Электрод сравнения длительного действия Советский патент 1990 года по МПК C23F13/00 

цо -50°С, а также исключение загустителя из состава электролита. Для этого в электроде в качестве электролита кспользуют насыщеннь гй раствор сульфата меди в смеси воды и этилен- гликоля в соотношении от 3:2 до 2:1, а между электролитом 3 и пористым дном 10 корпуса 2 электрода помещают ионообменную мембрану 11. В корпусе 2 установлен медный стержень 1. В предлагаемом электроде используют

ионообменную мембрану, полученную радиационной привитой сополимериза- цией акриловой или метакриловой кислоты в количестве 100-170% на двуос- но-ориентированную полипропиленовую пленку. Это позволяет повысить стабильность потенциала электрода за счет предотвращения проникновения грунтовых вод в корпус и проникновения электролита в грунт. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. .

Изобретение относится к защите от коррозии и может быть использовано при определении опасности коррозии и эффективности защиты подземных металлических сооружений. Цель изобретения - повышение срока службы электродов сравнения длительного действия и точности измерений потенциалов подземных металлических сооружений при определении опасности коррозии и эффективности электрохимической защиты, обеспечение транспортабельности и сохранности электродов при отрицательных температурах вплоть доя -50°С, а также исключение загустителя из состава электролита. Для этого в электроде в качестве электролита используют насыщенный раствор сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля в соотношении от 3:2 до 2:1, а между электролитом 3 и пористым дном 10 корпуса 2 электрода помещают ионообменную мембрану 11. В корпусе 2 установлен медный стержень 1. В предлагаемом электроде используют ионообменную мембрану, полученную радиационной привитой сополимеризацией акриловой или метакриловой кислоты в количестве 100-170% на двуосноориентированную полипропиленовую пленку. Это позволяет повысить стабильность потенциала электрода за счет предотвращения проникновения грунтовых вод в корпус и проникновения электролита в грунт. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к защите от коррозии и может быть применено цри определении опасности коррозии и эффективности защиты от коррозии подземных металлических сооружений.

Цель изобретения - повышение, срока службы электродов сравнения длительного действия и точности измерений потенциалов подземных металлических сооружений при определении опасности коррозии и эффективности электрохимической защиты, обеспечение транспортабельности и сохранности электродов при отрицательных температурах вплоть до минус , а также исклю- чение загустителя из состава электролита, повышение стабильности потенциала электрода сравнения путем пре- дотв| ащения утечки электролита в грунт и проникновения грунтовьпс вод в корпус.

На чертеже представлен предлагаемый электрод сравнения длительного действия, общий вид.

Электрод сравнения содержит мед- ный стержень 1, корпус 2, изготовленный из диэлектрического материала, . например пластмассы, электролит 3, керамическую пористую диафрагму 10, .ионообменную мембрану 11. На корпус крепит ся датчик потенциала 8. Мембрана .11 и диафрагма 10 через уплотнение 9 прижаты к корпусу 2 с помощью муфты 12. Медный стержень 1 укреплен в пробке 7, установленной в крьшке Пробка прижата к горловине крьшки 4 с помощью гайки 5. Дпя присоединения электрода сравнения и датчика потенциала к измерительному прибору служа проводники 6.

Корпус электрода заполнен электролитом, в состав которого входят дистиллированная вода, сульфат меди (CuSOxf 5H,) , этиленгликоль.

5

0

дО 45 зо 55

Объемное соотношение воды и эти- ленгликоля выбрано от 3:2 до 2:1. Содержание сульфата меди должно обеспечить насыщение раствора с выделением свободных кристаллов (200-250 г/л). Транспортировка и хра-. нение электрода возможны при температурах вплоть до , так как при охлаждении и даже замерзании электролита указанного состава не происходит увеличения его объема в отличие от водного раствора, и корпус электрода не разрушается. Это позволяет использовать, транспортировать и хранить электрод сравнения при температурах вплоть до -50°С. Температурный коэффициент предлагаемого электрода сравнения (то есть измерение значения равновесного потенциала с изменением температуры), как установлено, в интервале от 50 до +20°С, равен 0,4 мВ/град в отличие от 0,9 мВ/град в случае водного электролита. В связи с этим значение потенциала мед- носульфатного электрода сравнения в предлагаемом электролите оказывается более стабильным при изменении температуры.

В предлагаемом устройстве используют гомогенную ионообменную мембрану 30-60 мкм, полученнуи радиа- ционно-химическим методом,то есть облучением двуосно-орентированной полипропиленовой пленки и последующей ее привитой сополимеризацией с акри- лрвой или метакриловой кислотой. Содержание привитого сополимера 100- 170%. Гетерогенные мембраны не могут быть использованы, так как они обладают высоким электрическим сопротивлением, -поскольку имеют тoлшJ нy 200- 5.00 мкм, обладают не достаточной ион- ной проницаемостью и при этом мало эластичны. Предлагаемая мембрана на

основе двуосно-ориентированного полипропилена превосходит все известные мембраны по своей прочности на разрыв

. (5-6 кг/см ),-эластичности, отличается низким электросопротивлением.

Уменьшение доли привитой акриловой

. (метакриловой) кислоты (менее 100%) приводит к увеличению электросопротив.FT тл ст т-г tfft-r л п

ления и, ка; следствие Гу„еьшениГ ,п -- точности измерения потенциалов Уве- ° f Р Р ряного электрода

- -I--- - 11спг шению

ТОЧНОСТИ измерения потенциалов. Увеличение содержания привитой кислоты (более 170%) приводит к резкому увеличению набухания, соответственно

Пример 2. Собирают электрод как в примере 1. Используют гомоген ную мембрану, содержание привитой 5 метакриловой кислоты 150%. Полипроп леновую пленку облучают дозой 4 Мра Прочность мембраны на разрыв 5 кг/см электросопротивление равно 6 отн.ед при толщине 45 мкм. Потенциал насы- ---r-t- i- «- Jt J J. WA J JJ1C.I. i

120i10 MB, что соответствует требуе мой точности измерения потенциала подземного металлического сооружения Пример. 3. Собирают электрод

-ОС 1Л; Л НенНО

увеличивается проникновение грунтовых и - . . лелтр

вод, уменьшается прочность, возможны примере 1. Помещают мембрану

разрывы и выход электрода из строя.l, привитой метакриловой

Разность потенциалов мевду предоа- гаемым электродом сравнения и насы- щенньм хлоридсеребряным электродом сравнения составляет +120 410 мВ. П р и м е р .1. Собирают электрод.

Для этого медный стержень помещают

в корпус. Укрепляют на дно корпуса

мембрану. Внутрь корпуса заливают

электролит состава 750 мп/л воды

и 450 МП/л этиленгликоля, в котором

растворяют сульфат меди из расчета

50 г/л для получения насьш(енного

раствора со свободными кристаллами

.

.Используют гомогенную мембрану толщиной 30 мкм на основе двуосно- ориентированной полипропиленовой пленки с 90% привитой метакриловой кислоты. Ее прочность на разрыв Ь кг/см . Электрическое сопротивление, измеренное относительно 40% раствора КОН, равно 20 отн.ед. Для получения такой мембраны полипропиленовую пленку облучают дозой 2 Мра-д. У мемб- °

Т л tl t-i / ft ff

,, Ах усУрЦ j MtiMD

раны сохраняются все свойства исходной полипропиленовой пленки: химическая стойкость, прочность: Однако процентное содержание привитой метакриловой кислоты, ее электросопротивление высокое и, соответственно,точность измерений низкая. Значение потенциала предлагаемого медносульфатного элекТООГТЯ тэгтттттгт «.-

. .. J. . . i ClX JJrUJHJJ3Url

кислоты 190%. Доза облучения для получения такой мембраны 6 Мрад. Проч- ность на разрыв падает до 2 кг/см J При толщине 60 мкм электросопротивле ние низкое - 3 отн.ед. Однако мембра на обладает высокой степенью набухания (200%); в результате чего она не предохраняет электрод от вытекания 25 электролита и попадания внутрь корпу са грунтовых вод. Кроме того, мембрана может разрьшаться в местах ее закрепления. Аналогичное явление наблюдается при использовании мембраны на 30 основе полиэтилена. Такая мембрана использована быть не может. Таким образом, только мембраны, изготовленные на основе двуосно-ориентированно- го полипропилена после радиационной привитой сополимеризации его со 100- 170% метакриловой или акриловой кислоты, обладают необходимой механической прочностью, низким электросопротивлением, обеспечивают длительную работу электродов сравнения и точность измерения потенциалов.

С целью проверки герметичности электрода в зоне расположения ионообменной мембраны в корпусе элек- 45 трода и стабильности потенциала электрода во времени проводят испытания 10 электродов.

При изготовлении электролита количественное соотнощение компонентов

35

г-1j v . 4 и JJi fciK

трода сравнения относительно ня, -..шспис лимлонентов

ного хлоридсеребряного электрода спТ О мл/л воды, 450 мл/л нения м.м..„„: „L этиленгликоля, 250 г/л сульфата меди

Меяэду электролитом и пористой диафрагмой электрода помещают ионообменную мембрану, в которой содержание приви- той метакриловой кислоты 150%. Полипропиленовую пленку облучают дозой

нения измеряют после того, как оба электрода установлены и заглублены на 5 мм в песок 10% влажности, смочен- ньщ водопроводной водой. Значение потенциала 80+10 мВ, то есть превы-- у -« t.-v-ijj 11 CiJbl

шает допустимое отклонение при измерении потенциала подземного металлического сооружения.

-. v VJ4 jf чалл jf 1

4 Мрад,. толщина пленки 45 мкм.

Герметичность электрода и стабильность потенциала электрода контроли -- f Р Р ряного электрода

Пример 2. Собирают электрод, как в примере 1. Используют гомогенную мембрану, содержание привитой метакриловой кислоты 150%. Полипропиленовую пленку облучают дозой 4 Мрад. Прочность мембраны на разрыв 5 кг/см2, электросопротивление равно 6 отн.ед. при толщине 45 мкм. Потенциал насы -- f Р Р ряного электрода

- ---r-t- i- «- Jt J J. WA J JJ1C.I. i

120i10 MB, что соответствует требуемой точности измерения потенциала подземного металлического сооружения. Пример. 3. Собирают электрод.

- . . лелтр

примере 1. Помещают мембрану

l, привитой метакриловой

°

. .. J. . . i ClX JJrUJHJJ3Url

кислоты 190%. Доза облучения для получения такой мембраны 6 Мрад. Проч- ность на разрыв падает до 2 кг/см J При толщине 60 мкм электросопротивление низкое - 3 отн.ед. Однако мембрана обладает высокой степенью набухания (200%); в результате чего она не предохраняет электрод от вытекания 25 электролита и попадания внутрь корпуса грунтовых вод. Кроме того, мембрана может разрьшаться в местах ее закрепления. Аналогичное явление наблюдается при использовании мембраны на 30 основе полиэтилена. Такая мембрана использована быть не может. Таким образом, только мембраны, изготовленные на основе двуосно-ориентированно- го полипропилена после радиационной привитой сополимеризации его со 100- 170% метакриловой или акриловой кислоты, обладают необходимой механической прочностью, низким электросопротивлением, обеспечивают длительную работу электродов сравнения и точность измерения потенциалов.

С целью проверки герметичности электрода в зоне расположения ионообменной мембраны в корпусе элек- 5 трода и стабильности потенциала электрода во времени проводят испытания 10 электродов.

При изготовлении электролита количественное соотнощение компонентов

5

- -..шспис лимлонентов

О мл/л воды, 450 мл/л этиленгликоля, 250 г/л сульфата меди

Меяэду электролитом и пористой диафрагмой электрода помещают ионообменную мембрану, в которой содержание приви- той метакриловой кислоты 150%. Полипропиленовую пленку облучают дозой

-. v VJ4 jf чалл jf 1

4 Мрад,. толщина пленки 45 мкм.

Герметичность электрода и стабильность потенциала электрода контроли15

20

руют после тридцати циклов изменений температуры от +25+2°С до -48+2°С на , семи электродах (1-7) и на трех электродах (8-10), находившихся в помещении при 25±2°С. -Охлаждение эпектродов проводят в холодильной камере. Общая продолжительность одного 24 ч, из них охлаждение в камере 8 ч. Кроме того, в течение зимних периодов указанные электроды хранят пне помещения на открытом воздухе при температуре, достигавшей -36 С.

Испытания электродов на влагопро- пицаемость мембраны проводят (после циклических охлаждений электродов 3 морозильной камере) в д.ва этапа: г - при контакте пористой диафрагмы V фильтровальной бумагой и II - при логр ужении корпуса электрода в дистиллированную воду в стеклянной кюве- ге на глубину 10 мм. На первом этапе длительностью. 6 мес ведут визуальные наблюдения с целью обнаружения утечки электролита через мембрану. При нали- 25 чии утечки участки поверхности пористой диафрагмы и фильтровальной бумаги должны приобрести голубую окраску. .На втором этапе испытаний утечка электролита могла быть обнаружена по окраске электролита в зоне расположения пористой диафрагмы.

Б процессе испытаний общей продолжительностью 1,5 года утечки электролита через мембрану ни На одном из электродов не было обнаружено. При визуальном обследовании мембраны после извлечения их из электродов по окончании испытаний не обнаружено каких либо повреждений.

Измерение потенциалов медносуль- фатных электродов длительного действия проводят периодически по отношению к образцовому хлоридсеребряному электроду сравнения. Электроды поме- щают в пластмассовые кюветы, заполненные песком, смоченным водопроводной водой до 10-12% влажности (по массе). Измерения проводят до начала циклических охлаждений электродов в морозильной камере (исходные значе30

35

40

ния потенциалов), а также после указанных охлаждений.периодически 1 раз в месяц в течение всего периода испытаний. Полученные при проведении измерений значения потенциалов всех электродов в пределах +1204;10 мВ относительно хлоридсеребряного электрода. Отклонения от указанных значений разности равновесных потенциалов не вь}ходят за допустимые пределы ошибки измерений потенциалов подземных металлических сооружений при использовании насьш енных медносульфат- ных электродов сравнения.

.Формулаизобретения

45

50

Составитель Л.Груднева Редактор Н.ГунькоТехред М.Ходаиич Корректор А.Осауленко

-, - «- - - --- - - - - - - - - - - - - - - - -. - - - - -- - -г -- - - - - - - - - - - -

Заказ 3250 .Тираж 829Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,

д.

/55

5

ния потенциалов), а также после указанных охлаждений.периодически 1 раз в месяц в течение всего периода испытаний. Полученные при проведении измерений значения потенциалов всех электродов в пределах +1204;10 мВ относительно хлоридсеребряного электрода. Отклонения от указанных значений разности равновесных потенциалов не вь}ходят за допустимые пределы ошибки измерений потенциалов подземных металлических сооружений при использовании насьш енных медносульфат- ных электродов сравнения.

.Формулаизобретения

0

5

0

35

40

45

50

крытиям

д.

/5