ДАТЧИК-СВИДЕТЕЛЬ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к способам определения скорости коррозии металла или коррозионных свойств среды по отношению к ферромагнитным материалам, находящихся в механически нагруженном состоянии.
Известен образец для испытания на коррозию /ГОСТ 9.909-86 Методы испытаний на климатических испытательных станциях. Введен 01.07.87 г. М.: Изд-во Стандартов, 1987. - 76 с./, коррозионный элемент которого выполнен в виде прямой или дугообразной пластины и механически нагружен с помощью устройства нагружения. Устройство нагружения может быть выполнено в виде скобы с винтом (для прямого коррозионного элемента) или в виде винта (для дугообразного коррозионного элемента).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится то, что конструкцией образца не предусмотрена возможность снятия информации о скорости коррозии без извлечения его из агрессивной среды; неоднородность механических напряжений коррозионного элемента, в результате чего коррозионный процесс может протекать не одинаково по поверхности коррозионного элемента, и тем самым будет внесена погрешность в результат измерений; возникновение электрохимической пары между устройством нагружения и коррозионным элементом за счет различия электрохимических свойств металла при разных механических нагрузках и значительной величины контактирующей с агрессивной средой поверхности устройства нагружения, что влечет за собой изменение условий и соответственно скорости коррозии.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является устройство /Патент RU №2193182, МПК 7 G 01 N 17/00, опубл. 26.01.2000 (прототип)/, содержащее коррозионный элемент в виде пластины из ферромагнитного материала с возможностью его механического нагружения, с одной стороны которого располагается электромагнитная катушка с сердечником, которая подключается к измерительному прибору. С другой стороны коррозионный элемент контактирует с агрессивной средой. В целом устройство представляет собой индуктивный элемент, индуктивность которого уменьшается с убылью толщины коррозионного элемента.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата относится то, что возможность контакта электромагнитной катушки с агрессивной средой, что влечет за собой ее разрушение; значительное рассеяние, создаваемого электромагнитной катушкой магнитного поля в местах разрыва магнитной цепи или, другими словами, на концах коррозионного элемента и сердечника влияет на
зависимость индуктивности от убыли толщины коррозионного элемента, т.е. на точность измерения с помощью данного устройства.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание датчика-свидетеля скорости коррозии, позволяющего давать информацию о состоянии металла конструкции.
При осуществлении полезной модели, поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в увеличении точности измерения и надежности датчика-свидетеля за счет исключения контакта электромагнитной катушки с агрессивной средой и исключения рассеяния магнитного поля на концах сердечника и коррозионного элемента, и упрощении технологии закладки датчика-свидетеля за счет изменения его конструкции.
Указанный технический результат по одному из вариантов достигается тем, что в датчике-свидетеле скорости коррозии, содержащем коррозионный элемент из ферромагнитного материала, нагруженный с помощью устройства нагружения из того же материала до заданного механического напряжения, электромагнитную катушку, индуктивность которой зависит от толщины коррозионного элемента, новым является то, что коррозионный элемент представляет собой трубку, устройство нагружения выполнено в виде стержня и установлено внутри коррозионного элемента и упирается в него одним своим концом, а другим входит в резьбовое зацепление с ним, создавая тем самым растягивающие нагрузки в коррозионном элементе, указанная электромагнитная катушка посажена на устройство нагружения, которое таким образом служит сердечником электромагнитной катушки.
Указанный технический результат по другому варианту достигается тем, что в датчике-свидетеле скорости коррозии, содержащем коррозионный элемент из ферромагнитного материала, нагруженный с помощью устройства нагружения из того же материала до заданного механического напряжения, электромагнитную катушку, индуктивность которой зависит от толщины коррозионного элемента, новым является то, что коррозионный элемент представляет собой трубку, устройство нагружения выполнено в виде стержня и установлено внутри коррозионного элемента, причем датчик-свидетель имеет упорную гайку, которая находится в резьбовом зацеплении с, устройством нагружения и упирается в коррозионный элемент, в который с другой стороны упирается другой конец устройства нагружения, при этом, коррозионный элемент испытывает сжимающие нагрузки, указанная электромагнитная катушка посажена на устройство нагружения, которое таким образом служит сердечником электромагнитной катушки.
Кроме того, датчик-свидетель скорости коррозии, как по первому варианту, так и по второму варианту имеет вытяжной шнур, а отношение площадей поперечного сечения трубки и стержня подобрано таким образом, чтобы разгрузка стержня в процессе коррозии и увеличение нагрузки трубки, в области рабочих нагрузок не влияли на индуктивность.
На фиг.1 показан датчик-свидетель скорости коррозии, коррозионный элемент которого испытывает растягивающие напряжения, на фиг.2 показан датчик - свидетель скорости коррозии, работающий на сжатие.
Датчик - свидетель скорости коррозии содержит устройство нагружения 1 и коррозионный элемент 2, выполненные из одного и того же ферромагнитного материала, и электромагнитную катушку, индуктивность которой зависит от толщины коррозионного элемента 2. Коррозионный элемент 2 нагружен с помощью устройства нагружения 1 до заданного механического напряжения. Устройство нагружения 1 (фиг.1), выполненное в виде стержня, расположено внутри коррозионного элемента 2, представляющего собой трубку, и уперто в него одним концом. За счет резьбового зацепления устройства нагружения 1 и коррозионного элемента 2 устройство нагружения 1 испытывает сжимающие напряжения, а коррозионный элемент 2 - растягивающие. Электромагнитная катушка 3 посажена на устройство нагружения 1, внутри коррозионного элемента 2. Таким образом, устройство нагружения 1 служит сердечником электромагнитной катушки 3. Через отверстие в устройстве нагружения 1 провода электромагнитной катушки 3 выводятся наружу. К датчику-свидетелю скорости коррозии привязан вытяжной шнур (не показан).
Конструкция датчика-свидетеля (фиг.2) может отличаться от предыдущей конструкции тем, что имеется упорная гайка 4, которая посажена на один конец устройства нагружения 1 и упирается в коррозионный элемент 2. С другой стороны в коррозионный элемент 2 упирается второй конец устройства нагружения 1. В этом случае коррозионный элемент 2 испытывает сжимающие механические напряжения.
В процессе коррозии толщина стенки коррозионного элемента 2 уменьшается. Вследствие чего индуктивность датчика-свидетеля скорости коррозии изменяется. Это изменение измеряется по способу описанному в пат. RU 2193182. По изменению индуктивности за определенный период испытаний в агрессивной среде можно судить о коррозионной убыли массы коррозионного элемента 2, то есть о скорости коррозии.
Уменьшение воздействия электрохимической пары на коррозионный процесс, а так же уменьшение риска разрушения электромагнитной катушки под действием агрессивной среды достигается за счет помещения устройства нагружения 1 внутрь коррозионного
элемента 2 и герметизацией мастикой или гелем, тем самым исключается контакт агрессивной среды с электромагнитной катушкой 5 и устройством нагружения 1. Ввинчиванием устройства нагружения 1 производится однозначное механическое нагружение коррозионного элемента 2 до величины, соответствующей механическим напряжениям в конструкции, коррозия которой исследуется, и тем самым снижается неравномерность коррозионного процесса. Через провода электромагнитной катушки 3 достигается непрерывное дистанционное измерение. Так как устройство нагружения 1 находится в непосредственном контакте с коррозионным элементом 2, достигается почти полное замыкание магнитного поля через устройство нагружения 1 и коррозионный элемент 2, тем самым, уменьшается погрешность, связанная с выше указанным рассеиванием магнитного поля. Отношение площадей поперечного сечения устройства нагружения 1 и коррозионного элемента 2 подбирается таким образом, чтобы разгрузка устройства нагружения 1 в процессе коррозии и увеличение нагрузки коррозионного элемента 2, в области рабочих нагрузок не влияли на индуктивность.
Предложенная конструкция датчика-свидетеля, устройство нагружения 1 которого расположено внутри коррозионного элемента 2 позволяет уменьшить поперечные размеры датчика-свидетеля, например до 10 мм, что дает возможность вставлять датчик в отверстие в грунте, проделанное, например, стальным проколом, не на много большим диаметром (12-15 мм), то есть существенно упростить технологию закладки. Использование вытяжного шнура дает возможность легко извлекать и дополнительно контролировать скорость коррозии по убыли массы и скорректировать предыдущие измерения.