CS254406B1

CS254406B1 - Connection for determination of the efficiency of the cathodic protection of cables with metal covers

Info

Publication number: CS254406B1
Application number: CS839172A
Authority: CS
Inventors: Josef Polak; Karel Cikan; Ales Zoulek; Petr Bartos; Josef Volf
Original assignee: Josef Polak; Karel Cikan; Ales Zoulek; Petr Bartos; Josef Volf
Priority date: 1983-02-08
Filing date: 1983-12-05
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS235804B1; CS917283A1

Abstract

U zapojení pro stanovení efektivnosti katodické ochrany kabelů s kovovými obaly má kovový plášť měřicí sondy elektrolytický kontakt s půdou prostřednictvím serioparalelního zapojení kovový plášť - vodný elektrolyt v porézní izolaci - ocelový pancíř - póry v izolačním obalu, respektive kovový plášť - vodný elektrolyt v porézní izolaci - půda, přičemž chemické složení vodného elektrolytu odpovídá geochemickému složení půdy v daném místě.For wiring for cathodic efficiency cable protection with metal packaging is metallic probe probe housing electrolytic contact with soil through serioparal connection metal shell - aqueous electrolyte in porous insulation - steel armor - pores in insulating shell, respectively metal shell - aqueous electrolyte in porous isolation - soil, taking the chemical composition of aqueous electrolyte corresponds to the geochemical composition of the soil at that location.

Description

Vynález se týká zapojení pro zjišťování efektivnosti katodické ochrany v zemi uložených kabelů, opatřených kovovým pláštěm.The invention relates to a wiring for detecting the effectiveness of cathodic protection of buried cables provided with a metal sheath.

Mezi podzemní kovové liniové konstrukce, jejichž provoz je ohrožen elektrochemickou korozí, patří i kabely s kovovými obaly. Zvlášť důležité z tohoto hlediska jsou koaxiální kabely s olověným pláštěm a ocelovým pancířem. Tylo kabely, jejichž tloušťka olověného pláště je v rozmezí 2,0 až 3,0 mm, jsou vyřazeny z. provozu v případě, že dojde k průniku vlhkosti do kabelu v důsledku perforace pláště. Proto se i na těchto zařízeních aplikuje katodická ochrana k potlačení koroze na rozhraní olověný plášť/porézní izolace, což bývá krepový papír víceméně provlhlý.Underground metal line constructions whose operation is threatened by electrochemical corrosion include also cables with metal packaging. Particularly important in this respect are coaxial cables with lead sheath and steel armor. These cables, whose lead sheath thickness is in the range of 2.0 to 3.0 mm, are taken out of operation if moisture penetrates into the cable due to the sheath perforation. Therefore, cathodic protection is also applied to these devices to suppress corrosion at the lead sheath / porous insulation interface, which is more or less moist.

Vyhodnocování efektivnosti katodické ochrany a nastavení výstupních hodnot stanic katodické ochrany (respektive hustota jejich rozmístění podél trasy kabelu) .se dosud provádí pomocí měření tzv. „smíšeného potenciálu“ kovů olovo - ocel proti půdě pomocí přenosné Cu/CuSO elektrody na povrchu terénu. Jelikož ocelový pancíř, opatřený porézním vnějším izolačním obalem (např. asfaltovanou jutou), elektricky stíní olověný plášť neměříme v žádném případě potenciál olověný plášť-clektrolyt, který je rozhodující pro posouzení korozního stavu. Navíc bývá olověný plášť s ocelovým pancířem galvanicky propojen (průměrně 4 propojky na 1 km trasy), takže převážná část ochranného proudu teče na ocelový pancíř. Olověný plášť je vlastně uložen v kovovém pouzdře (v ocelovém pancíři) a v případě obsahu vlhkosti v krepovém papíru, který je součástí obalové vrstvy olověného pláště kabelu, dochází při katodické ochraně pouze k částečné eliminaci korozního procesu. Jak v případě propojek mezi olověným pláštěm a ocelovým pancířem, tak i bez těchto propojek, není možno dosavadními měřicmi metodami stanovil efektivnost katodické ochrany na olověný plášť.The evaluation of cathodic protection efficiency and setting of output values of cathodic protection stations (or density of their distribution along the cable route) has been carried out by measuring the so-called “mixed potential” of lead-steel metals against soil by means of portable Cu / CuSO electrodes on the ground. Since the steel armor, provided with a porous outer insulating cover (eg asphalt jute), we do not electrically shield the lead coat, in any case we do not measure the lead coat-electrolyte potential, which is decisive for the corrosion assessment. In addition, the lead sheath with steel armor is galvanically connected (on average 4 jumpers per 1 km of route), so that the majority of the protective current flows on the steel armor. The lead sheath is actually housed in a metal casing (steel armor) and, in the case of moisture content in the crepe paper which is part of the lead sheath of the cable sheath, cathodic protection only partially eliminates the corrosion process. Both with and without jumpers between the lead jacket and the steel armor, the effectiveness of the cathodic protection on the lead jacket cannot be determined by the current measurement methods.

V důsledku heterogenity půdy a stavu povrchu kabelu dochází k nerovnoměrnému rozdělení ochranného proudu podél trasy, a tím i k různé ochranné proudové hustotě na olověný plášt', a tedy i různému polarizačnímu potenciálu.Due to the heterogeneity of the soil and the condition of the cable surface, there is an uneven distribution of the protective current along the route, and thus a different protective current density to the lead sheath and hence a different polarization potential.

Výše uvedeným způsobem sc měří zapínací potenciál ocelový pancíř - půda, navíc včetně spádu napětí v půdě. Tedy polarizační potenciál olověný plášť - elektrolyt nelze dosavadními způsoby stanovit, takže dochází na jedné straně ke korozním haváriím, na straně druhé pak k neekonomickému provozu katodické ochrany.In the above-mentioned way sc measures the switching potential of the steel armor - soil, in addition including the slope of the stress in the soil. Thus, the polarization potential of the lead-electrolyte cannot be determined by the prior art, so that on the one hand there are corrosion accidents and on the other hand the uneconomical operation of the cathodic protection.

Tylo nedostatky jsou odstraněny zapojením pro stanovení efektivnosti katodické ochrany kabelů s kovovými obaly podle vynálezu.These drawbacks are overcome by wiring to determine the cathodic protection efficiency of the metal-sheathed cables of the invention.

Podstatou zapojení podle vynálezu jc, že kovový plášť měřicí sondy má elektrolytický kontakt s půdou prostřednictvím zapojení kovový plášť - vodný elektrolyt v porézní izolaci - ocelový pancíř - póry v izolačním obalu, respektive kovový plášť - vodný elektrolyt v porézní izolaci - půda, přičemž chemické složení vodného elektrolytu odpovídá geochemickému složení půdy v daném místě. Ocelový pancíř je spojen izolovaným vodičem se svorkou svorkovnice, kovový plášť je prostřednictvím izolovaného vodiče a dvou dalších svorek svorkovnice vodivě spojen s kovovým pláštěm katodicky chráněného kabelu a kovová měřicí elektroda je izolovaným vodičem spojena s další volnou svorkou svorkovnice. Vodný elektrolyt v porézní izolaci je iontově spojen s půdou nejméně jedním solným můstkem v místě měřicí a plnicí trubky.The principle of the connection according to the invention is that the metal sheath of the measuring probe has electrolytic contact with the soil by means of the metal sheath - aqueous electrolyte in porous insulation - steel armor - pores in the insulating sheath respectively metal sheath - aqueous electrolyte in porous insulation - soil. The aqueous electrolyte corresponds to the geochemical composition of the soil at the site. The steel armor is connected with the insulated conductor to the terminal block terminal, the metal sheath is conductively connected to the metal sheath of the cathodically protected cable by means of the insulated conductor and two other terminals of the terminal block and the metal measuring electrode is connected to the other loose terminal terminal. The aqueous electrolyte in the porous insulation is ionically connected to the soil by at least one salt bridge at the measuring and filling pipe.

Zapojení podle vynálezu mají tyto výhody.The connections according to the invention have these advantages.

V místech s předpokládanou nedostatečnou protikorozní ochranou je možno pomocí zapojení simulovat korozní podmínky na rozhraní olověný plášť - vlhký krepový papír.In places with supposed insufficient corrosion protection it is possible to simulate the corrosion conditions at the interface of lead sheath - wet crepe paper.

Vychází sc dále z oprávněného předpokladu, že ochranný proud vstupuje do kabelu v místech porušeného izolačního obalu (juty) přes ocelový pancíř a vlhkými místy porézní izolace (krepového papíru) na povrch olověného pláště, tedy tam, kde dochází k elektrochemické korozi, v suchých místech nelze dosáhnout polarizace, ale tam není ani koroze.It is also based on the legitimate assumption that the protective current enters the cable in places where the insulating sleeve (jute) is broken through steel armor and through wet places of porous insulation (crepe paper) to the surface of the lead sheath, ie where electrochemical corrosion occurs. polarization cannot be achieved, but there is no corrosion.

Uspořádání podle vynálezu umožňuje, aby byly změřeny všechny elektrické hodnoty pro posouzení korozního stavu olověného pláště, tj. vstupující ochranný proud (resp. vystupující korozní proud v anodickém pásmu bludných proudů), posun potenciálu Up na rozhraní kovová měřicí elektroda vodný elektrolyt v porézní izolaci - olověný plášť (např. vypínací technikou). Dále je možno za použití referenční Cu/CuSO elektrody (nejlépe permanentní, uložené v blízkosti měřicí sondy) a využitím solného můstku v plnicí trubce (zaplněném např. bentonilem) změřit stacionární potenciál olověného pláště - U Polarizační potenciál se pak stanoví zc vztahu U =U_s+úUThe arrangement according to the invention allows all electrical values to be measured to assess the corrosion state of the lead sheath, i.e. the incoming protective current (or the exiting corrosion current in the anodic stray current zone), the potential shift Up at the interface metal measuring electrode lead sheath (eg by breaking technology). Furthermore, the stationary potential of the lead sheath can be measured using a reference Cu / CuSO electrode (preferably permanent, located near the measuring probe) and by using a salt bridge in the filling tube (filled eg with bentonil). _s + úU

V oblastech s bludnými proudy je možno prováděl měření za použití registračních přístrojů s následným vyhodnocením korozního stavu podle zavedených postupů.In stray current areas, measurements can be performed using recording instruments followed by corrosion status evaluation according to established procedures.

Z uvedeného vyplývá, že zapojení podle vynálezu pomůže odstranit poruchovost kabelů a přinese ekonomický efekt jak co se týče provozních, tak i investičních nákladů.Accordingly, the circuitry of the present invention will help to eliminate cable failure and will provide an economical effect in terms of both operating and investment costs.

Na připojeném výkresu je schematicky znázorněn příklad provedení zapojení podle vynálezu.The attached drawing shows schematically an exemplary embodiment of the circuit according to the invention.

V uvedeném příkladu provedení je měřicí sonda 1 tvořena kovovým pláštěm 11 v příkladu provedení buď výřezem chráněného typu kabelu 2, nebo olovenou trubkou průměru D odpovídající průměru katodicky chráněného kabelu 2, tloušťky 2 mm, na níž je uspořádána porézní izolace 13, například krepový papír, a opatřený například spirálovitě navinutým pancířem 12. Měřicí sonda 1 je uzavřena . 254 406 4 spojen s půdou (8) nejméně jedním solným můstkem v místě plnicí a měřicí trubky (16).In the exemplary embodiment, the measuring probe 1 consists of a metal sheath 11 in the exemplary embodiment, either of the cut-out of the protected cable 2 or of a lead pipe of diameter D corresponding to the 2 mm thick cathodically protected cable 2. and provided, for example, with a spirally wound armor 12. The measuring probe 1 is closed. 254 406 4 connected to the soil (8) by at least one salt bridge at the point of the filling and measuring tube (16).

výkres izolačním uzávěrem 17, například z epoxidu nebo akrylové licí pryskyřice a je opatřena izolačním obalem 14, například asfaltem impregnovanou jutou.drawing of an insulating closure 17, for example of epoxy or acrylic casting resin, and is provided with an insulating cover 14, for example of asphalt impregnated with jute.

Mezi kovovým plášlěm 11 a ocelovým pancířem 12 jsou v příkladu provedení v porézní izolaci 13 uspořádány dvě měřicí kovové elektrody 15, vytvořené například jako ploché tyčinky 5x2 mm, délky 100 mm z olova, nebo .zinku 99,95-%, opatřené elektrickou izolací 151, například z polyetylénové izolační pásky tak, že měřicí elektroda 15 je elektricky stíněna od kovového pláště 11 a od ocelového pancíře 12, ale je v kontaktu s porézní izolací 13. ,Between the metal sheath 11 and the steel armor 12, two measuring metal electrodes 15 are provided, for example in the form of 5x2 mm flat bars of 100 mm lead length or 99.95% zinc, provided with electrical insulation 151 such as polyethylene insulating tape such that the measuring electrode 15 is electrically shielded from the metal shell 11 and the steel armor 12, but is in contact with the porous insulation 13,

V ocelovém pancíři 12 jsou upraveny plnicí a měřicí trubky 16, například trubičky PVC o průměru 10 milimetrů, opatřené uzávěrem 161 a perforací 162. Kovová měřicí elektroda 15 je se svorkou 32 nadzemní svorkovnice 3 spojena izolovaným vodičem, například kabelem CYAY 2x1,5 mm. Kovový plášť 11 měřicí sondy 1 je se svorkou 34 svorkovnice 3 spojen izolovaným vodičem 6, například kabelem CYAY 2x2,5 mm', ocelový pancíř 12 se svorkou 31 svorkovnice 3 izolovaným vodičem 5, jenž může být rovněž realizován kabelem CYAY 2x2,5 mm a kovový plášť 21 katodicky chráněného kabelu 2 se svorkou 33 svorkovnice 3 izolovaným vodičem 7, rovněž, realizovaným kabelem CYAY 2x2,5 mm.In the steel armor 12 there are provided filling and measuring tubes 16, for example PVC tubes with a diameter of 10 millimeters, provided with a closure 161 and perforation 162. The metal measuring electrode 15 is connected to the terminal 32 of the overhead terminal 3 by an insulated conductor. The metal casing 11 of the measuring probe 1 is connected to the terminal 34 of the terminal 3 by an insulated conductor 6, for example by a CYAY 2x2.5 mm 'cable, a steel armor 12 to the terminal 31 of the terminal 3 by an insulated conductor 5. the metal sheath 21 of the cathodically protected cable 2 with the terminal 33 of the terminal 3 with an insulated conductor 7, also realized by a CYAY 2x2.5 mm cable.

Svorky 33 a 34 jsou spolu při normálním provozu vodivě spojeny. Pro měření potenciálu kovový plášť 11 - vodný elektrolyt v porézní izolaci 13 - půda X je trubka 16 zcela vyplněna solným můstkem, např. benlonilcm; přičemž v provozních podmínkách je uzávěr trubky 161 trvale odstraněn.The terminals 33 and 34 are conductively connected to each other during normal operation. To measure the potential of the metal shell 11 - the aqueous electrolyte in the porous insulation 13 - soil X, the tube 16 is completely filled with a salt bridge, eg benlonilcm; wherein, under operating conditions, the closure of the pipe 161 is permanently removed.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Wiring for determining the cathodic protection efficiency of metal-sheathed cables, characterized in that the metal sheath (11) of the metering probe (1) has electrolytic contact with the soil (8), through a seri-parallel connection of the metal sheath (11) - aqueous electrolyte in porous insulation (13) - steel armor (12) - pores in the insulating shell (14) or metal sheath (11) - aqueous electrolyte in porous insulation (13) - soil (8), the chemical composition of the aqueous electrolyte corresponding to the geochemical composition of the soil (8) at that location.

Wiring according to clause 1, characterized in that the steel armor (12) is connected by an insulated conductor (5) to the terminal (31) of the terminal block (3), the metal sheath (11) is via the insulated conductor (6, 7) and terminals ( 33, 34) conductively connected to the metal sheath of the cathodically protected cable (2) and the metal measuring electrode (151) is connected by an insulated conductor (4) to the terminal (32) of the terminal block.

Connection according to Claims 1, 2, characterized in that the aqueous electrolyte in the porous insulation (13) is ionic