FR2689241A1 - Probe for measuring electrical potential - of buried structure with or without cathodic protection - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une sonde de mesure de potentiel électrique et plus particulièrement une telle sonde destinée à mesurer l'état électrique d'une structure métallique enterrée revêtue ou non d'un revêtement isolant et maintenue ou non sous protection cathodique. The present invention relates to a probe for measuring electrical potential and more particularly such a probe intended for measuring the electrical state of a buried metallic structure coated or not with an insulating coating and maintained or not under cathodic protection.
Toute structure en acier, enterrée ou immergée dans l'eau est soumise à la corrosion. Any steel structure buried or immersed in water is subject to corrosion.
La technique connue de la protection cathodique permet d'empêcher ou de réduire sensiblement la corrosion de telles structures. The known technique of cathodic protection makes it possible to prevent or substantially reduce the corrosion of such structures.
Cependant, afin d'assurer une protection optimale, il convient de contrôler périodiquement les moyens de protection. However, in order to ensure optimal protection, the means of protection should be checked periodically.
Les contrôles de la protection cathodique des structures métalliques enterrées s'effectuent généralement par rapport à une électrode de référence CuSO4/Cu posée sur le sol alors que la structure métallique (conduite enterrée) est située à une profondeur variant de 0,60 à 1,50 m environ ; dans ce cas, la mesure est faussée par le fait que la sonde n'est pas placée au contact du sol environnant la structure ainsi que par le fait des courants qui circulent dans le sol et qui provoquent une différence de potentiel parfois non négligeable. The cathodic protection of buried metal structures is generally checked against a CuSO4 / Cu reference electrode placed on the ground while the metal structure (buried pipe) is located at a depth varying from 0.60 to 1, About 50 m; in this case, the measurement is distorted by the fact that the probe is not placed in contact with the ground surrounding the structure as well as by the fact of the currents which circulate in the ground and which cause a difference in potential sometimes not insignificant.
Il a déjà été proposé de procéder à un contrôle de la protection cathodique en utilisant une sonde de mesure enfoncée dans le sol. It has already been proposed to carry out a cathodic protection check using a measurement probe sunk into the ground.
En règle générale, l'électrode de mesure est enfoncée dans le sol par battements à l'aide d'une tige et d'une masse, et permet de faire une mesure qui n'est pas faussée par la différence de potentiel créée par les courants circulant dans le sol. As a general rule, the measuring electrode is driven into the ground by beating with the help of a rod and a mass, and allows a measurement to be made which is not distorted by the potential difference created by the currents flowing in the ground.
Les documents FR-A-2.508.648 et FR-A-2.490.346 décrivent une telle sonde en forme de tige munie d'une électrode de référence vissée à l'extrémité de la sonde. The documents FR-A-2.508.648 and FR-A-2.490.346 describe such a rod-shaped probe provided with a reference electrode screwed to the end of the probe.
Les dispositifs décrits dans ces documents utilisent une électrode sèche comme électrode de référence, telle qu'une électrode en zinc - plâtre de Paris. The devices described in these documents use a dry electrode as a reference electrode, such as a zinc electrode - plaster of Paris.
La présente invention a pour objet de proposer une sonde de mesure de construction simple, facile à utiliser et de fiabilité accrue. Pour ce faire, l'invention propose une sonde de mesure destinée à être introduite dans le sol au voisinage d'une structure enterrée pour mesurer le potentiel électrique par rapport au sol de cette structure maintenue ou non sous protection cathodique, la sonde comportant une tête de mesure ayant une extrémité pointue et prolongée à son autre extrémité par une tige creuse isolée, la tête de mesure comportant une électrode de cuivre associée à un électrolyte à base de sulfate de cuivre séparé du milieu extérieur par une paroi poreuse non conductrice, cette électrode étant reliée à l'une des extrémités d'un fil conducteur qui passe dans la tige creuse et dont l'autre extrémité est connectable à un circuit de mesure caractérisée en ce que l'électrolyte à base de sulfate de cuivre consiste en une solution aqueuse saturée gélifiée. The object of the present invention is to propose a measurement probe of simple construction, easy to use and of increased reliability. To do this, the invention proposes a measurement probe intended to be introduced into the ground in the vicinity of a buried structure to measure the electrical potential relative to the ground of this structure maintained or not under cathodic protection, the probe comprising a head measuring probe having one pointed end and extended at its other end by an insulated hollow rod, the measuring head comprising a copper electrode associated with an electrolyte based on copper sulphate separated from the external medium by a porous non-conductive wall, this electrode being connected to one end of a conducting wire which passes through the hollow rod and the other end of which is connectable to a measuring circuit characterized in that the electrolyte based on copper sulphate consists of an aqueous solution saturated gelled.
La présente invention se différencie de celles décrites dans les documents FR-A-2.508.648 et FR-A-2.490.346 par le fait qu'il utilise une électrode de mesure humide à base de solution de sulfate de cuivre, système électrochimique très stable et ne demandant pas à être étalonné avant chaque mesure. The present invention differs from those described in documents FR-A-2.508.648 and FR-A-2.490.346 by the fact that it uses a wet measurement electrode based on copper sulphate solution, a very electrochemical system. stable and does not require to be calibrated before each measurement.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue générale d'une sonde de mesure, - la figure 2 est une vue détaillée en demi-coupe longitudinale d'un ensemble de la sonde de la figure 1. Other features and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following description made with reference to the appended drawings in which - FIG. 1 is a general view of a measurement probe, - FIG. 2 is a view detailed in longitudinal half-section of an assembly of the probe of FIG. 1.
Comme représenté sur la figure 1, la sonde de mesure 10 comprend une tige creuse tubulaire 12, par exemple en acier, revêtue d'un isolant 14. Deux butées 16 et 18 en forme de bague sont soudées sur la tige creuse 12. As shown in FIG. 1, the measurement probe 10 comprises a hollow tubular rod 12, for example made of steel, coated with an insulator 14. Two stops 16 and 18 in the form of a ring are welded to the hollow rod 12.
Une masse coulissante 20 ayant une forme cylindrique est montée sur la tige creuse 12 et peut être déplacée entre les 2 bagues 16 et 18 servant de butées. A sliding mass 20 having a cylindrical shape is mounted on the hollow rod 12 and can be moved between the 2 rings 16 and 18 serving as stops.
Dans l'exemple illustré, la longueur de la tige creuse 12 est d'environ 2 mètres et les bagues sont séparées d'environ 1 m. In the example illustrated, the length of the hollow rod 12 is approximately 2 meters and the rings are separated by approximately 1 m.
Comme il sera décrit plus en détail ci-après, la sonde de mesure 10 est munie à son autre extrémité d'une tête de mesure conique pointue 22, par exemple en polypropylène, dont la forme est destinée à faciliter l'enfoncement de la sonde dans le sol et d'un témoin métallique 30 de surface connue. As will be described in more detail below, the measurement probe 10 is provided at its other end with a pointed conical measurement head 22, for example made of polypropylene, the shape of which is intended to facilitate the insertion of the probe in the ground and a metallic indicator 30 of known surface.
Sur la figure 2 est représentée plus en détail la tête pointue 22 de la figure 1. FIG. 2 shows the pointed head 22 of FIG. 1 in more detail.
La tête conique 22 est montée sur la tige creuse 12 par l'intermédiaire d'une partie filetée isolante 23 solidaire de l'axe isolant 24 à l'extrémité duquel est montée une pointe isolante 25, réalisée par exemple en polypropylène. The conical head 22 is mounted on the hollow rod 12 by means of an insulating threaded portion 23 integral with the insulating axis 24 at the end of which is mounted an insulating tip 25, made for example of polypropylene.
Dans l'exemple illustré, la pointe 22 comporte un élément tubulaire en cuivre 29 en contact avec une solution saturée gélifiée de sulfate de cuivre contenue dans l'espace 26 dont les parois 27 sont réalisées en bois, par exemple du pin, l'agent gélifiant étant un agent gélifiant usuel, par exemple du type de ceux utilisés dans les produits alimentaires. In the example illustrated, the tip 22 comprises a tubular copper element 29 in contact with a saturated gelled solution of copper sulphate contained in the space 26, the walls 27 of which are made of wood, for example pine, the agent gelling agent being a usual gelling agent, for example of the type used in food products.
Le fil de cuivre conducteur 28 passe dans la tige creuse 12 et son extrémité est soudée sur l'élément tubulaire en cuivre 29 disposé autour de l'axe 24. The conductive copper wire 28 passes through the hollow rod 12 and its end is welded to the tubular copper element 29 disposed around the axis 24.
L'ensemble constitué par l'élément tubulaire en cuivre 29 et le fil conducteur 28 est isolé électriquement de la partie métallique de la sonde par la partie filetée isolante 23 et une pointe isolante 25. The assembly constituted by the tubular copper element 29 and the conductive wire 28 is electrically insulated from the metal part of the probe by the insulating threaded part 23 and an insulating tip 25.
Deux joints toriques 31 et 32 permettent de réaliser l'étanchéité des montages de la pointe 25 sur la paroi en bois 27 et de l'axe 24 sur la paroi en bois 27, afin d'isoler l'espace 26- rempli du système CuSO4/Cu formant l'électrode de mesure. Two O-rings 31 and 32 make it possible to seal the assemblies of the tip 25 on the wooden wall 27 and of the pin 24 on the wooden wall 27, in order to isolate the space 26- filled with the CuSO4 system / Cu forming the measuring electrode.
Le dispositif ainsi décrit s'utilise en enfonçant la tige dans le sol à l'aide de battements entre les butées 16 et 18 de la masse coulissante 20 au voisinage de la structure dont il faut mesurer le potentiel. The device thus described is used by driving the rod into the ground with the aid of beats between the stops 16 and 18 of the sliding mass 20 in the vicinity of the structure whose potential must be measured.
A cette fin, on enfonce dans le sol la sonde de mesure 10 de manière à ce que la pointe isolante 25 soit proche de la structure, par exemple 10 à 20 cm, puis on connecte l'électrode de mesure de la sonde par le moyen du fil conducteur 28 à la borne positive d'un voltmètre et la structure métallique à contrôler à la borne négative de ce voltmètre. On peut aussi réaliser un avant-trou gainé par la suite d'un tube plastifié au voisinage de la structure à contrôler pour permettre un enfoncement plus facile de la sonde, en particulier dans les sols durs. To this end, the measurement probe 10 is driven into the ground so that the insulating tip 25 is close to the structure, for example 10 to 20 cm, then the measurement electrode of the probe is connected by means of the conducting wire 28 to the positive terminal of a voltmeter and the metallic structure to be checked at the negative terminal of this voltmeter. It is also possible to make a sheathed pre-hole by means of a plasticized tube in the vicinity of the structure to be checked to allow easier insertion of the probe, in particular in hard soils.
La présence d'eau dans le sol permet alors d'établir le contact électrique entre la sonde 10 et la structure métallique enterrée. The presence of water in the ground then makes it possible to establish the electrical contact between the probe 10 and the buried metallic structure.
Ce dispositif se différencie des dispositifs connus par la possibilité de réaliser avec la même sonde les quatre mesures suivantes a- Mesure du potentiel réel de la structure dans son milieu
environnant.This device differs from known devices by the possibility of carrying out with the same probe the following four measurements a- Measurement of the real potential of the structure in its environment
surrounding.
b- Mesure du potentiel réel de la structure dans son milieu
environnant en connectant à la structure une surface
métallique nue simulant un défaut de revêtement.b- Measurement of the real potential of the structure in its environment
surrounding by connecting to the structure a surface
bare metal simulating a coating defect.
c- Mesure de l'intensité du courant entrant ou sortant de ce
défaut de revêtement simulé, après connexion à la
structure.c- Measurement of the intensity of the current entering or leaving this
simulated coating fault, after connection to the
structure.
d- Mesure de potentiel de la structure à contrôler dans son
milieu environnant par la méthode dite "à courant coupé"
en présence de courants vagabonds circulant dans le sol.d- Potential measurement of the structure to be checked in its
surrounding environment by the so-called "cut-current" method
in the presence of stray currents circulating in the ground.
Pour réaliser les mesures a ou b, un voltmètre à haute impédance d'entrée est placé entre la tête de mesure 22 via le fil conducteur 28 et la structure métallique 40 à contrôler. To carry out measurements a or b, a high input impedance voltmeter is placed between the measuring head 22 via the conductive wire 28 and the metal structure 40 to be checked.
Pour réaliser les mesures b ou c, ou bien b et c, un voltmètre à haute impédance d'entrée est placé, selon la figure 3, entre la tête de mesure 22 via le fil conducteur 28 et la structure métallique 40 ou/et un milliampèremètre de faible résistance interne est placé entre le témoin métallique 30 via la tige conductrice 12 et la structure métallique 40 à contrôler. To carry out measurements b or c, or else b and c, a voltmeter with high input impedance is placed, according to FIG. 3, between the measurement head 22 via the conductive wire 28 and the metal structure 40 or / and a milliampmeter of low internal resistance is placed between the metallic indicator 30 via the conductive rod 12 and the metallic structure 40 to be checked.
Pour réaliser la mesure d, selon la figure 4, dans un premier temps, le témoin métallique 30 est raccordé à la structure métallique 40 pendant un temps suffisant pour se polariser identiquement à celle-ci sans l'effet de tous les courants circulant dans le sol. Dans un deuxième temps, le témoin 30 est isolé électriquement de la conduite pour permettre la mesure du potentiel de ce témoin 30 par rapport à l'électrode. Dans ce cas, le témoin métallique 30 garde en mémoire l'état de polarisation de la structure à contrôler lors de l'ouverture du circuit électrique de la figure 4, le potentiel mesuré n'étant plus faussé par la chute de potentiel produite par les courants circulants dans le sol. To carry out the measurement d, according to FIG. 4, firstly, the metallic indicator 30 is connected to the metallic structure 40 for a time sufficient to polarize identically with the latter without the effect of all the currents flowing in the ground. In a second step, the indicator 30 is electrically isolated from the pipe to allow the measurement of the potential of this indicator 30 relative to the electrode. In this case, the metallic indicator 30 keeps in memory the state of polarization of the structure to be checked during the opening of the electric circuit of FIG. 4, the measured potential no longer being distorted by the drop in potential produced by the circulating currents in the ground.
Pour réaliser les mesures a ou b, la sonde doit être connectée à un voltmètre à haute impédance d'entrée. To carry out measurements a or b, the probe must be connected to a voltmeter with high input impedance.
Pour réaliser les mesures b ou c ou bien simultanément b et c, la sonde doit être connectée à un voltmètre à haute impédance d'entrée et/ou un milliampèremètre à faible résistance interne. To make measurements b or c or simultaneously b and c, the probe must be connected to a voltmeter with high input impedance and / or a milliammeter with low internal resistance.
La sonde décrite précédemment permet donc de contrôler l'état électrique d'une structure métallique enterrée et présente les avantages et les particularités de pouvoir - mesurer le potentiel réel de la conduite enterrée dans son milieu en s'affranchissant de la différence de potentiel créée par les courants qui circulent dans le sol, - simuler un défaut de revêtement de la conduite sous protection cathodique, - mesurer le sens et l'intensité de courant au niveau de ce défaut simulé et de conclure si la densité de courant qui pénètre dans cette surface de défaut est suffisante pour éviter la corrosion, - mesurer le potentiel réel de la conduite enterrée à l'aplomb du défaut de revêtement simulé, - effectuer 1 en l'ensemble des mesures précédentes en se déplaçant sur chaque prise de potentiel le long d'une conduite sans nécessiter la construction et l'implantation d'électrodes permanentes. The probe described above therefore makes it possible to control the electrical state of a buried metallic structure and has the advantages and particularities of being able to - measure the real potential of the buried pipe in its environment by overcoming the potential difference created by the currents flowing in the ground, - simulating a defect in the coating of the pipe under cathodic protection, - measuring the direction and the current intensity at the level of this simulated defect and concluding whether the current density that penetrates this surface of defect is sufficient to avoid corrosion, - measure the real potential of the buried pipe directly above the simulated coating defect, - carry out 1 in all of the previous measurements by moving on each potential test along driving without requiring the construction and installation of permanent electrodes.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CD | Change of name or company name | ||
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20071130 |