Vorversuche im Dampfkessel

a)

Festsetzung

^der Versuchsdauer.

Es handelte sich zunächst

darum,

die Zeitdauer solcher Kesselversuche

festzulegen.

^{In allen} Arbeiten über die

Rostbildung

von Eisen wird betont, daß das Rosten nicht proportional der Zeit verläuft, sondern daß die

Schnellig¬

keit der Korrosion mit fortlaufender Zeit abnimmt. Da eine

Rostschicht,

^{und noch} stärker eine

Fe304-Schicht,

das darun¬

ter liegende Eisen gewissermaßen schützt, wird dadurch die weitere

Rostbildung

verzögert. ^Im großen ganzen ist Regel, daß die nach kurzer Zeit zu Tage tretenden Rost¬

erscheinungen

schon ein deutliches Bild des weiteren Ver¬

laufes der Rostung ^bieten. Es zeigte sich, daß diese Er¬

scheinungen im Dampfkessel ganz ähnlich sind mit den¬

jenigen bei Zimmer- oder

Siede-Temperatur

^und gewöhn¬

lichem Druck.

Kesselversuche von 5V2X24 Stunden und von 2 X 24 Stunden ergaben uns ähnliche, ^nur etwas verstärkte Re¬

sultate, wie die gleichen Versuche mit einer Zeitdauer von

24 Stunden. Die Versuchsdauer noch mehr abzukürzen,

war nicht angezeigt, ^{weil in diesem} Falle die Größe des Verlustes nicht mehr gut mit genügender Genauigkeit fest¬

gestellt werden konnte. Im Interesse der Zeitersparnis und der größeren Ausnützung des Kessels wurde demnach für die Mehrzahl der Versuche der Kessel 24 Stunden in Betrieb gehalten, welche Versuchsdauer auch in allen Fällen leicht erlaubte, die Stärke der Abnützung ^zu kon¬

statieren.

b) Art des Einhängens der Versuchsstücke .

Verschiedene Forscher auf dem Gebiete der Rostunter¬

suchung ^haben darauf

hingewiesen,

^{daß sich das Eisen} Rosteinflüssen gegenüber anders verhält, ^{wenn es} frei in

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einer Lösung hängt ^{oder sich in} Berührung ^{mit anderen} Metallen oder auch nur anderen Eisensorten befindet. Die dabei entstehende lösende Wirkung der Salzlösung ^{als Elek¬}

trolyt ^muß demnach bei den Versuchen möglichst ^vermieden werden. Zu diesem Zwecke wurde an den in der Kessel¬

beschreibung erwähnten, ^{an der Unterseite des Deckels} angebrachten ^{Hacken vier} Eisendrähte von 2 mm Dicke aufgehängt, ^{welche an beiden Enden zu einem Hacken um¬}

gebogen ^{waren. Um nun die} Berührung der Platten unter sich und mit der Wandung ^des engen Kessels zu vermeiden, wurden je zwei diagonal hängende ^{Drähte etwa 50 resp.}

70 cm lang gemacht. ^Die Versuchsstücke befanden sich also alle auch beim tiefsten Wasserstande unter der Ober¬

fläche der Lösung. ^Die Prüfung, ob nicht durch ein iso¬

lierendes Material die Berührung ^der Platten mit den Auf¬

hängedrähten ^{vermieden werden} könne, ergab folgendes;

Als isolierende Schicht Glasröhrchen zu verwenden,

war jedenfalls ^nicht angebracht, da bei so hoher Tempe¬

ratur und dem entsprechenden ^Druck Alkalibestandteile des Glases herausgelöst worden wären, die dann den Gang des Eostfortschrittes beeinflußt hätten. Quarzröhrchen, ^die

zur Unterlage ^benutzt wurden, zeigten ^{sich gar} nicht wider¬

standsfähig gegen verdünnte Alkalien und auch unglasierte und glasierte Porzellanröhrchen waren innerhalb 24 Stunden in einer nur l°/ooigen Sodalösung völlig aufgelöst ^worden.

Asbestmasse konnte auch nicht verwendet werden, da sie in so stark bewegter Flüssigkeit ^nach kurzer Zeit in Fasern zerlegt gewesen wäre. Da nun alle Versuche, ^ein pas¬

sendes Unterlagematerial ^zu finden, fehlschlugen, ^mußten schließlich die Versuchsstücke ^an die Drähte selbst gehängt werden. Sollten nun durch diese Aufhängeart ^{Fehler ent¬}

standen sein, ^{so wäre ihre Größe} gewiß ^{erheblich unter der}

von Versuchsfehlern geblieben. ^{Zudem ist} ja die Ähnlich¬

keit der beiden sich berührenden Metalle, Schmiedeeisen und Eisendraht, sehr groß, ^{und so} konnte auch bei allen

Versuchen weder an der

Berührungsstelle,

^{noch in} deren Nähe eine stärkere Korrosion beobachtet werden.

Aus der vorstehenden Analysentabelle ergibt sich die

Zusammensetzung

des Versuchsmaterials. Die anfängliche Absicht, durch das verschiedene Verhalten der vielen Eisen¬

sorten auf deren

Brauchbarkeit,

deren gute oder schlechte Eigenschaftenfür die Anwendung ^{in derPraxis zu} schließen, mußte aufgegeben ^werden. Schon die ersten Versuche, die mit 7

verschiedenartigen

Versuchsstücken ausgeführt wurden, zeigten keine wesentlichen oder dann nur sehr un¬

regelmäßige Unterschiede im Verhalten des Materials. Da¬

rum durfte _angenommen werden, ^{daß die} geringen ^Verschie¬

denheiten der Zusammensetzung kein so stark unterschie¬

denes Verhalten bedingen, und daß infolgedessen ^die Ver¬

suchsfehler die kleinen Unterschiede wohl zu verdecken vermögen. Die spätem Versuche, die nur noch mit den vier Sorten I, A, ^B und C durchgeführt wurden, erlaubten wirklich auch nicht, einen Schluß auf günstigeres oder unvorteilhafteres Verhalten eines der Versuchsstücke zu

ziehen. Außerordentliche Abweichungen bei den Versuchen, die bald die eine, bald die andere der Platten zeigten, ^konn¬

ten, da sie bei der Wiederholung des Versuchs nicht mehr eintraten, nicht als verschiedene Verhalten erachtet, ^son¬

dern mußten störenden Einflüssen oder mangelhafter ^Ver¬

suchsausführung zugeschrieben werden.

c) ^Art der Peinigung der

Versuchsplatten.

Die Gründe, warum die Versuchsstücke blank zur Ver¬

wendung ^kommen sollten, sind weiter oben

klargelegt.

^Ver¬

suche, die rohen Stücke oder die schon verwendeten Plat¬

ten mit Schmirgelleinen blank zu

scheuem, zeigten,

^daß diese Art der Reinigung ^zu mühsam und zeitraubend sei.

Besonders schwierig ^war es, etwas tiefere Rostflecken _weg¬

zubringen. Als ein etwas

rauheres,

aber als sehr

praktisches

Reinigungsinstrument

erwies sich dann eine große Feile,

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mit der es mir nach einiger Übung gelang, ^{vier Versuchs¬}

stücke in etwa 45 bis 50 Minuten schön plan ^{und voll¬}

kommen auf allen sechs Seiten blank zu scheuern. Der verwendete Schraubstock war mit

Kupferblechbacken

^ver¬

sehen, ^{um das weiche} Eisenmaterial vor den Eindrücken des Schraubstockes zu schützen. Um die Berührung ^des Versuchsmaterials mit schweißigen Fingern ^{und anderen} störenden Einwirkungen ^zu vermeiden, ^{wurden die Eisen¬}

stücke bei der Reinigung ^{und bis zum} Einhängen ^{in den Kes¬}

sel nur mit Pincette, trockenem reinen Tuch, Papier ^oder Watte angefaßt. ^{Um die} Versuche nicht durch solche aus

Unachtsamkeit entstehende Fehler zu verderben, ^{mußte ich} mich entschließen, ^{auch die} zeitraubende mechanische Rei¬

nigung ^des Versuchsmaterials durch Feilen selbst zu be¬

sorgen. Die blanken Platten wurden nun mit reinem Alko¬

hol und Watte und mit Äther von Feilspänen, ^anderen Verunreinigungen, ^eventuell Spuren ^{von Fett} befreit und bis zur Wägung im Vakuum-Exsikkator aufbewahrt.

d) Wasser zur Kesselfüllung ^und Speisung.

Zur Kesselfüllung ^und Speisung ^{mußte ein sehr reines} und gleichbleibendes ^{Wasser verwendet werden. Das} reine, sehr gleichmäßige, durch Filtration von Seewasser gewon¬

nene Leitungswasser der Stadt Zürich mit einer Gesamthärte

von etwa 14 französischen Härtegraden, ^{kann sehr wohl}

zur Speisung ^von Betriebsdampfkesseln verwendet werden.

Für analytische ^und vergleichende ^{Versuche war es} jedoch schon seiner Alkalinität wegen nicht geeignet. ^{Zur Ver¬}

wendung kam daher das von den leistungsfähigen Apparaten

unseres Laboratoriums gelieferte destillierte Wasser.

e) Beschreibung ^{eines Versuchs.}

Es ist noch der allgemeine Gang ^der Kesselversuche kurz darzustellen. Was bei einzelnen Versuchen abweichend

von diesem Schema ausgeführt wurde, ^{ist aus den}

ent-sprechenden Tabellen oder aus den dem Versuchsresultat beigegebenen Anmerkungen ^{zu ersehen.}

Vier mit der Walzhaut überzogene oder schon einmal verwendete Versuchsstücke wurden mit der Feile blank gescheuert, ^mit Watte, Alkohol und Äther gereinigt und im Vakuum-Exsikkator aufbewahrt. Dann wurde der Kessel durch Ausspülen mit Leitungswasser und nachher mit destil¬

liertem Wasser von Spuren Salzlösungen ^des vorhergehenden Versuches gereinigt ^{und das} Spülwasser durch den Heber entfernt. Der Entleerungshahn und das Abblasrohr wurden geschlossen und der Kessel mit 30 Liter kaltem destillier¬

tem Wasser beschickt.

Hierauf,

^{wurde das auf der}

Hand-,

oder bei größeren Mengen ^{auf der} Krämerwage _gewogene Salz

hinzugefügt.

^{Die auf} der analytischen Wage genau gewogenen Platten hängte ^{man an} die vier Drähte unter dem aufgezogenen Kesseldeckel, senkte diesen durch vorsichtiges Niederlassen des

Flaschenzuges

^{und verschloß} den Kessel durch gleichmäßiges und kräftiges ^Anziehen der sechzehn Deckelschrauben. Die

„Polypyritdichtungsringe"

^{wurden vor} jedem Versuch mit Graphitfett behandelt, ^die Kupferdich¬

tungsringe nach einer Anzahl von Versuchen durch neue

ersetzt. Durch Anzünden des vollen Fretcherbrenners wurde der Kessel in Betrieb gesetzt. Nach drei bis vier Stunden hatte er den gewünschten Druck von 14—15 Atmosphären erreicht, und die Gaszufuhr wurde dann so weit abgedrosselt, daß dieser Druck eben bestehen blieb, ohne daß das Ventil abblies. Die bei den ersten Versuchen öfters auftretenden Undichtigkeiten konnten durch erneutes kräftiges Anziehen der Deckelschrauben gehoben werden. Während des Tages erfolgten jeweils mehrere, ⁱⁿ der Nacht eine Kontrolle des Druckes, Wasserstandes und der Gaszufuhr, ^wenn nötig die

Nachspeisung

des Kessels. Die Nachfüllung erfolgte durch die

Druckpumpe,

welche durch eine Bleiröhrenleitung in

Verbindung

^{mit einem Glasrohr} aus einem geeichten

Zehnlitermeßgefäß,

das zur Speisung verwendete destillierte

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Wasser ansog. Das Saugrohr durchbrach einen der Me߬

flasche aufgesetzten Gummistopfen, ^{der in der zweiten} Bohrung ^ein Natronkalkrohr trug, das der eintretenden Luft die Kohlensäure entzog. Auf diese Art der Nachspeisung wurde der Kesselinhalt auf annähernd 30 Liter erhalten und bei ungefähr gleicher Konzentration. Nur in seltenen Fällen verminderte sich der Inhalt des Druckgefässes ^auf 25 Liter, ^{so daß} die Konzentration der Lösung ^{um etwa} ein Sechstel stieg.

Nach einer Versuchsdauer von 24 Stunden wurde die Flamme unter dem Kessel abgedreht, ^der Speisewasserver¬

brauch festgestellt ^{und durch Öffnen} des Ablaßhahns der Kessel vom Drucke entlastet. Wenn er etwas abgekaltet

war, wurde er geöffnet und die vier Versuchsstücke heraus¬

genommen. Zwei davon konnten sofort der elektrolytischen Reinigung unterworfen werden. Die beiden anderen rieb

man kräftig ^{mit nasser Watte} ab, ^{trocknete sie mit Alko¬}

hol und Äther und bewahrte sie im Vakuum-Exsikkator auf. Darauf wurden diese elektrolytisch gereinigt ^{und die} anderen durch Abreiben mit Watte völlig ^vom Oxyd ^befreit und getrocknet. ^Nach erfolgter Elektrolyse ^{wurde das} zweite Paar auch wieder von dem aufgelockerten Oxyd befreit und getrocknet ^{und dann durch} Zurückwägen ^der vier Stücke auf der analytischen Wage ^der Verlust bestimmt.

f) Berechnung ^des Verlustes und Aussehen der Platten.

Die Versuche einzeln hier anzuführen, ^wäre zwecklos, darum sollen die Resultate von zusammengehörigen ^Ver¬

suchen in Tabellen zusammengestellt und aus diesen dann Ergebnisse ^{und Schlüsse der} Untersuchungen gezogen ^wer¬

den. Um aber die Größe der Abnützung vergleichen ^zu können, ^{müssen die} Verluste auf gleiche Fläche, gleiche Zeit und gleiche Wassermenge umgerechnet ^{werden. Als} Flächeneinheit wurde der Quadratdezimeter gewählt. ^Die Berücksichtigung der Zeit konnte vermieden werden, ^da

alle in Betracht kommenden Versuche 24 Stunden dauerten und somit als Zeiteinheit ohne weiteres 24 Stunden ange¬

nommen wurde. Die Umrechnung ^auf eine Zeiteinheit hätte in jedem anderen Falle erhebliche Schwierigkeiten bereitet, da wie schon bemerkt, ^die Abnützung ^nicht proportional ^der Zeit fortschreitet und die Bestimmung ^von Proportionali¬

tätsfaktoren zeitraubend und schwierig gewesen wäre.

Von der Voraussetzung ausgehend, ^{daß die} Menge ^des Kessel- und Speise-Wassers mit seinem Luft- _resp. Sauer¬

stoffgehalt ^{in erster Linie von} Einfluß auf die Oxydbildung sein müsse, ^{wurde in der} Umrechnung ^{die Größe der Ab¬}

nützung ^durch die Menge des Kesselwassers plus Speise¬

wasser in Litern dividiert und mit 10 multipliziert, ^{so daß} sich der „umgerechnete Verlust" auf 1 dm2 und 10 Liter Verbrauchswasser bezieht. Die Formel, ^die den nachstehen¬

den Tafelresultaten zugrunde liegt, ist demnach:

Gewichtsverlust X 10 Liter Mächein dm2 x (30 ^L + L

Speisewasser)

Die Verluste sind in den Tabellen in Milligrammen ^aus¬

gedrückt.

Zu dieser Berechnung ist noch zu bemerken, ^{daß dabei} ein geringer Fehler gemacht wird, ^{indem sich} herausstellte, daß die Abnützung ^{auch nicht direkt} proportional ^{zum Was¬}

serverbrauch ist. Da der Proportionalitätsfaktor kleiner ist als 1, ^{sich aber der Zahl 1 stark} nähert, ^{so wurde er ver¬}

nachlässigt ^{und darum auch nur} Versuche, die 32 bis 45 Liter Wasser benötigten, ^zu den Tabellen verwendet. Alle Versuche mit größerem Wasserverbrauch wurden wegge¬

lassen, ^so daß der Fehler sich auf ein Minimum reduziert und die Ergebnisse der Versuche wohl vergleichsfähig ^sind.

Das sehr charakteristische Aussehen der Versuchsstücke bei der Entnahme und nach der Reinigung ^{ist in der Zusam¬}

menstellung ^{unter der Rubrik} Bemerkungen ^{den Versuchen} beigefügt. ^{Die Art des} Angriffs zeigt ^{sich in} rotgelben,

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braun-schwarzen oder

schwarz-grauen,

^meist leicht abwisch¬

baren Oxydbildungen oder in hellgelben, rotblauen bis stahl¬

blauen, festhaftenden Anlauffarben. Bei den Oxydbildungen hellt die Farbe durch die elektrolytische Reinigung ^bedeutend auf, die Anlauffarben werden dadurch nur wenig ^heller.

Obschon durch diese Versuche mit der Praxis ziemlich übereinstimmende

Versuchsbedingungen

geschaffen

wurden,

so war es leider nicht möglich, den die Kesselwandung auf Zug beanspruchenden Druck zur Geltung zu bringen, ^so daß die eingehängten Versuchsstücke wohl dem erhöhten Druck unterliegen, ^dieser sie aber nicht, wie die Kessel¬

Im Dokument Ueber das Verhalten von Eisen gegenüber von Wasser und wässerigen Lösungen im Dampfkessel (Seite 43-50)