartikel, Gold-Nanopartikel, Platin-Nanopartikel, Silber-Nanopartikel, silberbeschichtete

Glasflakes, silberchrombeschichtete Glasflakes, Titandioxid-Nanopartikel, Kupfer- Nanopartikel;

Polymere, bevorzugt organische leitfähige Polymere und/oder Polymermischun- gen, insbesondere PEDOT:PSS (Poly(3,4-ethylendioxythiophen) Polystyrene Sul- fonate, Polyanilin, Polypyrrol. Eine Nutzung von Carbo-Nanotubes ist ganz besonders bevorzugt.

Das Leiterschicht-Beschichtungsmaterial kann z. B. als Leiterschicht-Lack aufgebracht, beispielsweise gespritzt oder aufgedruckt werden. Je nach Art des Leiterschicht- Beschichtungsmaterials kann es auch nachträglich aufgedampft werden, z. B. in einem physical-vapour-deposition-Verfahren oder Sol-Gel-Verfahren.

Ein Bindemittel des Leiterschicht-Beschichtungsmaterials kann vorzugsweise zumindest ein Polymer umfassen.

Ein Dispergieradditiv des Leiterschicht-Beschichtungsmaterials kann vorzugsweise Poly- mere mit pigmentaffinen Seitenketten umfassen.

Bei dem erfindungsgemäßen Isolierschicht-Beschichtungsmaterial, vorzugsweise Isolier- schicht-Lack oder dergleichen, umfasst das isolierende Material bevorzugt ein Polymer, insbesondere aus Epoxidharz, Polyurethan o. Ä.

Auch ein Bindemittel des Isolierschicht-Beschichtungsmaterials kann vorzugsweise zu- mindest ein Polymer umfassen.

Bei der ersten Isolierschicht kann es sich auch um eine Folie oder Ähnliches handeln. Eine solche Basisfolie kann z. B. mittels einer Haftklebeschicht oder dergleichen auf die Objektoberfläche aufgezogen werden. Ebenso kann es sich bei der zweiten Isolierschicht um eine Folie oder Ähnliches handeln. Prinzipiell wäre es auch möglich, dass sowohl die Basisschicht als auch die Deckschicht als Folie ausgebildet sind.

Sind beispielsweise die Basisschicht als Basisfolie und/oder die Deckschicht als Deckfolie ausgebildet, so kann z. B. die Leiterschicht auch auf eine dieser Folien aufgedruckt sein.

Grundsätzlich könnten Basisschicht und Deckschicht auch mit der dazwischenliegenden Leiterschicht als kompletter Verbund einer Schichtanordnung zur Verfügung gestellt wer- den, indem z. B. die beiden Folien, Basisfolie und Deckfolie, mit dazwischenliegender Leiterschicht zusammenlaminiert sind oder indem die Deckschicht ebenfalls über die auf die Basisfolie aufgebrachte Leiterschicht aufgebracht wird, beispielsweise aufgedruckt wird oder umgekehrt die Basisschicht auf die auf der Deckfolie aufgebrachte Leiterschicht aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt, wird. Grundsätzlich sind hierbei alle Kombinati- onsmöglichkeiten denkbar.

Werden beispielsweise Folien eingesetzt, so können auch diese selbstverständlich noch weitere Schichten aufweisen bzw. wiederum selber als Laminate oder dergleichen herge- stellt sein, insbesondere beispielsweise Klebeschichten aufweisen, um die betreffende Folie auf der Objektoberfläche bzw. einer anderen Folie haftend zu verbinden.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Fi- guren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen schema- tisch:

Figur 1 ein Schnitt durch ein vor Korrosion zu schützendes Objekt mit einer unbeschädig- ten Schichtanordnung mit zwei Isolierschichten und einer dazwischenliegenden Leiter- schicht sowie einer angelegten Spannung für einen kathodischen Korrosionsschutz,

Figur 2 das Objekt wie in Figur 1 , jedoch jetzt mit einer beschädigten Schichtanordnung zur Erläuterung der Wirkung des kathodischen Korrosionsschutzes,

Figur 3 eine Objektanordnung mit einem vor Korrosion zu schützenden Objekt und einem erfindungsgemäßen Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 4 ein erfindungsgemäßes Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer Draufsicht auf eine strukturierte Leiterfläche,

Figur 5 eine Draufsicht auf eine modifizierte strukturierte Leiterfläche für ein erfindungs- gemäßes Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem ähnlich Figur 4,

Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes Korrosionsschutz- und -Überwachungssystems mit einer Draufsicht auf eine Leiterfläche mit vier Kontaktstel- len, Figur 7 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ver- fahrens zum Korrosionsschutz und zur Korrosionsschutzüberwachung.

Anhand der Figuren 1 und 2 wird zunächst das Prinzip eines„aktiven“ kathodischen Kor- rosionsschutzes eines Objekts O dargestellt.

Wie aus den Figuren zu erkennen ist, ist das zu schützende Objekt O mit einer Schicht- anordnung 10 beschichtet, welche aus mehreren Schichten 1 1 , 12, 13 besteht. Zunächst ist auf die Oberfläche OF des Objekts O eine erste Isolierschicht 11 aus einem elektrisch isolierenden Material aufgebracht. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Lack handeln. Direkt darüber, d. h. auf der vom Objekt O abgewandten Seite der ersten Isolier schicht 11 , ist eine Leiterschicht 13 aufgebracht. Diese Leiterschicht 13 ist dann nach au- ßen hin, d. h. auf der von der ersten Isolierschicht 11 abgewandten Seite, mit einer zwei- ten Isolierschicht 12 aus elektrisch isolierendem Material abgedeckt. Die Leiterschicht 13 ist somit zum einen durch die erste Isolierschicht 11 von dem leitfähigen Objekt O bzw. der Objektoberfläche OF galvanisch getrennt und zum anderen auch gegenüber der Um- gebung durch die äußerste zweite Isolierschicht 12. Wie bereits eingangs erwähnt, kön- nen einige oder alle der Schichten auch als Folien ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich bei der Schichtanordnung 10 auch um einen Folienverbund aus mehreren Folien und/oder auf Folien aufgebrachten, insbesondere aufged ruckten, Schichten handeln.

Weiterhin kann die Schichtanordnung 10 auch noch weitere Schichten aufweisen, bei- spielsweise Klebeschichten oder noch weitere Schutzschichten oder Dekorschichten auf der äußeren Seite der zweiten Isolierschicht. Durch diese Schichtanordnung 10 ist die Oberfläche OF des Objekts O bereits passiv sehr gut gegen Korrosion geschützt, solange die Schichtanordnung 10 oder zumindest eine Schicht der Schichtanordnung 10 unbe- schädigt ist. Je nach Beanspruchung des Objekts O bzw. nach einer gewissen Zeit wird es in vielen Fällen zu einer lokalen Beschädigung einer solchen Schichtanordnung 10 kommen, wodurch dann der passive Korrosionsschutz nicht mehr hält. Aus diesem Grun- de ist, wie dies in den Figuren 1 und 2 zu sehen ist, mittels einer Spannungsquelle eine Gleichspannung U 0 zwischen dem Objekt O und somit der Objektoberfläche OF und der Leiterschicht 13 angelegt, so dass das elektrische Potential der Leiterschicht 13 gegen- über der Objektoberfläche OF um die Spannung U 0 erhöht ist. Hierbei kann es sich um eine relativ geringe Spannung handeln, beispielsweise um 1 V. Der Effekt dieser Schichtanordnung 10 und der angelegten Spannung U 0 wird in Figur 2 deutlich. Kommt es zu einer lokalen Beschädigung der Schichtanordnung 10, so dass sie bis auf die Objektoberfläche OF von einem äußeren Medium M, z. B. einem Elektrolyt wie Salzwasser, Nebel, Streusalz etc., durchdrungen werden kann, d. h. dass alle drei Schich- ten 1 1 , 12, 13 beschädigt sind, so wird auch die Leiterschicht 13 durch das Medium M mit der Objektoberfläche OF lokal elektrisch verbunden und es kommt über das Medium M zu einem Stromfluss l K von der als Anode wirkenden Leiterschicht 13 (da diese ja mit dem Pluspol der Spannungsquelle verbunden ist) und dem die Kathode bildenden Objekt O bzw. der Objektoberfläche OF. Dieser geringe Stromfluss l K sorgt dafür, dass genau an der Stelle, an der die Beschädigung aufgetreten ist, d. h. an der Defektstelle D, eine Auf- lösung der (in der Regel metallischen) Objektoberfläche OF verhindert oder zumindest auf ein unkritisches Maß reduziert wird, da der metallische Untergrund kathodisch polarisiert wird. Die Beschichtung mit der gezeigten Schichtanordnung 10 und der angelegten Spannung U 0 heilt sich folglich zunächst einmal quasi selbst und der Korrosionsschutz wird aufrecht- erhalten, da der Verlust der intakten Beschichtung durch den aktiven Korrosionsschutz kompensiert wird. Dennoch ist es nicht unwahrscheinlich, dass sich nach und nach auch die Beschädigung der Schichten 1 1 , 12, 13 ausweitet, so dass irgendwann eine Reparatur der Schichtanordnung 10 erforderlich ist. Wird nämlich die Defektstelle D zu groß, reicht irgendwann die Wirkung des kathodischen Korrosionsschutzes nicht mehr aus.

Um solche Reparaturen möglichst effektiv durchführen zu können, wäre es wünschens- wert, den Ort der Defektstelle D möglichst einfach zu lokalisieren oder zumindest auf ei- nen bestimmten Bereich begrenzen zu können und vorzugsweise auch das Ausmaß der Defektstelle D bestimmen zu können, so dass nur dann und nur dort eine Reparatur des Schichtaufbaus 10 vorgenommen wird, wo es notwendig ist, es andererseits aber auch nicht zu einer Ausbreitung von Defektstellen kommen kann, die dann doch zu einer Kor- rosion am Objekt O führen könnten.

Figur 3 zeigt hierzu (in ähnlicher Darstellungsweise wie in den Figuren 1 und 2) ein Objekt O mit einer solchen Schichtanordnung 10 im Rahmen eines erfindungsgemäßen Korrosi- onsschutz- und -Überwachungssystems 1 , welches dies erlauben würde. Auch hier ist auf die Objektoberfläche OF zunächst eine Isolierschicht 11 der Schichtan- ordnung 10 aufgetragen, darüber dann eine Leiterschicht 13 und darauf wiederum eine Isolierschicht 12 als äußere Deckschicht. Die Leiterschicht 13 ist so ausgebildet, dass der Flächenwiderstand über die Fläche weitgehend konstant ist, d. h. sich räumlich nicht oder zumindest nur sehr gering unterscheidet. Ebenso wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel mittels einer Gleichspannungsquelle 25 zwischen dem Metallobjekt O und der Leiterschicht 13 eine Gleichspannung U 0 ange- legt, wobei die Plusseite wieder an der Leiterschicht 13 angelegt wird, so dass diese als Anode wirkt, und das Metallobjekt O bzw. die Objektoberfläche OF als Kathode, falls es bei einer Defektstelle zu einer leitenden Verbindung zwischen Leiterschicht 13 und Ob- jektoberfläche OF kommen sollte.

Zusätzlich weist das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Korrosionsschutz- und -Überwachungssystems 1 gemäß Figur 3 auch noch eine Wechselspannungsquelle 26 in Reihenschaltung mit der Gleichspannungsquelle 25 auf, mit der der Gleichspannung U 0 eine Wechselspannung LL überlagert wird. Der Vorteil einer solchen Überlagerung einer Wechselspannung LL wird später noch anhand der Figuren 6 und 7 näher erläutert.

In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die negative Seite bzw. die Masse der Gleichspannungsquelle 25 direkt mit einer Kontaktstelle K 0 am Objekt O verbunden. Ebenso kann die Verbindung des Minuspols der Spannungsquelle 25 mit dem Objekt O auch über Masse verlaufen, d. h. sowohl das Objekt O liegt auf Masse und die Masse bildet auch den„Minuspol“ der Gleichspannungsquelle 25. Insofern ist die Kontaktstelle K 0 am Objekt O willkürlich. Auch ist es unerheblich, in welcher Reihenfolge die Gleich- spannungsquelle 25 und die Wechselspannungsquelle 26 hintereinandergeschaltet sind.

Sowohl die Gleichspannungsquelle 25 als auch die Wechselspannungsquelle 26 werden hier mit geeigneten Steuersignalen SG, SW von einer Steuerschnittstelle 23 einer Steuer- und Kontrolleinrichtung 20 angesteuert. Dabei wird die Gleichspannungsquelle 25 so an- gesteuert, dass eine definierte Spannung gehalten wird, beispielsweise von 1 bis 1 ,23 V, so dass der kathodische Schutzstrom auch sicher aufrechterhalten wird und nicht zu hoch und nicht zu niedrig ist.

Die positive Spannung wird hier an zwei voneinander räumlich getrennten Kontaktstellen K-i, K 2 an die Leiterschicht 13 angelegt und es wird über geeignete Messeinrichtungen M-i, M 2 jeweils der Strom gemessen, welcher vom positiven Pol der Spannungsquelle 25 zu den Kontaktstellen Ki, K 2 verläuft. Dies kann beispielsweise mittels geeigneter Shunt- Widerstände und diesen zugeordneten Differenzverstärkern erfolgen sowie ggf. nachge- schalteten Analog-Digital-Wandlern, so dass zunächst der Strom über dem Shunt- Widerstand als Spannungswert abgegriffen wird, der dann wiederum digitalisiert wird. Der digitale Ausgangswert ist dann ein Messwert, welcher proportional zum Strom \^, l 2 ist, welcher vom positiven Pol der Spannungsquelle 25 zur jeweiligen Kontaktstelle K-i, K 2 fließt, sobald es zu einer Defektstelle kommt.

Diese Messwerte oder Messsignale Ml-i, Ml 2 werden einer Berechnungseinheit 21 der Steuer- und Kontrolleinrichtung 20 zugeführt. In dieser Berechnungseinheit 21 kann zu- nächst detektiert werden, ob überhaupt ein Strom fließt. Solange die Schichtanordnung 10 unbeschädigt ist, ist dies normalerweise nicht der Fall. Kommt es zu einer Defektstelle D, so wird, wie zuvor anhand der Figuren 1 und 2 erläutert, ein Strom zwischen der Leiter- schicht 13 und der Oberfläche OF des Objekts O fließen, d. h. der kathodische Schutz- strom tritt auf.

Dabei hängt es von dem Ort der Defektstelle D innerhalb der Leiterschicht 1 3 relativ zu den beiden Kontaktstellen K-i, K 2 ab, wie groß der Strom \^, l 2 an den jeweiligen Kontakt- steilen K-i , K 2 ist. Dies liegt daran, da die Leiterschicht 1 3 einen, räumlich möglichst kon- stanten, bestimmten spezifischen Widerstand aufweist und, je entfernter die Defektstelle D von der Kontaktstelle Ki, K 2 ist, der durch die Leiterschicht 1 3 gebildete Widerstand umso größer ist. Die Höhe der beiden Ströme h, l 2 bildet somit einen Hinweis auf den Ort der Defektstelle D innerhalb der Leiterschicht in Bezug zu den Kontaktstellen Ki, K 2 . Die Summe der beiden Ströme h, l 2 , also der Gesamtstrom, der zwischen der Anode, welche durch die Leiterschicht 13 gebildet wird, und der Kathode, d. h. dem Objekt O, fließt, ist ein Maß für das Ausmaß der Defektstelle D.

Die in der Berechnungseinheit 21 ermittelten Informationen über das Ausmaß der Defekt- steile D und Ortsinformationen, wo sich diese Defektstelle D befindet oder zumindest in welchem Bereich sich diese Defektstelle D befinden könnte, können dann beispielsweise über eine Ausgabeeinheit 22 der Steuer- und Kontrolleinrichtung 20 ausgegeben werden, beispielsweise in einem Datenspeicher zur Protokollierung hinterlegt werden oder an eine zentrale Überwachungseinheit bzw. Wartungspersonal übermittelt werden etc.

Beispiele hierfür sowie ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel für eine Lokalisie- rung der Defektstelle D werden im Folgenden anhand von Figur 4 gegeben. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird mit nur zwei Kontaktstellen K-i, K 2 gearbeitet, die wiederum mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle 25 verbunden sind, um eine Gleichspannung U 0 zwischen der hier schematisch von oben dargestellten Lei- terschicht 13‘ und dem Objekt (in Figur 4 nicht gezeigt) anzulegen. Wie erläutert, kann das Objekt ebenso wie der Minuspol der Spannungsquelle 25 mit Masse verbunden sein. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist keine Wechselspannungsquelle zusätzlich dargestellt. Es ist aber möglich, auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Wechselspan- nungsquelle vorzusehen, wenn dies gewünscht ist. Über geeignete Messeinrichtungen M-i, M 2 werden auch hier - wie in der im Zusammen- hang mit Figur 3 beschriebenen Weise - die Ströme \^, l 2 an den Kontaktstellen K-i, K 2 gemessen, die auftreten, wenn es zu einer Defektstelle D in der Schichtanordnung kommt. Entsprechende Messwerte bzw. Messsignale Mh, Ml 2 werden wieder an eine Be- rechnungseinheit 21 der Steuer- und Kontrolleinrichtung 20 übergeben, die wiederum aus der Summe der Ströme \^, l 2 das Defektausmaß bestimmen kann und auf Basis der Ein- zelströme \^, l 2 auf den Ort der Defektstelle D schließen kann.

Um die Lokalisierung der Defektstelle D möglichst einfach zu machen, ist hier keine durchgehende, sondern eine mäanderförmig strukturierte Leiterschicht 13‘ aufgebracht, welche eine Art schlingenförmig angeordnete Leiterbahn 14 umfasst, die von der ersten Kontaktstelle K-i zur zweiten Kontaktstelle K 2 führt. In dem dargestellten Ausführungsbei- spiel gemäß Figur 4 wird dies erreicht, indem die Leiterschicht auf die Oberfläche gleich- mäßig und vollflächig aufgebracht ist, bis auf jeweils von gegenüberliegenden Seiten in die Oberfläche hineinragende, parallel laufende Schlitze 15. Zwischen den Schlitzen 15 verläuft dann die Leiterbahn 14 mit einer definierten Streifenbreite b. Eine solche Struktu- rierung kann beispielsweise durch Abkleben der Schlitze 15 auf der Basisschicht, d. h. der ersten isolierenden Schicht 1 1 , erfolgen. Nach dem gleichmäßigen Aufbringen der elektri schen Leiterschicht 13‘ können dann die Streifen mit dem darauf aufgebrachten Leitlack wieder entfernt werden, so dass die mäanderförmige Struktur gebildet wird.

Mit dieser mäanderförmig strukturierten Leiterfläche kann besonders vorteilhaft mit nur zwei Messeinrichtungen M-i, M 2 , jeweils einer am Anfang und einer am Ende der mäan- derförmigen Leiterbahnstruktur 13‘, die Position der Defektstelle D in der Korrosions- schutzschicht wie folgt ermittelt werden. Der aufgrund der Gleichspannung U 0 auftretende Gesamtstrom, der über die Defektstelle D abfließt, teilt sich über die Kontaktstellen K-i, K 2 auf und fließt jeweils über die Teilstre- cken von der jeweiligen Kontaktstelle K-i, K 2 zur Defektstelle D durch die mäanderförmige Struktur 13‘. Dabei gilt prinzipiell:

U 0 = Ir R 1 = · R 2

RI und R 2 sind dabei die Widerstände der beiden Teilstrecken von den Kontaktstellen K-i, K 2 bis zur Defektstelle D. Da näherungsweise davon ausgegangen werden kann, dass ein konstanter Flächenwiderstand über die Leiterbahn vorliegt, sind die Widerstände Ri, R 2 proportional zu den Längen a-i, a 2 der beiden Teilstrecken: k · U 0— I J · E J — 1 2 · a 2 k ist dabei eine Proportionalitätskonstante, die für die weitere Berechnung unerheblich ist. Somit gilt weiter:

Die Ströme h, l 2 in den beiden Anschlussleitungen verhalten sich also umgekehrt propor- tional zu den Längen a-i, a 2 der Teilstücke der mäanderförmigen Leiterbahn jeweils von den Kontaktstellen K-i, K 2 zur Defektstelle D. Mit der Gesamtlänge L = n a der Leiterbahn zwischen den Kontaktstellen K-i, K 2 , wobei n die Anzahl der Mäander und a die Streifen- länge der elektrisch leitenden Bahnen ist, folgt für die Position der Defektstelle D:

Bei dieser einfachen Berechnung wird davon ausgegangen, dass die Widerstände von der Spannungsquelle zu den Kontaktstellen K-i, K 2 vernachlässigbar klein sind, d. h. dass es hier keine Leitungswiderstände gibt oder diese durch entsprechende Maßnahmen ausgeglichen werden. Um möglichst einfach gleiche Wege und damit Leitungswiderstände zur Verfügung zu stellen und beide Anschlüsse, wenn möglich, über einen Stecker mit zwei Kontaktbahnen kontaktieren zu können, kann auch das Ende der Leiterbahn in die Nähe des Anfangs zurückgeführt werden. Ein Beispiel hierfür ist in Figur 5 dargestellt. Hier liegen die Kon- taktstellen K-i, K 2 der mäanderförmigen Leiterstruktur 13‘ unmittelbar nebeneinander.

Wie diese Beispiele zeigen, kann auf einfache Weise mit Hilfe von zwei Kontaktstellen K-i, K 2 und einer geeigneten Strukturierung der Leiterfläche 13‘ der Ort der Defektstelle D rela- tiv gut bestimmt werden. Ist beispielsweise ein Plan über die Lage der Kontaktstellen K-i, K 2 bzw. der Strukturierung bekannt, so kann die Suche mit Hilfe der erhaltenen Informati- onen über den Abstand der Defektstelle D von einer der Kontaktstellen K-i, K 2 auch hän- disch erfolgen. Vorzugsweise erfolgt dies aber rein rechnerisch, beispielsweise an einem virtuellen Modell des Objekts, und es kann dann komfortabel eine geeignete Ausgabe des virtuellen Modells, beispielsweise auf einem Bildschirm oder einem Ausdruck, erfolgen, in der die Kontaktstelle am Modell markiert ist.

An dem Beispiel von Figur 4 ist auch schematisch dargestellt, wie eine Ausgabe und/oder Überwachung und/oder Steuerung der Steuer- und Kontrolleinrichtung 20 aus der Ferne erfolgen könnte. So ist die Steuer- und Kontrolleinrichtung 20 hier mit einer Schnittstelle zum Internet WEB versehen (Internet der Dinge), weiterhin gibt es eine serielle Schnitt- steile RS232 für den direkten Anschluss eines Rechners, ebenso gibt es für eine drahtlo- se Kommunikation zu einem Rechner oder Smartphone eine WLAN-Schnittstellen sowie eine BLE-Schnittstelle (Bluetooth Low Energy). Die gesamte Elektronik, beispielsweise die Steuer- und Kontrolleinrichtung, kann auch bevorzugt als Einplatinencomputer mit einem Cape (eine aufgesteckte Messelektronikpla- tine mit der erforderlichen Analogelektronik) realisiert sein. Dieser Einplatinencomputer kann, wie zuvor erwähnt, die Messdatenübertragung und Präsentation im Internet der Dinge übernehmen. Weiterhin kann er als Webserver für das Monitoring und die Paramet- risierung des Sensorsystems dienen. Vorteilhaft kann dies über eine bidirektionale Ver- bindung zwischen Client und Server, z. B. Websocket Protocol, erfolgen. Es könnte aber auch ein übliches Hypertext Transfer Protocol (http) eingesetzt werden, in diesem Fall würde der Client den Server über Polling abfragen, um so die Informationen von dem Ein- platinencomputer vor Ort am Objekt an eine zentrale Steuereinheit zu liefern. Beispielsweise können so die Kontrollinformationen einer bezüglich des Korrosionszu- standes zu schützenden und zu überwachenden Brücke an eine zentrale Steuereinheit einer Straßenmeisterei oder dergleichen übermittelt werden.

Entsprechende Schnittstellen und Vorgehensweisen bzw. technische Realisierungen, wie sie im Vorhergehenden für die Steuer- und Kontrolleinrichtung 20 im Zusammenhang mit Figur 4 erläutert wurden, können ebenso bei den anderen Ausführungsbeispielen genutzt werden, auch wenn sie dort nicht explizit dargestellt sind.

Anhand von Figur 6 wird jetzt grob vereinfacht erläutert, wie eine entsprechende Lokali- sierung einer Defektstelle D auf einer unstrukturierten Leiterfläche 13 erfolgen könnte.

Hierzu ist die Spannungsquelle, welche hier wieder eine Gleichspannungsquelle 25 und eine in Serie geschaltete Wechselspannungsquelle 26 umfasst, über hier z. B. vier Kon- taktstellen K-i, K 2 , K 3 , K 4 mit der Leiterfläche 13 verbunden. Dementsprechend gibt es auch hier vier separate Strom-Messeinrichtungen M-i, M 2 , M 3 , M 4 , um die Ströme h, l 2 , l 3 , l , die jeweils im Falle eines Defekts über die Kontaktstellen K-i, K 2 , K 3 , K 4 vom positiven Pol der Gleichspannungsquelle 25 aus durch die Defektstelle D zur Objektoberfläche OF laufen, separat messen zu können. Diese Messeinrichtungen M-i, M 2 , M 3 , M 4 können wie- der in der gleichen Weise wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen aufgebaut sein. Sie liefern die Messwerte Ml-i, Ml 2 , Ml 3 , Ml 4 wieder an eine Berechnungseinheit 21 der Steuer- und Kontrolleinrichtung 20. Wie in den zuvor genannten Ausführungsbeispielen weist diese auch eine Ausgabeeinheit 22 auf, um die ermittelten Werte bzw. die daraus gewonnenen Werte über das Ausmaß und die Position der Defektstelle D ausgeben und/oder speichern bzw. versenden zu können. Über eine Steuerschnittstelle 23 können wiederum die Gleichspannungsquelle 25 und die Wechselspannungsquelle 26 angesteu- ert werden.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist prinzipiell der Strom \^, l 2 , l 3 , l 4 , der über eine Kontaktstelle Ki, K 2 , K 3 , K 4 fließt, abhängig von dem Widerstand zwischen der Kontakt- steile K-i, K 2 , K 3 , K 4 und der jeweiligen Defektstelle D. Analog zu dem Vorgehen gemäß Figur 4 kann also auch hier aus dem Verhältnis der Ströme h, l 2 , l 3 , l die Defektstelle D lokalisiert werden.

Beispielsweise könnte aus der Summe der Gruppe der beiden Ströme l 2 , l 3 an den beiden linken Kontaktstellen K 2 , K 3 einerseits und der Summe der Gruppe der beiden Ströme h, l an den rechten Kontaktstellen K-i, K 4 andererseits die horizontale Lage der Defektstelle D in Figur 6 eingegrenzt werden.

Mit der Summe der Gruppe der Ströme \^, l 2 an den beiden oberen Kontaktstellen K-i, K 2 und der Summe der Gruppe der Ströme l 4 , l 3 an den beiden unteren Kontaktstellen K 4 , K 3 lässt sich wiederum die vertikale Position der Defektstelle D eingrenzen.

Durch Inhomogenitäten der elektrischen Strömungsfelder und unter Umständen Toleran- zen in der Homogenität der elektrischen Leiterschicht kann die Genauigkeit der Defektpo- sitionsermittlung begrenzt sein. Grundsätzlich kann auf diese Weise aber zumindest zu- nächst ein Defektbereich DB festgestellt werden, in dem sich mit höchster Wahrschein- lichkeit die Defektstelle D befindet.

Um dann eine genauere Defektlokalisation zu erlauben, kann in einer weiteren Stufe eine genauere Suche erfolgen, wobei die Lokalisierung dann auf den bereits in der ersten Stu- fe ermittelten Defektbereich DB beschränkt werden kann.

Hierzu könnte dann beispielsweise ein Handgerät mit einem Magnetfeldsensor, bei- spielsweise mit zwei oder drei orthogonal angeordneten Hall-Sensoren, verwendet wer- den, um das Magnetfeld zu bestimmen. Die höchste Stromdichte und damit auch das größte lokale Magnetfeld sollte an der Defektstelle D auftreten.

Bei einer bevorzugten Variante wird für die Suche, insbesondere für die Weitersuche in einer nächsten Stufe, nachdem bereits ein Defektbereich DB eingegrenzt wurde, dem Gleichspannungssignal U 0 mittels der Wechselspannungsquelle 26 ein Wechselspan- nungssignal U ~ überlagert. In diesem Fall können auch mobile Sensoren 30 in Form von induktiven Sensoren oder kapazitiv arbeitenden Sensoren eingesetzt werden, welche in der Lage sind, ein Maß bzw. Messsignal für die (lokale) Stärke des Wechselstroms in der Leiterschicht 13 unter der äußersten Deckschicht 12 zu ermitteln.

Dabei kann die Suche wiederum mit einem mobilen oder mehreren solcher mobil an- bringbaren bzw. mobilen Sensoren 30 erfolgen, die ihre Ergebnisse bzw. die Wechsel- stromdichtemesswerte (Messsignale), z. B. über flexible Kabel, an ein mobiles Gerät 31 weiterleiten. Anschließend können die mobilen Sensoren 30 versetzt werden, um das Gebiet noch weiter einzugrenzen, bis schließlich die Defektstelle D ausreichend genau lokalisiert wor- den ist. Die Prozessschritte bzw. Verfahrensschritte in einem solchen mehrstufigen Ablauf wird noch einmal anhand von Figur 7 erläutert.

In einem ersten Schritt PA wird zunächst eine Gleichspannung angelegt. In einem Schritt PB wird dann der Stromfluss über die Kontaktstellen gemessen und im Schritt PC ausge- wertet, in welchem Defektbereich DB sich die Defektstelle D befinden könnte.

In einem weiteren Schritt PD wird dann mittels der Wechselspannungsquelle 26 eine Wechselspannung angelegt, wobei diese Wechselspannung der Gleichspannung überla- gert wird, so dass nach wie vor der kathodische Schutzstrom aufrechterhalten bleibt. In einem Schritt PE wird dann mit den mobilen Sensoren 30 der Wechselstrom detektiert, um so den Defektbereich DB weiter einzugrenzen bzw. die Defektstelle D möglichst ge- nau zu lokalisieren.

Der Vorteil der Nutzung eines überlagerten Wechselspannungssignals besteht darin, dass dann mit einer einfachen Spulenanordnung, beispielsweise einer aus zwei oder drei or- thogonalen Spulen aufgebauten Messanordnung, ein dem Stromdichtewechsel proportio- nales Signal gemessen werden kann. Bei einer kapazitiven Messung wird dagegen be- rücksichtigt, dass an der Defektstelle die elektrische Feldstärke am geringsten ist. Ent- sprechend wird hier ein Minimum der elektrischen Feldstärke detektiert.

Beispiele möglicher Einsatzgebiete der Erfindung sind, wie bereits erwähnt, der Automo- bilbau oder beliebige Stahlkonstruktionen wie beispielsweise Brücken oder dergleichen. Insbesondere die Zerstörung von Schutzschichten z. B. durch Steinschläge stellt ein po- tentiell vielversprechendes Einsatzgebiet dar. So unterliegen Automobile und Brücken einer ständigen Nutzung, aber auch regelmäßigen Inspektionen. Unkritische Schadstellen brauchen dann nicht ausgebessert zu werden, sofern mittels des erfindungsgemäßen Korrosionsschutz- und -Überwachungssystems (durch Auswertung des Gesamtstroms) festgestellt wird, dass das Ausmaß der Defektstelle nicht besonders groß ist. Werden da- gegen kritische Schadstellen identifiziert, können sie einfacher ausgebessert werden, da sie einfach zu lokalisieren sind. Ganz besondere Vorteile bietet ein solches Korrosions- schutz- und -Überwachungssystem in Wasserwechselzonen, bei denen zum einen eine stark korrosive Umgebung gegeben ist und zum anderen auch eine ständige mechani- sche Belastung wie beispielsweise im Bereich von Spundwänden oder Offshore- Landungsplattformen. Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorherge- hend detailliert beschriebenen Verfahren und Systemen lediglich um Ausführungsbeispie- le handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel„ein“ bzw.„eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Bezugszeichenliste

I Korrosionsschutz- und -Überwachungssystem 10 Schichtanordnung

I I erste Isolierschicht

12 zweite Isolierschicht

13 Leiterschicht

13‘ strukturierte Leiterschicht

14 Leiterbahn

15 Schlitze

20 Steuer- und Kontrolleinrichtung

21 Berechnungseinheit

22 Ausgabeeinheit

23 Steuerschnittstelle

25 Gleichspannungsquelle

26 Wechselspannungsquelle

30 mobiler Sensor

31 mobiles Gerät

a Streifenlänge

a-i, a 2 Längen der Teilstrecken

b Streifen breite

D Defektstelle

DB Defektbereich

l K Stromfluss

l-i, l 2 , I3, L Strom

K 0 Kontaktstelle

K1, K 2 , K 3 , K 4 Kontaktstellen

M Medium

M-i, M 2 , M 3 , M 4 Messeinrichtungen

MI1, Ml 2 , Ml 3 , Ml 4 Messwerte / Messignale

O Objekt

OF Oberfläche

SG Steuersignal

SG Steuersignal

Uo Gleichspannung

U ~ Wechselspannung PA, PB, PC, PD, PE Prozessschritte WEB Schnittstelle

RS232 serielle Schnittstelle

WLAN Schnittstelle

BLE Schnittstelle