RU194130U1

RU194130U1 - Reference electrode

Info

Publication number: RU194130U1
Application number: RU2019115465U
Authority: RU
Inventors: Олег Аркадьевич Гилёв; Руслан Разилович Зиннатуллин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Завод нефтегазовой аппаратуры Анодъ"
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Полезная модель относится к электрохимической защите объектов от коррозии, в частности к средствам контроля величины защитного потенциала на защищаемом объекте. Надежность устройства измерения защитного потенциала достигается за счет того, что электрод сравнения содержит диэлектрический корпус с установленным внутри электродом, заполненный электролитом с загущающим его наполнителем, при этом корпус выполнен с основанием в виде керамической мембраны, причем открытая пористость керамики мембраны составляет от 5% до 70%. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the electrochemical protection of objects against corrosion, in particular to means for monitoring the value of the protective potential at the protected object. The reliability of the protective potential measuring device is achieved due to the fact that the reference electrode contains a dielectric housing with an electrode installed inside it, filled with an electrolyte with a thickening filler, while the housing is made with a base in the form of a ceramic membrane, and the open porosity of the ceramic membrane is from 5% to 70 % 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к электрохимической защите объектов от коррозии, в частности, к средствам контроля величины защитного потенциала на защищаемом объекте, а именно, - к электродам сравнения медносульфатным не поляризующимся. Может использоваться в составе станций катодной защиты для измерения потенциала подземных металлических сооружений.The utility model relates to electrochemical protection of objects against corrosion, in particular, to means for monitoring the value of the protective potential at the protected object, namely, to non-polarizing copper-sulfate reference electrodes. It can be used as part of cathodic protection stations to measure the potential of underground metal structures.

Известен электрод сравнения с длительным сроком службы для катодной защиты по патенту Китая на изобретение CN №207313710, C23F 13/00, 2018. Электрод сравнения содержит керамический корпус с медным проводом внутри, соединенным с кабелем. Внутри корпуса помещен наполнитель из кристаллов сульфата меди. Большая часть корпуса покрыта герметизирующей эмалью. Герметизирующее покрытие уменьшает площадь контакта электрода с рабочей средой, а повышенная пористость в местах отсутствия покрытия не исключает возможность вытекания электролита, перешедшего в жидкую фазу. Загрязнение и забивание пор грязью, также приводит к ухудшению работы устройства. Все вышеперечисленные факторы отрицательно влияют на надежность работы электрода сравнения.A long-life reference electrode for cathodic protection is known according to the Chinese patent for CN invention No. 207313710, C23F 13/00, 2018. The reference electrode contains a ceramic case with a copper wire inside connected to the cable. Inside the body is placed a filler made of crystals of copper sulfate. Most of the body is covered with sealing enamel. The sealing coating reduces the contact area of the electrode with the working medium, and the increased porosity in the places where there is no coating does not exclude the possibility of leakage of electrolyte that has passed into the liquid phase. Contamination and clogging of pores with dirt also leads to deterioration of the device. All of the above factors negatively affect the reliability of the reference electrode.

Также известен электрод сравнения длительного действия по патенту РФ на полезную модель №88355, C23F 13/00, 2009. Электрод сравнения выполнен из токонепроводящего корпуса с вмонтированным медным стержнем с сигнальным проводником и датчиком потенциала, установленным на корпусе. Корпус состоит из электролитической камеры, заполненной электролитом с загустителем, диафрагмы выполненной из пластины пористого оксидированного титана. Использование такой конструкции электрода сравнения длительного действия не обеспечивает достаточную надежность работы, т.к. содержащийся в камере малый объем загустителя не позволяет избежать утечки электролита через пористую пластину, а это приводит к снижению надежности работы электрода измерения защитного потенциала.A long-acting comparison electrode according to the RF patent for utility model No. 88355, C23F 13/00, 2009 is also known. The comparison electrode is made of a non-conductive case with a built-in copper rod with a signal conductor and a potential sensor mounted on the case. The housing consists of an electrolytic chamber filled with an electrolyte with a thickener, a diaphragm made of a plate of porous oxidized titanium. The use of such a construction of a long-acting reference electrode does not provide sufficient reliability, since the small volume of thickener contained in the chamber does not allow leakage of electrolyte through the porous plate, and this leads to a decrease in the reliability of the electrode for measuring the protective potential.

В качестве ближайшего аналога для заявляемого технического решения выбран электрод сравнения длительного действия по патенту РФ на полезную модель №178871, C23F 13/00, 2017. Электрод сравнения для коррозийных измерений при электрохимической защите подземных металлических конструкций содержит диэлектрический корпус, и перфорированную крышку. Цилиндрический корпус, заполненный активатором, содержит пластины из разнородных металлов. Для предотвращения утечки активатора используется гипс в количестве 10 масс.% от общего объема активатора. Но ввиду его небольшой концентрации полностью перевести активатор в твердое или кашеобразное состояние не удается. Это может привести к вытеканию электролита через перфорированную крышку. Также невысокая надежность обусловлена использованием глины в составе активатора. Глина не пропускает влагу, происходит деградация электролита. Со временем ухудшается электролитический контакт, что приводит к снижению надежности измерения защитного потенциала.As the closest analogue for the claimed technical solution, a long-acting comparison electrode according to the RF patent for utility model No. 178871, C23F 13/00, 2017 was selected. The comparison electrode for corrosion measurements during electrochemical protection of underground metal structures contains a dielectric housing and a perforated cover. A cylindrical housing filled with an activator contains plates of dissimilar metals. To prevent leakage of the activator, gypsum is used in an amount of 10 wt.% Of the total activator volume. But due to its low concentration, the activator cannot be completely transferred to a solid or porridge state. This may cause electrolyte to leak through the perforated cover. Also, low reliability is due to the use of clay in the activator. Clay does not allow moisture, electrolyte degradation occurs. Over time, electrolytic contact worsens, which leads to a decrease in the reliability of the measurement of the protective potential.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности работы электрода сравнения.The technical result of the claimed utility model is to increase the reliability of the reference electrode.

Технический результат обеспечивается тем, что в электроде сравнения, содержащем диэлектрический корпус с установленным внутри электродом, заполненный электролитом с загущающим его наполнителем, согласно полезной модели, корпус выполнен конусообразным, с основанием в виде керамической мембраны, открытая пористость керамики мембраны составляет от 5 до 70 %.The technical result is ensured by the fact that in the reference electrode containing a dielectric housing with an electrode installed inside, filled with an electrolyte with a thickening filler, according to a utility model, the housing is conical, with a base in the form of a ceramic membrane, the open porosity of the ceramic membrane is from 5 to 70% .

Технический результат достигается за cчет того, что электрод сравнения имеет конусообразную форму. Конусная форма обеспечивает равномерное давление грунта на корпус и препятствует его механическому повреждению. Корпус данной формы по сравнению с ближайшем аналогом обеспечивает более надежную работу, т.к., исключает скапливание влаги на верхнем основании цилиндрического корпуса. Конусная форма способствует стеканию по поверхности корпуса избытков влаги, например, выпадаемых в виде осадков, и обеспечивает повышенную влажность грунта под электродом сравнения. Использование же керамической мембраны в качестве нижнего основания конусного корпуса способствует втягиванию жидкости, находящейся в грунте, внутрь корпуса, т.к., керамика является водопропускающим материалом. Бесперебойное увлажнение электролита, содержащего загущающий наполнитель в виде гипса или перлита, позволяет поддерживать электролит в мокром кашеообразном состоянии и способствует надежной работе электролита. Мембрана выполнена из высокопористой керамики с открытой пористостью от 5% до 70%. Данная пористость является оптимальной для надежной работы электрода сравнения. При использовании керамики с открытой пористостью меньше 5%, не обеспечивается необходимый электролитический контакт влаги из грунта с электродом. При использовании керамики с открытой пористостью больше 70% происходит вытекание жидкости электролита из корпуса электрода сравнения. Это снижает надежность его работы. Благодаря заявляемому конструктивному решению корпуса обеспечивается необходимый контакт электрода с рабочей средой, повышается надежность работы устройства.The technical result is achieved due to the fact that the reference electrode has a conical shape. The conical shape provides uniform soil pressure on the casing and prevents its mechanical damage. The case of this form, in comparison with the closest analogue, provides more reliable operation, as it eliminates the accumulation of moisture on the upper base of the cylindrical body. The conical shape facilitates the drainage of excess moisture, for example, precipitated on the surface of the housing, and provides increased soil moisture under the reference electrode. The use of a ceramic membrane as the lower base of the conical body contributes to the retraction of the liquid in the soil into the body, because the ceramic is a water-permeable material. Uninterrupted wetting of the electrolyte containing a thickening filler in the form of gypsum or perlite, allows you to maintain the electrolyte in a wet mushy state and contributes to the reliable operation of the electrolyte. The membrane is made of highly porous ceramics with open porosity from 5% to 70%. This porosity is optimal for reliable operation of the reference electrode. When using ceramics with an open porosity of less than 5%, the necessary electrolytic contact of moisture from the soil with the electrode is not provided. When using ceramics with an open porosity of more than 70%, the electrolyte liquid flows out of the housing of the reference electrode. This reduces the reliability of its work. Thanks to the claimed constructive solution of the housing, the necessary contact of the electrode with the working medium is provided, the reliability of the device is increased.

На фигуре представлен электрод сравнения.The figure shows a reference electrode.

Электрод сравнения содержит корпус 1. Корпус 1 выполнен в форме конуса из токонепроводящего материала. В качестве материала может использоваться любые диэлектрики, например, Мультикорунд 82, в котором содержание оксида алюминия составляет более 60%, могут использоваться иные Мультикорунды. Внутри корпуса 1 установлен медный электрод 2 в виде спирали или стержня, помещенный в электролит 3. К электроду 2 присоединен измерительный кабель 6. На нижней части корпуса 1 установлена крышка 5, удерживающая керамическую мембрану 4. Керамическая мембрана 4 имеет открытую пористость. Крышка 5 может быть выполнена, например, в виде фиксирующего резьбового кольца с решеткой, или в виде отдельного, резьбового кольца с выступом, удерживающим вложенную в него мембрану 4.The reference electrode comprises a housing 1. The housing 1 is made in the form of a cone of a non-conductive material. As the material, any dielectrics can be used, for example, Multicorund 82, in which the aluminum oxide content is more than 60%, other Multicorund can be used. A copper electrode 2 is installed inside the housing 1 in the form of a spiral or a rod, placed in the electrolyte 3. A measuring cable 6 is attached to the electrode 2. A cover 5 is mounted on the lower part of the housing 1, which holds the ceramic membrane 4. The ceramic membrane 4 has open porosity. The cover 5 can be made, for example, in the form of a fixing threaded ring with a lattice, or in the form of a separate, threaded ring with a protrusion holding the membrane 4 inserted into it.

Электрод сравнения работает следующим образом.The comparison electrode works as follows.

Внутренний объем корпуса заполнен электролитом 3. В составе электролита содержится загущающий наполнитель, в качестве которого могут использовать перлит или гипс. Данный наполнитель позволяет содержать электролит в твердом состоянии при хранении. Перед использованием электрода сравнения его замачивают в воде на определенное время, для преобразования электролита во влажную густую массу, способную к переносу электрических частиц. Благодаря использованию загустителя в виде перлита или гипса не происходит вытекания электролита в грунт из корпуса 1. После замачивания электрод сравнения помещают в грунт вблизи подземного объекта электрохимической защиты от коррозии, например, вблизи защищаемого трубопровода. Соединяют устройство измерительным кабелем 6 с измерительным прибором, который подключают к станции катодной защиты. Электролит 3 в корпусе 1 сохраняет необходимую влажность благодаря воде, находящейся в грунте. Жидкость попадает в электролит 3 через поры керамической мембраны 4, которая является нижней частью конусного корпуса 1 и фиксируется крышкой 5. Для мембраны 4 выбирают высокопористую керамику, например, муллитокремнезем.The internal volume of the body is filled with electrolyte 3. The composition of the electrolyte contains a thickening filler, which can be used perlite or gypsum. This filler allows you to keep the electrolyte in a solid state during storage. Before using the reference electrode, it is soaked in water for a certain time, to convert the electrolyte into a moist, dense mass capable of transferring electrical particles. Due to the use of a thickener in the form of perlite or gypsum, the electrolyte does not leak into the soil from the housing 1. After soaking, the reference electrode is placed in the soil near the underground electrochemical corrosion protection object, for example, near the protected pipeline. Connect the device with a measuring cable 6 with a measuring device, which is connected to the cathodic protection station. The electrolyte 3 in the housing 1 retains the necessary moisture thanks to the water in the soil. The liquid enters the electrolyte 3 through the pores of the ceramic membrane 4, which is the lower part of the conical body 1 and is fixed by the cover 5. For the membrane 4, highly porous ceramics, for example, mullite silica, are selected.

Таким образом, полезная модель позволяет обеспечить надежность работы электрода сравнения.Thus, the utility model allows to ensure the reliability of the reference electrode.

Claims

1. A reference electrode comprising a dielectric housing with an electrode installed inside, filled with an electrolyte with a thickening filler, characterized in that the housing is made with a base in the form of a ceramic membrane, wherein the open porosity of the ceramic membrane is from 5% to 70%.

2. The reference electrode according to claim 1, characterized in that the housing is conical.