Устройство для измерения коррозии трубопроводов
DEVICE FOR MEASURING CORROSION OF PIPELINES

Изобретение относится к области мониторинга коррозии и может быть использовано в нефте- и газотранспортных системах, а также теплосетях.
Известно устройство для оценки скорости коррозии, описанное в [пат. RU №2536779. Опубл. 27.12.2014, МПК G01N 17/02], состоящее из образца-свидетеля, изготовленного из металла, идентичного металлу контролируемого сооружения, и установленного на него преобразователя, способного возбуждать ультразвуковые колебания и принимать эхо-сигналы, для возбуждения ультразвуковых колебаний и приема эхо-сигналов используется набор из двух стандартных пьезоэлектрических преобразователей разного типа: совмещенного и раздельно-совмещенного, установленных на его поверхность. Для передачи электрических сигналов к преобразователям и от них используются проводники, от внешней среды конструкция изолирована защитным покрытием.
Недостатком устройства является невозможность на основе получаемой информации прогноза развития коррозии и анализа причин коррозионных поражений, необходимого для выбора мер их предотвращения, а также использование отдельного образца-свидетеля, который не может быть идентичен конструкционному материалу больших участков трубопровода.
Известно устройство для измерения коррозии трубопроводов [патент RU №2463575. Опубл. 10.10.2012, МПК G01N 17/00], содержащее прямоходный корпус с боковым цилиндрическим приливом, размещенным под углом, крышку с внутренним выступом, уплотняющую прокладку, причем в крышку до внутреннего выступа заподлицо с торцом крышки плотно установлена пробка с отверстием, выполненная из электроизоляционного материала, диаметром, равным внутреннему диаметру крышки, в центре пробки закреплена металлическая пластина-свидетель коррозии квадратной формы с размером стороны 0,8-0,9 внутреннего диаметра бокового прилива, при этом пластина-свидетель коррозии посередине стороны, обращенной к пробке, имеет ножку шириной 3-5 мм и длиной, на 2-4 мм превышающей толщину пробки, причем пластина-свидетель коррозии расположена так, что ее боковая поверхность параллельна потоку протекающей жидкости.
Недостатком данного технического решения является ограничение возможностей исследования коррозии только гравиметрическим методом, что не дает информации для прогнозирования и анализа причин коррозионного процесса, а также использование отдельного образца-свидетеля.
Задачей изобретения является повышение точности прогнозирования и анализа коррозии за счет создания условий применения вольтамперометрических методов исследования.
Техническим результатом изобретения является своевременность обнаружения коррозионных поражений, получение точных достоверных данных о текущем коррозионном состоянии поверхности корродирующего металла вследствие применения вольтамперометрических методов мониторинга в непрерывном режиме.
Указанный технический результат обеспечивается предлагаемым устройством для измерения коррозии трубопроводов, содержащим крышку, уплотняющую прокладку и пластину-свидетель, при этом в крышке закреплен центральный стержень, расположенный в отверстии на стенке трубопровода, снабженном сальниковым уплотнением, состоящим из прокладки и крышки сальника, в качестве пластины-свидетеля используют часть внутренней поверхности трубопровода, ограниченной внутренним диаметром крышки, на ограниченной части внутренней поверхности трубопровода расположены два патрубка с кранами на расстоянии 0,4-0,5 диаметра крышки от оси центрального стержня, а на расстоянии 0,2-0,3 диаметра крышки расположен серебряный электрод.
Предлагаемая конструкция устройства для измерения коррозии трубопроводов обеспечивает создание на внутренней поверхности трубопровода трехэлектродной электрохимической ячейки, состоящей из рабочего электрода (пластины-свидетеля), роль которого выполняет часть внутренней поверхности трубопровода, ограниченной внутренним диаметром крышки, вспомогательного электрода, роль которого выполняет внутренняя поверхность крышки и электрода сравнения, роль которого выполняет серебряный электрод. Трехэлектродная электрохимическая ячейка обеспечивает повышение точности и достоверности измерений коррозии за счет разделения функций поддержания режима поляризации и измерения потенциала между вспомогательным электродом и электродом сравнения. Размещение серебряного электрода в непосредственной близости от внутренней поверхности трубопровода позволяет снизить омическое падение потенциала между рабочим электродом и электродом сравнения, то есть избежать искажений аналитического сигнала. Проведение измерений не предполагает остановки движения транспортируемой среды по трубопроводу, что позволяет вести непрерывный мониторинг состояния внутренней поверхности трубопровода, и обнаруживать коррозионные дефекты в начальный период появления, что обеспечивает своевременность обнаружения коррозионных поражений.
Крышка с уплотняющей прокладкой предназначена для периодического изолирования участка внутренней поверхности трубопровода от коррозионной среды и замену среды растворами электролитов, в которых возможно проведение электрохимических исследований с помощью вольтамперометрических методов. Закрепленный на крышке центральный стержень обеспечивает возможность вертикальных перемещений крышки, а также служит токоподводом при проведении вольтамперометрических измерений. Для замены коррозионной среды растворами электролитов на части внутренней поверхности трубопровода, ограниченной диаметром крышки, расположены два патрубка с кранами на расстоянии 0,4-0,5 диаметра крышки от оси стержня. Такое расположение патрубков является оптимальным для быстрого и качественного заполнения внутреннего пространства крышки растворами электролитов. Расположение серебряного электрода на расстоянии 0,2-0,3 диаметра крышки позволяет избежать краевых эффектов при измерении потенциала части внутренней поверхности трубопровода, ограниченной внутренним диаметром крышки. Для обеспечения герметичности трубопровода, что является необходимым условием для проведения измерений непосредственно в процессе эксплуатации, центральный стержень снабжен сальниковым уплотнением, состоящим из прокладки и крышки сальника. При этом сальниковое уплотнение центрального стержня предотвращает прямой электрический контакт стенки трубопровода и крышки, что обеспечивает использование части внутренней поверхности трубопровода в качестве рабочего электрода, а внутренняя поверхность крышки - в качестве вспомогательного электрода.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг. 1 приведено устройство для измерения коррозии трубопроводов в поперечном сечении в нерабочем состоянии.
На фиг. 2 приведено устройство для измерения коррозии трубопроводов в поперечном сечении в рабочем состоянии.
Устройство для измерения коррозии трубопроводов содержит крышку 1, уплотняющую прокладку 2, в крышке закреплен центральный стержень 3, расположенный в отверстии на стенке трубопровода 4, снабженном сальниковым уплотнением, состоящим из прокладки 5 и крышки сальника 6, на части внутренней поверхности трубопровода 7, ограниченной диаметром крышки 1, играющей роль пластины свидетеля, расположены патрубки 8 и 9 на расстоянии 0,4-0,5 диаметра крышки от оси центрального стержня с кранами 10, 11, а на расстоянии 0,2-0,3 диаметра крышки расположен герметично закрепленный в стенке трубопровода серебряный электрод 12.
Устройство работает следующим образом. Для обеспечения возможности электрохимических измерений механический привод (не показан) обеспечивает вертикальное перемещение центрального стержня 3, закрепленного в крышке 1, и его останов при касании прокладки 2 внутренней поверхности трубопровода и ее поджатии. Данное положение показано на фиг. 2. Герметичность трубопровода, а также снижение трения при движении центрального стержня обеспечивает прокладка сальника 5, уплотняемая с помощью крышки сальника 6. После этого из крышки 1 удаляют коррозионную среду через патрубки 8 и 9, для чего краны 10 и 11 переключаются в открытое положение. После заливки через патрубки 8 и 9 электролита для электрохимических измерения краны 10 и 11 закрывают и проводят вольтамперометрические измерения. После проведения измерений краны 10 и 11 переводят в открытое положение и через патрубки 8 и 9 производят удаление раствора электролита и заполнение внутреннего пространства крышки 1 внутренней средой трубопровода, после чего краны 10 и 11 закрывают, крышка 1 с помощью центрального стержня 3 отрывается от внутренней поверхности трубопровода 7 и доступ коррозионной среды возобновляется, что обеспечивает непрерывность коррозионного мониторинга.