ИНДИКАТОР КОРРОЗИИ

Область техники
Полезная модель относится к контрольно-измерительным приборам, а более конкретно - к устройствам для контроля предельно допустимого коррозионного состояния оборудования, и может найти применение, например, в промышленности, энергетике, коммунальном хозяйстве.
Уровень техники
Известен трубопровод [1], содержащий основную трубу и соединенное с ней устройство для контроля глубины коррозии трубы. В стенке трубы выполнено глухое отверстие, толщина перемычки между дном отверстия и внутренней стенкой трубы равна допустимой глубине коррозии трубы. Устройство для контроля глубины коррозии трубы включает в себя капсулу, установленную в глухом отверстии трубы, две мембраны, закрепленные в капсуле и размещенные в ней с образованием двух замкнутых полостей, внутренняя из которых, ограниченная с одной стороны дном капсулы, заполнена газом, а внешняя - пенообразующим веществом, и нить, расположенную во внешней полости капсулы и соединяющую мембраны между собой. Давление газа во внутренней полости больше давления пенообразующего вещества во внешней
полости, а давление пенообразующего вещества во внешней полости больше, чем давление в трубе. Описанное устройство является конструктивно сложным, его изготовление требует сложных технологических операций, таких, как прикрепление нити к мембранам и наполнение полости газом под высоким давлением. При его срабатывании наружу поступает пенообразующее вещество, которое загрязняет окружающую среду. Данное устройство трудно оснастить измерительным преобразователем для дистанционной передачи сигнала о коррозионном повреждении трубы.
Известно устройство для передачи давления со средством предупреждения о приближающемся разрыве мембраны [2]. Устройство содержит основание с камерой давления, которая отделена от первой среды с помощью разделительной мембраны. Для своевременного выявления неизбежности повреждения разделительной мембраны детектор раннего оповещения содержит камеру. В камере установлен датчик, который непрерывно контролирует свойство среды, находящейся в камере с датчиком. Отверстие камеры со стороны первой среды герметично закрыто разделительной перегородкой. При повреждении разделительной перегородки первая среда попадает через поврежденный участок перегородки внутрь камеры, смешивается со средой, находящейся в камере, вследствие чего свойства среды, находящейся в камере, изменяются. Изменение измерительного сигнала датчика свидетельствует о повреждении разделительной перегородки. К недостаткам данной конструкции относится
невозможность визуального контроля состояния разделительной перегородки и среды внутри камеры, а также необходимость непрерывного контроля свойства среды внутри камеры.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому техническому решению является устройство для передачи давления от первой среды ко второй среде, содержащее индикатор утечки [3]. Устройство содержит корпус и мембрану, край которой соединен с корпусом. Мембрана одной стороной, вместе с корпусом, образует полость, заполненную второй средой, а другой стороной контактирует с первой средой. Индикатор утечки содержит первый и второй электроды, размещенные внутри полости или сообщающегося с ней пространства. Электроды электрически изолированы друг от друга и снабжены электрическими выводами, так что посредством электродов может быть измерена электропроводность среды, находящейся в полости. При коррозионном повреждении мембраны первая среда через возникшую течь проникает внутрь полости и смешивается внутри полости со второй средой. Вследствие этого электропроводность среды внутри полости изменяется. При помощи электродов, соединенных с измерительным устройством, изменение электропроводности может быть преобразовано в сигнал, свидетельствующий о коррозионном повреждении. К недостаткам данной конструкции относится недостаточно высокая чувствительность из-за того, что давление первой среды и среды внутри полости одинаково и при малом повреждении мембраны (например, при
точечной коррозии) проникновение первой среды внутрь полости затруднено. Вследствие этого повреждение мембраны может быть обнаружено не сразу. Кроме того, невозможность визуального контроля состояния мембраны и среды внутри полости исключает использование описанной конструкции в качестве местного визуального индикатора и этим сужает функциональные возможности прототипа.
Раскрытие полезной модели
Целью заявляемой полезной модели является повышение эксплуатационных качеств и расширение функциональности индикатора коррозии. Техническим результатом, который достигается посредством заявляемой конструкции, является повышение чувствительности индикатора коррозии и возможность его использования в качестве местного визуального индикатора.
Технический результат достигается тем, что индикатор коррозии содержит корпус, мембрану, край которой соединен с корпусом, одна сторона мембраны, совместно с корпусом, образует полость, вторая сторона мембраны может приводиться с контакт с первой средой, полость заполнена второй средой, в качестве которой использовано гигроскопичное вещество, по крайней мере часть корпуса выполнена прозрачной для видимого света.
Индикатор работает следующим образом. Когда вторую сторону мембраны приводят в контакт с первой средой, мембрана подвергается
коррозионному процессу. Глубина проникновения коррозионного процесса в мембрану с течением времени возрастает. Когда глубина проникновения коррозионного процесса достигает толщины мембраны, в мембране возникает течь, через которую первая среда может проникать в полость. Благодаря тому, что полость заполнена второй средой - гигроскопичным веществом, то есть веществом, способным поглощать влагу, то как бы ни мала была течь, это вещество сразу же станет активно втягивать влагу из первой среды. Благодаря тому, что по крайней мере часть корпуса выполнена прозрачной для видимого света, через эту часть можно наблюдать состояние мембраны и гигроскопичного вещества, визуально замечая предельно допустимое коррозионное состояние.
По сравнению с прототипом то, что в качестве которой использовано гигроскопичное вещество, и по крайней мере часть корпуса выполнена прозрачной для видимого света, является новым. То, что в качестве которой использовано гигроскопичное вещество, позволяет повысить чувствительность индикатора, так как такое вещество способно впитывать влагу даже через самую малую течь. То, что по крайней мере часть корпуса выполнена прозрачной для видимого света, дает возможность использовать заявляемую конструкцию в качестве местного визуального индикатора.
В частном случае осуществления заявляемого технического решения корпус индикатора может быть снабжен средством для его закрепления в отверстии стенки оборудования. Такое средство может быть
выполнено, например, в виде патрубка, привариваемого к краям отверстия в стенке оборудования.
В частном случае осуществления заявляемого технического решения мембрана может имеет толщину, равную предельно допустимой глубине проникновения коррозионного процесса оборудования. Это позволяет предпринять меры, например, начать планово-предупредительный ремонт оборудования, когда глубина проникновения коррозионного процесса в мембрану достигнет предельной допустимой глубины проникновения коррозионного процесса для оборудования.
В частном случае осуществления заявляемого технического решения мембрана может быть изготовлена из материала, отличающегося от материала оборудования. Это позволяет выбрать для изготовления мембраны материал, коррозирующий быстрее, чем оборудование, и тем самым получить от индикатора упреждающий сигнал о коррозии оборудования.
В частном случае осуществления заявляемого технического решения давление в полости меньше, чем давление внутри оборудования. Это позволяет дополнительно повысить чувствительность индикатора за счет всасывания первой среды в полость.
В частном случае осуществления заявляемого технического решения давление в полости меньше, чем атмосферное давление. Это позволяет использовать индикатор для контроля коррозионного состояния оборудования, работающего под пониженным давлением.
В частном случае осуществления заявляемого технического решения в качестве гигроскопичного вещества может быть использовано безводное неорганическое вещество, образующее кристаллогидрат при взаимодействии с водой. При образовании кристаллогидрата скачкообразно изменяются многие свойства вещества (окраска, электропроводность, диэлектрическая проницаемость). Это дает возможность дополнительно повысить чувствительность индикатора.
В частных случаях осуществления заявляемого технического решения в качестве безводного неорганического вещества может быть использован безводный хлорид кобальта (II), безводный сульфат меди или безводный хлорид железа (III). При образовании кристаллогидратов эти вещества изменяют свою окраску. Безводный хлорид кобальта (II) имеет светло-голубой цвет, при образовании кристаллогидрата становится красным. Безводный сульфат меди имеет белый цвет, при образовании кристаллогидрата становится синим. Безводный хлорид железа (III) имеет фиолетовый цвет, при образовании кристаллогидрата становится желтым. Это упрощает визуальный контроль состояния индикатора.
В частном случае осуществления заявляемого технического решения в полости могут быть расположены два электрода, каждый из которых снабжен электрическим выводом. Между электродами находится вторая среда, которая характеризуется, в частности, электропроводностью и диэлектрической проницаемостью. Эти свойства среды влияют на омическое сопротивление и емкость между электродами. При
проникновении первой среды в полость свойства среды внутри полости изменяются. Это дает возможность приборного, автоматизированного, в том числе дистанционного, по кабелю или посредством радиосвязи, контроля за состоянием индикатора по изменению таких показателей, как омическое сопротивление или емкость между электродами.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображена схема осуществления заявляемой полезной модели. На фиг.2 изображена схема, иллюстрирующая частный случай осуществления заявляемой полезной модели. На схеме применены следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - мембрана; 3 - полость; 4 - первая среда; 5 - прозрачная стенка корпуса; 6 - стенка оборудования; 7 - средство для закрепления индикатора коррозии; 8 - электрод; 9 - электрический вывод; 5 - толщина мембраны.
Осуществление полезной модели
Осуществление заявляемого технического решения иллюстрируется схемой, приведенной на фиг.1.
Индикатор коррозии содержит корпус 1, мембрану 2, край которой соединен с корпусом, одна сторона мембраны, совместно с корпусом, образует полость 3. Вторая сторона мембраны может приводиться с контакт с первой средой 4. Полость 3 заполнена второй средой, в качестве которой использовано гигроскопичное вещество, например, безводный
хлорид кобальта (II). Одна стенка 5 корпуса 1 выполнена прозрачной для видимого света. Через эту прозрачную стенку легко можно наблюдать гигроскопичное вещество - безводный хлорид кобальта (II), который имеет светло-голубой цвет.
Для использования индикатор устанавливают в отверстие в стенке оборудования 6. Для этого корпус 1 индикатора снабжен средством 7 в виде патрубка, привариваемого к краям отверстия в стенке оборудования.
Индикатор работает следующим образом. Когда вторую сторону мембраны 2 приводят в контакт с первой средой 4, мембрана подвергается коррозионному процессу. Глубина проникновения коррозионного процесса в мембрану 2 с течением времени возрастает. Когда глубина проникновения коррозионного процесса достигает толщины δ мембраны 2, в мембране возникает течь, через которую первая среда 4 может проникать в полость 3. Безводный хлорид кобальта (II), которым заполнена полость 3, сразу же начинает втягивать влагу из первой среды 4, при этом изменяет окраску со светло-голубой на красную. Через прозрачную стенку 5 корпуса 1 наблюдатель замечает изменение окраски вещества и делает вывод о наступлении предельно допустимого коррозионного состояния.
Частный случай осуществления заявляемого технического решения иллюстрируется схемой, приведенной на фиг.2. В полости индикатора коррозии, описанного выше, расположены два электрода 8, каждый из
которых снабжен электрическим выводом 9. Между электродами находится вторая среда - гигроскопичное вещество. При наступлении предельно допустимого коррозионного состояния в мембране 2 возникает течь, через которую гигроскопичное вещество втягивает влагу из первой среды 4. При этом изменяются электропроводность и диэлектрическая проницаемость среды внутри полости 3 и, следовательно, омическое сопротивление и емкость между электродами 8. Посредством электрических выводов 9 электроды 8 соединены с аппаратурой, осуществляющей непрерывный или периодический контроль таких показателей, как омическое сопротивление или емкость между электродами. При изменении этих показателей сигнал о наступлении предельно допустимого коррозионного состояния фиксируется прибором или передается по кабелю или посредством радиосвязи на пункт централизованного контроля.
Индикатор коррозии может быть применен в промышленности. Заявляемая конструкция отличается высокой чувствительностью и расширенной функциональностью, она может быть использована как в качестве местного визуального индикатора, так и в качестве первичного измерительного преобразователя в системах автоматизированного, дистанционного и телеметрического мониторинга коррозионного состояния оборудования. Для изготовления заявляемого индикатора коррозии не требуется сложных технических средств и нестандартного оборудования.
Источники, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент РФ №2020363, МПК F16L 58/00, опубл. 30.09.1994. Трубопровод / Барсуков Б.С.и др.
2. Патент РФ №2271524, МПК G01L 19/06, G01M 3/16, опубл. 10.03.2006. Устройство для передачи давления со средством предупреждения о приближающемся разрыве мембраны / Текстор О.
3. Европейский патент №0838672, МПК G01L 19/06, G01M 3/16, опубл. 29.04.1998. Device for transferring a pressure comprising a leak detector. (Устройство для передачи давления с индикатором утечки) / Bastian M.К.