RU167867U1

RU167867U1 - Электрод сравнения неполяризующийся

Info

Publication number: RU167867U1
Application number: RU2016122821U
Authority: RU
Inventors: Михаил Николаевич Павлов; Виктор Георгиевич Крец
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2017-01-20

Abstract

Полезная модель относится к защите от коррозии подземных металлических сооружений, а именно к электродам сравнения неполяризующимся, и может быть использована в составе станций катодной защиты для измерения потенциала подземных металлических сооружений, например трубопроводов, резервуаров и мониторинга коррозионных процессов устройств электрохимической защиты. Электрод сравнения неполяризующийся содержит токонепроводящий корпус, в котором расположены медный стержень и графеновая ионообменная мембрана, полость корпуса заполнена насыщенным раствором сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, а датчик потенциала смонтирован на корпусе. Основание корпуса выполнено в виде круглой гайки с резьбовым отверстием. Графеновая ионообменная мембрана через уплотнительную прокладку зафиксирована в нижней части корпуса с помощью круглой гайки. Нижняя поверхность графеновой ионообменной мембраны контактирует с грунтом. Наружная часть круглой гайки выполнена с насечками под пальцы. Стержень из красной меди, датчик потенциала и трубопровод подключены к контрольно-измерительному пункту, к которому подключен переносной прибор измерения. Технический результат: упрощение конструкции. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к защите от коррозии подземных металлических сооружений, а именно к электродам сравнения неполяризующимся, и может быть использована в составе станций катодной защиты для измерения потенциала подземных металлических сооружений, например трубопроводов, резервуаров и мониторинга коррозионных процессов устройств электрохимической защиты.

Известен двухкамерный медно-сульфатный электрод сравнения неполяризующийся (RU 152911 U1, МПК (2006.01) C23F 13/00, G01N 27/30, опубл. 20.06.2015), содержащий токонепроводящий корпус с электролитической камерой с вмонтированным в него медным стержнем с сигнальным проводником и датчиком потенциала, установленным на корпусе. Корпус электролитической камеры заполнен электролитом, состоящим из воды дистиллированной, сульфата меди и этиленгликоля, причем соотношение воды и этиленгликоля равно 2:1. Токонепроводящий корпус снабжен бентонитовой камерой, заполненной бентонитовой глиной, размоченной в воде в соотношении 1:1 и установленной в его нижней части с возможностью сочленения камер посредством пластмассовой гайки. В месте сочленения камер установлены пластмассовая стабилизирующая шайба, ионообменная мембрана и пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой. В нижней части на корпусе бентонитовой камеры установлена пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой, которая выполнена с возможностью обеспечения электролитического контакта. Бентонитовая камера разделена на две равные части пористой диафрагмой, выполненной с возможностью обеспечения электролитического контакта между двумя слоями ентонитовой глины. Верхний слой содержит перенасыщенный раствор медного купороса, а нижний слой - перенасыщенный раствор хлорида калия,или нитрата калия, или нитрата аммония.

Недостатком этого электрода сравнения являются большие габариты, которые затрудняют монтаж устройства в шурф, не обеспечивают плотного контакта с грунтом, что приводит к изменению электродного потенциала и снижению точности измерений.

Известен электрод сравнения длительного действия (SU 1601199 А1, МПК 5 C23F 13/00, опубл. 23.10.1990), содержащий токонепроводящий корпус с пористым дном, заполненный электролитом, расположенный в корпусе медный стержень и смонтированный на корпусе датчик потенциала. Ионообменная мембрана смонтирована на пористом дне корпуса. Электролит содержит насыщенный раствор сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля в соотношении 3:2-2:1.

Под влиянием грунтовых вод или увлажнения грунта, полимерная ионообменная мембрана такого электрода сравнения кольматируется,и в связи с этим уменьшается точность измерения.

Наиболее близким, принятым за прототип, является электрод сравнения неполяризующийся (RU 2122047 С1, МПК 6 C23F 13/00, опубл. 20.11.1998), содержащий токонепроводящий корпус с муфтой, заполненный электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, расположенный в корпусе медный стержень, ионообменную мембрану, смонтированный на корпусе датчик потенциала. Датчик потенциала снабжен съемной насадкой. На корпусе электрода смонтированы по крайней мере две ионообменные мембраны, а дно муфты, монтируемой на корпусе, имеет перфорации.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая надежность, обусловленная использованием только ионообменных полимерных мембран, которые не исключают проникновение грунтовых вод в корпус электрода сравнения, что приводит к изменению электродного потенциала и снижению точности измерений.

Задачей полезной модели является расширение арсенала средств аналогичного назначения.

Предложенный электрод сравнения неполяризующийся, также как в прототипе, содержит токонепроводящий корпус, заполненный насыщенным раствором сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, расположенный в корпусе медный стержень, ионообменную мембрану, смонтированный на корпусе датчик потенциала,

Согласно полезной модели основание корпуса выполнено в виде круглой гайки с резьбовым отверстием. В качестве ионообменной мембраны использована графеновая ионообменная мембрана, которая через уплотнительную прокладку зафиксирована в нижней части корпуса с помощью круглой гайки, при этом нижняя поверхность графеновой ионообменной мембраны контактирует с грунтом. Наружная часть круглой гайки выполнена с насечками под пальцы. Стержень из красной меди, датчик потенциала и трубопровод подключены к контрольно-измерительному пункту, к которому подключен переносной прибор измерения.

Использованная в предложенной конструкции графеновая ионообменная мембрана, также как и полимерная ионообменная мембрана в прототипе, имеет множество пор, через которые проходят ионы материала, из которого изготовлен защищаемый от коррозии трубопровод. Диаметр пор составляет от 1 до 15 нм и достаточен для эффективного ионообменного процесса.

Графеновая ионообменная мембрана, изготовленная из прочного, тонкого графена в несколько слоев, является более проницаемой, чем полимерная ионообменная мембрана, и за счет своих свойств позволяет использовать в предложенном электроде только одну ионообменную мембрану, а не две, как в прототипе.

Прочностные характеристики графеновой ионообменной мембраны отвечают всем требованиям системы электрохимической защиты трубопроводов.

На фиг. 1 показан вид спереди электрода сравнения неполяризующегося.

На фиг. 2 показана схема подключения и установки электрода сравнения, неполяризующегося в почву.

Электрод сравнения неполяризующийся (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 из ударопрочного диэлектрического материала (пластмассы). Основание корпуса 1 выполнено в виде круглой гайки 2 с резьбовым отверстием. Графеновая ионообменная мембрана 3 через уплотнительную прокладку 4 зафиксирована на корпусе 1 с помощью круглой гайки 2. Наружная часть гайки 2 выполнена с насечками под пальцы. Сверху в корпус 1 вмонтирована пробка 5, в которую вставлен стержень 6 из красной меди. Полость корпуса 1 заполнена насыщенным раствором сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля 7. С внешней стороны корпуса 1 при помощи эластичного пояса 8 зафиксирован датчик потенциала (вспомогательный электрод) 9. Стержень 6 из красной меди проводником 10, датчик потенциала 9 проводником 11 и трубопровод 12 (фиг. 2) проводником 13 соединены с контрольно-измерительным пунктом 14, к соответствующим клеммам которого подключен переносной прибор измерения 15.

В качестве переносного прибора измерения 15 может быть использован прибор ПКО, или ОРИОН - ИП01 с прерывателем тока и со встроенным вольтметром.

Электрод сравнения неполяризующийся устанавливают в грунт на глубине пролегания трубопровода 12, на расстоянии не более 10 см от его нижней образующей, при этом плоскость датчика потенциала 9 должна быть перпендикулярна к оси трубопровода 12.

Стержень 6 из красной меди через насыщенный раствор сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля 7, графеновую ионообменную мембрану 3 оказывается связан с грунтом, в котором находится трубопровод 12. Защитный ток через грунт, графеновую ионообменную мембрану 3, раствор сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля 7 без потерь попадает в стержень 6 из красной меди, по проводнику 10 достигает переносного прибора измерения 15. Датчик потенциала 9 имитирует оголенный участок трубопровода 12. При этом полагают, что интенсивность катодных процессов поляризации на вспомогательном электроде - датчике потенциала 9 и в местах оголения трубопровода 12 одна и та же. От датчика потенциала 9 через проводник 11 сигнал поступает к клеммам контрольно-измерительного пункта 14, а затем в переносной прибор измерения 15, прерыватель тока которого периодически переключает датчик потенциала 9 от трубопровода 12 к встроенному вольтметру переносного прибора измерения 15. Продолжительность коммутации «датчик потенциала 9 - вольтметр переносного прибора измерения 15» должна быть в пределах 0,2 - 0,5 мс, продолжительность коммутации цепи «датчик потенциала 9 - трубопровод 12» - в пределах 5 - 10 мс. С помощью электрода сравнения неполяризующегося и переносного прибора измерения 15 через 5 с в течение 10 мин фиксируют множество мгновенных значений потенциала датчика потенциала 9 U_i (i=1, 2, …, n). Мгновенные значения потенциала U_i различаются между собой из-за инерционности полевых переносных приборов измерения 15 и присутствия переменных во времени блуждающих токов.

Переносной прибор измерения 15 после обработки результатов измерений по формуле

,

где U_пол - среднее значение поляризационного защитного потенциала;

U_i - мгновенное значение потенциала датчика потенциала 9;

i - порядковый номер измерения;

n - количество измерений,

показывает среднее значение поляризационного защитного потенциала. Рекомендуемый потенциал, обеспечивающий полную защиту, находится в пределах (-0,85)-(-1,1) В для стальных труб.

Claims

Электрод сравнения неполяризующийся, содержащий токонепроводящий корпус, заполненный насыщенным раствором сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, расположенный в корпусе стержень, ионообменную мембрану, смонтированный на корпусе датчик потенциала, отличающийся тем, что основание корпуса выполнено в виде круглой гайки с резьбовым отверстием, в качестве ионообменной мембраны использована графеновая ионообменная мембрана, которая через уплотнительную прокладку зафиксирована в нижней части корпуса с помощью круглой гайки, при этом нижняя поверхность графеновой ионообменной мембраны выполнена с возможностью контакта с грунтом, наружная часть круглой гайки выполнена с насечками под пальцы, стержень выполнен из красной меди, а датчик потенциала выполнен с возможностью подключения к контрольно-измерительному пункту с переносным прибором измерения.