Brevet FR2508648A1 — publié le 19821231

L'invention concerne un dispositif pour mesurer le potentiel par - rapport au sol d'une structure métallique située dans le sol et protégée cathodiquement au moyen d'une tension continue appliquée de l'extérieur, qui est constitué par une tige de mesure destinée à être introduite dans le sol au voisinage de cette structure, tige qui est munie d'une électrode de mesure destinée à être connectée à ladite structure et d'une électrode de référence et par un circuit de mesure utilisé pour mesurer la différence de potentiel entre l'électrode de mesure et l'électrode de ré- férence. Selon le type de sol danslequel une structure en acier protégée ca- thodiquement, telle qu'un pipeline, est située, le potentiel de la struc- ture par rapport au sol doit être inférieur à une valeur de l'ordre de -850 m V à -950 m V pour empêcher la corrosion Pour assurer un bon fonc- tionnement du système de protection cathodique, il faut contrôler ce potentiel régulièrement au moyen de mesures Pour effectuer une telle me- sure, on ne mesure pas directement la différence de tension entre la struc- ture protégée et l'électrode de référence, étant donné que, du fait de la chute de tension dans le sol provoquée par le passage soit du courant de protection appliqué, soit de courants vagabonds éventuels provenant d'ins- tallations électriques voisines, le potentiel correct de la structure par rapport au sol ne serait pas alors mesuré Lorsque, comme indiqué, on uti- lise une électrode de mesure qui est connectée à la structure protégée, l'électrode de mesure et l'électrode de référence peuvent être position- nées l'une par rapport à l'autre d'une manière telle qu'aucune différence de tension supplémentaire n'est produite entre elles par le passage de courants dans le sol Par exemple, on peut utiliser une sonde de mesure qui contient à la fois l'électrode de mesure et l'électrode de référence disposées très proches l'une de l'autre. Un dispositif pour mesurer le potentiel de protection de la manière décrite ci-dessus est connu du fait de la demande de brevet allemand mise à l'inspection publique N O 2 241 648 Dans la tigede mesure décrite dans cette demande de brevet antérieure, une électrode de mesure (dans ce cas, undisque en nickel fritté imprégné de mercure) et une électrode de réfé- rence en Cu/Cu 504 sont placées en étroite proximité l'une de l'autre, électriquement isolées l'une de l'autre,dans un tube protecteur en acier qui est muni d'une extrémité pointue de sorte qu'il peut être enfoncé dans le sol Des ouvertures sont formées dans la paroi du tube au voisi- -2508648 nage des électrodes de sorte que les électrodes peuvent entrer en contact avec le sol. Ce dispositif connu présente l'inconvénient que, du fait que les surfaces de contact o le sol entre en contact avec les électrodes, sont situées à l'intérieur du tube protecteur, le bon contact entre-le sol et les électrodes qui est nécessaire pour l'obtention d'une mesure fiable n'est pas garanti de sorte que les mesures peuvent ne pas être fiables. Les ouvertures formées dans la paroi du tube doivent être soigneusement nettoyées après chaque emploi du dispositif, ce qui est un inconvénient. En outre, la construction de cette tige de mesure est relativement com- pliquée et,par conséquent,elle est susceptible de présenter des défail- lances; les électrodes peuvent glisser hors de leur place dans le tube sans que ceci soit décelé immédiatement. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif qui ne présente pas les inconvénients ci-dessus. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que la tige de mesure est constituée par une sonde métallique en forme de tige re- couverte d'une couche de matière électriquement isolante sur la plus grande partie de sa longueur, une petite partie au voisinage de son éxtré- mité étant laissée dénudée et formant l'électrode de mesure et en ce que l'électrode de référence est placée dans un alésage transversal formé à proximité de l'extrémité de la sonde en forme de tige et électriquement isolée de celle-ci L'alésage transversal est, de préférence, situé dans la petite partie transversale dénudée de la sonde en forme de tige de sorte que la surface de l'électrode de référence se trouve à l'intérieur de la surface de l'électrode de mesure. On utilise, de préférence, une électrode sèche comme électrode de référence étant donné que, dans les conditions relativement dures dans lesquelles on peut escompter que la tige de mesure sera utilisée, une telle électrode sèche est moins susceptible de présenter des défaillances de fonctionnement que l'électrode de référence usuelle en Cu/Cu SO 4 à électrolyte liquide qui est normalement utilisée dans les électrodes in situ du fait de ses propriétés extrêmement constantes En particulier,- une électrode en zinc plâtre de Paris, c'est-à-dire une électrode en zinc scelléeet enfermée dans une couche de plâtre de Paris, est utilisée en tant qu'électrode de référence dans le dispositif selon l'invention. Le plâtre de Paris poreux, qui doit être humide lorsqu'il est en service est, de ce fait, situé entre l'électrode de référence en z Inc et le sol et combine la fonction remplie par l'électrolyte et la membrane poreuse dans les électrodes de référence "humides" Cependant, on peut également utili- ser d'autres électrodes de référence sèches Une électrode sèche en plâtre de Paris/sulfate de cuivre plâtre de Paris, c'est-à-dire une électrode constituée par un mélange de plâtre de Paris et de sulfate de cuivre scellée et enferméedans une couche de plâtre de Paris s'est avérée également extrê- mement satisfaisante. Lorsqu'on enfonce la tige de mesure dans le sol, des câbles ou cana- lisations qui se trouvent au voisinage pourraient être endommagés, Pour supprimer ce risque, la tige de mesure peut être munie d'une pointe de forme essentiellement conique fabriquée en matière plastique (de préfé- rence, en polytétrafluoroéthylène-). On expliquera l'invention ci-après à l'aide d'un exemple non limi- tatif et en se référant au dessin annexé dans lequel: la Fig 1 est une vue schématique représentant un appareil de mesure muni d'un dispositif selon l'invention pour contrôler une installation de protection cathodique; et la Fig 2 est une vue en coupe longitudinale qui représente en plus de détail la partie encerclée de la Fig 1, désignée par la référence II. Sur la Fig 1, la référence l désigne un pipeline souterrain muni d'un revêtement protecteur électriquement isolant qui n'a pas été repré- senté sur-la figure Le pipeline 1 est, en outre, protégé cathodiquement au moyen d'une installation 2 qui donne au pipeline une tension négative par rapport à l'anode in situ 3 enfouie dans le sol Pour contrôler loca- lement le fonctionnement de la protection cathodique, on utilise le dis- positif selon l'invention pour mesurer le potentiel de la canalisation par rapport au sol à l'emplacement désiré A cette fin, on enfonce dans le sol une sonde métallique conductrice 4 en formede tige, par exemple, à 50 cm del'axe longitudinal central du pipeline 1 et on connecte cette sonde électriquement au pipeline 1 La sonde 4 en forme de tige est cons- tituée par un tube métallique qui est revêtu d'une couche de matière iso- lante à l'exception d'une petite partie 5 située au voisinage de son ex- trémité, qui est dénudée On enfonce la sonde 4 en forme de tige à une profondeur telle dans le sol que la partie dénudée 5 est située au même niveau que le pipeline 1 Dans un alésage radial situé approximativement au milieu de la partie dénudée 5 (qui forme l'électrode de mesure) est positionnée une électrode de référence 6 qui est connectée par un câble 8 qui traverse un manchon isolant 9, à un circuit de mesure 10, le tube 4 de la sonde et par conséquent l'électrode de mesure 5 étant également connectés à ce circuit La différence de potentiel entre les électrodes 5 et 6 est déterminée par le circuit de mesure 10. La tige de mesure est munie d'une pointe 7 en polytétrafluoroéthy- lène pour éviter que l'on risque d'endommager des câbles ou canalisations enterrés dans le sol lorsqu'on l'enfonce La tige de mesure est égale- ment munie d'une barre transversale 19 que l'on peut utiliser comme poi- gnée pour enfoncer la tige de mesure dans le sol ou pour la tirer hors du sol. On a représenté de manière plus détaillée sur la Fig 2 l'extrémité de la tige de mesure On a déjà décrit les éléments 4, 5, 7 et 8 en se référant à la Fig 1; la référence 11 désigne la couche isolante qui re- couvre la plus grande partie de la longueur de la tige de mesure L'élec- trode de référence 6 est positionnée dans-un alésage 12 formé dans la par- tie dénudée et est isolée de cette dernière par deux manchons isolants 13 et 14 L'électrode de référence est une électrode en zinc-plâtre de Paris composée d'un petit cylindre de zinc 15 enfermé entre deux bouchons 16 de plâtre de Paris. Chaque fois que l'appareil est utilisé,on l'étalonne tout d'abord par référence à une électrode en Cu-Cu SO 4 placée dans le sol à laquelle il est connecté au lieu d'être connecté au pipeline On met à zéro l'ins- trument de mesure 18 à l'aide d'une sourcede tension réglable 17 (voir la Fig 1) L'instrument de mesure 18 a été représenté ici symboliquement comme étant un instrument à cadran; naturellement, le circuit de mesure peut également comporter un affichage numérique La source de tension réglable 17 a été représentée ici comme étant constituée par un poten- tiomètre associé à une batterie mais on peut utiliser à cette fin un autre type de source à tension constante réglable quelconque. Avant d'enfoncer la tige de mesure dans le sol, il faut décaper l'électrode de mesure 5 pour enlever la couche d'oxyde qui la recouvre éventuellement Si cette précaution est prise, le temps de stabilisation nécessaire pour que l'électrode de mesure atteigne le potentiel correct n'est que de quelques minutes. REVENDICATIONS t Dispositif pour mesurer le potentiel par rapport au sol d'une struc- ture métallique ( 1) située dans le sol et protégée cathodiquement au moyen d'une tension continue appliquée de l'extérieur, qui est constitué par une tige de mesure ( 4) destinée à être introduite dans le sol au voisinage de cette structure, tige qui est munie d'une électrode de mesure ( 5) destinée à être connectée à ladite structure et d'une électrode de référence ( 8) et par un circuitdemesure ( 10) utilisé pour mesurer la différencedepotentiel entre l'électrodedemesure et l'électrode de référence, caractérisé en ce que la tigede mesure est constituée par une sonde métallique( 4) en forme de tige recouverte d'une couche de matière électriquement isolante ( 11) sur la plus grande partie de sa longueur, une petite partie ( 5) au voisinage de son extrémité étant laissée dénudée et formant l'électrode de mesure et en ce que l'électrodederéférence ( 6) est placée dans un alésage transversal ( 12) formé à proximité de l'extré- mité de la sonde en forme de tige et électriquement isolée de celle-ci. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alésage transversal ( 12) est formé dans la partie dénudée ( 5) de la sonde ( 4) en forme de tige. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'électrode de référence ( 6) est une électrode sèche. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrode de référence ( 6) est une électrode en zinc-plàtre de Paris. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrode de référence ( 6) est une électrode en plâtre de Paris/sulfate de cuivre- plâtre de Paris. 6 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tige de mesure ( 4) est munie d'une pointe ( 7) de forme essentielle- ment conique fabriquée en matière plastique. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pointe ( 7) de forme essentiellement conique est en polytétrafluoroéthylène.