CZ4709U1 - Circuit arrangement for measuring values for determining corrosion state or cathodic protection degree of metal piping located in a steel protector - Google Patents
Circuit arrangement for measuring values for determining corrosion state or cathodic protection degree of metal piping located in a steel protector Download PDFInfo
- Publication number
- CZ4709U1 CZ4709U1 CZ19954317U CZ431795U CZ4709U1 CZ 4709 U1 CZ4709 U1 CZ 4709U1 CZ 19954317 U CZ19954317 U CZ 19954317U CZ 431795 U CZ431795 U CZ 431795U CZ 4709 U1 CZ4709 U1 CZ 4709U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- conduit
- measuring
- metal pipe
- portable
- metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Description
Zapojení pro měření hodnot k určení korozního stavu nebo stupně katodické ochrany kovového potrubí uloženého v ocelové chráničceWiring for measuring values to determine the corrosion state or degree of cathodic protection of a metal pipe housed in a steel conduit
- i Oblast techniky , Technické řešení se týká zapojení pro měření hodnot k určení L korozního stavu nebo stupně katodické ochrany kovového potrubí uloženého v ocelové chráničce, především v chráničkách potrubí pod komunikacemi obsahujících podzemní vodu. Úsek kovového obvykle izolovaného potrubí umístěný v chráničce pod železnicí nebo silnicí je z hlediska stejnosměrného elektrického pole více nebo méně elektricky stíněn v závislosti na velikosti přechodového odporu chránička - potrubí, ovlivňujícího proudovou cestu mezi chráničkou a potrubím. Navržené technické řešení umožňuje určit stupeň ochrany proti korozi i v případech, kdy hodnota přechodového odporu je v rozmezí 0,1 až 1,0 Ohmu.Technical Field The technical solution relates to a circuit for measuring values to determine the L corrosion state or degree of cathodic protection of a metal pipe housed in a steel pipe, in particular in pipe pipes under groundwater containing roads. The section of metal normally insulated piping located in the conduit under the rail or road is more or less electrically shielded from the point of view of the direct electric field, depending on the magnitude of the transient resistance - conduit affecting the current path between the conduit and the conduit. The proposed technical solution makes it possible to determine the degree of corrosion protection even in cases where the value of the transient resistance is between 0.1 and 1.0 Ohm.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Ekonomické a ekologické důvody, jakož i provozní bezpečnost potrubí, zejména úseků uložených v chráničkách, vyžadují, aby byla omezena korozní rychlost, především v místech poškozené vnější izolace potrubí, aby po uplynutí doby požadované ekonomické životnosti potrubí (bývá v průměru 40 let) byla hloubka narušení stěny pouze taková, že potrubí stále vyhovuje pro bezpečný provoz. Způsob uložení kovového potrubí v ocelové chráničce a obě čela chráničky by neměla způsobit kovový kontakt mezi potrubím a chráničkou a vhodným řešením by mělo být dále zabezpečeno, aby se v chráničce neshromažďovala podzemní voda. Protože tyto podmínky nebývají často splněny, je v příslušných standardech doporučováno kontrolovat stav tohoto systému nejčastěji měřením přechodového odporu mezi potrubím a chráničkou. Pokud tento odpor je větší než 1,0 ohmu má se za to, že instalace je v pořádku. V případě, že přechodový odpor byl změřen menší než 1,0 ohmu, předpokládalo se u katodicky chráněných potrubí, že větší nebo menší část ochranného proudu vstupuje na vnější povrch chráničky a přes galvanicko-iontovou proudovou cestu teče přímo do potrubí, takže na rozhraní chránička - vodný elektrolyt - potrubí není dostatečná proudová hustota k zajištění protikorozní ochrany. Elektrické stínění potrubí v chráničce vzniká též v případě izolovaného vnějšího povrchu chráničky, aniž by se to zjistilo běžným měřením na povrchu terénu. Dosud chyběla vhodná měřicí technika, která by prokázala, že i při částečném galvanickém kontaktu (při nenulovém odporu mezi chráničkou a potrubím) nebo při stínění izolací chráničky, není nutné provádět nákladné opravy nebo \ nákladná asanační opatření. Jedním z těchto opatření je vyplnění ’ prostoru mezi potrubím a chráničkou suspenzí, která se vyznačuje f jednak vysokou těsnicí schopností, jednak baktericidními a korozně inhibičními účinky bez toxických účinků vůči vyšším organismům, např. na bázi bentonitu s přísadou benzoanu sodného a oxidu zinečnatého.Economic and ecological reasons, as well as the operational safety of pipelines, especially of the sections housed in pipelines, require that corrosion velocity, particularly in areas of damaged external pipeline insulation, be limited to a depth of 40 years after the required economic service life. disturbing the wall only such that the pipe is still suitable for safe operation. The method of placing the metal piping in the steel conduit and the two ends of the conduit should not cause metal contact between the conduit and the conduit, and appropriate solutions should further ensure that ground water is not collected in the conduit. As these conditions are not often met, it is recommended in the relevant standards to check the condition of this system most often by measuring the transition resistance between the pipe and the conduit. If this resistance is greater than 1.0 ohm, the installation is considered to be OK. If the transient resistance was measured less than 1.0 ohms, it was assumed for cathodically protected pipelines that a greater or lesser part of the protective current enters the outer surface of the pipeline and flows directly through the galvanic-ion current path so that the pipeline at the interface - water electrolyte - the pipeline is not of sufficient current density to provide corrosion protection. The electrical shielding of the piping in the duct also occurs in the case of an insulated outer surface of the duct without being detected by conventional measurements on the terrain surface. So far, there is no suitable measuring technique to show that even with partial galvanic contact (with non-zero resistance between the conduit and the pipe) or shielding the insulation of the conduit, costly repairs or expensive remediation measures are not necessary. One of these measures is to fill the space between the pipe and the slurry protector, which is characterized by both high sealing capability and bactericidal and corrosion-inhibiting effects without toxic effects to higher organisms, for example based on bentonite with sodium benzoate and zinc oxide.
Metodu měření přechodového odporu mezi chráničkou a potrubím Rn lze doplnit novou měřicí technikou tak, že výše uvedené nedostatky budou z valné části odstraněny. Analýzou změřené hodnoty Rp lze dospět k jejím jednotlivým složkám: ť The method of measuring the transient resistance between the conduit and the piping R n can be supplemented by a new measuring technique so that the above-mentioned deficiencies are largely eliminated. By analyzing the measured R p value, its individual components can be obtained: »
-1CZ 4709 U1-1GB 4709 U1
V měřicím obvodu při zapojení ohmmetru jsou v sérii odpory dvou měřicích kabelů a měřicích vývodů - Rk, podélný odpor adekvátního úseku chráničky a podélný odpor adekvátního úseku potrubí, při čemž tyto dva podélné odpory je možno při zachování přesnosti zanedbat. Dále jev sérii vlastní přechodový odpor chránička - potrubí Rp'. K tomuto odporu Rp' jsou při měření paralelně připojeny dvě sériové kombinace odporů s galvanickou a iontovou proudovou cestou a sice: odpor vnějšího povrchu chráničky proti zemi - odpor příslušného objemu půdního elektrolytu - odpor adekvátního úseku izolovaného potrubí proti zemi. Druhá sériová kombinace: odpor vnitřního povrchu chráničky proti vodnému elektrolytu - odpor příslušného objemu vodného elektrolytu mezi chráničkou a potrubím - odpor příslušného úseku izolovaného potrubí v chráničce včetně defektů v izolaci proti vodnému elektrolytu.The resistance of two measuring cables and test leads - R k , the longitudinal resistance of the adequate conduit section, and the longitudinal resistance of the adequate conduit section are in series in the ohmic meter circuit, while the two longitudinal resistors can be neglected while maintaining accuracy. Furthermore, in series, there is a transient resistance - pipe Rp '. Two series combinations of galvanic and ion current resistors are connected in parallel to this resistor Rp ': resistance of the external surface of the protector to ground - resistance of the respective soil electrolyte volume - resistance of the adequate section of insulated pipeline to ground. The second series combination: the resistance of the inner surface of the conduit against the water electrolyte - the resistance of the respective volume of water electrolyte between the conduit and the conduit - the resistance of the relevant section of insulated piping in the conduit including defects in the insulation against the water electrolyte.
Tyto dva paralelní odpory (jejich sériová kombinace) jsou obvykle o jeden řád větší než odpor Rp' (při částečném elektrickém stínění úseku potrubí v chráničce), takže celkovou změřenou hodnotu Rp poněkud ovlivní ve směru větší provozní bezpečnosti měření (jsou měřeny hodnoty asi o 10 až 40 % menší než odpovídá skutečné hodnotě R '. Můžeme tedy napsat vztah pro vlastní přechodový odpor h* chránička - potrubí:These two parallel resistors (their series combination) are usually one order of magnitude greater than the resistance Rp '(with partial electrical shielding of the pipe section in the conduit), so that the overall measured Rp value somewhat affects the measurement in the direction of greater operational safety. up to 40% less than the actual value R ', so we can write the relation for the actual transient resistance h * pipe - pipe:
Rp' = Rp - Rk (ohmy) (1) kde Rp je hodnota měřená ohmmetrem (ohmy)Rp '= Rp - R k (ohms) (1) where Rp is the value measured by an ohmmeter (ohms)
Rk je ohmický odpor měřicích vývodů a spojovacích kabelů (určí se výpočtem podle dálky, průřezu a materiálu těchto vodičů).R k is the ohmic resistance of the measuring leads and connecting cables (determined by calculation according to the distance, cross-section and material of these conductors).
Jestliže hodnota Rp' > 0 (prakticky aspoň 0,05 ohmu), nejedná se o úplný elektrický kontakt (zkrat) a je možno s výhodou postupovat podle nového technického řešení.If the value of R p '> 0 (practically at least 0.05 ohm), it is not a complete electrical contact (short circuit) and it is advantageous to follow the new technical solution.
Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution
Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje zapojení pro měření hodnot k určení korozního stavu nebo stupně katodické ochrany kovového potrubí uloženého v chráničce, jehož podstata spočívá v tom, že k existujícímu sérioparalelnímu obvodu je připojena sériová kombinace odporů s galvanickou a iontovou proudovou cestou: měřicí přístroj, s výhodou vysokoohmický voltmetr - měřicí kabel - přenosná referenční elektroda, s výhodou ponorná Cu/CuSO4 elektroda - vodný elektrolyt v chráničce - holý povrch v defektech izolace kovového potrubí v chráničce - kovové potrubí k v chráničce - izolovaný vodič měřicího vývodu kovového potrubí ·These drawbacks are largely eliminated by the value measurement wiring to determine the corrosion state or degree of cathodic protection of the metal pipe housed in the conduit, which is based on the connection of an existing series-parallel circuit with a series combination of resistors with galvanic and ion current path: preferably high ohmic voltmeter - measuring cable - portable reference electrode, preferably immersion Cu / CuSO 4 electrode - water electrolyte in the conduit - bare surface in defects of metal pipe insulation in the conduit - metal conduit to the conduit - insulated metal test lead
- měřicí kabel - měřicí přístroj. Současně je vytvořen analogický měřicí obvod: měřicí přístroj, s výhodou vysokoohmický voltmetr- measuring cable - measuring instrument. At the same time, an analogous measuring circuit is formed: a measuring device, preferably a high ohmic voltmeter
- měřicí kabel - přenosná referenční elektroda, s výhodou ponorná Cu/CuSO4 elektroda - vodný elektrolyt v chráničce - vnitřní holý povrch chráničky - chránička - izolovaný vodič měřicího vývodu chráničky - měřicí kabel - měřicí přístroj.- measuring cable - portable reference electrode, preferably immersion Cu / CuSO 4 electrode - water electrolyte in the conduit - inner bare surface of the conduit - conduit - insulated conductor of the conduit of the conduit of the conduit - measuring cable - measuring instrument.
Výše uvedená zapojení, která se realizují pouze v případech,The above connections, which are only implemented in cases where
-2CZ 4709 U1 kdy v chráničce je trvale podzemní voda, umožňují provést dodatečný korozní průzkum podchodů pod komunikacemi při zapnuté a vypnuté katodické ochraně nebo které jsou pod vlivem bludných proudů. Jedná se především o tato měření:-2E 4709 U1 when groundwater is permanently present in the conduit, they allow additional corrosion survey of the underpasses under the roads with cathodic protection on and off or under the influence of stray currents. These are mainly the following measurements:
Spojením rovnic (3) a (4) dostaneme:Combining equations (3) and (4) we get:
AuIR = U2(ch) - Uv(ch) + Uv(p) - Uz(p), (mV) (5) kde výsledná kladná hodnota odpovídá toku proudu ve směru zeměAu IR = U 2 (ch) -U v (ch) + U v (p) -U z (p), (mV) (5) where the resulting positive value corresponds to the current flow in the ground direction
- chránička (anoda - její vnitřní povrch) - vodný elektrolyt- protector (anode - its inner surface) - aqueous electrolyte
- potrubí (katoda) - zdroj proudu.- pipe (cathode) - current source.
Při hodnotě Δ UIR > 10 mV (tj. pro proudovou hustotu jQ = až 20 mA.m-2) je potrubí v chráničce (holá místa v defektech izolace) chráněno s účinností minimálně $ = 40 až 50 %, což bývá pro daný účel dostatečný stupeň ochrany (perforace nenastane ani po době 50-ti let provozu potrubí).At Δ U IR > 10 mV (ie for current density j Q = up to 20 mA.m -2 ), the piping in the conduit (bare spots in insulation defects) is protected with an efficiency of at least $ = 40 to 50%, which is sufficient purpose of protection (perforation does not occur even after 50 years of pipeline operation).
Zapojení lze modifikovat také pro oblasti s bludnými proudy, kde intenzita elektrického pole se mění v průběhu času a v závislosti na směru bludných proudů. Proto se vytvoří přídavné zapojení na povrchu země taktéž se sériovou kombinací odporů, s galvanickou a iontovou proudovou cestou a sice: přenosný multimetrThe connection can also be modified for areas with stray currents where the electric field intensity changes over time and depending on the stray current direction. Therefore, an additional connection to the ground surface is also created with a series combination of resistors, with a galvanic and ion current path, namely: portable multimeter
- měřicí kabel - přenosná referenční elektroda - půdní elektrolyt- measuring cable - portable reference electrode - soil electrolyte
- přenosná referenční elektroda - měřicí kabel - přenosný multimetr, při čemž referenční elektrody jsou ve vzájemné vzdálenosti nejméně 1 m, s výhodou 10 m ve směru kolmém na osu kovového potrubí. Při použití dvou vysokoohmických voltmetrů se měří potenciály chránička - vodný elektrolyt a potrubí - vodný elektrolyt v průběhu zvoleného časového úseku, při čemž v jednom okamžiku se odečte a zaznamená nejméně jedna dvojice hodnot Uz(ch), Uz(p), která odpovídá průměrnému stavu působení bludných proudů v dané lokalitě. Dále se stanoví dvojice hodnot, která odpovídá stavu, kdy bludný proud ani nevstupuje ani nevystupuje Uv(ch), Uv(p), načež se ohmická složka potenciálu stanoví ze vzorce (5).- portable reference electrode - measuring cable - portable multimeter, wherein the reference electrodes are at least 1 m apart, preferably 10 m, in a direction perpendicular to the axis of the metal pipe. When using two high ohm voltmeters, the potentials of the lead-water electrolyte and the lead-water electrolyte are measured over a selected period of time, at least one pair of U z (ch), U z (p) being read and recorded at any one time. average state of stray currents in the locality. Next, a pair of values is determined which corresponds to the state where the stray current neither enters nor exits U v (ch), U v (p), then the ohmic potential component is determined from formula (5).
Příslušné hodnoty potenciálu můžeme určit také tak, že změříme spád napětí na povrchu půdy podle výše popsaného zapojení s tím, že přepočteme určené změřené hodnoty na vzdálenost 1 mThe corresponding potential values can also be determined by measuring the voltage gradient on the soil surface according to the connection described above, by recalculating the determined measured values over a distance of 1 m
-3CZ 4709 U1 jako intenzitu elektrického pole E (mV.m-1). Výsledky měření potenciálu U(ch), u(p) a intenzity elektrického pole E (při současném odečtu na třech přístrojích) vyhodnotíme s vynesením hodnot E na osu pořadnic a hodnot U(ch) nebo U(p) na ose úseček a charakteristické hodnoty určíme extrapolací nebo interpolací (tj. především stav kdy E = 0).-3GB 4709 U1 as the electric field intensity E (mV.m -1 ). The results of the measurement of the potential U (ch), u (p) and the electric field intensity E (with simultaneous reading on three instruments) are evaluated by plotting the E values on the ordinate axis and the U (ch) or U (p) values on the abscissa axis. we determine by extrapolation or interpolation (ie especially when E = 0).
Nové technické řešení plně respektuje skutečnost, že velikost ohmické složky potenciálu ΔϋΙΚ je závislá nejen na intenzitě elektrického pole v dané lokalitě, ale i rozsahu poškození antikorozní izolace kovového potrubí uloženého v chráničce.The new technical solution fully respects the fact that the magnitude of the ohmic potential component Δϋ ΙΚ depends not only on the intensity of the electric field in the given location, but also on the extent of damage of the corrosion insulation of the metal piping stored in the conduit.
Další provedení technického řešení může být konkretizováno tak, že v prostoru mezi chráničkou a izolovaným úsekem kovového potrubí uloženého v chráničce je uspořádána nejméně jedna pomocná, ocelová elektroda simulující defekt v izolaci kovového potrubí, jejíž měřicí kabel je připojen přes nadzemní měřicí objekt přímo ke kovovému potrubí, nebo přes přenosný multimetr při kontrolním měření.Another embodiment of the invention can be concretized such that at least one auxiliary steel electrode simulating a defect in the metal pipe insulation is provided in the space between the protector and the insulated section of the metal pipe housed in the conduit, whose measuring cable is connected directly to the metal pipe via the above-ground measuring object. or via a portable multimeter for control measurements.
Přehled obrázků na výkrese podzemní voda měřicí obvodyOverview of Figures in the Drawing Groundwater Measuring Circuits
Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresu, na kterém znázorňuje obr. 1 zapojení stejnosměrného elektrického obvodu podzemního izolovaného kovového potrubí (s defekty v izolaci) uloženého v chráničce, u které v meziprostoru byla zjištěna (např. čichačkou), ke kterému jsou připojeny dva podle tohoto technického řešení a přídavný měřicí obvod využitelný pouze v oblastech s bludnými proudy. Na obr. 2 je znázorněno zapojení s doplňkovým měřicím obvodem s připojenou pomocnou ocelovou elektrodou, využitelné v některých případech (komplikovaných) podchodů pod komunikacemi.The technical solution will be explained in more detail by means of the drawing, in which FIG. 1 shows the connection of the DC electrical circuit of an underground insulated metal pipe (with defects in insulation) housed in a protective tube which has been detected in the interspace (eg smell). of this invention and an additional measuring circuit useful only in stray current areas. Fig. 2 shows a wiring with an additional measuring circuit with an auxiliary steel electrode connected, usable in some cases of (complicated) underpasses under roads.
Příklady provedeníExamples
Zapojení je možno prakticky ukázat na dvou příkladech, které vycházejí ze základního sérioparalelního obvodu dálkového izolovaného ocelového potrubí, které je při podchodu silnice uloženo v ocelové chráničce ve středících objímkách, které by měly zaručit elektricky nevodivé uložení, čela chrániček jsou utěsněna. Přesto byla v chráničce zjištěna podzemní voda, takže může dojít ke korozi potrubí (v místech poškozené izolace) v chráničce. Z hlediska obvodu stejnosměrného proudu se podle obr. 1 vedle galvanické proudové cesty významně uplatňuje i iontová proudová cesta. V daném případě jsou mezi odpor 18, tj. půdní elektrolyt a odpor 7, tj. kovové potrubí uložené v zemi (mimo chráničku) zapojeny dva paralelní odpory, sestávající ze sériových kombinací. V první - galvanické proudové cestě jsou to odpory: .10., tj. vnější holý povrch chráničky (přechodový odpor proti zemi) - 12, tj. chránička (jako vodič) - 13 tj. přechodový odpor kovového potrubí proti chráničce Rp’ - 6 tj. kovové potrubí v chráničce (jako vodič). V druhé galvanicko-iontové proudové cestě se jedná o tyto odpory v sérii: 12 tj. chránička (jako vodič) - 11 tj. vnitřní holý povrch chráničky (přechodový odpor proti vodě v chráničce) - 4. t j . vodný elektrolyt v chráničce (odpor přísl. objemu vody) -5 tj. holý povrch v defektech kovového potrubí v chráničce (přechodový odpor holých míst proti vodě) - 6 tj. kovové potrubíThe connection can be practically shown on two examples, which are based on the basic parallel-parallel circuit of long-distance insulated steel piping, which is located in the steel underpass in the centering sleeves, which should guarantee electrically non-conductive bearing, the fronts of the tubes are sealed. Nevertheless, ground water has been detected in the duct, so that the pipeline (at the site of damaged insulation) in the duct may be corroded. From the point of view of the direct current circuit, the ion current path is also used in addition to the galvanic current path according to FIG. In the present case, two parallel resistors, consisting of series combinations, are connected between the resistor 18, i.e. the soil electrolyte and the resistor 7, i.e. the metal pipe buried in the ground (outside the conduit). In the first - galvanic current path, these are the resistors: .10., Ie the outer bare surface of the protector (ground resistance) - 12, ie the protector (as a conductor) - 13 ie the transient resistance of the metal pipe against the protector R p '- 6 ie metal pipes in the conduit (as a conductor). In the second galvanic-ion current path, the following resistors are in series: 12 ie the conduit (as conductor) - 11 ie the inner bare surface of the conduit (transient resistance to water in the conduit) - 4. ie. water electrolyte in the conduit (resistance of the respective water volume) -5 ie bare surface in defects of the metal pipe in the conduit (transient resistance of bare spots against water) - 6 ie the metal pipe
-4CZ 4709 UI v chráničce (jako vodič).-4GB 4709 UI in the conduit.
Na tento základní obvod jsou připojeny 2 měřicí obvody podle technického řešení. První obvod je pro měření potenciálu: kovové potrubí 5 - vodný elektrolyt 4: měřicí přístroj 1 s výhodou vyso/ koohmický voltmetr - měřicí kabel 2 - ponorná Cu/CuS04 referenční elektroda £ - vodný elektrolyt v chráničce £ - holý povrch v de/ fektech izolace kovového potrubí 5 - kovové potrubí v chráničce (jako vodič) - izolovaný vodič měřicího vývodu kovového potrubí 8 - měřicí kabel 9 - měřicí přístroj 1.There are 2 measuring circuits connected to this basic circuit according to the technical solution. The first circuit is for potential measurement: metal pipe 5 - water electrolyte 4: measuring instrument 1 preferably high / coohm voltmeter - measuring cable 2 - immersion Cu / CuS0 4 reference electrode £ - water electrolyte in the protector £ - bare surface in de / fects metal pipe insulation 5 - metal pipe in the conduit (as conductor) - insulated conductor of the metal pipe measuring outlet 8 - measuring cable 9 - measuring instrument 1.
Druhý měřicí obvod je pro měření potenciálu: vnitřní holý povrch chráničky 11 - vodný elektrolyt 4: měřicí přístroj 1 - měřicí kabel 2 - ponorná Cu/CuS04 elektroda £ - vodný elektrolyt v chráničce 4 - vnitřní holý povrch chráničky 11 - chránička 12 jako vodič - izolovaný vodič měřicího vývodu chráničky 14 - měřicí kabel 9 - měřicí přístroj 1.The second measuring circuit is for measuring the potential: inner bare surface 11 - water electrolyte 4: meter 1 - measuring cable 2 - immersion Cu / CuS0 4 electrode £ - water electrolyte in the duct 4 - inner bare surface 11 - duct 12 as conductor - insulated conductor of test lead 14 - measuring cable 9 - measuring instrument 1.
V oblastech s bludnými proudy se použije přídavné zapojení pro stanovení intenzity elektrického pole: přenosný multimetr 15.In stray current areas, additional wiring is used to determine the electric field strength: portable multimeter 15.
- měřicí kabel 16 - přenosná Cu/CuS04 referenční elektroda 17- measuring cable 16 - portable Cu / CuSO 4 reference electrode 17
- půdní elektrolyt 18 tj. umístění diafragmy referenční elektrody na povrchu země - přenosná Cu/CuSO4 referenční elektroda - měřicí kabel 20 - přenosný multimetr 15.- soil electrolyte 18, ie placement of a reference electrode diaphragm on the ground surface - portable Cu / CuSO 4 reference electrode - measuring cable 20 - portable multimeter 15.
Na obr. 2 je znázorněno zapojení měřicí sériové kombinace odporů do základního zapojení systému chránička - potrubí jako korozního vzorku v chráničce: pomocná ocelová elektroda 21 - vodný elektrolyt v chráničce 4 - kovové potrubí v chráničce 5 - měřicí kabely 22, 23 - pomocná ocelová elektroda 21. Při periodickém měření je mezi kabely 22 a 23 zapojen přenosný multimetr 15.Fig. 2 shows the connection of the measuring series combination of resistors to the basic wiring of the conduit-pipe system as a corrosion sample in the conduit: auxiliary steel electrode 21 - water electrolyte in the conduit 4 - metal conduit in the conduit 5 - test leads 22, 23 - auxiliary steel electrode 21. For periodic measurements, a portable multimeter 15 is connected between the cables 22 and 23.
Přednosti zapojení podle technického řešení lze demonstrovat na dvou příkladech z praktické aplikace. Příklad č. 1 ukazuje případ ocelového potrubí s asfaltovou izolací průměrné kvality katodicky chráněného, uloženého v ocelové chráničce (s holými povrchy) pod silnicí. Příklad č. 2 popisuje praktické použití metody v oblastech s bludnými proudy.The advantages of wiring according to the technical solution can be demonstrated on two examples from practical application. Example 1 shows a case of steel pipe with asphalt insulation of average quality cathodically protected, embedded in a steel pipe (with bare surfaces) under the road. Example 2 describes the practical application of the method in stray current regions.
Příklad č. 1Example 1
Ocelové potrubí 5, 6, 7 profilu 720/9 mm opatřené vnější asfaltovou izolací o tl. 4 mm je pod silnicí 1. třídy uloženo v ocelové chráničce 10, 11, 12 DN 1200 v délce 53 m. Na obou koncích chráničky je ocelová čichačka DN 80 vyvedená nad terén a k potrubí 6 a k chráničce 12 jsou připojeny měřicí kabelové vývody 8, 14.. Standardní měření ukázala, že podzemní voda vystupuje do úrovně 1,0 m pod povrchem a meziprostor v chráničce 5. - 11 je zcela vyplněn vodou 4, přechodový odpor chránička - potrubí 13 byl zjištěn ohmmetrem Norma D 3950 Rn = 0,27 ohmu, z toho odpor spojovacích vodičů 2., 8, 9, 14 Rk =0,08 ohmu. Jedná se tedy o částečný kovový kontakt mezi potrubím 5 a chráničkou 11, ačkoliv stavební dodavatel již prováděl opravu v rámci reklamačního řízení (rekonstrukce čel chráničky). Úplné odstranění tohoto čás-5CZ 4709 U1 tečného kovového kontaktu by vyžadovalo nákladnou a velmi obtížnou opravu a navíc by vznikla ztráta tím, že by musel být vypuštěn do vzduchu zemní plyn z příslušné sekce potrubí v hodnotě nejméně 1,0 mil. Kč.Steel pipes 5, 6, 7 of profile 720/9 mm provided with external asphalt insulation of thickness. 4 mm below the 1st class road is located in a steel pipe 10, 11, 12 DN 1200 length 53 m. On both ends of the pipe is a steel sniff DN 80 led above the ground and piping 6 and protector 12 are connected measuring leads 8, 14 .. Standard measurements have shown that the groundwater rises to a level of 1.0 m below the surface and the interspace in the conduit 5 - 11 is completely filled with water 4, the transient resistance of the conduit - pipe 13 was detected by an ohmmeter Standard D 3950 R n = 0.27 of which, the resistance of the connecting conductors 2, 8, 9, 14 R k = 0.08 ohm. It is therefore a partial metal contact between the pipe 5 and the conduit 11, although the contractor has already carried out a repair under the complaint procedure (reconstruction of the conduit fronts). Completely removing this part of the tangent metal contact would require costly and very difficult repairs, and additionally would result in a loss of at least 1.0 million CZK of natural gas from the relevant section of the pipeline.
Při šetření na místě bylo zjištěno, že potrubí je v provozu více než 2 roky, je katodicky chráněno, nejbližší stanice katodické ochrany je ve vzdálenosti 1,7 km. Po zasunutí pomocné ocelové elektrody 21 čichačkou do chráničky byl zjištěn přechodový odpor mezi touto elektrodou 21 a potrubím 5-6 R21 = 185,7 ohmu.An on-site investigation revealed that the pipeline has been in operation for more than 2 years, is cathodically protected, and the nearest cathodic protection station is 1.7 km away. After insertion of the auxiliary steel electrode 21 by the snifter into the conduit, a transition resistance between this electrode 21 and the 5-6 R 21 = 185.7 ohm line was found.
S použitím přepočítacího koeficientu pro tvar a plochu elektrody 21 S = 20 m2 byl zjištěn měrný odpor vody v chráničce:Using the conversion factor for the shape and area of the electrode 21 S = 20 m 2 , the specific water resistance in the protective tube was determined:
(?= a . R21 = 0,14 - 185,7 = 26 ohmmetrů.(λ = a. R 21 = 0.14 - 185.7 = 26 ohmmeter.
Po připojení pomocné ocelové elektrody 21 k potrubí 6 byl na druhé straně podchodu měřen přístrojem Unigor 6e zapínací potenciál s použitím ponorné Cu/CuSO4 referenční elektrody 3, která byla čichačkou zasunuta do prostoru mezi chráničkou 11 a potrubím 5. Nebyly zjištěny žádné odchylky hodnot potenciálu v případech, kdy pomocná ocelová elektroda 21 byla připojena nebo odpojena od potrubí 6, jedná se tedy o průměrnou kvalitu izolace. Poté bylo přikročeno k měření potenciálu tak, že stanice katodické ochrany byla střídavě zapnuta a vypnuta v intervalech 30 s po dobu 10 minut s těmito výsledky:After connecting the auxiliary steel electrode 21 to line 6, the switching potential was measured on the other side of the underpass by the Unigor 6e using a submersible Cu / CuSO 4 reference electrode 3, which was pushed into the space between the protector 11 and line 5 by the sniffer. in cases where the auxiliary steel electrode 21 has been connected or disconnected from line 6, it is therefore an average quality of insulation. The potential measurement was then carried out by switching the cathodic protection station on and off at 30 s intervals for 10 minutes with the following results:
u2(ch) = -0,55 V; Uz(p) = -0,615 Vu 2 (ch) = -0.55 V; U z (p) = -0.615 volts
Uv(ch) = -0,55 V; Uv(p) = -0,575 VU v (ch) = -0.55V; U v (p) = -0.575V
Ohmická složka potenciálu podle vztahu (5):Ohmic potential component according to (5):
Δ UIR = -0,55 + 0,55 - 0,575 + 0,615 = 0,040 VΔ U IR = -0.55 + 0.55 - 0.575 + 0.615 = 0.040 V
Pro zvolenou plochu poškozené izolace potrubí 5 v chráničce 11 pro S = 20 m2 se spočítá hustota ochranného proudu ze vztahu:For the selected area of damaged pipe insulation 5 in the protector 11 for S = 20 m 2 , the protective current density is calculated from the relation:
kdewhere
Δυ jo =Joυ jo =
IR (mA.m-2)IR (mA.m -2 )
ČP ? S1/2 + f t Auir = 40 mV tj . ohmická složka potenciálu (6) joČP? S 1/2 + ir ft Au = 40 mV i.e. ohmic potential component (6) yeah
S tS t
??
= 0,4, tj. tvarový koeficient pro kruhovou desku = 0,002 m2 tj. simulovaná holá plocha izolace potrubí = 0,004 m tj. tlouštka izolace = 26,0 ohmm tj. měrný odpor vody v chráničce= 0,4, ie shape coefficient for round plate = 0,002 m 2 ie simulated bare pipe insulation area = 0,004 m ie insulation thickness = 26,0 ohmm ie water resistivity in the duct
0,4 . 26 .0,0020.4. 26 .0,002
1/2 + 261/2 + 26
0,0040.004
0,465 + 0,104 = 70,3 mA.m0.465 + 0.104 = 70.3 mA.m
-6CZ 4709 U1-6GB 4709 U1
Z existujících systémů katodické ochrany byla odvozena závislost polarizační složky potenciálu na hustotě ochranného proudu tj. Δυρο1 = f (jg) pro neproudící vodu o měrném odporu v rozmezí ý’ = 5 až 40 ohm.m : hodnotě jQ = 70,3 mA.m“2 odpovídáFrom the existing cathodic protection system was derived dependence of polarization components of the potential protective current density i.e. Δυ ρο1 = f (jg) of still water for resistivity in the range of y '= 5 to 40 ohm m: j Q value = 70.3 mA .m “ 2 corresponds
AUpoi = = 70 mV.AUpoi = 70 mV.
Pro dané podmínky platí pro účinnost katodické ochrany tato závislost na polarizační složce potenciálu Δυρο1(ν):For given conditions the following dependence on the polarization component of the potential Δυ ρο1 (ν) is valid for the efficiency of cathodic protection:
°-2 - Aupol = 100 - 10 θ'1 (%) (7) tedy° - 2 - Au pol = 100 - 10 θ ' 1 (%) (7)
0,2 - 0,07 θ· = 100 - 10 0/1 = 800.2 - 0.07 θ · = 100 - 10 0/1 = 80
Při korozní rychlosti v podmínkách samovolné koroze K =At corrosion rate in spontaneous corrosion conditions K =
0,15 mm.a”1 a účinnosti katodické ochrany 9 = 80 % bude úbytek kovu při katodické ochraně:0.15 mm.a ” 1 and cathodic protection efficiency 9 = 80% will be metal loss in cathodic protection:
K’ =K ’=
K (100 - 3 ) (mm.a mm.rok-1) (8)K (100 - 3) (mm.a mm.year -1 ) (8)
Po dosazeníAfter reaching
K1 K 1
100100 ALIGN!
0,15(100 - 80)0.15 (100 - 80)
0,03 mm.rok0,03 mm.year
100100 ALIGN!
Při požadované ekonomické životnosti potrubí τ = 40 let a při korozní rychlosti K'= 0,03 mm.rok“1 bude hloubka narušení potrubí na konci provozu: h = 40 . 0,03 = 1,2 mm.At the required economic service life of the pipeline τ = 40 years and at a corrosion rate K '= 0.03 mm.year “ 1 , the depth of failure at the end of operation shall be: h = 40. 0.03 = 1.2 mm.
Při tloušťce potrubí t = 9,0 mm a hloubce narušení h =For pipe thickness t = 9.0 mm and depth of failure h =
1,2 mm zůstane neporušeno t - h = 9,0 - 1,2=7,8 mm stěny, což plně vyhovuje. Není tedy nutné provádět další opatření.1.2 mm remains intact t - h = 9.0 - 1.2 = 7.8 mm wall, which fully satisfies. There is therefore no need for further action.
Příklad č.2 « Ocelové potrubí 5, 6, 7 DN 500 je uloženo v chráničce 10, j ϋ/ 12 DN 800 v délce 65 m pod silnicí v těsné blízkosti stejnosz měrně elektrizované železnice. Přechodový odpor chránička - potrubí 13 Rp = 0,66 ohmu, odpor vodičů 2, 8, 9, 14 Rk = 0,56 ohmu (jedná se o dlouhý kombinovaný vodič), takže vlastní přechodový odpor Rp' = 0,66 - 0,56 = 0,1 ohmu; jedná se tedy o částečný galvanický kontakt mezi potrubím 5 a chráničkou 11. Chránička je zatopena vodou 4 o měrném odporu $ = 12,4 ohm.m. Do prostoru mezi chráničkou 11 a potrubím 5 byla čichačkou DN 80 zasunuta referenční Cu/CuSO4 elektroda v ponorné úpravě 3_. K této elektrodě χ by-7CZ 4709 U1 ly vždy plus pólem připojeny dva měřicí přístroje 1 Unigor 6e, mínus pól jednoho přístroje byl připojen k měřicímu vývodu 8 od potrubí 6 DN 500, mínus pól druhého přístroje 1 byl připojen k měřicímu vývodu 14 z chráničky 12 DN 800. Poblíž konce chráničky, na povrchu země 18., byla umístěna dvojice přenosných Cu/CuS04 elektrod 17, 19 ve vzájemné vzdálenosti 14 m kolmo na *· ’ potrubí 7. Vzdálenější elektroda 17 byla připojena na plus pól měřicího přístroje 15 Unigor 4p, bližší elektroda 19 k mínus pólu » * přístroje 15. Výsledky měření potenciálů U a spádu napětí v půděExample No.2 "Steel pipes 5, 6, 7 DN 500 is stored in the protector 10, j ϋ / 12 DN 800 in a length of 65 m below the road close to a measuring DC electrified railway. Pipe resistance 13 R p = 0.66 ohms, conductor resistance 2, 8, 9, 14 R k = 0.56 ohms (this is a long combined conductor), so the intrinsic resistance R p '= 0.66 0.56 = 0.1 ohm; it is therefore a partial galvanic contact between pipe 5 and protector 11. The protector is flooded with water 4 with a resistivity of $ = 12.4 ohm.m. A reference Cu / CuSO 4 electrode in immersion treatment 3 was inserted into the space between the conduit 11 and the pipe 5 by the sniffer DN 80. Two measuring instruments 1 Unigor 6e were always connected to this electrode χ by-7GB 4709 U1, the minus pole of one instrument was connected to the measuring terminal 8 from pipeline 6 DN 500, the minus pole of the other instrument 1 was connected to the measuring terminal 14 12 DN 800. A pair of portable Cu / CuSO 4 electrodes 17, 19 were placed near the end of the conduit, on the ground surface 18, at a distance of 14 m perpendicular to the pipe 7. The distal electrode 17 was connected to the plus pole of the meter 15. Unigor 4p, closer electrode 19 k minus pole »* instruments 15. Results of measurement of potentials U and slope
Δυ (současný odečet na třech přístrojích 1, 1, 15):Δυ (simultaneous reading on three instruments 1, 1, 15):
1. Δυ (14 m) = 100 mV; U2(ch) = -0,57 V; Uz(p) = -0,61 V1. Δυ (14m) = 100mV; U 2 (ch) = -0.57 V; U z (p) = -0.61 volts
E·, = 100/14 = 7,14 mV.m-1 tj. průměrná hodnota v dané lokalitěE ·, = 100/14 = 7,14 mV.m -1 ie average value in given locality
2. Δυ = 250 mV; Up(ch) = -0,56 V; Up(p) = -0,75 V2. =υ = 250 mV; U p (ch) = -0.56 V; U p (p) = -0.75 V
E2 = 250/14 = 17,85 mV.m“1 tj. max hodnotaE 2 = 250/14 = 17,85 mV.m “ 1 ie max value
3. Δυ = 0? Uv(ch) = -0,58 V; Uv(p) = -0,54 V3. Δυ = 0? U v (ch) = -0.58 V; U v (p) = -0.54 V
E3 = 0; Poznámka - odečteno, nikoliv extrapolace.E 3 = 0; Note - Subtracted, not extrapolated.
Podle vztahu (5):According to relationship (5):
ΔϋΙΚ = -0,57 + 0,58 - 0,54 + 0,61 = 0,080 VΔϋ ΙΚ = -0.57 + 0.58 - 0.54 + 0.61 = 0.080 V
Ohmická složka potenciálu 80 mV (jde o průměrnou hodnotu, potrubí je uloženo v katodickém pásmu bludných proudů) zajišťuje dostatečnou ochranu i pro velké poruchy izolace potrubí, např. pro S = 0,1 m2; podle vztahu (6):The ohmic component of the potential of 80 mV (this is an average value, the pipeline is located in the cathodic range of stray currents) provides sufficient protection even for large pipe insulation failures, eg for S = 0.1 m 2 ; by relation (6):
j0 = -7-73- = 4 9,4 mA.m *j 0 = -7-73- = 4 9.4 mA.m *
0,4 . 12,4 . 0,11/ζ + 12,4 . 0,0040.4. 12.4. 0.1 1 / ζ + 12.4. 0.004
Tomu odpovídá Δυρο^ = 56 mV a 72 %.This corresponds to Δυ ρο ^ = 56 mV and 72%.
Není tedy třeba činit žádná další opatření.Therefore, no further action is needed.
Zapojení podle technického řešení je vhodné použít u ocelových chrániček holých nebo zevně izolovaných, instalovaných na ocelových izolovaných potrubí, která jsou katodicky chráněna nebo jsou ovlivněna bludnými proudy ze stejnosměrně elektrizované ko- ’ lejové dopravy. Možnost použití je jak u dálkových potrubí, tak u rozvodných sítí v zastavěných oblastech. 0The wiring according to the technical solution should be used for bare or externally insulated steel piping installed on steel insulated pipelines, which are cathodically protected or are affected by stray currents from DC electrified rail transport. It can be used for both pipelines and distribution networks in built-up areas. 0
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ19954317U CZ4709U1 (en) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | Circuit arrangement for measuring values for determining corrosion state or cathodic protection degree of metal piping located in a steel protector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ19954317U CZ4709U1 (en) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | Circuit arrangement for measuring values for determining corrosion state or cathodic protection degree of metal piping located in a steel protector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ4709U1 true CZ4709U1 (en) | 1996-04-22 |
Family
ID=38780245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ19954317U CZ4709U1 (en) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | Circuit arrangement for measuring values for determining corrosion state or cathodic protection degree of metal piping located in a steel protector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ4709U1 (en) |
-
1995
- 1995-08-23 CZ CZ19954317U patent/CZ4709U1/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1167924A (en) | Device for measurement of the potential with respect to the soil of a cathodically protected metallic structure | |
US20060070871A1 (en) | Cathodic protection system for underground storage tank | |
US4061965A (en) | Method and apparatus for monitoring a cathodically protected corrodible hollow member | |
US6060877A (en) | Flat cathodic protection test probe | |
US5747983A (en) | Apparatus and method for measuring potentials through pavements for buried pipeline cathodic protection systems | |
Kajiyama et al. | Effect of induced alternating current voltage on cathodically protected pipelines paralleling electric power transmission lines | |
Oyubu | Soil resistivity and soil PH profile investigation: a case study of Delta state university faculty of engineering complex | |
CZ4709U1 (en) | Circuit arrangement for measuring values for determining corrosion state or cathodic protection degree of metal piping located in a steel protector | |
Leeds et al. | Cathodic protection | |
Course | Advanced Course | |
CN211497794U (en) | Sacrificial anode protection system simulation device for pipeline along train | |
Math et al. | Investigations on Cathodic Protection Current Diversion to Carrier Pipe with VCI Gel Annulus Fill in Cased Pipelines | |
Young et al. | Study into the Cause of Failure of a Ductile Iron Water Pipe | |
GB1589241A (en) | Method for reducing adverse electrolytic effects on a buried metal structure | |
Bianchetti | Survey methods and evaluation techniques | |
Schneider | Corrosion of Steel and Its Mitigation | |
Schick | Corrosion standards and control in the telephone industry | |
CN116720364A (en) | Evaluation device for current boundary effect of damaged point of coating of pipeline in passing section | |
CS200276B1 (en) | Connection for detection of electrochemical protection of metal constructions buried in bush from metal or silicate | |
Lawson | Corrosion control for pipe-type cable systems | |
Langelund | Potential Measurements, How to Effectively Monitor the'Health'of your Cathodic Protection System | |
Daily et al. | Cathodic Protection System Upgrade Project at Catawba Nuclear Station | |
Nekoksa et al. | Potential measurements on integrated salt bridge and steel coupons | |
Schneider et al. | Corrosion and Cathodic Protection of Pipelines [with Discussion] | |
Woodsmall et al. | Cathodic protection of existing URD systems |