ДАТЧИК КОРРОЗИИ
CORROSION DETECTOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к технике коррозионного мониторинга подземных трубопроводов, в частности к датчикам коррозии, и может быть использовано в газовой, нефтяной и смежных отраслях промышленности для измерения поляризационного потенциала, например, у трубопровода.
Уровень техники
Известен блок индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений, содержащий не менее трех индикаторов скорости коррозии различной толщины и шириной не более 2 мм, изготовленных из того же материала, что и подземные металлические сооружения, и присоединенных одним концом к контрольной пластине, которая изготовлена из того же материала, что и подземные металлические сооружения, на расстоянии не менее 3 мм друг от друга, к контрольной пластине и противоположным концам индикаторов присоединены контрольные проводники с указателями толщины индикаторов скорости коррозии, внутренняя поверхность индикаторов скорости коррозии изолирована антикоррозионным покрытием, а сам блок индикаторов скорости коррозии и контрольная пластина вмонтированы в диэлектрический корпус (см. пат.RU № 2161789, кл. G01N 17/00, 27/30, опубл. 10.10.2001 г.).
Недостатком данного блока индикаторов является невысокая надежность диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности трубопроводов.
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, на корпусе электрода смонтированы, по крайней мере, две ионообменные мембраны, а дно муфты, монтируемой на корпусе, имеет перфорации.
В электроде съемная насадка устанавливается в зависимости от толщины слоя изоляции на подземном металлическом сооружении (см. пат. RU № 2122047, кл. С23F 13/00, опубл. 10.11.1998 г.).
Недостатком данного электрода сравнения является то, что датчик потенциала не обеспечивает диагностирования скорости коррозии наружной поверхности подземного сооружения и исключает возможность получения данных о кинетике процесса коррозии во времени.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является датчик локальной коррозии, содержащий сборный магнитопровод, две обмотки, контактный электрод, влагопоглощающий материал и соединительные проводники, при этом сущность эксплуатации заключается в том, что одна из стенок полого стального корпуса датчика имеет заданную меньшую толщину, а в полость корпуса, заполненную сухим непроводящим капиллярно-пористым материалом, введен изолированный от корпуса металлический контактный электрод, при этом при сквозной коррозионной перфорации внутрь корпуса за счет капиллярного подсоса проникает грунтовая влага и между корпусом и внутренним электродом образуется электролитический контакт, который обнаруживается по снижению электросопротивления между корпусом и электродом или по разности потенциалов между ними (см. Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии. РД 153-39.4-091-01. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2002. - 240 с.).
Существенным недостатком датчика локальной коррозии является невозможность определения характера коррозионного разрушения без извлечения датчика из грунта.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка датчика коррозии, обладающего возможностью точности контроля и оценки эффективности работы средств электрохимической защиты, а также прогнозирования характера и скорости коррозионных повреждений.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к точности контроля и оценки эффективности работы средств электрохимической защиты и прогнозированию характера и скорости коррозионных повреждений.
Технический результат достигается с помощью датчика коррозии, содержащего сборный магнитопровод, две обмотки, контактный электрод, влагопоглощающий материал и соединительные проводники, при этом сборный магнитопровод выполнен из отрезка стальной трубы и помещенного внутрь сердечника в виде составной катушки, стальные полукатушки которой соединены муфтой из немагнитного материала, на стальные половины катушки намотаны обмотки, при этом контактный электрод выполнен цилиндрическим, а стальная труба является корпусом.
В датчике коррозии щелевая полость между корпусом и контактным электродом заполнена влагопоглощающим материалом.
Таким образом, в разработанной конструкции датчика коррозии применено два чувствительных элемента:
- наружный участок магнитной цепи, выполненный из отрезка стальной трубы и помещенного внутрь сердечника в виде составной катушки, стальные полукатушки которой соединены муфтой из немагнитного материала;
- контактного электрода, выполненного цилиндрическим и встроенного в полость датчика.
Такая конструкция датчика коррозии позволяет проводить измерение размеров магнитной цепи и электрической проводимости среды, в которой находится контактный электрод, и своевременно определять эффективность средств электрохимической защиты и корректировку ее параметров для обеспечения максимальной защиты от коррозии, а также в определении возможного характера и скорости коррозионных повреждений с целью прогнозирования коррозионного состояния трубопровода и ранжирования его участков по степени коррозионной опасности для оптимизации противокоррозионных мероприятий и своевременного планирования ремонтов участков трубопровода.
Краткое описание чертежей
На чертеже дан датчик коррозии, общий вид.
Осуществление изобретения
Датчик коррозии содержит сборный магнитопровод, состоящий из отрезка стальной трубы 1 и помещенного внутрь сердечника в виде составной катушки (не обозначена), стальные полукатушки 2 которой соединены муфтой 3 из немагнитного материала, при этом на стальные полукатушки 2 намотаны обмотки 4, в полость датчика встроен контактный электрод 5, выполненный цилиндрическим, влагопоглощающий материал 6, эпоксидный компаунд 7, соединительные провода 8, при этом отрезок стальной трубы 1 является чувствительным элементом и корпусом (не обозначен), щелевая полость (не обозначена) между корпусом и контактным электродом 5 заполнена влагопоглощающим материалом 6, эпоксидный компаунд 7 служит для изоляции наружной поверхности полукатушек 2 от грунта (не показан), а соединительные провода 8 выведены на поверхность земли в контрольно - измерительный пункт (не показан).
Датчик коррозии эксплуатируется следующим образом.
Датчик коррозии устанавливают в грунт, после установки в грунт в результате коррозии разрушается наружная поверхность стальной трубы 1, следовательно, изменяется магнитная проводимость магнитопровода, состоящего из стальной трубы 1, стальных полукатушек 2 и муфты 3, по одной из обмоток 4 пропускают ток, а в другой обмотке 4 измеряют ток (напряжение), в результате изменения магнитной проводимости магнитопровода изменяется ток (напряжение) в другой обмотке 4, по изменению тока (напряжения) оценивают степень коррозионного разрушения наружной поверхности стальной трубы, таким образом, выявляют общую коррозию.
Дальнейшая коррозия приводит к сквозному коррозионному разрушению стальной трубы 1, проникновению грунтового электролита под действием влагопоглощающего материала 6, при этом между стальной трубой 1 и контактным электродом 5, выполненным цилиндрическим, образуется электролитический контакт, который обнаруживают по снижению электросопротивления между корпусом 1 и контактным электродом 5 или по разности потенциалов между ними, таким образом, выявляют сквозное повреждение и скорость коррозии, эпоксидный компаунд 7 изолирует наружную поверхность стальных полукатушек 2 от грунта, таким образом, коррозионному разрушению подвергается только наружная поверхность стальной трубы 1. Все измерения производят через соединительные провода 8, выведенные на поверхность земли в контрольно-измерительный пункт, при этом если обнаружено уменьшение сопротивления между стальной трубой 1 и контактным электродом 5, выполненным цилиндрическим без изменения тока (напряжения) в обмотке 4, то опасность точечной коррозии считается подтвержденной, а если обнаружено изменение тока (напряжения) в обмотке 4 без уменьшения сопротивления между стальной трубой 1 и контактным электродом 5, то делают вывод о равномерной коррозии.
Таким образом, реализация предлагаемого изобретения позволяет также изучать условия зарождения и характер коррозионных повреждений, закономерности их развития и скорость и определять агрессивность грунта, что повышает стабильность эксплуатации подземных коммуникаций.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- контроль и оценка эффективности работы электрохимической защиты;
- прогнозирование характера и скорости коррозионных повреждений;
- возможность определения агрессивности грунта;
- повышение эксплуатации подземных коммуникаций;
- повышение эффективности защиты от коррозии подземных металлических сооружений.