CS200276B1

CS200276B1 - Connection for detection of electrochemical protection of metal constructions buried in bush from metal or silicate

Info

Publication number: CS200276B1
Application number: CS126179A
Authority: CS
Inventors: Josef Polak
Original assignee: Josef Polak
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1979-02-23
Publication date: 1980-09-15

Description

Vynález se týká zapojení ke zjišťování elektrochemické ochrany, zejména katodické ochrany, nebo atupně korozního ohrožení elektricky stíněných kovových konstrukcí, uložených v kovových nebo silikátových pouzdrech, zejména v kovových, nebo železobetonových chráničkéch, Šachtách a podobně, ve kterých je v meziprostoru elektrolyt.The invention relates to an arrangement for detecting electrochemical protection, in particular cathodic protection, or at least corrosion hazard of electrically shielded metal structures housed in metal or silicate housings, in particular in metal or reinforced concrete protective shafts, etc., in which there is an electrolyte in the interspace.

Z technologických nebo provozně-bezpečnostmch důvodů se kovové podzemní konstrukce ukládají do kovových nebo silikátových pouzder. U ocelových potrubí jaou to tzv. ocelové nebo železobetonové chráničky pod silnicemi nebo železnicemi, u podzemních ocelových nádrží různé betonové nebo železobetonové vany, šachty apod. Velmi často, zejména u dříve vybudovaných konstrukcí, je v prostoru mezi ocelovou konstrukcí a pouzdrem podzemní voda vlivem nedokonale provedených vodoizolačních úprav. Tím se část kovové konstrukce uložené v pouzdrech stává elektricky stíněnou nebo částečně stíněnou konstrukcí* Z hlediska protlkorozní ochrany je tato část kovové konstrukce vystavena koroznímu působení makročlánků v důsledku obklopujícího prostředí, tj. podzemní vody. Při aplikované katodické ochraně je při dosavadním stavu techniky obtížné prokázat, že kovová konstrukce, respektive holé kovové povrchy, například v místech poškozeného izolačního povlaku, které jeou uloženy v elektrolytu, jsou nebo nejsou chráněny proti korozi. Ještě komplikovanější situace nastává, jestliže je kovová konstrukce, například délkové ocelové potrubí,For technological or operational safety reasons, metal underground structures are placed in metal or silicate cases. In steel pipelines, these are so-called steel or reinforced concrete ducts under roads or railways, in underground steel tanks various concrete or reinforced concrete tubs, shafts, etc. Very often, especially in previously constructed structures, the ground water between the steel structure and the housing is under imperfect made waterproofing modifications. As a result, the part of the metal structure housed in the casings becomes an electrically shielded or partially shielded structure. With cathodic protection applied, it is difficult to prove in the prior art that the metal structure or bare metal surfaces, for example at the locations of the damaged insulating coating which are embedded in the electrolyte, are or are not protected against corrosion. An even more complicated situation arises when a metal structure, such as a longitudinal steel pipe,

200 276200 276

200 270 pod vlivem bludných proudů ze stejnosměrné elektrizované kolejové dopravy. V anodických pásmech vystupuje proud z potrubí do elektrolytu a vrací se zemí ke zdroji (k měnírně). Jestliže se v anodickém pásmu nachází potrubí v ocelové chréničce a podzemní vodou, stejnosměrný proud vystupuje z míst s poručenou izolací do vody a déle do chráničky a do země. Takto může dojít k perforaci potrubí v relativně krátké době, přičemž dosud není k dispozici měřicí hodnota jak toto nebezpečí včas zjistit a učinit přísluěná nápravná opatření.200 270 under the influence of stray currents from DC electrified rail transport. In the anodic bands, the current flows from the pipeline to the electrolyte and returns to earth (to the converter). If there is a pipeline in the steel anode and groundwater in the anodic zone, the DC current exits from the insulated areas to the water and longer to the conduit and the ground. In this way, the pipe can be perforated in a relatively short time, and no measurement value is yet available to detect this danger in time and to take appropriate corrective action.

Je známo zapojení podle čs. autorského osvědčeni č. 169704, kterým lze zjišťovat účinnost katodické ochrany kovových úložných konstrukcí (uložených v zemi). Nevýhodou tohoto zapojení je, že jej nelze použít u elektricky stíněných kovových konstrukcí, tj. uložených v kovovém nebo železobetonovém pouzdře. Ani dalěí známá zapojení podle ča. autorského osvědčení č. 180336, kterým lze zjišťovat interferenci při katodické ochraně *It is known connection according to MS. No. 169704, by which the effectiveness of the cathodic protection of buried metal structures can be determined. The disadvantage of this wiring is that it cannot be used with electrically shielded metal structures, i.e. embedded in a metal or reinforced concrete housing. Neither other known connections according to Art. Certificate No. 180336, by which cathodic protection interference can be detected *

neřeší případy elektricky stíněných kovových konstrukcí.does not solve cases of electrically shielded metal structures.

Na druhé atraně i za současného stavu techniky je velkým problémem provést různé prostupy zdivém nebo uzavření obou konců chrániček tak, aby do chráněného prostoru nepronikla podzemní nebo povrchová voda. To mé ze následek nákladné rekonstrukce β opravy, přičemž poUze v málo případech se podaří provést elsktroizolsční a vodoizolační úpravy tak, aby bylo dosaženo přijatelného provozního stavu. Podle provedených šetření u více než 90 % případů by nebylo nutné žádné dodatečné úpravy provádět, jestliže ae prokáže, že například úsek potrubí v chréničce a vodou v meziprostoru je katodicky chráněn. U zbývá jících’ případů je pak možné provést dodatečné opatření, které zajistí dostatečnou antikorozní ochranu.On the other side and in the state of the art, it is a major problem to make different penetrations through the masonry or to close both ends of the ducts so that no ground or surface water penetrates the protected area. This is due to the costly reconstruction of the β repair, and in only a few cases, waterproofing and waterproofing can be carried out to achieve an acceptable operating condition. According to the investigations carried out, more than 90% of the cases would not need to be carried out if ae proves, for example, that the section of the pipeline in the grout and the water in the interspace is cathodically protected. In the remaining cases, additional measures can be taken to ensure adequate corrosion protection.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením podle vynálezu, jehož podstatou je, Že v prostoru mezi kovovou konstrukcí a pouzdrem je uspořádána nejméně jedna kovová elektroda, která je galvanicky spojena a kovovou konstrukcí tak, že měřicí vývod této elektrody je ukončen v měřicím objektu s nejméně dvěma měřicími vývody, přičemž druhý měřicí vývod je galvanicky připojen ke kovové konstrukci. Zapojení podle vynélezu může být též provedeno tak, že do prostoru mezi kovovou konstrukci a pouzdro js vložena permanentní referenční elektroda, jejíž měřicí vývod je rovněž ukončen v měřicím objektu. Při měření korozního stavu do okruhu mezi měřicí vývod ks kovové elektrodě a měřicí vývod ke kovové konstrukci je připojen miliampérmetr. Konkrétní provedení vynálezu může být uspořádáno tak, že v měřicím objektu je uspořádáno gest svorek, přičemž k první svorce je připojena kovová elektroda, k třetí svorce je připojena kovová konstrukce, ke čtvrtá svorce je připojena referenční elektroda, k šesté svorce je připojeno pouzdro, mezi první a druhou svorkou je přeruěitelný galvanický spoj, například spínač, mezi druhou a pátou . I svorkou je galvanický spoj, mezi druhou a třetí svorkou je galvanický apoj ajnezi čtvrtou a pátou svorkou je zapojen vysokoohmický voltmetr.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the circuit according to the invention, which is characterized in that at least one metal electrode, which is galvanically connected to the metal structure, is arranged in the space between the metal structure and the housing, the second measuring lead is galvanically connected to the metal structure. The connection according to the invention can also be carried out by inserting a permanent reference electrode into the space between the metal structure and the housing, the measuring lead of which is also terminated in the measuring object. A milliameter is connected to measure the corrosion state in the circuit between the measuring lead to the metal electrode and the measuring lead to the metal structure. A particular embodiment of the invention may be arranged such that a gestures of terminals are arranged in the measuring object, with a metal electrode connected to the first terminal, a metal structure connected to the third terminal, reference electrode connected to the fourth terminal, the first and second terminals are a breakable galvanic joint, for example a switch, between the second and fifth. Also the terminal is galvanic connection, between the second and third terminal is galvanic connection and between the fourth and fifth terminal is connected high-voltage voltmeter.

Další konkrétní provedení vynálezu může být uspořádáno tak, že v měřicím objektu je k šesté svorce měřicím vývodem galvanicky připojeno pouzdro, k první svorce je při3Another particular embodiment of the invention can be arranged such that in the measuring object, a housing is galvanically connected to the sixth terminal by the measuring outlet,

200 270 pojena kovová elektroda, ke třetí svorce je připojena kovová konstrukce, ke čtvrtá svorce je připojena referenční elektroda, mezi pátou a častou svorkou je přeruěitelný galvanický spoj, například vypínač, mezi čtvrtou a pátou svorkou je zapojen vysokoohmický voltmetr. Modifikací tohoto zapojení je, že mezi měřicí vývod ke kovové elektrodě a měřicí vývod k pouzdru je připojen miliampérmetr. Vynález může být uspořádán také tak, že mezi měřicí vývod ke kovové elektrodě a měřicí vývod ka kovové konstrukci je připojen ohmmetr. Kovová elektroda může být provedena jako jednostranně izolovaná deska, a výhodou za stejného nebo podobného materiálu jako kovová konstrukce. Jako referenční elektroda může být použita permanentní Cu/CuSO^ elektroda.A metal electrode is connected to the third terminal, a reference electrode is connected to the fourth terminal, a galvanic connection, for example a switch, is interrupted between the fifth and frequent terminals, and a high ohm voltmeter is connected between the fourth and fifth terminals. A modification of this circuit is that a milliameter is connected between the measuring lead to the metal electrode and the measuring lead to the housing. The invention may also be arranged such that an ohmmeter is connected between the measuring lead to the metal electrode and the measuring lead to the metal structure. The metal electrode may be a single-sided insulated plate, preferably with the same or similar material to the metal structure. A permanent Cu / CuSO4 electrode can be used as the reference electrode.

Zapojení podle vynálezu má tyto výhody:The circuit according to the invention has the following advantages:

Uspořádání elektrody v prostoru mezi kovovou konstrukci a pouzdro a zavedením měřicích vývodů do přístupného měřicího objektu je možno při použití běžných elektrických měřicích přístrojů zjistit korozní sta» částečně stíněné kovové konstrukce. Připojením miliampérmeru lze určit polaritu a velikost proudu, připojením ohmmetru je možno určit přítomnost elektrolytu v meziprostoru. Delším uspořádáním referenční elektrody v prostoru' mezi kovovou konstrukci a.pouzdro s přísluěným měřicím vývodem je možno za použití vysokoohmického voltmetru změřit zapínací potenciál kovové elektrody nebo vnitřního povrchu chráničky nebo vypínací (polarizační) potenciál kovové elektrody, která například simuluje poruchu izolačního povleku ocelového potrubí uloženého v chráničee. Takto lze jednoduče získat všechny potřebná elektrické hodnoty k posouzení korozního stavu a stupně elektrochemické ochrany kovová konstrukce uložená v pouzdře i vlastního kovového pouzdra.The arrangement of the electrode in the space between the metal structure and the housing and the introduction of the measurement leads into an accessible measuring object, using conventional electrical measuring instruments, it is possible to detect the corrosion state of the partially shielded metal structure. The polarity and magnitude of the current can be determined by connecting the milliamperes, and the presence of an electrolyte in the interspace can be determined by connecting an ohmmeter. By a longer arrangement of the reference electrode in the space between the metal structure and the housing with the associated test lead, using a high ohmic voltmeter, the switching potential of the metal electrode or the internal surface of the protector or the switching polarization potential of the metal electrode can be measured. in the protector. In this way, all necessary electrical values can be obtained to assess the corrosion state and the degree of electrochemical protection of the metal structure housed in the housing and of the metal housing itself.

Na připojeném výkresu je znázorněn přiklad provedení vynálezu na kovovém potrubí opatřeném chráničkou a uloženém pod zemí. Ocelové potrubí 1 s vnějším izolačním povlakem 12 je v určitém úseku opatřeno kovovou chráničkou 2 uzavřenou elektroizolačním uzávěremThe attached drawing shows an exemplary embodiment of the invention on a metal pipe provided with a conduit and buried underground. The steel piping 1 with an outer insulating coating 12 is provided in a certain section with a metal conduit 2 closed by an electrical insulating closure

13. Nad povrchem země je instalován měřicí objekt 4, například skříňka se svorkovnicí s Šesti svorkami 41, 42. 43. 44. 45. 46. Chránička je rovněž opatřena kabelovou průchodkou 8 a dalSÍ průchodky 2, 2’ jsou uspořádány mezi povrchem půdy a měřicím objektem £.13. A measuring object 4 is installed above the ground surface, for example a terminal box with six terminals 41, 42. 43. 44. 45. 46. The protector is also provided with a cable gland 8 and further bushings 2, 2 'are arranged between the soil surface and the ground. measuring object £.

V zobrazeném příkladu je chránička zaplněna elektrolytem, například vodou, a hladinou 10. v elektrolytu je mezi chráničkou 2 a potrubím 1 uložen snímač 2 například podle čs. autorského osvědčení č. 183993, obsahující kovovou elektrodu 31 a permanentní referenční elektrodu 32. Kovová elektroda 2i ’® tvaru ocelové kruhové jednostranně izolované desky js izolovaným vodičem 311 připojena k svorce 41. referenční Cu/CuSO^ elektroda 32 je izolovaným vodičem 321 připojena k svorce 44. Chránička 2 je izolovaným vodičem 21 připojena k svorce 46 s potrubí 1 je izolovaným vodičem 11 připojeno k svorce £3. Mezi svorkami 41 a 42 js spínač mezi svorkami 42 a £2 je galvanický spoj 23. Miliampérmstr 2 je galvanickými spoji 21 a 22 připojen k svorkám 42 a 43. Vysokoohmický voltmetr 6 je galvanickými spoji 61, 62 připojen ke svorkám ££ a £2·In the example shown, the protector is filled with an electrolyte, for example water, and a level 10 is placed in the electrolyte between the protector 2 and the pipe 1, for example according to FIG. No. 183993, comprising a metal electrode 31 and a permanent reference electrode 32. A metal circular 21 ' shaped single-sided insulated plate with an insulated conductor 311 connected to terminal 41. a reference Cu / CuSO4 electrode 32 is connected to the terminal 44. The conduit 2 is connected to terminal 46 with insulated conductor 21, and piping 1 is connected to terminal 83 with insulated conductor 11. Between terminals 41 and 42, a switch between terminals 42 and £ 2 is a galvanic link 23. The milliampmeter 2 is connected to terminals 42 and 43 by galvanic links 21 and 22. The high ohmic voltmeter 6 is connected to galvanic links 61, 62 to terminals ££ and £ 2. ·

Zapojení podle vynálezu pracuje takto:The circuit according to the invention works as follows:

Při standardním připojení miliampérmetru 2 j® P^lus P°1 přiP°á®^{n k}® 'galvanickému spoji 22,In the standard connection milliammeter 2 J® P ^lus P ° 1 ° A® ^nk Prep ® 'galvanic connections 22

200 270 tedy proud vstupuje při zapnutém spínači 47 z chráničky 2 do elektrolytu 10 a do kovové elektrody 31 a vytvořeným galvanickým okruhem 311 - 41 - 47 - g2 - ”51 ~ 43 - 11 do kovové konstrukce 1, což značí, ža holý povrch se katodicky polarizuje. Při hustotě ochranného proudu j > 30 mA/m lze předpokládat dostatečnou katodickou ochranu. Stupen ochrany lze též posoudit podle hodnoty vypínacího potenciálu U_v kovové elektrody 31 proti referenční elektrodě 32, například permanentní Cu/CuS0₄ elektrodě uložené v elektrolytu200 270 thus, when the switch 47 is switched on, the protector 2 enters the electrolyte 10 and the metal electrode 31 and the galvanic circuit 311 - 41 - 47 - g2 - ”51 ~ 43 - 11 into the metal structure 1, which means that the bare surface cathodically polarizes. A sufficient cathodic protection can be assumed at a protective current density j> 30 mA / m. The degree of protection can also be judged by the value of the tripping potential U _{in the} metal electrode 31 against the reference electrode 32, for example a permanent Cu / CuSO ₄ electrode embedded in the electrolyte

10. například podzemní vodě. Při výše uvedeném zapojení lze na vysokoohmickém voltmetru 6, jehož plus pól je standardně připojen ke galvanickému spoji 61, změřit zapínacl poten ciál U„. Při wpnutí spínače 42 lze do 3 s po přerušení galvanického okruhu přečíst vypínací potenciál, který lze s dostatečnou přesností považovat za polarizační potenciál. Při U_v = -0,80 až 0,85 V a hodnotách zápornějších, lze potrubí v chréničce považovat za dostatečně katodicky chráněné·10. for example groundwater. In the above connection, the switching potential U 'can be measured on a high ohmic voltmeter 6, the plus pole of which is normally connected to the galvanic link 61. When the switch 42 is closed, the trip potential can be read within 3 s after an interruption of the galvanic circuit, which can be considered a polarization potential with sufficient accuracy. At U _v = -0.80 to 0.85 V and more negative values, the piping in the grout can be considered sufficiently cathodically protected ·

Různou kombinací zapojení dalěích galvanických spojů 23. 24 a s využitím měřicího vývodu 21 lze měřit proud miliampérmetrem 2 mezi kovovou elektrodou 31 a povrchem 2, nebo zepínací potenciál vyeokoohmickým voltmetrem 6 mezi referenční elektrodou 32 elektrolytem 10 a pouzdrem 2, Obdobně za použití ohmmetru 7 lze změřit přechodový odpor mezi ko vovou elektrodou 31, elektrolytem 10 a pouzdrem 2_, respektive kovovou konstrukcí 1, jehož hodnota ukazuje na druh a množství elektrolytu 10 v pouzdře 2.By varying the combination of the other galvanic connections 23, 24 and using the test lead 21, the current can be measured by a milliameter 2 between the metal electrode 31 and the surface 2, or by the high potential the transition resistance between the metal electrode 31, the electrolyte 10 and the housing 2, respectively the metal structure 1, the value of which indicates the type and amount of electrolyte 10 in the housing 2.

V oblastech a bludnými proudy lze a výhodou použít registrační miliampérmetr 2 ⁸registrační vysokoohmický voltmetr 6, nebol je nutno sledovat přísluěné elektrické hodnoty v určitém časovém intervalu, například 4 hodiny. Podle polarity a velikosti elektrických hodnot se posoudí korozní stav kovové konstrukce 1 v pouzdře 2.In areas and stray currents and can be used advantageously registration milliammeter two high impedance voltmeter ⁸ register 6 is not necessary to monitor přísluěné electrical values in a certain time interval, for example 4 hours. According to the polarity and magnitude of the electrical values, the corrosion state of the metal structure 1 in the housing 2 is assessed.

Zapojení podle vynálezu je vhodné použít u kovových chrániček ocelových izolovaných potrubí, které jsou katodicky chráněny nebo jsou ovlivněny bludnými proudy například ze stejnosměrně elektrizované kolejové dopravy. Dalěí výhodné použití je u neliniových konstrukcí, jako jsou podzemní ocelové nádrže uložené v železobetonových vanách, nebo kovové konstrukce uložené v šachtách, přičemž kovová konstrukce je pod vlivem stejnosměrného proudu a je uložena v elektrolytu·The wiring according to the invention is suitable for use with metal pipe protectors of steel insulated pipes which are cathodically protected or are affected by stray currents, for example from DC electrically operated rail transport. Another preferred use is for non-linear structures such as underground steel tanks housed in reinforced concrete baths or metal structures housed in shafts, the metal structure being under the influence of direct current and stored in the electrolyte.

Claims

Wiring for detecting electrochemical protection of metal structures embedded in an electrolyte in a metal or silicate casing, characterized in that at least one metal electrode (31) which is 8 metal is arranged in the space between the metal structure (1) β housing (2) a metal electrode (31) measuring terminal (311) terminates in a measuring object (4) with at least two measuring terminals (311, 11) and a second metal electrode measuring terminal (31) is galvanically connected to metal construction (1) ·

Connection according to claim 1, characterized in that the space between the metal structure (1) and the

200 27 housing (2) is inserted a permanent reference electrode (32), whose measuring lead (321) is also terminated in the measuring object (4) ·

3. Connection according to claim 1, characterized in that a milliameter (5) or a registration milliameter (5) is connected between the measuring terminal (311) and the measuring terminal (11).

Connection according to Claims 1 and 2, characterized in that terminals (41, 42, 43, 44, 45, 46) are arranged in the measuring object (4), and a metallic electrode (31) is connected to the first terminal (41). ), a metal structure (1) is connected to the third terminal (43), a reference electrode (32) is connected to the fourth (44) terminal, a housing (2) is connected to the sixth (46) terminal, between the first (41) and the second (42) terminal is a breakable galvanic joint (47), between the second (42) and the fifth (45) terminal is a galvanic joint (23).

Connection according to items 1, 2 and 4, characterized in that there is a galvanic connection (24) between the second (42) and third (43) terminals of the measuring object (4), and between the fourth (44) and fifth (45) a high ohm voltmeter (6) or a registration high ohm voltmeter (6) is connected to the terminal.

Connection according to Claims 1 and 2, characterized in that the housing (2) is connected to the sixth terminal (46) of the measuring object (4) via the measuring outlet (21).

Wiring according to Claims 1, 2 and 6, characterized in that in the measuring object (4) a metal electrode (31) is connected to the first terminal (41), a metal structure (1) is connected to the third terminal (43), a reference electrode (32) is connected to the fourth terminal (44), a galvanic link (22) is interrupted between the fifth (45) and the sixth (46) terminals, and a high ohmic voltmeter (4) is connected between the fourth (44) and the fifth (45) terminals 6).

Connection according to Claims 1 and 6, characterized in that a milliameter (5) is connected between the measuring terminal (311) and the measuring terminal (21).

Connection according to Claim 1, characterized in that an ohmmeter (7) is connected between the measuring terminal (311) and the measuring terminal (11).

10. Connection according to claims 1 and 6, characterized in that an ohmmeter (7) is connected between the measuring terminal (311) and the measuring terminal (21).