NL8400390A - Systeem voor het meten van de potentiaal van een zich in de aardbodem bevindende metalen konstruktie ten opzichte van de bodem. - Google Patents

Description

* * » WdW/FHJ/WP/ag N.V. NEDERLANDSE GASUNIE Uitvinder: Gerrit Woudstra te Roden -1- PN 3536

SYSTEEM VOOR HET METEN VAN DE POTENTIAAL VAN EEN ZICH IN DE AARDBODEM BEVINDENDE METALEN KONSTRUKTIE TEN OPZICHTE VAN DE BODEM

De uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het meten van de potentiaal van een zich in de aardbodem bevindende metalen konstruktie ten opzichte van de bodem, omvattende een nabij de konstruktie in de grond te brengen meetsonde die is voorzien van een 5 met de konstruktie elektrisch te verbinden metalen meetelektrode, een referentie-elektrode en een meetschakeling voor het meten van het potentiaalverschil tussen de meet- en de referentie-elektrode.

Een dergelijk systeem is bekend uit de ter inzage gelegde Nederlandse octrooiaanvrage 8103088 ten name van aanvraagster. Hierbij 10 wordt een meetsonde toegepast die nabij een kathodisch beschermde konstruktie, bij voorbeeld een hoge-druk gastransportleiding, in de grond wordt gestoken. Bij dit bekende systeem is de referentie-elektrode een vloeistofloze elektrode die vast bevestigd is in een dwarsboring in de meetsonde ter plaatse van de meetelektrode. De 15 afstand van meetelektrode en referentie-elektrode is aldus zo klein, dat méetfouten als gevolg van potentiaalverschillen die veroorzaakt wórden door stroomdoorgang in de bodem te verwaarlozen zijn. Een vloeistofloze referentie-elektrode wordt in dit bekende systeem toegepast, omdat de gebruikelijke Cu/CuS04-referentie-elektrode met vloei-20 baar elektrolyt, die bij blijvend ingegraven elektroden doorgaans wordt toegepast wegens zijn zeer constante eigenschappen, voor het te verwachten tamelijk ruwe gebruik te kwetsbaar is; de meetsonde is bedoeld voor incidentele plaatselijke controlemetingen, waarbij de sonde telkens voor een meting of reeks metingen in de grond gestoken 25 wordt, en na afloop uitgetrokken wordt. De hierbij bruikbare vloeistofloze referentie-elektrodes zijn op de langere duur niet voldoende 8400390 \ -2- constant en het bekende systeem dient daarom, voorafgaande aan iedere meting, te worden geijkt. Dit is omslachtig en kan ook gemakkelijk tot meetfouten leiden. Het doel van de uitvinding is, een systeem als in de aanhef omschreven te verschaffen, dat de genoemde bezwaren niet 5 vertoont.

Het systeem volgens de uitvinding wordt daardoor gekenmerkt, dat de meetsonde bestaat uit een elektrisch niet-geleidende, aan êên uiteinde gesloten buis waaraan zich aan de buitenkant de metalen meet-elektrode bevindt en die ongeveer ter hoogte van de meetelektrode is 10 voorzien van tenminste één, van de meetelektrode geïsoleerde dwars- opening, en dat de referentie-elektrode de vorm heeft van een door het open uiteinde van de buis tenminste tot boven of nabij de genoemde dwarsopening in de buis te steken staaf. Bij het gebruik van het systeem wordt op de bestemde plaats, nabij de konstruktie waaraan de 15 meting verricht moet worden, een ongeveer vertikaal gat van voldoende diepte in de aardbodem geboord, waarin de meetsonde past. De meetsonde-buis wordt tot boven en in de dwarsopening(en) gevuld met uitgeboorde grond en in het gat gestoken, waarna men de referentie-elektrode in de buis steekt zodat deze met het gevoelige uiteinde op 20 de grond in de buis rust of daar een weinig in steekt. De referentie-elektrode heeft aldus via de grond in de buis en de dwarsopening contact met de aardbodem om de buis, ongeveer ten hoogte van de meetelektrode .

Het voordeel‘van het systeem volgens de uitvinding is, dat de 25 referentie-elektrode bij de werkzaamheden voor het in de grond brengen van de meetsonde nog niet aangebracht is, en daarbij dus ook niet beschadigd kan worden. Er kan dus zonder bezwaar een enigszins kwetsbare referentie-elektrode met vloeibaar elektrolyt gebruikt worden, die zeer constante eigenschappen heeft en niet geijkt behoeft te worden.

30 Voorts kan men desgewenst volstaan met een enkele referentie-elektrode voor meerdere meetpunten: na het verrichten van een meting aan een eerste meetsonde verwijdert men de referentie-elektrode uit de buis en gebruikt hem bij een volgende meetsonde, enzovoorts. Als referentie-elektrode kan men zeer geschikt de algemeen bekende koper-kopersul-35 faat-referentie-elektrode gebruiken; deze is onder andere beschreven 8400390 t -3- h 3 ia HEN 1091, dec- 1973- Het zij vermeld dat eea systeem voor het meten vaa de potentiaal van een metalen konstruktie waarbij voorafgaande aan de meting geen ijking hoeft plaats te vinden en waarbij eveneens de meet-en de referentie-elektrode zich zo dicht bij elkaar bevinden dat 5 geen meetfouten door stroomdoorgang optreden, namelijk concentrisch zijn, bekend is uit het Duitse "Offenlegungsschrift" 2707265. Dit betreft echter een systeen met een permanent ingegraven meetelektrode/ referentie-elektrode samenstel.

De uitvinding heeft ook betrekking op een meetsonde die kan 10 worden gebruikt bij het in het voorgaande beschreven systeem en die in hoofdzaak bestaat uit een aan één uiteinde gesloten buis waarbij door een zijwand tenminste êên dwarsopening is aangebracht- De meetsonde die wordt toegepast in het uit de reeds genoemde ter inzage gelegde Nederlandse octrooiaanvrage 8103088 bekende systeem bestaat uit een 15 metalen buis die over het grootste deel van zijn lengte bekleed is met een laag electrisch isolerend materiaal en waarvan een klein deel niet bekleed is. Dit kleine deel is de meetelektrode van het systeem.

Hierin is een dwarsboring aangebracht, waarin elektrisch geïsoleerd van de metalen buis, de referentie-elektrode vast bevestigd is. De 20 referentie-elektrode is een vloeistofloze elektrode, bij voorbeeld een tussen twee gipsproppen in een ten opzichte van de metalen buis elektrisch geïsoleerde bus opgesloten zinkelektrode. Zoals reeds bij de bespreking van het bekende systeem, waarin deze meetsonde wordt toegepast is vermeld, heeft de bekende meetsonde het bezwaar, dat de 25 referentie-elektrode op de langere duur niet voldoende constant is en derhalve, voorafgaande aan iedere meting, geijkt moet worden, hetgeen omslachtig is en gemakkelijk tot meetfouten kan leiden. De uitvinding heeft tevens tot doel een meetsonde te verschaffen waarbij zonder bezwaar gebruik kan worden gemaakt van een referentie-elektrode met 30 vloeibaar elektrolyt, die zeer constante eigenschappen heeft.

De uitvinding heeft derhalve tevens betrekking op een meetsonde die in hoofdzaak bestaat uit een aan êên uiteinde gesloten buis waarbij door eea zijwand tenminste êên dwarsopening is aangebracht. De meetsonde volgens de uitvinding wordt daardoor gekenmerkt dat de buis 35 in hoofdzaak bestaat uit elektrisch niet-geleidend materiaal en dat 8400390 -4-

V

over een gedeelte van de lengte van de buis, ongeveer ter hoogte van de dwarsopening, het buitenoppervlak daarvan uit metaal bestaat. Dit metalen gedeelte is bestemd om in het systeem volgens de uitvinding, waarin de meetsonde gebruikt kan worden, de meetelektrode te vormen.

5 Bij het praktisch gebruik van de meetsonde wordt deze in een in de grond geboord gat gestoken en gedeeltelijk, tot boven de dwarsopening, met uitgeboorde grond gevuld, waarna door het open uiteinde van de buis een staafvormige referentie-elektrode tot op de grond in de buis gestoken kan worden. De meetsonde volgens de uitvinding heeft het 10 voordeel, dat daarbij een referentie-elektrode met vloeibaar elektrolyt gebruikt kan worden die zeer constante eigenschappen heeft en niet geijkt behoeft te worden, zoals reeds in het voorgaande werd opgemerkt bij de bespreking van het systeem volgens de uitvinding.

Bij voorkeur bevindt zich het genoemde metalen gedeelte ter 15 weerszijden van de dwarsopening. Het voordeel hiervan is, dat aldus potentiaalverschillen tussen de meetelektrode (het metalen gedeelte) en de referentie-elektrode, die veroorzaakt zouden worden door stroom- doorgang in de bodem, nagenoeg worden geëlimineerd; de referentie- * elektrode neemt de potentiaal aan van de bodem ter plaatse van de 20 dwarsopening. Het is gewenst de dwarsopening te voorzien van een elektrisch isolerende bus die zich uitstrekt ongeveer vanaf het bin-nenoppervlak van de buis tot aan het buitenoppervlak van het metalen gedeelte om meetfouten als gevolg van direct contact van de meetelektrode met de zich in de dwarsopening bevindende grond te voorko-25 men.

Een uitvoeringsvorm van de meetsonde volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt dat de buis uit kunststof bestaat waarop, over een gedeelte van de lengte van de buis, een bekleding van metaal is aangebracht. Het metalen gedeelte, zoals deze bekleding, is bij voorkeur 30 een metalen bus die zich ter weerszijden van de dwarsopening in de buis uitstrekt. Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat hij eenvoudig te vervaardigen is; voor de buis kan zeer geschikt overal in de handel verkrijgbare kunststof waterleiding- of electriciteitsbuis gebruikt worden.

35 Ook kan de buis bestaan uit, in radiale richting gezien, een 8400390

V

Λ ^ -5- mlddelste gedeelte van metaal dat aan weerszijden is bekleed met kunststof. Door bij een dergelijke buis aan een uiteinde aan de buitenzijde over een gedeelte van zijn lengte de isolatie te verwijderen, heeft men een meetelektrode verkregen. Het voordeel van een 5 dergelijke buis is dat deze desnoods met enig geweld in de aardbodem kan worden gedreven zonder gevaar voor knik of breuk. Tevens kan de electrische verbinding van de meetelektrode met de meetschakeling op eenvoudige wijze aan het boven de grond uitstekende gedeelte van het, in radiale richting middelste deel van de buis worden aangebracht.

10 Het systeem en de meetsonde volgens de uitvinding zullen ver volgens aan de hand van een tweetal figuren nader worden toegelicht.

De uitvinding is niet tot deze uitvoeringsvoorbeelden beperkt.

De figuren stellen het volgende voor:

Fig. 1: een schema van een systeem volgens de uitvinding; 15 Fig. 2: een uitvoeringsvorm van een meetsonde volgens de uitvinding.

In fig. 1 is met 1 een ondergrondse stalen buisleiding aangegeven, die bekleed is met een, in de tekening niet weergegeven, beschermende elektrisch isolerende bekleding. De buisleiding 1 is 20 bovendien kathodisch beschermd met behulp van een installatie 2, die aan de buisleiding 1 een negatieve spanning geeft ten opzichte van een in de grond Ingegraven anode 3. Om de goede werking van de kathodische bescherming plaatselijk te controleren maakt men gebruik van een systeem volgens de uitvinding, omvattende een meetsonde 4 volgens de 25 uitvinding, een referentie-elektrode 5 en een meetschakeling 6. De meetsonde 4 bestaat, zoals aan de hand van fig. 2 nog nader zal worden besproken, uit een buis 7 van niet-geleidend materiaal, die aan de onderkant is afgesloten. Op de buis 7 is een metalen bus 8 aangebracht, die de meetelektrode van het systeem vormt. Door de wand van 30 de buis 7 en de bus 8 is een dwarsboring 9 aangebracht. De meetsonde Is in een in de grond geboord gat geplaatst en gedeeltelijk gevuld met uitgeboorde grond 10; de referentie-elektrode 5 is in deze vulmassa 10 gestoken en staat via deze massa door de boring 9 in contact met de bodem buiten het boorgat. De meetelektrode 8 is verbonden met de 35 buisleiding 1 en de meetschakeling 6; de referentie-elektrode 5 is 8400390 -6- «; ♦ eveneens verbonden met de meetschakeling 6.

In fig. 2 is een uitvoeringsvorm van de meetsonde 4 meer gedetailleerd in langsdoorsnede weergegeven, en wel ongeveer op ware grootte. De buis 7 en de metalen bus 8 zijn reeds genoemd bij de 5 bespreking van fig. 1. Als materiaal voor de buis 7 blijkt zeer geschikt in de handel verkrijgbare uit P.V.C. vervaardigde waterleidingbuis gebruikt te kunnen worden· De buis 7 is aan de onderkant afgesloten met een uit P.V.C. vervaardigde opgelijmde dop 11. De bus 8 is vervaardigd van hetzelfde materiaal, bij voorbeeld dezelfde staal-10 soort, als de pijpleiding 1. De bus 8 wordt op de buis op zijn plaats gehouden door een opgelijmde P.V.C.-ring 12. Door de bus 8 en de buis 7 zijn, ongeveer op de helft van de hoogte van de bus 8, radiale dwarsboringen 9 aangebracht. In de opening 9 zijn PVC-ringetjes of -busjes 13 gelijmd, die van de binnenkant van de buis 7 tot de 15 buitenkant van de bus 8 lopen. De bedoeling hiervan is, direkt contact van de bus 8 met de zich in de openingen 9 bevindende grond te verhinderen. Via een kabel 14 die onder de ring 12 is vastgeklemd is de meetelektrode 8 verbonden met de meetschakeling 6.

In fig. 2 is ook de referentie-elektrode 5 in doorsnede 20 aangegeven. Het lichaam van de referentie-elektrode 5 wordt gevormd door een PVC-buis 15, die aan de onderkant is afgesloten door een poreuze keramische schijf 16, die vastgelijmd is op een PVC-busje 17, dat in de bus 15 gelijmd is. In de buis 15 bevindt zich een hoeveelheid verzadigde kopersulfaat-oplossing 18 met kopersulfaat-25 kristallen 19. In de oplossing 18 steekt een koperen geleider 20, waarvan het boveneind geïsoleerd in een wartel 21 geklemd is, die in de buis 15 gelijmd is. Aan de geleider 20 is een kabel 22 aangesloten, waarmee de referentie-elektrode 5 met de meetschakeling 6 verbonden is. Eventueel kan de koperen geleider 20 gevormd worden door een stuk 30 van de koperen ader van de kabel 22, waar de isolatie vanaf gestript is.

Bij het meten van de potentiaal van de buisleiding 1 kan als volgt te werk worden gegaan.

Men boort, ongeveer 50 cm uit het hart van de buis 1, een 35 ongeveer vertikaal gat in de grond waar de meetsonde 4 in past en dat 8400390 » -7- zo diep Is, dat de boring 9 ongeveer op dezelfde hoogte komt als de hartlijn van de buisleiding 1. De sonde 4 wordt in het boorgat gestoken en tot iets boven de boring 9 gevuld met uit het onderste deel van het boorgat afkomstige grond. De referentie-elektrode 5 wordt in de 5 meetsonde 4 geplaatst zo dat zij met het gevoelige uiteinde op de grond in de meetsonde rust of daar enigszins in steekt. De meetelek-trode S wordt verbonden met de buisleiding 1 en de meetschakeling 6, de referentie-elektrode 5 wordt verbonden met de meetschakeling 6, waarna de potentiaalmeting verricht kan worden.

10 De meetsonde volgens de uitvinding is ook geschikt om per manent in de grond te laten zitten en als meetpaal te fungeren. De kosten van de meetsonde zijn een orde van grootte kleiner dan die van de referentie-elektrode. Hierdoor wordt een belangrijk economisch voordeel verkregen ten opzichte van de in het bekende systeem toege-15 paste bekende meetsonde. De ontkoppeling van de referentie-elektrode (boven de grond) heeft tevens het voordeel dat deze te allen tijde op eenvoudige wijze, in bijvoorbeeld een centrale werkplaats op zijn goede werking kan worden gecontroleerd.

8400390

Claims (7)

1. Systeem voor het meten van de potentiaal van een zich in de aardbodem bevindende metalen konstruktie ten opzichte van de bodem, omvattende een nabij dé konstruktie in de grond te brengen meetsonde die is voorzien van een met de konstruktie elektrisch te 5 verbinden metalen meetelektrode, een referentie-elektrode en een meetschakeling voor het meten van het potentiaalverschil tussen de meet- en de referentie-elektrode, met het kenmerk, dat de meetsonde in hoofdzaak bestaat uit een elektrisch niet-geleidende, aan één uiteinde gesloten buis waaromheen zich aan de buitenkant de 10 meetelektrode bevindt en die ongeveer ter hoogte van de meete- lektrode is voorzien van tenminste ëên, van de meetelektrode geïsoleerde dwarsopening, en dat de referentie-elektrode de vorm heeft van een door het open uiteinde, tenminste tot nabij de genoemde dwarsopening, in de buis te steken staaf. 15.

2. Meetsonde, in hoofdzaak bestaande uit een aan één uiteinde geslo ten buis waarbij door een zijwand tenminste ëên dwarsopening is aangebracht, met het kenmerk, dat de buis in hoofdzaak bestaat uit elektrisch niet-geleidend materiaal en dat over een gedeelte van de lengte van de buis, ongeveer ter hoogte van de dwarsopening, 20 het buitenoppervlak daarvan uit metaal bestaat.

3. Meetsonde volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het genoemde metalen gedeelte zich ter weerszijde van de dwarsopening bevindt.

4. ‘Meetsonde volgens conclusie 2 of 3 met het kenmerk dat de dwars opening voorzien is van een elektrisch-isolerende bus die zich 25 uitstrekt ongeveer vanaf het binnenoppervlak van de buis tot aan het buitenoppervlak van het metalen gedeelte.

5. Meetsonde volgens één der conclusies 2-4, met het kenmerk, dat de buis uit kunststof bestaat.

6. Meetsonde volgens één der conclusies 2-5, met het kenmerk, dat het 30 metalen gedeelte een zich ter weerszijden van de dwarsopening uitstrekkende, om en op de buis aangebrachte metalen bus is.

7. Meetsonde zoals beschreven en toegelicht in de figuur. 8400390