НЕПОЛЯРИЗУЮЩИЙСЯ ЭЛЕКТРОД СРАВНЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК G01N17/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к защите от коррозии подземных металлических сооружений, в частности к неполяризующимся электродам сравнения, и может быть использовано для измерения поляризационного потенциала, например у трубопровода.

Уровень техники

Известны индикаторы, с помощью которых может производиться дополнительная оценка возможности коррозии при электрохимической защите от коррозии. Это достигается тем, что с помощью набора стальных пластин-индикаторов, имеющих разные толщины и электрически связанные с трубопроводом посредством проводников, выходящих на поверхность земли, фиксируется момент коррозионного разрушения одной из пластин путем периодического измерения электропроводимости цепи «индикатор-трубопровод». По толщине индикаторной пластины и промежутку времени от установки индикатора, судят о состоянии общей коррозии наружной поверхности подземного сооружения. Наряду с этим применяются индикаторы локальной коррозии, устроенные таким образом, что одна из стенок полого стального корпуса индикатора имеет заведомо меньшую толщину, а в полость корпуса, заполненного сухим, непроводящим электрический ток капиллярно-пористым материалом, введен изолированный от корпуса электрод. При сквозной коррозионной перфорации тонкой стенки корпуса внутрь него за счет капиллярного подсоса проникает грунтовая влага. В результате между корпусом и внутренним электродом образуется электролитический контакт, который может быть обнаружен по снижению электрического сопротивления между корпусом и внутренним электродом. Данные индикаторы устанавливаются на трубопровод или в непосредственной близости от него в наиболее коррозионно-опасных участках трассы трубопровода или другого подземного металлического сооружения, в то же время на этих участках устанавливаются стационарные неполяризующиеся электроды сравнения для контроля потенциалов трубопровода (см. РД153-39.4-091-01 «Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии». Приложение О, М., 4-й филиал Воениздата, 2002 г.).

Недостатком данных индикаторов являются ограниченные функциональные возможности, а именно возможность оценки только коррозии подземных металлических сооружений.

Известен блок индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений, содержащий не менее трех индикаторов скорости коррозии различной толщины и шириной не более 2 мм, изготовленных из того же материала, что и подземные металлические сооружения, и присоединенных одним концом к контрольной пластине, которая изготовлена из того же материала, что и подземные металлические сооружения, на расстоянии не менее 3 мм друг от друга, к контрольной пластине и противоположным концам индикаторов присоединены контрольные проводники с указателями толщины индикаторов скорости коррозии, внутренняя поверхность индикаторов скорости коррозии изолирована антикоррозионным покрытием, а сам блок индикаторов скорости коррозии и контрольная пластина вмонтированы в диэлектрический корпус (см. пат. РФ №2161789, кл. G01N 17/00, 27/30, опубл. 10.10.2001 г.).

Недостатком данного блока индикаторов является невысокая надежность диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности трубопроводов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является электрод сравнения неполяризующийся, содержащий токонепроводящий корпус с муфтой, заполненный электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, расположенный в корпусе медный стержень, ионообменную мембрану, смонтированный на корпусе датчик потенциала, при этом датчик потенциала снабжен съемной насадкой, на корпусе электрода смонтированы по крайней мере две ионообменные мембраны, а дно муфты, монтируемой на корпусе, имеет перфорацию.

В электроде съемная насадка устанавливается в зависимости от толщины слоя изоляции на подземном металлическом сооружении (см. пат. РФ №2122047, кл. С23F 13/00, опубл. 20.11.1998 г.).

Недостатком данного электрода сравнения являются ограниченные функциональные возможности, а именно использование датчика потенциала не обеспечивает диагностирования скорости коррозии наружной поверхности подземного сооружения и исключена возможность получения данных о кинетике процесса коррозии во времени.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей стационарного неполяризующегося электрода сравнения, а именно возможности использования электрода сравнения с индикатором коррозии в качестве датчика потенциала, что позволяет не только измерять потенциалы подземного сооружения, дающие косвенную оценку коррозионного состояния, но и оценивать непосредственную опасность коррозионного воздействия, а также к повышению надежности и точности диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности подземного металлического сооружения.

Технический результат достигается с помощью неполяризующегося электрода сравнения содержащего токонепроводящий корпус, заполненный электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, расположенный в корпусе медный стержень, соединенный с клеммой клеммной колодки, ионообменную мембрану, прижатую через уплотнительную прокладку к корпусу посредством муфты с перфорацией, при этом на корпусе электрода установлен индикатор коррозии, состоящий из токонепроводящего корпуса, внутри которого установлены контрольная пластина, соединенная с пластинами-индикаторами, имеющими разную толщину, причем все пластины соединены контрольными проводниками с клеммами клеммной колодки и имеют площадь рабочей поверхности 615-625 мм², при этом индикатор коррозии выполнен с возможностью измерения потенциалов и оценки коррозионного состояния подземных металлических сооружений.

На чертеже дан неполяризующийся электрод сравнения, общий вид.

Осуществление изобретения

Неполяризующийся электрод сравнения устанавливают непосредственно у трубопровода (не показан), который подключают к клемме 1 клеммной колодки 6, при этом электрод сравнения состоит из токонепроводящего корпуса 2, заполненного электролитом 3, в состав которого входит дистиллированная вода, этиленгликоль и сульфат меди (CuSO₄·5H₂O), при этом содержание меди должно обеспечивать насыщение раствора с выделением свободных кристаллов CuSO₄·5H₂O. В центральной части корпуса 2 электрода укреплен медный стержень 4, электрически соединенный медным проводником (не пронумерован) с клеммой 5 клеммной колодки 6. Для обеспечения ионного обмена, при сохранении герметичности используют гомогенную ионообменную мембрану 7 толщиной 30-60 мкм на основе двуосно-ориентированной полипропиленовой пленки с содержанием радиационно привитой метакриловой кислоты 150%, прижатой через резиновую уплотнительную прокладку 8 муфтой с перфорацией 9 к корпусу 2, при этом на корпусе электрода установлен индикатор коррозии, состоящий из токонепроводящего корпуса (не пронумерован), внутри которого установлены контрольная пластина 10, соединенная с пластинами - индикаторами 11, 12 и 13, имеющими соответственно толщины 0,5, 0,4, и 0,3 мм и площадь рабочей поверхности 615-625 мм². Все пластины - 10, 11, 12 и 13 соединены контрольными проводниками (не пронумерованы) с клеммами клеммной колодки 6, при этом контрольная пластина 10 соединена с клеммой 14, а индикаторные пластины 11, 12, 13, соответственно с клеммами «0,3», «0,4», «0,5».

Неполяризующийся электрод сравнения эксплуатируется следующим образом.

Для измерения поляризационного потенциала и оценки коррозийного состояния подземных металлических сооружений, например подземного трубопровода, непосредственно у трубопровода устанавливают неполяризующийся медно-сульфатный электрод сравнения. Контроль опасности коррозии и эффективности электрохимической защиты производится путем измерения электрического сопротивления между выводом проводника, подключенного к одной из контрольных пластин индикатора, относительно проводника, подключенного к контрольной пластине 10. Измерение начинают с пластины толщиной 0,3 мм. Устанавливают переключатель измерителя сопротивления (не показан) в положение, соответствующее измерению сопротивления в диапазоне 0-200 Ом. Производят отсчет значения сопротивления по шкале прибора, значение сопротивления менее или более 10 Ом свидетельствует о том, что пластина толщиной 0,3 мм соответственно не разрушена или разрушена. Если пластина толщиной 0,3 мм разрушена, аналогичные измерения проводят на пластинах толщиной 0,4 и 0,5 мм. Если разрушена и пластина толщиной 0,4 мм, измерения продолжают на пластине толщиной 0,5 мм. Оценку порядка величины скорости общей коррозии (К) после фиксации коррозионного разрушения пластины-индикатора производят по формуле:

К≈365·δ/τ, мм/год,

где δ - толщина пластины, мм;

τ - число суток от момента установки индикатора коррозии до первой фиксации разрушения пластины-индикатора, суток.

При срабатывании более одной пластины в расчет К принимается толщина δ пластины, имеющей большую толщину.

Площадь рабочей поверхности индикатора коррозии составляет 615-625 мм², что позволяет использовать его в качестве датчика потенциала при производстве замеров поляризационного потенциала трубопровода, соединенного с клеммой 1.

Измерения поляризационного потенциала выполняют с помощью приборов, содержащих прерыватель тока, например приборы ОРИОН ИП-01 или 43313.1. При этом вместо датчика потенциала подключается контрольная пластина 10, соединенная с клеммой 14.

Таким образом, использование электродов сравнения с индикаторами коррозии в качестве датчиков потенциала позволяет не только измерять потенциалы подземного сооружения, значение которых дает косвенную оценку коррозионного состояния, но и оценивать непосредственно опасность коррозионного воздействия. Кроме того, устраняются трудозатраты, связанные с установкой непосредственно индикаторов и стоек контрольно-измерительных пунктов, предназначенных для вывода контрольных проводников от индикаторов на поверхность земли.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- расширение функциональных возможностей за счет получения дополнительной информации о коррозионном состоянии подземного сооружения путем использования стационарного неполяризующегося электрода сравнения с установленным на корпусе индикатором коррозии, который помимо основной функции оценки опасности коррозионного воздействия на подземное сооружение выполняет функцию датчика потенциала;

- повышение эффективности защиты от коррозии подземных металлических сооружений;

- повышение надежности диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности подземных металлических сооружений.

Использование: для измерения поляризационного потенциала, например у трубопровода. Сущность: неполяризующийся электрод сравнения содержит токонепроводящий корпус, заполненный электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, расположенный в корпусе медный стержень, соединенный с клеммой клеммной колодки, ионообменную мембрану, прижатую через уплотнительную прокладку к корпусу посредством муфты с перфорацией. На корпусе электрода установлен индикатор коррозии, состоящий из токонепроводящего корпуса, внутри которого установлены контрольная пластина, соединенная с пластинами-индикаторами, имеющими соответственно разную толщину. Все пластины соединены контрольными проводниками с клеммами клеммной колодки. Площадь рабочей поверхности индикатора коррозии составляет 615-625 мм². Технический результат изобретения сводится к расширению функциональных возможностей неполяризующегося электрода сравнения, а именно возможности использования электрода сравнения с индикатором коррозии в качестве датчика потенциала, что позволяет не только контролировать потенциалы подземного сооружения, дающие косвенную оценку коррозионного состояния, но и оценивать непосредственно опасность коррозионного воздействия, а также к повышению надежности и точности диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности подземного металлического сооружения. 1 ил.

Неполяризующийся электрод сравнения, содержащий токонепроводящий корпус, заполненный электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, расположенный в корпусе медный стержень, соединенный с клеммой клеммной колодки, ионообменную мембрану, прижатую через уплотнительную прокладку к корпусу посредством муфты с перфорацией, отличающийся тем, что на корпусе электрода установлен индикатор коррозии, состоящий из токонепроводящего корпуса, внутри которого установлены контрольная пластина, соединенная с пластинами-индикаторами, имеющими соответственно разную толщину, причем все пластины соединены контрольными проводниками с клеммами клеммной колодки, при этом площадь рабочей поверхности индикатора коррозии составляет 615-625 мм², что позволяет осуществлять измерение потенциалов и оценку коррозионного состояния подземных металлических сооружений.