УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ЗАЩИЩЕННОСТИ ОТ КОРРОЗИИ ПО ВЕЛИЧИНЕ СМЕЩЕНИЯ ОТ ЕСТЕСТВЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА Российский патент 2012 года по МПК G01N17/02 

Изобретение относится к системе контроля эффективности электрохимической защиты заглубленных, полузаглубленных (емкости) в грунт, под слоем бетона, а также морских стальных сооружений, находящихся под катодной защитой.

Наиболее близким к данному техническому решению является электрод сравнения, предназначенный для определения значений параметров катодной защиты металлических сооружений в грунтах с различным удельным сопротивлением, в зонах действия блуждающих токов, на засоленных участках, в зонах многолетнемерзлых грунтов, а также в морских условиях (см. патент РФ №78319 от 20 ноября 2008 г.).

Недостатками известного электрода сравнения является наличие резьбовых соединений, не обеспечивающих герметичность корпуса, приводящих к изменению концентрации внутреннего электролита, что приводит к уменьшению срока службы и точности измерений по причине обеднения внутреннего электролита потенциалопределяющими ионами Cl^-.

Технической задачей, решаемой с помощью настоящего устройства, является создание конструкции, обеспечивающей повышение точности измерений потенциалов и тока, надежности и увеличение срока службы. Устройство позволяет одновременно измерять стационарный (естественный) и поляризационный потенциал стальных сооружений в различных электролитах по методу Габера-Луггина с использованием хлорсеребряного электрода сравнения, а также измерять плотность натекающего тока на датчик потенциала.

Технический результат, достигаемый с помощью настоящего устройства, состоит в создании двух электролитических контактов (обладающих малой площадью) между хлорсеребряным электродом (ХСЭ) и двумя датчиками потенциала через капиллярные отверстия, которые расположены максимально близко к датчикам потенциала, что позволяет измерять поляризационный потенциал трубопровода без омической составляющей (поляризационный потенциал) и естественный потенциал стального сооружения одновременно.

Технический результат достигается также применением неполяризующегося хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ), промышленно выпускаемого, имеющего пластиковый корпус, который не допускает осыпание хлорида серебра (AgCl) с поверхности серебряного стержня, применением полипропиленового корпуса, выдерживающего большое наружное давление, а также применением сварных соединений полипропилена, исключающих просачивание KCl из внутренней полости устройства (в местах соединения деталей корпуса) в окружающий электролит. Это приводит к увеличению срока службы электролита и соответственно самого устройства. Кроме этого, увеличивается точность измерения из-за неизменности концентрации электролита в процессе эксплуатации устройства. Надежность обеспечивается применением сварных соединений в отличие от резьбовых соединений прототипа.

На фиг.1 и фиг.2 представлено устройство для оценки защищенности от коррозии по величине смещения от естественного потенциала.

Устройство для оценки защищенности от коррозии по величине смещения от естественного потенциала, изображенное на чертежах, состоит из корпуса 1, пробки 2, электрода 3, тройника 4, двух корпусов датчиков потенциала 5 с вмонтированными в них датчиками потенциала 6 и 7, соединительных проводов 8 и 9, герметика 10, изолированного провода 11, капиллярных отверстий 12, раствора 13.

Приведенное на фигуре 1 и 2 устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного из полипропилена. Верхняя торцевая поверхность корпуса 1 методом сварки закрыта полипропиленовой пробкой 2. Внутри цилиндрического корпуса 1 помещен выпускаемый промышленностью хлорсеребряный электрод 3 (например, типа ЭСО-01 производства «Гомель-прибор», г.Гомель, Белоруссия), имеющий пластиковый корпус с отверстиями, расположенными на нижнем торце. Нижняя часть цилиндрического корпуса 1 методом сварки соединена со средней частью полипропиленового тройника 4. В два свободных отверстия тройника 4 вварены корпуса датчиков потенциала 5 с вмонтированными в них датчиками потенциала 6 и 7 прямоугольной формы, выполненными из Ст3. Два соединительных провода 8 от датчика потенциала 6 и один провод 9 от датчика потенциала 7 выведены через среднюю часть тройника 4, цилиндрический корпус 1 и пробку 2 наружу. Изолированный провод 11 от хлорсеребряного электрода 3 через корпус 1 и пробку 2 выведен наружу. Каждый корпус датчика потенциала 5 имеет по три капиллярных отверстия 12 диаметром 0,1 мм, через которые осуществляется контакт внутренней полости устройства и наружных поверхностей датчиков потенциала 6 и 7. Внутренняя полость корпуса 1 заполнена загущенным агаром микробиологическим раствором KCl 13. Электролитический контакт хлорсеребряного электрода 3, помещенного внутрь корпуса 1, с датчиками потенциала 6 и 7 осуществляется через капиллярные отверстия 12, заполненные загущенным агаром микробиологическим раствором KCl 13.

Для герметизации нерабочей поверхности датчиков потенциала 6 и 7, мест контакта проводов 8 и 9 с датчиками потенциала 6, 7 после их установки во внутренний объем тройника 4 заливают герметик 10 и оставляют в горизонтальном положении до затвердевания.

Верхний торец корпуса 1 и пробка 2, нижний торец корпуса 1 и тройник 4, тройник 4 и корпуса 5 датчика потенциала 6 соединены между собой методом сварки. Сварка пропиленовых деталей (в отличие от резьбовых соединений) обеспечивает более надежную герметизацию всех мест соединений.

Размещение устройства для контроля эффективности электрохимической защиты осуществляется следующим образом. Устройство помещают в шпур на изоляционное покрытие трубопровода таким образом, чтобы открытые поверхности датчиков потенциала 6 и 7 были обращены от трубопровода. Шпур засыпают вынутым из шпура грунтом и слегка уплотняют. Провод 11 от хлорсеребряного электрода 3 и провода 8 и 9 датчиков потенциала 6 и 7 выводят в контрольно-измерительный пункт для контроля параметров катодной защиты. Провода маркируют. Один из двух проводов 8 от датчика потенциала 6 подключают в контрольно-измерительном пункте к выводу от трубопровода. Провод 9 от датчика потенциала 7 к выводу от трубы не подключают. При этом датчик потенциала 6, от которого выведен провод 8, приобретает потенциал обследуемого трубопровода, а на оставшемся не подключенным втором датчике потенциала 7 устанавливается стационарный (естественный) потенциал, характеризующий агрессивность грунта в месте установки устройства.

В частном случае устройство закрепляют липкой лентой к поверхности секции трубы на изоляционное покрытие перед нанесением бетонного утяжеляющего покрытия. Провода 8 от датчика потенциала 6, провод 9 от датчика потенциала 7 и провод 11 от хлорсеребряного электрода 3 выводят к краю секции трубы, где обетонирование секции трубы в заводских условиях проводиться не будет.

Измерение поляризационного потенциала датчика потенциала 6 проводят следующим образом. При укладке трубопровода в траншею провода 8 и 11 выводят в контрольно-измерительный пункт и один из выводов 8 от датчика потенциала 6 соединяют с выводом от трубопровода, при этом датчик потенциала 6 приобретает потенциал трубопровода. Измерение потенциала трубопровода проводят вольтметром, с высоким входным сопротивлением (на чертеже не показан), подключенным между хлорсеребряным электродом 3 и неподключенным к трубопроводу выводом 8 от датчика потенциала 6. В результате максимального приближения датчика потенциала 6 к капиллярам 12 измерение потенциала датчика 6 осуществляется с минимальной омической составляющей, которой можно пренебречь.

Измерение стационарного (естественного) потенциала производят вольтметром с высоким входным сопротивлением (на чертеже не показан) между выводом 9 от датчика потенциала 7, не подключенного к трубопроводу, и выводом 11 от хлорсеребряного электрода 3.

По величине измеренного поляризационного потенциала датчика потенциала судят о защищенности металлического сооружения от коррозии. По разнице поляризационного и стационарного (естественного) потенциалов, измеренных на датчиках потенциалов 6 и 7, также судят о защищенности металлического сооружения от коррозии.

Плотность натекающего тока на датчик потенциала 6 определяют следующим образом. Один из выводов 8 от датчика потенциала 6 соединяют с выводом от трубопровода, при этом на датчик потенциала натекает катодный ток. В разрыв цепи помещают шунтирующее сопротивление. Измерение плотности катодного тока проводят вольтметром на шунтирующем сопротивлении.

Точность измерения поляризационного потенциала достигается применением промышленно выпускаемого хлорсеребряного электрода сравнения 3. Надежность и увеличение срока службы электрода сравнения достигается за счет загущения раствора 13 агаром микробиологическим и заполнения им капиллярных отверстий 12 и применением сварных соединений полипропилена, предотвращающих вытекание раствора KCl из внутренней полости устройства.

Точность и воспроизводимость результатов измерений потенциала обеспечивается в результате:

- применения промышленно выпускаемого хлорсеребряного электрода сравнения, что приводит к увеличению точности;

- максимального приближения капилляров к датчикам потенциала, что приводит к уменьшению омической составляющей потенциала и увеличению точности измерений;

- уменьшения осмотического переноса хлорид-ионов раствора в окружающую среду, что приводит к увеличению срока службы электролита электрода сравнения и, соответственно, точности измерения потенциала;

- для проведения измерений не требуется отключений датчика потенциала от подземного сооружения, это приводит к установлению стабильных значений потенциала в процессе измерения, отсюда следует повышение точности измерения;

- применения двух датчиков потенциала для оценки защищенности от коррозии металлического сооружения по величине смещения потенциала от естественного, что наряду с оценкой по поляризационному потенциалу увеличивает точность оценки защищенности.

Устройство обладает следующими преимуществами:

- относительная простота конструкции, неприхотливость в обращении, возможность длительного использования;

- работоспособно при отрицательных температурах (при понижении температуры ниже нуля не происходит разрушения корпуса, как в случае электродов сравнения со стеклянным корпусом);

- не имеет временных ограничений по хранению, так как составные части устройства не меняются во времени, а загущение электролита агаром микробиологическим способствует уменьшению истечения электролита до минимальных значений.

Устройство может применяться в качестве электрода длительного действия - при постоянном нахождении в исследуемой среде (грунт, море, бетон) и переносного электрода, применяемого при однократном измерении.

Устройство для оценки защищенности от коррозии по величине смещения от естественного потенциала относится к системе контроля эффективности электрохимической защиты заглубленных, полузаглубленных (емкости) в грунт, под слоем бетона, а также морских стальных сооружений, находящихся под катодной защитой. Устройство для оценки защищенности от коррозии по величине смещения от естественного потенциала содержит заполненный электролитом диэлектрический корпус, в котором размещен электрод сравнения, снабженный электрическим проводом. Также устройство содержит датчик потенциала, вмонтированный в корпус датчика потенциала и снабженный двумя электрическими проводами, выведенными через корпус датчика потенциала, другой датчик потенциала, вмонтированный в корпус датчика потенциала и снабженный одним проводом тройник. При этом электрод сравнения имеет пластиковый корпус с отверстиями. Причем верхняя часть корпуса закрыта пробкой, нижняя часть соединена с тройником, с тройником соединены два корпуса датчика потенциала, в которых выполнены сквозные капиллярные отверстия, заполненные электролитом. При этом датчики потенциала расположены вблизи капиллярных отверстий, места контакта проводов от датчиков потенциала в корпусах датчиков потенциала залиты герметиком. Причем провода от датчиков потенциала через корпуса датчиков потенциала, тройник, корпус и пробку выведены наружу. Корпус может быть заполнен загущенным агаром микробиологическим раствором KCl. Электрод сравнения может быть хлорсеребряным. Капиллярные отверстия могут быть заполнены загущенным агаром микробиологическим раствором KCl. Техническим результатом изобретения является увеличение точности измерения естественного и поляризационного потенциала стального сооружения, что позволяет по величине смещения поляризационного потенциала от естественного потенциала контролировать защищенность металлического сооружения от коррозии. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для оценки защищенности от коррозии по величине смещения от естественного потенциала, содержащее заполненный электролитом диэлектрический корпус, в котором размещен электрод сравнения, снабженный электрическим проводом, датчик потенциала, вмонтированный в корпус датчика потенциала и снабженный двумя электрическими проводами, выведенными через корпус датчика потенциала, другой датчик потенциала, вмонтированный в корпус датчика потенциала и снабженный одним проводом, тройник, отличающееся тем, что электрод сравнения имеет пластиковый корпус с отверстиями, причем верхняя часть корпуса закрыта пробкой, нижняя часть соединена с тройником, с тройником соединены два корпуса датчика потенциала, в которых выполнены сквозные капиллярные отверстия, заполненные электролитом, причем датчики потенциала расположены вблизи капиллярных отверстий, места контакта проводов от датчиков потенциала в корпусах датчиков потенциала залиты герметиком, провода от датчиков потенциала через корпуса датчиков потенциала, тройник, корпус и пробку выведены наружу.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электролит является загущенным агаром микробиологическим раствором KCl.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электрод сравнения является хлорсеребряным.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имеет капиллярные отверстия, заполненные загущенным агаром микробиологическим раствором KCl.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик потенциала для измерения естественного потенциала имеет один вывод.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что датчик потенциала для измерения естественного потенциала выполнен из трубной стали.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик потенциала для измерения поляризационного потенциала имеет два вывода.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что датчик потенциала для измерения поляризационного потенциала выполнен из трубной стали.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик потенциала может располагаться на расстоянии 0,1 мм от капиллярных отверстий.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен методом сварки из прочного диэлектрического материала, выдерживающего повышенные нагрузки.