Brevet FR2304689A1 — publié le 19761015

La présente invention concerne la protection cathodique des structures métalliques sujettes à la corrosion. On sait que les structures métalliques enterrées ou im mergées dana un milieu possédant des propriétés électrolytiques se corrodent avec le temps. I1 en est notamment ainsi des réseaux de canalisations en tubes placier enterrés, constituant des alimentations domestiques en propane, essence, gas-oil etc... de meme que des cuves ou citernes de stockage, en acier, notamment pour liquides et gaz. Il est déjà connu, pour éviter la corrosion de telles structures, de soumettre celles-ci à une protection cathodique en les portant à un potentiel plus négatif que leur potentiel de pola irisation spontané. Dans les dispositifs connus à cet effet, la puissance fournie est généralement élevée, ce qui complique la réalisation des dispositifs de protection et particulièrement ceux du type "à poste de soutirage de courant". Ces dispositifs sont généralement lourds et volumineux et 1 t installation de chacun dtentre eux nécessite des travaux de terrassement tLportanti. En outre, le contre de la protection cathodique dtune structure métallique astreint, pour les dispositifs connus et notamment pour ceux du type à poste de soutirage, un personnel qualifié à procéder à des mesures de potentiel, tout au long de ltouvrage considéré. La présente invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précédents des dispositifs connus. Elle concerne à cet effet un procédé pour la protection cathodique, par soutirage de courant, de structures métalliques enterrées ou immergées, caractérisé en ce qu'on assure d2une part la protection cathodique de la structure et qu'on informe d'autre part, en permanence l'utilisateur de 11 efficacité de cette protection par des moyens indicateurs dont ltalimentation n'est assurée que pour des valeurs du degré de polarisation de la structure supérieurs à une valeur déterminée, Suivant une caractéristique du procédé précédent le degré de polarisation de la structure est réglable par l'utilisateur. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus caractérisé en ce qutil comprend, outre des moyens à composants électroniques pour assurer la protection cathodique d'une structure à une valeur déterminée du degré de polarisation de celle-ci, des moyens dtinformation directe de l'uti- lisateur sur l'efficacité de la protection et dont l'alimentation, contrdlée par un thyristor, n1 est assurée que lorsque ladite protection est assurée. Suivant une caractéristique préférée de l'invention les moyens d'information directe sont constitués par un voyant lumineux dont l'allumage n'est assuré que lorsque le degré de polarisation de la structure à protéger est supérieur à une valeur déterminée. Dans ce dispositif on peut ainsi disposer de moyens de vérification portés par le poste même et éviter, du fait de la conception de l'ensemble, les mesures sur le terrain qu'exige l'exploitation des postes connus. Suivant l'invention, le choix des composants et l'utili- sation de semi-conducteurs, permet de disposer le circuit de commande et de contrôle du dispositif sur un même circuit imprimé, ce qui réduit notablement 11 encombrement du dispositif et facilite son implantation. D'autres caractéristiques et avantages de l2invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dont la figure unique est un schéma d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention. Ainsi que représenté sur la figure unique du dessin, le dispositif de protection cathodique suivant l'invention comprend essentiellement : - un transformateur monophasé 1, relié à une source de courant alternatif basse tension 2, à travers un disjoncteur thermi que 3 - un rototransformateur 4 alimenté par le secondaire du trans formateur 1 et fournissant une tension de sortie variable - un pont redresseur double alternance 5, constitué par quatre diodes, alimenté par le rototransformateur 4 - un premier circuit résistance 6-capacité 7 en série, shunta$ la sortie du pont 5 et protégeant l'ensemble du circuit contre xne éventuelle surtension - un thyristor 8 dont la gachette reçoit son intensité d'amor çage à partir de la sortie du pont 5 à travers un potentio mètre 9 et une diode de protection 10 - un second circuit résistance ll-capacité 12, shuntant l'ano- de et la cathode du thyristor 8 et protégeant le thyristor 8 contre d'éventuelles surtensions - un voyant lumineux 13 dont le choix est fonction de la ten sion de sortie - un ampèremètre de contre 14 - des fusibles de protection 15 - 16 - des bornes de liaison à la structure à protéger 17, et à la masse anodique 18. Dans une forme d'exécution de l'invention, le dispositif de protection cathodique tel que décrit ci-dessus est alimenté en 220 volts monophasé 50 Hz, délivre une tension de sortie redressée double alternance, variable de O à 24 V. I1 présente une intensité nominale de protection variable entre O et 5 ampères et une intensité d'amorçage du transistor de 50 mA à 5 A. Pour cela ses composants présentant les caractéristiques suivantes s - le transformateur 1 dune puissance de 150 W est du type à bobinage imprégné à coeur sous vide, et est alimenté en 220 V monophasé de 50 à 60 Hz. La tension à vide à son secondaire est de 28 V. - le rototransformateur 4, d'une puissance de 150 W, alimenté en monophasé 50 à 60 Hz, délivre au secondaire une tension variable entre 0 et 24 volts. - le pont redresseur 5 est constitué de 4 diodes au silicium, 6 ampères. - le thyristor 8 est du type à intensité passante 6 A et intensité d'amorçage 10 mA - résistance au carbone 6 : 100 Q et 1l s 150R-, d'un + watt - condensateurs unica 7 : 10 000 PP et 12 : 0,1 F P sous lOOVcc - potentiomètre graphite 9 d'l E - voyant lumineux 13 alimenté en 6, 12 ou 24 Vcc en fonction de la tension de sortie ampèremètre 14 continu O à 5 V disJoncteur thermique 3 dtun ampère - fusibles 15 et 16 de 5 ampères. La mise en fonctionnement et l'utilisation du dispositif de l'invention implique les opérations successives suivantes : - établissement préalable de la valeur du potentiel à assurer pour la protection cathodique de la structure considérée - liaison du dispositif, d'une part à la structure, par la borne 17, d'autre part à une masse anodique, par la bornel8 - alimentation du dispositif par liaison à la source basse tension 2 - court-circuitage du potentiomètre 9 en l'amenant à sa va leur zéro - enclanchement du disjoncteur 3 (le thyristor 8 stenclanche immédiatement du fait de l'absence de résistance sur sa gachette; potentiomètre 9 court-circuité) - manoeuvre du rototransformateur 4 Jusqu'à attendre la valeur du potentiel recherchée (lue sur un voltmètre exté rieur au circuit) par rapport à une électrode impolarisa- ble, de référence, placée au-dessus de la structure - choix d'un voyant 13 de valeur correspondante à la tension de sortie.Le voyant mis en place s'allume et l'ampèremètre 14 affiche une intensité de valeur nécessaire à la protec tion effective de la structure - manoeuvre du potentiomètre 9 jusqu'à extinction du voyant 13, (l'ampèremètre 14 affiche alors la valeur zéro) l'in tensité de gachette du thyristor 8 étant devenue insuffi- sante pour permettre sa conduction et maintenir lalimen- tation du voyant 13 manoeuvre du rototransformateur 4 pour faire afficher sur l'ampèremètre 14 une valeur correspondant à ciie affichée précédemment et nécessaire à la protection effective de la structure. Le thyristor sJenclanche alors sous une intensité suffisante, ce qui provoque le réallumage du voyant 13. Le potentiel de protection désiré sur la structure est alors assuré et l'utilisateur en est informé visuellement. Dès que la valeur de ce potentiel décroit, par exemple à cause d'une terre, le voyant 13 soit se mettra à clignoter pour une valeur de potentiel, proche quoique inférieure à celle désirée, soit s'éteindra si cette valeur du potentiel est encore plus faible. Par action sur le rototransformateur 4, l'utilisateur peut alors pallier ce défaut, en amenant l'intensité à une valeur suffisante pour assurer la protection recherchée, ce dont il sera informé dès que le voyant 13 se rénllumera. Lorsquton peut apprécier par l'expérimentation en usine ou par le calcul, la valeur du potentiel nécessaire à la protection de la structure devant être contrôlé par le dispositif de l'invention, on peut prérègler ce dispositif. Pour cela on procède - en usine, au choix de la valeur du potentiel corres pondant aux besoins de protection de la structure donnée, à laquelle doit être associé le dispositif de l'invention - on règle le potentiomètre 9 du dispositif comme dit précédemment, et ce également en usine. Une fois le dispositif relié,in situ, à la structure, à la masse anodique et à la source de courant, l'utilisateur aura seulement à manoeuvrer le rototransformateur Jusqutà l'obten- tion de l'allumage du voyant 13. La protection désirée est alors réalisée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. Elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de ltesprit de l'invention. En particulier on pourra notamment t - remplacer le voyant lumineux par un dispositif sonore, ou adjoindre celui-ci au voyant lumineux, - prévoir un dispositif de réenclanchement automatique dans l'éventualité ou le thyristor se désamorcerait, - prévoir un dispositif de changement automatique des fusibles de protection. REVENDICAXIONS 1. Procédé pour la protection cathodique, par soutirage de courant, de structures métalliques enterrées ou immergées, caractérisé en ce qu'on assure d'une part la protection cathodique de la structure et qu'on informe d'autre part, en permanence l'utilisateur de l'ef- ficacité de cette protection par des moyens indicateurs dont l'alimentation ntest assurée que pour des valeurs du degré de polarisation de la structure supérieurs à une valeur déterminée. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le degré de polarisation de la structure est réglable par l'utilisa- teur. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qutil comprend, outre des moyens à composants électroniques pour assurer la protection cathodique d'une structure à une valeur déterminée de degré de polarisation de celle-ci, des moyens d'information directe de l'utilisateur sur l'efficacité de la protection et dont l'alimentation, contrôlée par un thyristor, ntest assurée que lorsque ladite protection est assurée. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'information directe sont constitués par un voyant lumineux dont 11allumage n'est assuré que lorsque le degré de polarisation de la structure à protéger est supérieur à une valeur détone minée. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le voyant et son alimentation sont tels que le voyant clignote lorsque le degré de polarisation de la structure à protéger est au voisinage inférieur du seuil de potentiel désiré. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une partie alimentation constituée dtun transformateur reliable à une source de courant basse tension par l'intermédiaire d'un disjoncteur thermique et un rototransformateur monté aux bornes du secondaire du transformateur. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce qutil comprend un circuit de distribution comportant un pont redresseur double alternance, relié au secondaire du rototransformateur, et un thyristor, alimenté à partir du pont à travers un potentiomètre et une diode de protection. 8. Dispositif suivant les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ses constituants et leurs liaisons sont tels que montré sur la figure unique du dessin. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le circuit électrique du dispositif est constitué par un circuit imprimé.