УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОДЗЕМНОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области защиты подземных металлических сооружений, например, трубопроводов, от коррозии и может быть использовано в нефтегазовой промышленности для определения защищенности любых подземных металлических коммуникаций при их катодной защите наложенным током.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является устройство для измерения поляризационного потенциала металлического подземного сооружения, состоящее из вспомогательного металлического электрода, покрытого, кроме рабочей поверхности, изоляционным материалом и имеющего отверстие со вставленным в него капилляром, выходящим одним концом на рабочую поверхность вспомогательного электрода и расположенным с ней на одном уровне пористой диафрагмой, другой конец капилляра закрытый пробкой, выполнен с расширением, в котором размещен электролит и электрод сравнения, причем вспомогательный электрод покрыт изоляционным материалом, кроме рабочей поверхности, а через крышку проходят два провода, один из которых подключен к электроду сравнения, а два других к вспомогательному электроду, (см. патент РФ №2149919, МПК7 С 23 F 13/00, приоритет 03.041997).
Известному устройству присущи следующие недостатки. В капилляре возможно образование воздушных (газовоздушных) пузырьков, которые приводят к отказу устройства. Толщина стенки капилляра составляет не менее 0.5 мм и на измеряемую величину оказывают влияние падения напряжений посторонних электрических полей на этой толщине, что
сказывается на точности измерения. При небольшом размере площади пористой диафрагмы на точность измерений оказывают негативное влияние местная микронеоднородность грунта. В связи с тем, что электролит, попадая в электрод сравнения, приводит к его «отравлению» и выходу из строя устройство раз в 1-2 недели необходимо извлекать из грунта и заменять электролит и электрод сравнения.
При создании настоящей полезной модели решались технические задачи повышения надежности устройства, точности измерений и упрощение эксплуатации.
Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для измерения поляризационного потенциала металлического подземного сооружения, состоящем из вспомогательного металлического электрода, покрытого, кроме рабочей поверхности, изоляционным материалом, пористой диафрагмы, корпуса и двух изолированных проводов, согласно полезной модели вспомогательный электрод выполнен в форме диска, один торец и боковая поверхность которого покрыты изоляционным материалом, а на втором торце последовательно размещены прокладка, пористая диафрагма, выполненная в форме мембраны, и корпус. Корпус снабжен изолирующей трубкой и имеет выступ, на который опирается фланец, соединенный со вспомогательным металлическим электродом прижимными винтами с гайками, изолированными от внешней среды. Корпус, прокладка и фланец выполнены из токонепроводящих материалов. Покрытие изоляционным материалом вспомогательного электрода может быть выполнено в форме крышки, прокладка - из химически и электрически прочного материала. Изолированные провода могут быть связаны со вспомогательным металлическим электродом через прижимные винты с гайками.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема устройства, на фиг.2 - узел А фиг.1, на фиг.3 - электрическая схема работы устройства.
Устройство состоит из вспомогательного металлического электрода 1 в виде диска, выполненного, например, из трубной стали, один торец и боковая поверхность которого покрыта изоляционным материалом 2, при этом покрытие может быть выполнено в форме крышки. На втором торце последовательно установлены прокладка 3, пористая диафрагма в виде мембраны 4 и корпус 5. Прокладка 3 выполнена из химически и электрически прочного материала, например, из фторопласта, а диаметры прокладки 3 и мембраны 4 должны быть равны диаметру корпуса 5 в месте опирания одного его торца на мембрану 4. Второй торец корпуса снабжен изолирующей трубкой 6 из ПВХ.
Корпус 5 выполнен с выступом, на который опирается фланец 7. Корпус прижимается фланцем 7 к вспомогательному электроду 1 через прокладку 3 и мембрану 4 с помощью прижимных винтов 8 с гайками 9. Устройство снабжено двумя изолированными проводами 10, первые концы которых подсоединены к винтам 8, а вторые концы подключается на время работы устройства к контролируемому сооружению 11 и измерительному прибору 12. Места контакта проводов с винтами изолируются от внешней среды, а изолирующая трубка 6 закрыта пробкой 13.
Измерения поляризационного потенциала металлического подземного сооружения, например, трубопровода производят следующим образом.
В корпус и изолирующую трубку заливается электролит 14, которым может служить грунтовая вода или вода из ближайшего водоема. Изолирующая трубка 6 закрывается крышкой 13. В месте проведения измерений ручным буром в непосредственной близости от трубопровода
11 проходится скважина таким образом, чтобы опускаемое на забой скважины предлагаемое устройство располагалось как можно ближе к трубопроводу, т.к. чем ближе к контролируемому сооружению располагается вспомогательный электрод, тем точнее результаты измерений. Затем производится обратная засыпка скважины с размещенным в ней устройством. После этого производится соединение одного из изолированных проводов 10 к трубопроводу 11 через контрольный вывод 16 контрольно-измерительного пункта трубопровода 17. Из изолирующей трубки 6 вынимается пробка 13 и в трубку вставляется электрод сравнения 14 с погружением в электролит 14. Второй изолированный провод 10 и электрод сравнения 15 подключаются к измерительному прибору - вольтметру 12.
Вспомогательный металлический электрод 1 устройства, уложенного в грунт рядом с трубопроводом, гальванически подключен к трубопроводу. Поэтому потенциал вспомогательного металлического электрода (после релаксации) равен потенциалу трубопровода в сквозных дефектах изоляции. Электролитический контакт между электролитом в корпусе 5 и изолирующей трубке 6 с окружающим устройство грунтом обеспечивается только через боковую поверхность пористой диафрагмы-мембраны 4, насыщенной электролитом.
Измерения поляризационного потенциала вспомогательного металлического электрода осуществляются по электролитической цепи «боковой торец мембраны, насыщенной электролитом - электролит, залитый в корпус и изолирующую трубку - электрод сравнения - вольтметр - вспомогательный металлический электрод - грунт между вспомогательным металлическим электродом и мембраной».
Благодаря близкому расположению бокового торца мембраны (30-40 мкм) к вспомогательному металлическому электроду, в измеряемой
величине отсутствуют омические потенциалы (падения напряжения посторонних электрических полей, в т.ч. и поля токов катодной защиты).
Измерения потенциала осуществляются по всему участку вспомогательного металлического электрода, прилегающему к периметру мембраны, поэтому в результате измерений элиминируется возможная микронеоднородность грунта, прилегающего к вспомогательному металлическому электроду.
Электролитическая цепь надежно электрически изолирована от окружающего грунта, поэтому в измеряемый сигнал исключено попадание посторонних электрических полей.
После выполнения измерений вольтметр 12 и электрод сравнения отключаются от устройства, а изолирующая трубка закрывается пробкой 13.