ДВУХКАМЕРНЫЙ МЕДНО-СУЛЬФАТНЫЙ ЭЛЕКТРОД СРАВНЕНИЯ НЕПОЛЯРИЗУЮЩИЙСЯ

Полезная модель относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в частности к двухкамерным электродам сравнения, используемым в технике измерения стационарных и поляризационных потенциалов, например, потенциалов трубопроводов в грунте.
Известен электрод сравнения неполяризующийся, содержащий токонепроводящий корпус с муфтой, заполненный электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, расположенный в корпусе медный стержень, ионообменную мембрану, смонтированный на корпусе датчик потенциала, при этом датчик потенциала снабжен съемной насадкой, а на корпусе электрода смонтированы, по крайней мере, две ионообменные мембраны, причем дно муфты, монтируемой на корпусе, имеет перфорацию [RU патент №2122047] Недостатком данного электрода является недостаточно высокая надежность, обусловленная применением только ионообменных мембран, которые не исключают проникновение грунтовых вод в корпус электрода сравнения, что может приводить к изменению электродного потенциала и снижению точности измерений.
Известен двухкамерный неполяризующийся медно сульфатный электрод сравнения, состоящий из двух камер и стального датчика потенциала. Внешняя камера представляет собой емкость, выполненную из диэлектрического материала, которая заполнена электролитом и в которой установлена внутренняя камера, а в торце закреплена ионообменная мембрана. Внутренняя камера представляет собой емкость, выполненную из диэлектрического материала, которая заполнена гелеобразным электролитом, отделенным от внешнего электролита капиллярным стержнем. Внутри камеры находится медный электрод, к которому подключен контактный провод. Составы электролитов (насыщенный водный раствор медного купороса и этиленгликоль) внутренней и внешней камеры практически одинаковы. Разница состоит лишь в том, что во внутренней камере раствор загущен с использованием желатина для уменьшения скорости его истекания [Монтажные и специальные работы в строительстве. №3, 1998, стр. 23-24]. Недостатком данного электрода является большой вес прибора, величина которого достигает полутора килограммов и технологические трудности, связанные с получением однородных характеристик ионообменных мембран, используемых в его конструкции, что затрудняет его монтаж и препятствует получению стабильных результатов измерений.
Известен двухкамерный неполяризующийся медно-сульфатный электрод сравнения, выбранный за прототип [RU патент №2339740]. Он содержит токонепроводящий корпус с электролитической камерой с вмонтированным в него медным стержнем с сигнальным проводником и датчиком потенциала, установленным на корпусе, при этом корпус электролитической камеры заполнен электролитом, состоящим из воды дистиллированной, сульфата меди и этиленгликоля, причем соотношение воды и этиленгликоля равно 2:1, керамическую пористую диафрагму и ионообменную мембрану. Кроме того, токонепроводящий корпус данного электрода дополнительно снабжен бентонитовой камерой, заполненной бентонитовой глиной, размоченной в воде в соотношении 1:1 и установленной в его нижней части с возможностью сочленения камер посредством пластмассовой гайки, при этом в месте сочленения камер установлены пластмассовая стабилизирующая шайба, ионообменная мембрана и пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой, а в нижней части на корпусе бентонитовой камеры установлена пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой, которая выполнена с возможностью обеспечения электролитического контакта.
Недостатком данного изобретения является низкая точность измерений электрохимических потенциалов подземных металлических сооружений, обусловленная наличием мембранного и диффузионного потенциалов в электроде сравнения.
Задачей полезной модели является повышение точности измерений электрохимических потенциалов подземных металлических сооружений путем снижения величин мембранного и диффузионного потенциалов в электроде сравнения при контакте его с грунтом.
Для решения поставленной задачи предложен двухкамерный медно-сульфатный электрод сравнения неполяризующийся. Он содержит токонепроводящий корпус с электролитической камерой с вмонтированным в него медным стержнем с сигнальным проводником и датчиком потенциала, установленным на корпусе, при этом корпус электролитической камеры заполнен электролитом, состоящим из воды дистиллированной, сульфата меди и этиленгликоля, причем соотношение воды и этиленгликоля равно 2:1, керамическую пористую диафрагму и ионообменную мембрану. Токонепроводящий корпус дополнительно снабжен бентонитовой камерой, заполненной бентонитовой глиной, размоченной в воде в соотношении 1:1. Бентонитовая камера разделена на две равные части пористой диафрагмой, выполненной с возможностью обеспечения электролитического контакта между двумя слоями бентонитовой глины, причем, в верхнюю часть камеры добавлен медный купорос до образования его перенасыщенного раствора, а в нижнюю ее часть добавлен хлорид калия или нитрат калия или нитрат аммония или другая соль, которая может быть использована при изготовлении солевых мостиков, до образования их перенасыщенного раствора. Бентонитовая камера установлена в нижней части корпуса с возможностью сочленения камер посредством пластмассовой гайки. В месте сочленения камер установлены пластмассовая стабилизирующая шайба, ионообменная мембрана и пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой, а в нижней части на корпусе бентонитовой камеры установлена пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой, которая выполнена с возможностью обеспечения электролитического контакта.
Наличие перенасыщенного раствора медного купороса в верхнем слое бентонита, контактирующего с ионообменной мембранной, практически устраняет мембранный и диффузионный потенциалы, возникающие при разности концентраций электролита в верхней и нижней камерах двухкамерного медно-сульфатного электрода сравнения, так как в этом случае активности ионов в обеих камерах, в слоях, прилегающих к мембране, становятся практически одинаковыми в силу того, что в верхней камере медно-сульфатного электрода сравнения, также находится перенасыщенный раствор медного купороса. Кроме того, наличие перенасыщенного раствора медного купороса гарантирует постоянство концентрации данного реагента в растворе, за счет его растворения при наличии убыли его за счет диффузии или миграции. В тоже время, добавление в нижнюю часть бентонитовой камеры хлорида калия или нитрата калия или нитрата аммония или другой соли, ионы которого обладают близкими значениями ионной подвижности и выполняют функцию солевого мостика до состояния образования перенасыщенного раствора практически устраняет диффузионный потенциал, возникающий при диффузии медного купороса в грунт, используемой при изготовлении солевых мостиков, до образования их перенасыщенного раствора, практически устраняют диффузионный потенциал, возникающий при диффузии медного купороса в грунт.
Кроме того наличие твердой фазы данного реагента гарантирует постоянство его концентрации в растворе за счет его растворения при наличии убыли его за счет диффузии или миграции.
Двухкамерный медно-сульфатный электрод сравнения неполяризующийся содержит токонепроводящий корпус с электролитической камерой 1 с вмонтированным в него медным стержнем 2, к которому присоединен сигнальный проводник 3. Корпус электролитической камеры 1 заполнен электролитом 4. На корпусе электролитической камеры 1 укреплен датчик потенциала 5 с присоединенным к нему сигнальным проводником 6, при этом токонепроводящий корпус снабжен бентонитовой камерой 7, заполненной двумя равными по толщине слоями бентонитовой глины. Верхний слой бентонитовой глины 8 содержит перенасыщенный раствор медного купороса, а нижний слой 9 перенасыщенный раствор хлорида калия. Слои отделены друг от друга пористой диафрагмой 10, выполненной с возможностью обеспечения электролитического контакта, между этими слоями. В месте сочленения камер 1 и 7 установлены: пластмассовая стабилизирующая шайба 11, ионообменная мембрана 12 и пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой 13. Герметизацию электролитической камеры 1 обеспечивает резиновая прокладка 14. Сочленение камер 1 и 7 производится посредством пластмассовой гайки 15. Пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой 16, которая обеспечивает электролитический контакт электрода с грунтом, фиксируется в нижней части на корпусе бентонитовой камеры 7 пластмассовой гайкой 17. (Фиг. 1) Аналогично были сформированы двухкамерные медно-сульфатные электроды сравнения неполяризующиеся с бентонитовой камерой в которой верхний слой бентонитовой глины 8 содержит перенасыщенный раствор медного купороса, а нижний слой 9 перенасыщенный раствор нитрата калия и соответственно нитрата аммония. Слои отделены друг от друга пористой диафрагмой 10, выполненной с возможностью обеспечения электролитического контакта, между этими слоями.
Неполяризующийся медно-сульфатный электрод сравнения длительного действия устанавливают в грунт в непосредственной близости от подземного сооружения, в частности, трубопровода, соединенного с проводником, выходящим на поверхность земли. Для измерения разности потенциалов между проводником, соединенным с подземным сооружением, и сигнальным проводником 3, соединенным с медным стержнем 2 электрода, подключают вольтметр постоянного тока, имеющий входное сопротивление не менее 20 кОм/В на пределе измерения 0-3 В или близком к указанному пределе измерения, причем положительную клемму присоединяют к проводнику от подземного сооружения, отрицательную клемму вольтметра присоединяют к сигнальному проводнику 3. Измерения поляризационного потенциала выполняют с помощью приборов, содержащих прерыватель тока, например 43313.1, ОРИОН - ИП01, при этом клемма «С» прибора присоединяется к проводнику от подземного сооружения, клемма «ИЭ» присоединяется к проводнику 3, соединенного с медным стержнем 2 электрода, а клемма «ВЭ» - к сигнальному проводнику 6, соединенному с датчиком потенциала 5.
Использование предлагаемого электрода позволяет повысить точность измерений электрохимических потенциалов подземных металлических сооружений, более точно оценивать величину, как стационарных, так и поляризационных потенциалов подземных металлических сооружений, что способствует повышению эффективности их защиты от коррозии и снижению затрат на реализацию мероприятий по их катодной защите.