ДАТЧИК СКОРОСТИ КОРРОЗИИ Российский патент 1997 года по МПК G01N17/04 

Изобретение относится к нефтяной, газовой, химической, металлургической и другим отраслям промышленности и может быть использовано для определения скорости коррозии оборудования, изготовленного из углеродистой и низколегированной стали и работающего в нейтральных и слабощелочных средах; оно позволяет определять скорость коррозии оборудования в почвах и грунтах, а также скорость коррозии под полимерными и лакокрасочными покрытиями. Кроме того, изобретение позволяет оптимизировать работу электрохимической защиты оборудования.

Известен датчик скорости коррозии, содержащий металлический образец (пластина, стержень и др.), помещенный в агрессивную среду. Скорость коррозии определяется по потере массы образца после его извлечения из агрессивной среды (Anti-corrosion metalles and materials, 1987, 34, N3, p 16 18).

Данный датчик дает наиболее достоверные результаты, однако не позволяет вести непрерывный или автоматический контроль скорости процесса, поскольку перед взвешиванием требуется очистка образца от продуктов коррозии.

Известен датчик скорости коррозии, выбранный в качестве прототипа, выполненный в виде гальванической пары или пакета изолированных пар, каждый из которых содержит стальной анод, катод и регистратор тока между ними (Романов В. В. Методы исследования коррозии металлов, М: Металлургия, 1965 с.72). О скорости коррозии судят по величине тока гальванического элемента, что позволяет вести процесс измерения непрерывно.

Недостатком известного датчика является низкая достоверность результатов измерения скорости коррозии. Это связано с тем, что ток гальванического элемента, в частности, железо-медь не соответствует току реальной гальванической пары, образующейся на поверхности металла при взаимодействии его с агрессивной средой.

Для повышения достоверности результатов при непрерывном измерении скорости коррозии в известном датчике скорости коррозии, выполненном в виде гальванической пары или пакета изолированных гальванических пар, каждый из которых содержит стальной анод, катод и регистратор тока между ними, анод выполнен из углеродистой стали или низколегированной стали, а катод из магнетика.

Катод выполнен из вещества, соответствующего по химической природе веществу, образующемуся в коррозионном процессе в нейтральных и слабощелочных средах, т.е. магнетика (Fe₃O₄).

Таким образом, обеспечивается адекватность гальванического тока датчика току коррозионного процесса и измеряемая величина характеризует скорость коррозии исследуемого сочетания металл агрессивная среда.

Сопоставительный анализ с пртотипом показал, что использование в предлагаемом решении всех заявленных отличий позволяет повысить достоверность результатов измерений.

На фиг.1 представлена схема датчика скорости коррозии для нейтральных и слабощелочных сред на фиг.2 представлены данные по скорости коррозии трубной стали в водном растворе NaCl (30 г/л), через который продували газовую смесь азот-кислород с различным объемным содержанием кислорода. По оси ординат - скорость коррозии (К) А/см², по оси абцисс объемное содержание кислорода в (об./).

Кривая 1 скорость коррозии определенная по потере массы.

Кривая 2 скорость коррозии определенная датчиком магнетит-сталь.

Величина скорости коррозии, полученная с помощью датчика коррозии, представляющего собой гальванический элемент медь-сталь (кривая 3 на фиг.2).

Кривая 3 скорость коррозии определенная датчиком медь-железо больше, чем скорость коррозии, определяемая по потере массы (кривая 1).

Датчик скорости коррозии состоит из катодного электрода 1 и анодного электрода 2, выполненных в форме дисков (форма электродов может быть различной). Электроды разделены между собой изолирующей прокладкой 3. Электроды и изолирующая прокладка крепятся на изоляционную трубку 4, с двух сторон которой расположены упорные шайбы 5. В изоляционной трубке 4 размещены провода 6, соединенные с регистрирующим прибором (амперметром) 7. Прибор помещается в среду 8.

Работа. Прибор, состоящий из катода 1 выполненного из магнетита и анода 2 из стали 17 Г1С, скорость коррозии которой определяется, изолированной прокладкой 3, выполненной из фторопласта или полиамида, толщиной не более 0,1 мм (поскольку при увеличении толщины пленки увеличивается омическое сопротивление, что снижает точность измерений), помещают в агрессивную среду. Агрессивная среды представляет собой водный раствор NaCl (30 г/л), через который продували газовую смесь азот-кислород с различным содержанием кислорода. При этом, между катодом и анодом возникает разность потенциалов, что является причиной появления гальванического тока. Величина тока, определяемая регистрирующим прибором 7 (амперметром), соответствует скорости коррозионного процесса, выраженной в единицах силы тока.

Как видно из полученных данных (фиг.2) значения скорости коррозии, полученные с помощью датчика коррозии, представляющего гальванический элемент сталь-магнит, близки к скоростям коррозии стали, полученным в этих условиях по потере массы.

Величина скорости коррозии, полученная с помощью датчика коррозии, представляющего собой гальванический элемент медь-сталь (кривая 3 фиг.2) больше, чем скорость коррозии, определяемая по потере массы (кривая 1 на фиг.2).

Как показали результаты экспериментального исследования, погрешность измерения скорости коррозии, измеренной с помощью предложенного датчика (кривая 2 на фиг.2) на 20 30% меньше по сравнению с измерениями выполненными датчиком, выбранным в качестве прототипа (кривая 1 фиг.2). Результаты экспериментов показали высокую сходимость данных, полученных при проведении испытаний с диаметрами колец 10, 20, 50 мм и толщинами 3, 5, и 10 мм соответственно.

Испытание проводили в водном растворе NaCl (30 г/л), через который продували смесь N₂ + O₂(O₂ 2,5 об./)
Результаты приведены в таблице.

Сущность изобретения: датчик содержит гальваническую пару или пакет гальванических пар. Гальваническая пара содержит анод 2 из углеродистой или низколегированной стали, катод 1 из магнетита и регистратор тока 7 между ними. 2 ил.

Датчик скорости коррозии, выполненный в виде гальванической пары или пакета изолированных гальванических пар, каждая из которых содержит стальной анод, катод и регистратор тока между ними, отличающийся тем, что анод выполнен из углеродистой или низколегированной стали, а катод из магнетита.