УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ТРУБОПРОВОДОВ
MEASURING DEVICE OF POLARISATION POTENTIAL OF PIPELINES

Изобретение относится к системе контроля эффективности электрохимической защиты подземных трубопроводов, находящихся под катодной поляризацией.
Наиболее близким к данному техническому решению является электрод сравнения, предназначенный для определения значений параметров катодной защиты металлических сооружений в грунтах с различным удельным сопротивлением, в зонах действия блуждающих токов, на засоленных участках, в зонах многолетнемерзлых грунтов, а также в морских условиях (см. патент РФ №78319 от 20 ноября 2008 г.).
-
Недостатками известного электрода сравнения является наличие резьбовых соединений, не обеспечивающих герметичность корпуса, влекущего к изменению концентрации внутреннего электролита, что приводит к уменьшению срока службы и точности измерений по причине обеднения внутреннего электролита потенциалопределяющими ионами Cl.
Технической задачей, решаемой с помощью настоящего устройства, является создание универсального неполяризующегося электрода сравнения, обеспечивающего повышение точности измерений, надежности и увеличение срока службы. Устройство позволяет измерять потенциал подземных сооружений в различных грунтах и под слоем бетона по методу Габера-Луггина с использованием хлорсеребряного электрода сравнения, а также измерять плотность натекающего тока на датчик потенциала.
Технический результат, достигаемый с помощью настоящего устройства, состоит в создании электролитического контакта между хлорсеребряным электродом (ХСЭ) и датчиком потенциала через капиллярные отверстия, которые расположены максимально близко к датчику потенциала, что позволяет измерять поляризационный потенциал трубопровода без омической составляющей (поляризационный потенциал). Измерения осуществляют серийно выпускаемыми вольтметрами с высоким входным сопротивлением.
Технический результат достигается также применением неполяризующегося хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ), промышленно выпускаемого, имеющего пластиковый корпус, который не допускает осыпания хлорида серебра (AgCl) с поверхности серебряного стержня, применением полипропиленового корпуса, выдерживающего большое наружное давление, а также применением сварных соединений полипропилена, исключающих просачивание KCl из внутренней полости устройства (в местах соединения деталей корпуса) в окружающий электролит. Это приводит к увеличению срока службы электролита и соответственно самого устройства. Кроме этого увеличивается точность измерения из-за неизменности концентрации электролита в процессе эксплуатации устройства. Надежность обеспечивается применением сварных соединений в отличие от резьбовых соединений прототипа.
Технический результат достигается также за счет добавления дополнительного количества кристаллов соли KCl, благодаря которым остается неизменной внутренняя концентрация хлорид ионов в корпусе электрода сравнения, что приводит к увеличению срока службы устройства.
На фиг.1 представлено устройство для измерения поляризационного потенциала подземных металлических сооружений.
Устройство для измерения поляризационного потенциала подземных металлических сооружений, изображенное на чертеже, состоит из корпуса 1, хлорсеребряного электрода 2; пробки 3; корпуса датчика потенциала 4, датчика потенциала 5, проводов 6 от датчика потенциала 5, раствора KCl 7, загущенного агаром микробиологическим, капилляров 8, кристаллов KCl 9, разделительной резиновой прокладки 10, провода от хлорсеребряного электрода 11, отверстия в корпусе 12, отверстия 13 в верхней пробке и герметизирующего состава 14.
Корпус 1 имеет вид цилиндра, изготовленного из полипропилена. Внутрь цилиндрического корпуса 1 помещен выпускаемый промышленностью хлорсеребряный электрод 2 (например, типа ЭСО-01 производства «Гомель прибор», г.Гомель, Белоруссия), имеющий пластиковый корпус с отверстиями, расположенными на нижнем торце. На верхней торцевой поверхности корпуса методом сварки полипропиленовых деталей установлена пробка 3 из полипропилена. Нижняя часть цилиндрического корпуса 1 методом сварки соединена с полипропиленовым корпусом 4 датчика потенциала 5 прямоугольной формы. Датчик потенциала 5 изготовлен из Ст3 и выполнен как одно целое с корпусом 4 датчика потенциала 5 при его изготовлении. С внутренней стороны к датчику потенциала 5 присоединены два провода 6 и выведены через боковую поверхность корпуса датчика потенциала 4 наружу. Внутренняя полость корпуса 1 заполнена раствором KCl 7 с загустителем агаром микробиологическим. Электролитический контакт хлорсеребряного электрода 2 с датчиком потенциала 5 осуществляется через раствор KCl 7 с загустителем агаром микробиологическим и капиллярные отверстия 8, заполненные раствором KCl 7 с загустителем агаром микробиологическим. Капиллярные отверстия 8 выходят на поверхность датчика потенциала 5. Расстояние между датчиком потенциала 5 и капиллярами 8 составляет 0,1 мм. Поверх загущенного агаром микробиологическим раствора KCl 7, во внутренней полости корпуса 1 находится кристаллическая соль KCl 9, которую покрывает прокладка 10, изготовленная из резины. Провод 11 от ХСЭ 2 выведен из внутренней полости корпуса 1 через боковое отверстие 12 наружу. Верхняя часть корпуса 1 закрывается полипропиленовой пробкой 3 методом сварки. Сварка пропиленовых деталей (в отличие от резьбовых соединений) обеспечивает более надежную герметизацию всех мест соединений. Отверстие 13 в пробке 3 необходимо для заполнения оставшегося незаполненным внутреннего объема корпуса 1 герметизирующим составом 14.
Размещение устройства осуществляется на изоляционное покрытие трубопровода таким образом, чтобы устройство располагалось открытой поверхностью датчика потенциала от трубопровода.
В частном случае, устройство закрепляют липкой лентой к поверхности секции трубы на изоляционное покрытие перед нанесением бетонного утяжеляющего покрытия. Провод 11 от хлорсеребряного электрода 2 и провода 6 от датчика потенциала 5 выводят к краю секции трубы, где обетонирование секции трубы в заводских условиях проводиться не будет.
Измерение поляризационного потенциала датчика потенциала 5 проводят следующим образом. При укладке трубопровода в траншею провода 6 и 11 выводят в контрольно-измерительный пункт и один из выводов 6 от датчика потенциала 5 соединяют с выводом от трубопровода, при этом датчик потенциала 5 приобретает потенциал трубопровода. Измерение потенциала трубопровода проводят вольтметром с высоким входным сопротивлением (на чертеже не показан), подключенным между хлорсеребряным электродом 2 и неподключенным к трубопроводу выводом 6 от датчика потенциала 5. В результате максимального приближения датчика потенциала 5 к капиллярам 8 измерение потенциала датчика 5 осуществляется с минимальной омической составляющей, которой можно пренебречь.
Плотность натекающего тока на датчик потенциала 5 определяют следующим образом. Один из выводов 6 от датчика потенциала 5 соединяют с выводом от трубопровода, при этом на датчик потенциала натекает катодный ток. В разрыв цепи помещают шунтирующее сопротивление. Измерение плотности катодного тока проводят вольтметром на шунтирующем сопротивлении.
Точность измерения поляризационного потенциала достигается применением промышленно выпускаемого хлорсеребряного электрода сравнения 2. Надежность и увеличение срока службы электрода сравнения достигается за счет загущения раствора 7 агаром микробиологическим и заполнения им капиллярных отверстий 8, применением дополнительного количества соли KCl и применением сварных соединений полипропилена, предотвращающих вытекание раствора KCl из внутренней полости устройства.
По величине измеренного поляризационного потенциала датчика потенциала судят о защищенности металлического сооружения от коррозии.
Точность и воспроизводимость результатов измерений потенциала обеспечивается в результате:
- применения промышленно выпускаемого хлорсеребряного электрода сравнения, что приводит к увеличению точности;
- максимального приближения капилляров к датчику потенциала, что приводит к уменьшению омической составляющей потенциала и увеличению точности измерений;
- уменьшения осмотического переноса хлорид-ионов раствора в окружающую среду, что приводит к увеличению срока службы электролита электрода сравнения и соответственно точности измерения потенциала;
- для проведения измерений не требуется отключений датчика потенциала от подземного сооружения, это приводит к установлению стабильных значений потенциала в процессе измерения, отсюда следует повышение точности измерения.
Устройство обладает следующими преимуществами:
- относительная простота конструкции, неприхотливость в обращении, возможность длительного использования;
- работоспособно при отрицательных температурах (при понижении температуры ниже нуля не происходит разрушения корпуса, как в случае электродов сравнения со стеклянным корпусом),
- не имеет временных ограничений по хранению, так как составные части устройства не меняются во времени, а загущение электролита агаром микробиологическим способствует уменьшению истечения электролита до минимальных значений.
Устройство может применяться в качестве электрода длительного действия - при постоянном нахождении в исследуемой среде и переносного электрода, применяемого при однократном измерении.