CN203393230U - 一种低温型Cu/CuSO4便携式参比电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种低温型Cu/CuSO₄便携式参比电极。它是在由上端盖（1）以及配合密闭的电极外壳（2）竖向中心穿有下端连有陶瓷渗透模块（4）的Cu电极（6）；Cu电极(6)沿电极体轴线固定于上端盖电极安装孔,紧固螺丝(7)穿过上端露在外面的Cu电极(6）固定上端盖（1）和电极外壳(2)；电极外壳(2)内壁附有一层遮光膜(3)；遮光膜(3)上留有透明区域；上端盖(1)和电极外壳(2)通过螺纹连接，电极内注有防冻型饱和硫酸铜溶液(5)。本实用新型体积小、携带方便；电极结构牢固，接头耐腐蚀，微孔膜渗漏速度合宜，无可见液流；性能稳定，电极电位不易被极化，结构合理，适用于冻土等低温环境。

Description

一种低温型Cu/CuSO4便携式参比电极

技术领域

本实用新型是用于低温环境下站场区域阴极保护检测及干线阴极保护系电位测试中的一种低温型Cu/CuSO₄便携式参比电极，涉及金属材料的一般防蚀和管道系统技术领域。 

背景技术

管道运输凭借其运输量大、连续、经济和安全系数高等优点，一直作为石油天然气等能源物资的主要运输途径。管道信息（如阴极保护电位信息）的准确采集对保障管道运输的安全性和可靠性等方面有着非常重要的意义。近年来，我国管道运营里程迅速增加,目前已形成了纵贯南北、横跨东西、连通国外的油气管网格局。不同的环境也为管道运行管理带来了新的挑战。2011年，随着中俄原油管道的建成投产，高寒冻土区的储罐及干线管道阴极保护有效性和数据采集成为保障管道阴极保护系统安全运行的难点。参比电极作为阴极保护系统，尤其是外加电流阴极保护系统的重要组成部分，为管道电位测量和恒电位仪输出提供基准电位。参比电极电位不稳定或者失效，容易造成管道保护不足或过保护。目前漠大管道地面最低气温达-50℃以下，常规Cu/CuSO₄参比电极因陶瓷头结冰在现场难以应用。目前在漠大线加格达奇站以北使用Zn参比电极，经实验室测试，Zn参比电极在-10℃下较其20℃时但电位发生正向漂移达300～400mV，使用时需要根据现场温度对进行重新修正，这给现场应用带来极大的不便。 

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种在高寒冻土区仍能保持电极电位准确、性能稳定、环境适应性好并完全符合电化学理论和相关国家及行业标准的新型便携式低温型Cu/CuSO₄参比电极。 

为了实现上述目的，需要向现有参比电极内加入一定比例的难电离的防冻液，以降低电解液的凝固点，使得在低温环境下Cu电极/电解质间以及下端渗透膜块/土壤界面处仍能是电解液保持可电离出自由移动离子的液态；所提供的参比电位在较基准电位不发生偏移的基础上，解决了现有长效参比难以适用于低温环境的缺点。 

本参比电极由上端盖1、电极外壳2、遮光膜3、陶瓷渗透模块4、防冻型饱和硫酸铜溶液5、Cu电极6、紧固螺丝7组成。上端盖1和电极外壳2共同组成 参比电极的主体结构，在由上端盖1以及配合密闭的电极外壳2竖向中心穿有Cu电极6，Cu电极6的下端连有陶瓷渗透模块4，陶瓷渗透模块4露在电极外壳外；Cu电极6沿电极体轴线固定于上端盖电极安装孔,上端伸出电极外壳外，紧固螺丝7穿过上端露在外面的Cu电极6来固定上端盖1和电极外壳2；电极外壳2内壁附有一层遮光膜3，以避免阳光直射造成电极基准电位发生漂移；遮光膜3上留有透明区域以观察电极内电解液的饱和度以及液位变化，以防止电解液未饱和或因液位太低造成电极体内CuSO₄溶液干结；上端盖1和电极外壳2通过螺纹连接，电极内注有防冻型饱和硫酸铜溶液5。 

所述上端盖1和电极外壳2所用材料是高强度PVC、工程塑料ABS或者有机玻璃绝缘材料； 

所述Cu电极6为铜含量大于99.9%的高纯Cu，沿电极体轴线固定于上端盖电极安装孔，其长度与电极体内空间等长，圆柱型侧表面和下表面与吸水层相连，上端伸出电极外壳外，紧固螺丝7穿过上端露在外面的Cu棒来固定上端盖1和电极外壳2； 

所述防冻型饱和硫酸铜溶液5主要由防冻液和CuSO₄5H₂O晶体构成，其中防冻液的主要成分为乙二醇和蒸馏水构成。 

本实用新型体积小、携带方便；电极结构牢固，接头耐腐蚀，微孔膜渗漏速度合宜，无可见液流；性能稳定，电极电位不易被极化，结构合理，适用于冻土等低温环境，符合电化学原理和国家及石油行业阴极保护技术等相关技术规范的要求，并符合既有参比电极的现场施工及应用习惯，适合测量被保护构筑物的准确电位；外加电流阴极保护中作为恒电位仪自动控制的信号源；可埋设在大型容器底部等需要检测数据而难以测量的位置。 

附图说明

图1低温型便携式Cu/CuSO₄参比电极结构示意图 

图2低温型便携式Cu/CuSO₄参比电极现场使用示意图 

其中1—上端盖               2—电极外壳 

    3—遮光膜               4—陶瓷渗透模块 

    5—防冻型饱和硫酸铜溶液 6—Cu电极 

    7—紧固螺丝             8—万用表 

    9—导线                 10—管道 

    11—土壤                12—参比电极 

具体实施方式

实施例.本例为试验装置，其结构如图1所示，整体具有双层结构。具体来说，本参比电极由上端盖1、电极外壳2、遮光膜3、陶瓷渗透模块4、防冻型饱和硫酸铜溶液5、Cu电极6、紧固螺丝7组成。在由上端盖1、电极外壳2以及配合密闭的电极外壳竖向中心穿有Cu电极6，Cu电极6的下端连有陶瓷渗透模块4，陶瓷渗透模块4露在电极体外，Cu电极6的上端伸出电极体外，上端盖1通过紧固螺丝进行固定，电极外壳2内装满防冻型饱和CuSO₄溶液5。 

其中： 

上端盖1和电极外壳2所用材料是高强度透明ABS绝缘材料；电极外壳2的外形尺寸为φ30×150mm，壁厚3mm；遮光膜采用黑色PET薄膜，厚度为0.05mm；陶瓷渗透模块主要由Al₂O₃在1150℃烧制10h后所得，底端为圆柱形，规格为φ25×10mm，顶端为圆锥体，底面直径为25mm，锥顶角为60°;防冻型饱和硫酸铜溶液5中，防冻液比例为30%；Cu电极6(纯度大于99.9%)的直径为φ5mm，长度为180mm； 

图2为新型防冻型长效Cu/CuSO₄参比电极现场应用示意图，以对其使用进行进一步说明。目标管道位于东北高纬度地区，冬季地面最低气温为-53.2℃,管道材质X65钢，直径为Φ713mm，管道埋深为2.8m。在现场测试过程中参比电极12放置于管道10轴线正上方土壤11处，以减小管道电位测量过程中因土壤IR引起的测量误差。测试人员将万用表8设置直流电压档，红黑表笔引出的正负极分别接管道和参比电极。管道测试电缆由管道引出后，用导线9和万用表正极电连接。参比电极引出线和万用表负极用导线9电连接。测试时应保持参比电极与土壤之间的润湿性。 

本低温型参比电极的技术指标： 

标准条件下对甘汞电极的为70±5mV;符合理论值，电极不易极化，内阻大于3KΩ。在现场湿润土壤环境下，彼此间电位差在±3mV内。 

本例经试验，体积小、携带方便；电极结构牢固，接头耐腐蚀，微孔膜渗漏速度合宜，无可见液流；性能稳定，电极电位不易被极化，结构合理，适用于冻土等低温环境，符合电化学原理和国家及石油行业阴极保护技术等相关技术规范的要求，并符合既有参比电极的现场施工及应用习惯，适合测量被保护构筑物的准确电位；外加电流阴极保护中作为恒电位仪自动控制的信号源；可埋设在大型容器底部等需要检测数据而难以测量的位置。 

Claims (3)

1.一种低温型Cu/CuSO₄便携式参比电极，其特征是它由上端盖（1）、电极外壳（2）、遮光膜（3）、陶瓷渗透模块(4)、防冻型饱和硫酸铜溶液(5)、Cu电极(6)、紧固螺丝(7)组成；上端盖(1)和电极外壳(2)共同组成参比电极的主体结构，在由上端盖（1）以及配合密闭的电极外壳（2）竖向中心穿有Cu电极（6），Cu电极（6）的下端连有陶瓷渗透模块（4），陶瓷渗透模块(4)露在电极外壳外；Cu电极(6)沿电极体轴线固定于上端盖电极安装孔,上端伸出电极外壳外，紧固螺丝(7)穿过上端露在外面的Cu电极(6）来固定上端盖（1）和电极外壳(2)；电极外壳(2)内壁附有一层遮光膜(3)；遮光膜(3)上留有观察电极内电解液的饱和度以及液位变化的透明区域；上端盖(1)和电极外壳(2)通过螺纹连接，电极内注有防冻型饱和硫酸铜溶液(5)。 

2.根据权利要求1所述的一种低温型Cu/CuSO₄便携式参比电极，其特征是所述上端盖（1）和电极外壳（2）所用材料是高强度PVC、工程塑料ABS或者有机玻璃绝缘材料。 

3.根据权利要求1所述的一种低温型Cu/CuSO₄便携式参比电极，其特征是所述Cu电极（6）为铜含量大于99.9%的高纯Cu，沿电极体轴线固定于上端盖电极安装孔，其长度与电极体内空间等长，圆柱型侧表面和下表面与吸水层相连，上端伸出电极外壳外，紧固螺丝(7)穿过上端露在外面的Cu棒来固定上端盖（1）和电极外壳（2）。