Brevet FR2559269A1 — publié le 19850809

La présente invention concerne un système pour la mesure du potentiel d'une contruction métallique qui se trouve dans le sol,par rapport à la terre, comprenant une sonde de mesure à introduire dans la terre à proximité de la construction, laquelle sonde est pourvue d'une électrode de mesure métallique à connecter électriquement à la construction, d'une électrode de référence et un circuit de mesure destiné à la mesure de la différence de potentiel entre l'électrode de référence et l'électrode de mesure. Un système de ce genre est connu par la demande de brevet néerlandais n 8 103 088 au nom de la demanderesse et mise à la disposition du public. Conformément a ce sys tème, on applique une sonde de mesure que l'on enfonce dans le sol au voisinage d'une construction cathodiquement pro tégée, par exemple une conduite dé transport de gaz à hau- te pression. Dans ce système connu, l'électrode de réfé- rence est constituée d'une électrode dépourvue de liquide qui est fermement fixée dans une forure transversale pré- vue dans la sonde de mesure à l'endroit de l'électrode de mesure.La distance qui sépare l'électrode de mesure et l'électrode de référence est par conséquent si faible que les erreurs de mesure par suite de différences de potentiel provoquées par le passage de courant dans la terre peuvent etre négligées. Dans ce système connu, on applique une électrode de référence dépourvue de liquide parce que l'électrode de référence à Cu/CuS04 habituelle avec électrolyte liquide, que l'on utilise couramment dans le cas d'électrodes enfouies à demeure en raison de ses pro priétés très constantes, est trop fragile pour l'usage relativement brutal auquel on peut s'attendre; la sonde de mesure est destinée à des mesures de contrôle locales incidente; au cours desquelles, pour procéder à une mesure ou à une série de mesures, on enfonce préalablement chaque fois la sonde dans le sol et on l'en retire ensuite une fois la où les mesures effectuées. Les dlec- trodeg de référence dépourvues de liquide que l'on peut utiliser pour ce faire ne sont, à la longue, pas suffisam- ment constantes et le système connu doit par conséquent etre étalonné préalablement à chaque mesure. Cet étalonnage est compliqué et fastidieux st peut également facilement conduire à des erreurs de mesure, L'invention a pour but de créer un système tel que défini dans le préambule qui ne présente pas les inconvénients précités. Le système conforme à la présente invention se caractérise en ce que la sonde de mesure se compose d'un tuyau non conducteur de l'électricité, fermé à l'une de ses extrémités, autour duquel se trouve, à l'extérieur, 1' électrode de mesure en métal et qui est pourvu, à peu près à la hauteur de l'électrode de mesure, d'au moins une ouverture transversale isolée de l'électrode de mesure et en ce que l'électrode de référence possède la forme d'une tige ou barre à introduire par l'extrémité ouverte du tuyau au moins jusqu'au dessus ou à proximité de l'ouverture transversale précitée dans le tuyau.Lors de la mise en oeuvre du système, on fore dans le sol, à l'endroit déter miné, à proximité de la construction où la mesure doit ss effectuer, un trou à peu près vertical de profondeur suf- fusante dans le sol et dans lequel la sonde de mesure s' adapte. Le tuyau à sonde de mesure est rempli jusqu'au dessus et dans la ou les ouvertures transversales de la terre que l'on vient de retirer par forage et est introduite dans le trou, opération après laquelle on introduit l'électrode de référence dans le tube, si bien que l'ex- trémité sensible de cette électrode de référence repose sur la terre dans le tuyau ou sy enfonce quelque peu.Par conséquent, l'électrode de référence est en contact avec le sol qui environne le tuyau, à peu près à la hauteur de l'électrode de mesure, par l'intermédiaire de la terre qui se trouve dans le tuyau et dans i 'ouvertur transr sale. L'avantage du système conforme à la présente invention réside dans le fait que l'électrode de référence n' est pas encore mise en place au cours des travaux entrepris pour l'introduction dans le sol de la sonde de mesur et qu'elle ne peut être endommagée de ce fait. Par conséquent, on peut sans aucun inconvénient utiliser une électrode de référence à électrolyte liquide, relativement fragile, qui possède des propriétés très constantes et qui ne doit pas être étalonnée. En outre, si cela se révèle souhaitable , une seule électrode de référence peut suffire pour de nombreux points de mesure : après la-réa lisation d'une mesure à l'endroit d'une première sonde de mesure, on retire l'électrode de référence du tuyau et on l'utilise auprès d'une sonde de mesure suivante, etc.A titre d'électrode de référence, on peut utiliser, de manière parfaitement appropriée, l'électrode de référence au cuiore-sulfate de cuivre généralement connue; par ailX leurs, cette électrode est décrite, entre autres, dans les normes néerlandises NEN 1091, décembre 1973. il faut si gnaler ici que par la demande de brevet allemand "Offenlegungsschrift" 2 707 265, on connait déJà un système destiné à la mesure du potentiel d'une construction métallique, conformément auquel il n'est pas nécessaire de procéder à un étalonnage préalablement à la prise de la mesure et conformément auquel également l'électrode de mesure et l'électrode de référence sont disposées si près l'une de l'autre et ceci notamment de manière concentrique, que des erreurs de mesure par passage ou fuite de courant ne peuvent plus se produire. Cet agencement concerne cependant un système avec un ensemble à électrode de référence/électrode de mesure enfoui de manière perma nette. La présente invention a également pour objet une sonde de mesure que l'on peut utiliser avec le système décrit ci-dessus et qui se compose, pour l'essentiel, d'un tuyau fermé à l'une de ses extrémités dans une paroi latérale duquel on a pratiqué une ouverture transversale. La sonde de mesure que l'on met en oeuvre dans le système connu par la demande de brevet néerlandais 8 103 088 mise à la disposition du public, déJà mentionnée, se compose d'un tuyau métallique qui est revêtu sur la plus grande partie de sa longueur d'une couche d'un matériau électriquement isolant et dont seule une petite partie n'est pas recouvertet Cette dernière petite partie constitue l'électrode de mesure du système. On y a pratiqué une forure transversale dans laquelle se trouve fermement fixée l'électrode de référence électriquement isolée du tuyau métallique. L'électrode de référence est une électrode dépourvue de liquide, par exemple une électrode de zinc-enfermée entre deux bouchons de gypse dans un fourreau ou manchon électriquement isolé par rapport au tuyau métallique. Ainsi qu'on l'a déJà mentionné à propos de la description du système connu avec lequel on utilise une sonde de mesure de ce genre, cette dernière a pour inconvénient qu'à la longue, l'électrode de référence n'est pas suffisamment constante et que, par conséquent, elle doit être étalonnée préalablement à la prise de chaque mesure, ce qui est fastidieux et compliqu et peut facilement conduire à des erreurs de mesure. L'invention a par conséquent également pour objet la création d'une sonde de mesure avec laquelle on peut sans inconvénient utiliser une électrode de référence comportant un électrolyte liquide, qui possède des propriétés très constantes. Par conséquent, la présente invention a également pour objet une sonde de mesure qui se compose, pour l'es sentiel, d'un tuyau fermé a l'une de ses extrémités à travers une paroi latérale duquel on a pratique une ou- verture transversale. La sonde de mesure conforme à la présente invention se caractérise en ce que le tuyau est sensiblement constitué d'un matériau non conducteur de l' électricité et en ce que sur une partie de la longueur du tuyau, à peu près à hauteur de l'ouverture transversale, la surface externe du tuyau se compose d'un métal.Cette partie métallique est destinée à former l'électrode de mesure dans le système conforme à la présente i@ invention dans lequel on peut faire usage de la sonde de meure Lors de l'utilisation pratique de la sonde de mesure, on intro duit cette dernière dans un trou foré dans le sol et on la remplit en partie, jusqu'au dessus de l'ouverture trans versale, de la terre sortie au cours du forage, opération après laquelle on peut enfoncer l'électrode de référence en forme de tige ou de barre jusque sur le sol dans le tuyau par l'extrémité ouverte de ce dernier.La sonde de mesure conforme à la présente invention a pour avantage de per- mettre l'utilisation d'une électrode de référence compor- tant un électrolyte liquide, qui possède des propriétés très constantes et qu'il n'est pas nécessaire d'étalonner, comme on l'a déjà signalé précédemment lors de la description du système suivant l'invention. De préférence, la partie métallique susmentionnée se situe des deux côtés de 11 ouverture transversale. Cet agencement a pour avantage d'éliminer ainsi pratiquement les différences de potentiel entre l'électrode de mesure (la partie métallique) et l'électrode de référence, qui pourraient être provoquées par un passage ou fuite de courant dans le sol; l'électrode de référence prend le potentiel du sol à l'endroit de l'ouverture transversale. il est souhaitable de pourvoir l'ouverture transversale d'un fourreau ou manchon électriquement isolant qui s'étend à peu près depuis la surface interne du tuyau jusqu'à la surface externe de la partie métallique pour empocher les erreurs de mesure. provenant d'un contact direct de l'électrode de mesure avec la terre se trouvant dans l'ouvertu- re transversale. Une forme de réalisation de la sonde de mesure conforme à la présente invention se caractérise en ce que le tuyau est réalisé en une matière plastique par-dessus laquelle on a disposé un revêtement de métal sur une partie de la longueur du tuyau. La partie métallique, telle que le revetement précité, consiste, de préférence, d'un fourreau ou manchon de métal qui s'étend des deux côtés de l' ouverture transversale dans le tuyau. Cette forme de réa- lisation a pour avantage d'être simple à fabriquer; pour la confection du tuyau,on on peut parfaitement utiliser du tuyau pour logement de cibles électriques ou pour conduites d'eau, en matière plastique, que l'on peut se procurer partout dans le commerce.Le tuyau peut également titre constitué, vu en direction radiale, d'une partie médiane de métal revêtue des deux côtés d'une matière plastique. On réalise l'électrode de mesure en enlevant l'isolant du côté externe de l'une des extrémités d'un tuyau de ce genre, sur une partie de sa longueur. L'avantage que pré- sente un tuyau de ce type réside dans le fait qu'on peut, au besoin, enfoncer ce dernier dans le sol avec une cer- taine force sans risque de flambage ou de rupture. Il est, par le fait mime, possible de disposer la connection élec- trique de l'électrode de mesure an circuit de mesure de manière simple à la partie sortant du sol de la partie médiane en direction radiale du tuyau. Le système et la sonde de mesure conformes à la présente invention vont à présent être décrits avec de plus amples précisions en référence aux dessins annexés au présent mémoire0 il est cependant bien évident que l'in- vention ne se limite nullement à ces formes de réalisation purement illustratives. Parmi les dessins o - La figure 1 représente un schéma d'un système c forme à la présente invention. - La figure 2 représente une forme de réalisation d' und sonde de mesure conforme à la présente inven tion. Sur la figure 1, la notation de référence 1 désigne une conduite en acier souterraine enveloppée d'un revête- ment protecteur, électriquement isolant, non représenté sur le dessin. La conduite 1 est en outre cathodiquement protégée par l'intermédiaire d'une installaion 2 qui donne une tension négative à la conduite 1 par rapport à l'anode enfouie dans le sol 3. Pour contrôler localement le bon fonctionnement de la protection cathodique, on fait usage d'un système conforme à la présente invention, lequel système comprend une sonde de mesure 4 suiant 1' invention, une électrode de référence 5 et un circuit de mesure 6.La sonde de mesure 4 se compose, comme on le décrira de manière plus précise en référence à la figure 2, d'un tuyau 7 en un matériau non conducteur, qui est fermé à sa partie inférieure. Sur le tuyau 7 on dispose un fourreau ou manchon métallique 8 qui constitue l'électro- de de mesure du système. Une forure transversale 9 traverse les parois du tuyau 7 et du manchon ou fourreau 8.La sonde de mesure vient se placer dans un-trou foré dans le sol et est partiellement remplie de la terre 10 enlevée au cours du forage; l'électrode de référence 5 est enfoncée dans cette masse de remplissage 10 et, grtce à cette masse, se trouve en contact, à travers la forure 9, avec le sol qui se situe à l'extérieur du trou de forage. L électrode de mesure 8 est connectée à la conduite 1 et au circuit de mesure 6; l'électrode de référence est également connectée au circuit de mesure 6. Sur la figure 2, on a représenté, en section longitudinale, une version plus détaillée d'une forme de réalisation de la sonde de meure 4 ét cela à peu près en grandeur réelle. On a déjà fait mention du tuyau 7 et du manchon ou fourreau métallique 8 à propos de la description de la figure 1. Comme matériau que l'on peut adopter pour le tuyau 7, convient particulièrement bien du tuyau pour conduite d'eau réalisé en polychlorure de vinyle et disponible dans le commerce. Le tuyau 7 est fermé à son extrémité inférieure par un embout collé il réalisé en polychlorure de vinyle. Le manchon ou fourreau 8 est réalisé en le même matériau, par exemple la même sorte d'acier, que la conduite 1. Le manchon ou fourreau 8 est maintenu en place sur le tuyau par une bague collée 12 en polychlorure de vinyle. Des forures transversales et radiales 9 sont prati qudes à travers le manchon ou fourreau 8 et le tuyau 7, à peu près à mi-hauteur du manchon ou fourreau 8. Dans ltou- verture 9 on a collé de petits anneaux ou manchons 13 en polychlorure de vinyle qui courent depuis le côté interne du tuyau 7 jusqu'à la face externe du manchon ou fourreau 8. Le but de ces anneaux est d'empocher an contact direct du manchon ou foureau 8 avec la terre qui se trouve dans les ouvertures 9. L'électrode de mesure 8 est connectée au circuit de mesure 6 par l'intermédiaire dun cable 14 fixement assujetti en dessous de la bague 12. Sur la figure 2 on a également représenté l'électro de de référence 5 e coupe. Le caps de l'électrode de référence 5 est constitué par un tuyau en polychlorure de vinyle 15 qui esy fermé à son extrémité inférieure par un disque en matière céramique poreuse 16 qui est asujetti par collage à une petite douille 17 en polychlorure de vinyle collée dans le tuyau 15. Dans le tuyau 15 se trouve une certaine proprtion d'une solution saturée de sulfate de cuivre 18 comportant des cristaux de sulfate de cuivre 19. Un conducteur en cuivre 20 plonge dans la solution 18, l'extrémité supérieure du conducteur 20 étant isolée et serrée dans un manchon de serrage 21 collé dans le tuyau 15. Le conducteur 20 est connecté à un câble 22 à l' aide duquel l'électrode de référence 5 est connectée au circuit de mesure 6.Le conducteur en cuivre 20 peut éventuellement aussi être formé par un bout de lame en cuivre du câble 22 dont on a arraché la partie isolante. Pour entreprendre la mesure du potentiel de la conduite 1, on peut procéder comme suit. A une distance d'environ 50 cm du centre de la conduite 1, on forme dans le sol un trou à peu près vertical dans lequel la sonde de mesure 4 s'adapte et qui est si profond que la forure 9 vient se placer à peu près à la même hauteur que l'axe de la conduite 1. La sonde 4 est enfoncée dans le trou de forage et est remplie jusqu'à un niveau supérieur à la forure 9, de la terre provenant de la partie inférieure du trou de forage. L'électrode de référence 5 est introduite dans la sonde de mesure 4 de telle façon que son extrémité sensible vienne reposer sur la terre de la sonde de mesure ou s'y enfonce tant soi peu.L'électrode de mesure 8 est alors connectée à la conduite 1 et au circuit de mesure 6, l'électrode de référence 5 est connectée au circuit de mesure 6, si bien que l'on peut ensuite procéder à la mesure du potentiel. La sonde de mesure conforme à l'invention convient également pour être laissée en place à demeure dans le sol et pour y servir de borne de mesure. Le coût de la sonde de mesure est d'un ordre de grandeur inférieur à celui de l'électrode de référence. De la sorte, on parvient à un avantage économique important par rapport à la sonde de mesure connue utilisée pour la mise en oeu- vre du système connu. La déconnection de 11 électrode de référence (au-dessus da sol) présente simultanément l'avantage de permettre d'en contrôler en tout temps le bon fonctionnement de manière simple-par exemple dans un ate- lier central. R E V E N D I C A T I O N S 1. Système pour la mesure du potentiel d'une construction métallique qui se trouve dans le sol par rapport à la terre, comprenant une sonde de mesure à introduire dans la terre à proximité de la construction, laquelle sonde est prouvue d'une électrode de mesure métallique à connecter électriquement à la construction, d'une électrode de référence et un circuit de mesure destiné à la mesure de la différence de patentiel entre l'électrode de référence et l'électrode de mesure, caractérisé en ce que la sonde de mesure se compose d'un tuyau non conduc- teur de l'électricité, fermé à l'une de ses extrémités, autour duquel se trouve, à l'extérieur, l'électrode de mesure métallique et qui est pourvu, à peu près à la hauteur de l'électrode de mesure, d'au moins une ouverture transversale isolée de l'électrode de mesure et en ce que l'électrode de référence possède la forme d'une tige ou barre à introduire par l'extrémité ouverte du tuyau au moins jusqu'au de@sus ou à proximité de l'ouverture transversale précitée dans le tuyau. 2. Sonde de mesure qui se compose, pour l'essentiel, d'un tuyau fermé à l'une de ses extrémités,à travers la paroi duquel on a pratiqué au moins une ouverture transversale, caractérisé en ce que le tuyau est sensiblement constitué d'un matériqu non conducteur de l'électricité et en ce que la surface externe du tuyau se compose d'un métal sur une partie de la longueur du tuyau, à peu près à hauteur de l'ouverture transversale. 3. Sonde de mesure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la partie métallique précitée se trouve de chaque côté de l'ouverture transversale. 4. Sonde de mesure suivant l'une quelconque des revendication 2 et 3, caractérisés en ce que l'ouverture transversale est pourvue d'un manchon électriquement iso lant qui s'étend à peu près depuis la surface interne du tuyau jusqu'à la surface externe de la partie métallique. 5. Sonde de mesure suivant l'une quelconque des re vendications 2 à 4, caractérisée en ce que le tuyau est constitué d'une matière plastique. 6. Sonde de mesure suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la partie métallique est constituée par un fourreau ou manchon métallique disposé autour du tuyau et s'étendant des 2 côtés de l'ouverture transversale. 7. Sonde de mesure, en substance, telle que repré- sentée sur les dessins.ci-annexés.