ДИСКРЕТНЫЙ ИНДИКАТОР ЛОКАЛЬНОЙ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к контролю коррозии подземных металлических сооружений, контактирующих с электропроводными средами, например с грунтом, в частности, к дискретным индикаторам локальной коррозии металлических сооружений и может быть использовано при определении опасности коррозии и эффективности защиты подземных металлических сооружений.
Уровень техники
Известно устройство, используемое в способе определения мест коррозии подземных объектов, состоящее из медно-сульфатных электродов сравнения, микровольтметра Н 399, сооружения, источника поляризации, анодного заземлителя, при этом в способе, включающем катодную поляризацию сооружения, измерение величины ЭДС между точками на поверхности земли непосредственно над сооружением и на расстоянии от 2 до 10 метров от сооружения после отключения источника поляризации, определяют полярность величины ЭДС для точек, расположенных над сооружением.
В способе о коррозионном карбонатном растрескивании судят по наличию положительной полярности для точек поверхности земли над сооружением после отключения источника поляризации в течение от 1 ч до 3-х суток (см. пат. RU №1748496, МПК G01N 17/00, опубл. 10.10.1995 г.).
Недостатком данного устройства ограниченный срок действия.
Известен блок индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений, содержащий не менее трех индикаторов скорости коррозии различной толщины и шириной не более 2 мм, изготовленных из того же материала, что и подземное металлическое сооружение, и присоединенных одним концом к контрольной пластине, которая изготовлена из того же материала, что и подземное металлическое сооружение, на расстоянии не менее 3 мм друг от друга, к контрольной пластине и противоположным концам индикаторов присоединены контрольные проводники с указателями толщины индикаторов скорости коррозии, внутренняя поверхность индикаторов скорости коррозии изолирована антикоррозийным покрытием, а сам блок индикаторов скорости коррозии и контрольная пластина вмонтированы в диэлектрический корпус. Момент коррозионного разрушения индикатора определяется путем периодического измерения электропроводимости цепи между контрольными проводниками, присоединенными к контрольной пластине и одному из индикаторов. Применение блока индикаторов скорости коррозии позволяет получить данные о кинетике процесса коррозии во времени и оценить эффективность противокоррозионных мероприятий, которые предприняты после срабатывания индикатора. (см. пат. RU №2161789, МПК G01N 17/00, G01N 27/30, опубл. 10.01.2001 г.).
Недостатком данного блока индикаторов является его низкая информативность, отсутствие возможности определения степени локальной коррозии и ограниченный срок действия.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятое авторами за прототип является устройство для контроля степени локальной коррозии металлических сооружений в проводящих средах, состоящее из электрически замкнутого на сооружение корпуса, изготовленного из того же материала, что и сооружение, при этом весь корпус или контактирующая со средой его часть имеет меньшую, чем стенка сооружения, заранее установленную толщину, полость корпуса заполнена непроводящим инертным капиллярно-пористым материалом, в который введен металлический электрод с возможностью образования между корпусом и электродом электрического контакта при локальной коррозионной перфорации корпуса или его более тонкой части и всасывания среды внутрь, при этом между корпусом и электродом включен регистрирующий прибор.
В устройстве, контактирующей со средой частью корпуса служит участок стенки сооружения (см. пат. RU №2143107, МПК G01N 17/00, G01N 17/02, опубл. 20.12.1999 г.).
Основным недостатком устройства для контроля степени локальной коррозии металлических сооружений, является отсутствие данных о кинетике процесса коррозии во времени, что исключает оценку эффективности противокоррозионных мероприятий, выполненных после момента обнаружения коррозионной перфорации тонкой стенки корпуса устройства.
Применение блока индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений не позволяет оценить степень опасности локальной коррозии.
Общим недостатком указанных устройств является их низкая информативность и ограниченный срок действия.
Раскрытие полезной модели
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка дискретного индикатора локальной коррозии, с помощью которого можно получить наиболее полный объем данных о коррозионном состоянии подземного сооружения, возможность оценки глубины и скорости коррозии, динамики развития процесса локальной коррозии в период эксплуатации сооружения, с момента установки дискретного индикатора локальной коррозии. Если дискретный индикатор локальной коррозии устанавливается одновременно с вводом в эксплуатацию подземного сооружения, то с его помощью можно выявить критический момент эксплуатации, после которого требуется замена, или капитальный ремонт сооружения.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к получению полного объема данных о коррозионном состоянии подземного сооружения, возможности оценки глубины и скорости коррозии, динамики развития процесса локальной коррозии в период эксплуатации сооружения, с момента установки дискретного индикатора локальной коррозии. Если дискретный индикатор локальной коррозии устанавливается одновременно с вводом в эксплуатацию подземного сооружения, то с его помощью можно выявить критический момент эксплуатации, после которого требуется замена, или капитальный ремонт сооружения.
Технический результат достигается с помощью дискретного индикатора локальной коррозии металлических сооружений, состоящего из электрически замкнутого на сооружение корпуса, изготовленного из того же материала, что и сооружение при этом контактирующая со средой часть корпуса содержит полости, имеющие меньшую, чем стенка сооружения, заранее установленную толщину, заполненные непроводящим капиллярно-пористым материалом, в который введены металлические электроды с возможностью образования между корпусом и электродами электролитического контакта при локальной коррозионной перфорации более тонкой части корпуса и всасывания среды внутрь, при этом корпус снабжен, по крайней мере, двумя полостями в верхней части которых установлены сальники из эластичного материала, выполненные с возможностью первичной герметизации, через которые пропущен электрод, в качестве которого используют оголенную от изоляции часть металлической жилы кабеля, расположенной в полости, причем одна из жил кабеля соединена с корпусом индикатора, а каждая жила кабеля имеет маркер, соответствующий ее расположению в корпусе индикатора, при этом пространство корпуса, где располагается ввод кабеля и сальники заполнено герметизирующей непроводящей массой.
Краткое описание чертежей
На фиг. дан дискретный индикатор локальной коррозии металлических сооружений, общий вид.
Осуществление полезной модели
Дискретный индикатор локальной коррозии, который устанавливается в грунт в непосредственной близости от сооружения или на его поверхности, изображенный на фиг., состоит из корпуса 1, изготовленного из того же металла, что и сооружение, и имеющего электрический контакт с сооружением для выравнивания потенциалов, в корпусе 1 расположены, по крайней мере, две полости 2, в данном примере приведено пять полостей 2, заполненные высокоомным в обезвоженном состоянии капиллярно-пористым материалом, в который введены металлические электроды 3 с возможностью образования между корпусом 1 и электродами 3 электролитического контакта при проникновении грунтовой влаги в результате сквозной коррозионной перфорации рабочей плоскости 4 индикатора, имеющей нормированную толщину между нижними образующими полостей 2 и рабочей плоскостью 4 δ1…δ5. Рабочая плоскость 4 имеет непосредственный контакт с грунтом (на фиг. не показано). Все полости 2 идентичны по конструкции, варьируется только толщина δ, поэтому на фиг. конструкция рассмотрена на примере полости 2, имеющей толщину между нижней образующей полости 2 и рабочей плоскости 4 δ5. В верхней части полостей 2 установлены сальники 5 из эластичного материала, осуществляющие первичную герметизацию полости 2, через которые пропущен электрод 3. Электродом 3 является оголенная от изоляции часть металлической жилы кабеля 6, расположенной в полости. Одна из жил кабеля 6 соединена с корпусом 1 индикатора. Кабель 6 выводится на поверхность для дистанционного контроля состояния индикатора, каждая жила кабеля 6 имеет маркер 7, соответствующий ее расположению в корпусе 1 индикатора. Пространство корпуса 1, где располагаются ввод кабеля 6 и сальники 5 заполнено герметизирующей непроводящей массой 8. Наружная поверхность индикатора, за исключением рабочей плоскости 4 защищена изолирующим покрытием 9. Жила кабеля 6, с маркером «К» имеет электрический контакт 10 с корпусом 1.
Дискретный индикатор локальной коррозии эксплуатируется следующим образом.
Дискретный индикатор локальной коррозии, состоящий из герметичного металлического корпуса 1, изготовленного из того же металла, что и сооружение, устанавливают в грунт в непосредственной близости от сооружения или на его поверхности имеет электрический контакт с сооружением для выравнивания потенциалов. Таким образом, индикатор находится в той же среде, в тех же условиях, что и сооружение и подвержен коррозии в равной с ним степени. В корпусе 1 индикатора расположены полости 2, заполненные сухим капиллярно-пористым, не проводящим в обезвоженном состоянии электрический ток материалом, в который введены металлические электроды 3. Металл корпуса 1 между нижними образующими каждой из полостей и рабочей плоскостью имеет различную нормированную толщину δ1…δ5, который в дальнейшем будет именоваться «Калибр» δ1…δ5. От калибра зависят разрешающая способность и дискретность индикатора. Так при калибрах δ1=0,1 мм, δ2=0,2 мм, δ3=0,3 мм, δ=0,4 мм, а δ5=0,5 мм, разрешающая способность индикатора составляет 0,1 мм, при дискретности 0,1 мм. В зависимости от коррозионной активности грунтов, толщины стенки подземного сооружения, разрешающая способность и дискретность индикатора могут быть различными, но равными величинами. Например, при разрешающей способности 0,5 мм, дискретность также должна быть равна 0,5 мм, это оправдано с точки зрения дальнейшей интерпретации данных. Форма корпуса 1 индикатора может быть как прямоугольной, так и цилиндрической, количество полостей 2 также может быть различным при условии, что каждая полость 2 снабжена электродом 3. Кабель 6, входящий в состав индикатора позволяет контролировать коррозионное состояние индикатора на поверхности земли, для этих целей каждая из жил кабеля 6, находящихся на поверхности, имеет маркировку, соответствующую расположению жил в полостях 2 индикатора и жилы, соединенной с корпусом 1 индикатора. Жила кабеля 6, соединенная с корпусом 1 должна быть подключена к сооружению. После размещения в грунте рабочая плоскость 4 индикатора подвергается коррозионному воздействию, в ходе которого возникает сквозная коррозионная перфорация калибра. Наиболее вероятно, что первой сквозной перфорации подвергнется самый тонкий калибр δ1. Под действием капиллярных сил, свойственных наполнителю, происходит проникновение грунтовой влаги внутрь полости 2, создавая среду, обеспечивающую ионную проводимость между корпусом 1 индикатора и выводом электрода 3, расположенного в данной полости 2, что дистанционно регистрируется внешним измерительным прибором (на фиг. не показан). В качестве капиллярно-пористого материала используется синтетическая вата, пропитанная насыщенным раствором хлорида натрия (NaCl), впоследствии подвергшаяся осушению при повышенной температуре. Применение в качестве капиллярно-пористого данного материала обусловлено его свойствами. Так 1 мм поверхности сухого материала имеет сопротивление более 20 МОм, а введение 2% влаги снижает сопротивление до 20 кОм и менее, что обеспечивает быстрый и однозначный отклик на сквозную коррозионную перфорацию полости 2 индикатора. Факт коррозионной перфорации регистрируют измерителем сопротивления, на пределе 20 МОм. При этом производят замеры сопротивления между выводом жилы кабеля 6, подключенного к корпусу 1 индикатора и одной из жил, находящихся в полостях 2 в качестве электродов 3. В случае если сопротивление более 2 МОм, контролируемая полость 2 сохраняет целостность т.к. капиллярно-пористый материал остается сухим и предпосылки для создания электролитического контакта отсутствуют, если менее 2 МОм - имеет место сквозная перфорация за счет проникновения в полость 2 грунтовой влаги и образования электролитической среды, обеспечивающей ионную проводимость. Зная величину δ, можно определить глубину коррозии. В случае, если сквозной коррозионной перфорации подверглось несколько полостей 2, конечной величиной при определении глубины коррозии выбирается максимальное значение δ. Например, если при измерении сопротивления между жилой кабеля 6, соединенного с корпусом 1 индикатора и жилами кабеля 6, являющимися электродами 3, расположенными в полостях 2, имеющих калибр δ1, δ2, и δ3, измеренное значение сопротивления менее 2 МОм, а δ4 и δ5 - более 2 МОм, конечной величиной глубины коррозии является δ3, глубина коррозии = δ3. Зная дату установки индикатора и дату обнаружения сквозной коррозионной перфорации полостей, можно определить скорость коррозии по формуле:
где δ - калибр, подвергнутый сквозной коррозионной перфорации. При разрушении нескольких полостей в расчет К принимается калибр δ полости, имеющей большую толщину.
τ - число суток от момента установки индикатора, до фиксации сквозной коррозионной перфорации полости, имеющий наибольший калибр из подвергнутых сквозной коррозионной перфорации.
Таким образом, дискретный индикатор локальной коррозии устанавливают грунт в непосредственной близости от сооружения или на поверхности сооружения. Кабель 6 индикатора выводят на поверхность земли. Жила кабеля 6, соединенная с корпусом 1 индикатора, снабженная маркером «К», на поверхности грунта соединяют с выводом от контролируемого сооружения для выравнивания потенциалов корпуса 1 индикатора и сооружения. Таким образом, рабочая плоскость 2 индикатора имитирует состояние участка сооружения, имеющего повреждение изоляции и подвержена коррозионным процессом в той же степени, что и сооружение в наиболее критичном участке с повреждением наружной изоляции. Дату установки индикатора фиксируют в эксплуатационной документации.
В период эксплуатации через определенные отрезки времени, длительность которых зависит от степени коррозионной опасности и устанавливают эксплуатирующей подземное сооружение организацией, но не реже чем через 3 месяца, производят контроль состояния индикатора. Для этого измерителем сопротивлении на пределе 20 МОм производят замеры сопротивления между жилой кабеля 6, снабженного маркером «К», и последовательно с каждой из жил кабеля, имеющих маркеры δ1…δ5. Если сопротивление более 2 МОм - контролируемый калибр сохранил целостность, сквозная коррозионная перфорация отсутствует. Ситуация, когда контролируемое сопротивление менее 2 МОм, указывает на сквозную коррозионную перфорацию, имеющую глубину δ, указанную на соответствующем маркере. За общую глубину коррозии принимают максимальное значение калибра δ из подвергнутых сквозной перфорации. Скорость коррозии рассчитывается по формуле (1).
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- получение полного объема данных о коррозионном состоянии подземного сооружения;
- возможность оценки глубины и скорости коррозии;
- возможность оценки динамики развития процесса локальной коррозии в период эксплуатации сооружения, с момента установки дискретного индикатора локальной коррозии;
- возможность выявить критический момент эксплуатации, если дискретный индикатор локальной коррозии устанавливается одновременно с вводом в эксплуатацию подземного сооружения.