RU2296977C2

RU2296977C2 - Non self-polarizing comparison electrode

Info

Publication number: RU2296977C2
Application number: RU2005118929/28A
Authority: RU
Inventors: Игорь Геннадьевич Кулаков (RU); Игорь Геннадьевич Кулаков; Анатолий Иванович Логвинов (RU); Анатолий Иванович Логвинов; Алексей Алексеевич Енин (RU); Алексей Алексеевич Енин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Завод газовой аппаратуры "НС"
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2007-04-10

Abstract

FIELD: electronics, possible use for measuring polarization potential of, for example, a pipeline.

SUBSTANCE: non self-polarizing comparison electrode contains non current-conductive body, filled with electrolyte composed of saturated solution of copper sulfate in a mixture of water and ethylene glycol, copper rod located in the body, connected to clamp of clamp of connector block, ion-exchange membrane, pressed via a packing insert to the body by means of a sleeve with perforation. Mounted on the body of electrode is a corrosion indicator, consisting of non current-conductive body, mounted inside of which is control plate, connected to indicator-plates, having respectively different thickness. All plates are connected by control conductors with clamps of connector block. Area of working surface of corrosion indicator amounts to 615-625 mm².

EFFECT: expanded functional capabilities of non self-polarizing comparison electrode, namely, capacity for usage of comparison electrode with corrosion indicator as potential sensor, allowing to not only control potentials of underground structure, providing indirect estimate of corrosion condition, but also to estimate directly the threat of corrosion effect; increased reliability and precision when diagnosing corrosion condition of external surface of underground metallic structure.

1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к защите от коррозии подземных металлических сооружений, в частности к неполяризующимся электродам сравнения, и может быть использовано для измерения поляризационного потенциала, например у трубопровода.The invention relates to corrosion protection of underground metal structures, in particular to non-polarizable reference electrodes, and can be used to measure the polarization potential, for example, in a pipeline.

Уровень техникиState of the art

Известны индикаторы, с помощью которых может производиться дополнительная оценка возможности коррозии при электрохимической защите от коррозии. Это достигается тем, что с помощью набора стальных пластин-индикаторов, имеющих разные толщины и электрически связанные с трубопроводом посредством проводников, выходящих на поверхность земли, фиксируется момент коррозионного разрушения одной из пластин путем периодического измерения электропроводимости цепи «индикатор-трубопровод». По толщине индикаторной пластины и промежутку времени от установки индикатора, судят о состоянии общей коррозии наружной поверхности подземного сооружения. Наряду с этим применяются индикаторы локальной коррозии, устроенные таким образом, что одна из стенок полого стального корпуса индикатора имеет заведомо меньшую толщину, а в полость корпуса, заполненного сухим, непроводящим электрический ток капиллярно-пористым материалом, введен изолированный от корпуса электрод. При сквозной коррозионной перфорации тонкой стенки корпуса внутрь него за счет капиллярного подсоса проникает грунтовая влага. В результате между корпусом и внутренним электродом образуется электролитический контакт, который может быть обнаружен по снижению электрического сопротивления между корпусом и внутренним электродом. Данные индикаторы устанавливаются на трубопровод или в непосредственной близости от него в наиболее коррозионно-опасных участках трассы трубопровода или другого подземного металлического сооружения, в то же время на этих участках устанавливаются стационарные неполяризующиеся электроды сравнения для контроля потенциалов трубопровода (см. РД153-39.4-091-01 «Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии». Приложение О, М., 4-й филиал Воениздата, 2002 г.).Indicators are known by which an additional assessment of the possibility of corrosion during electrochemical corrosion protection can be made. This is achieved by the fact that with the help of a set of steel indicator plates having different thicknesses and electrically connected to the pipeline by means of conductors reaching the earth's surface, the moment of corrosion failure of one of the plates is fixed by periodically measuring the electrical conductivity of the indicator-pipeline circuit. The thickness of the indicator plate and the period of time from the installation of the indicator, judge the state of general corrosion of the outer surface of the underground structure. Along with this, indicators of local corrosion are used, arranged in such a way that one of the walls of the hollow steel casing of the indicator has a known smaller thickness, and an electrode insulated from the casing is introduced into the cavity of the casing filled with dry, non-conductive electric current capillary-porous material. With through corrosion perforation of a thin wall of the body, soil moisture penetrates into it due to capillary suction. As a result, an electrolytic contact is formed between the housing and the inner electrode, which can be detected by reducing the electrical resistance between the housing and the inner electrode. These indicators are installed on the pipeline or in the immediate vicinity of it in the most corrosive areas of the pipeline route or other underground metal structures, at the same time stationary non-polarizing reference electrodes are installed on these sections to monitor the pipeline potentials (see RD153-39.4-091- 01 “Instructions for the protection of urban underground pipelines from corrosion.” Appendix O, M., 4th branch of the Military Publishing House, 2002).

Недостатком данных индикаторов являются ограниченные функциональные возможности, а именно возможность оценки только коррозии подземных металлических сооружений.The disadvantage of these indicators is limited functionality, namely the ability to evaluate only corrosion of underground metal structures.

Известен блок индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений, содержащий не менее трех индикаторов скорости коррозии различной толщины и шириной не более 2 мм, изготовленных из того же материала, что и подземные металлические сооружения, и присоединенных одним концом к контрольной пластине, которая изготовлена из того же материала, что и подземные металлические сооружения, на расстоянии не менее 3 мм друг от друга, к контрольной пластине и противоположным концам индикаторов присоединены контрольные проводники с указателями толщины индикаторов скорости коррозии, внутренняя поверхность индикаторов скорости коррозии изолирована антикоррозионным покрытием, а сам блок индикаторов скорости коррозии и контрольная пластина вмонтированы в диэлектрический корпус (см. пат. РФ №2161789, кл. G01N 17/00, 27/30, опубл. 10.10.2001 г.).A known block of indicators of the rate of corrosion of underground metal structures, containing at least three indicators of the rate of corrosion of various thicknesses and widths of not more than 2 mm, made of the same material as underground metal structures, and attached at one end to a control plate, which is made of the same material, as underground metal structures, at a distance of at least 3 mm from each other, control conductors are connected to the control plate and opposite ends of the indicators with a decree By means of thicknesses of the corrosion rate indicators, the inner surface of the corrosion rate indicators is insulated with an anti-corrosion coating, and the block of corrosion rate indicators and the control plate are mounted in a dielectric casing (see Pat. RF No. 2161789, class G01N 17/00, 27/30, publ. 10/10/2001).

Недостатком данного блока индикаторов является невысокая надежность диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности трубопроводов.The disadvantage of this block of indicators is the low reliability of diagnosing the corrosion state of the outer surface of pipelines.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является электрод сравнения неполяризующийся, 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, при этом датчик потенциала снабжен съемной насадкой, на корпусе электрода смонтированы по крайней мере две ионообменные мембраны, а дно муфты, монтируемой на корпусе, имеет перфорацию.The closest in technical essence and the achieved positive effect and adopted by the authors for the prototype is a non-polarizable reference electrode containing a conductive housing with a sleeve filled with an electrolyte from a saturated solution of copper sulfate in a mixture of water and ethylene glycol, a copper rod located in the housing, an ion-exchange membrane mounted on the housing a potential sensor, while the potential sensor is equipped with a removable nozzle, at least two ion-exchange membranes are mounted on the electrode body, and but clutch, mounted on the body, is perforated.

В электроде съемная насадка устанавливается в зависимости от толщины слоя изоляции на подземном металлическом сооружении (см. пат. РФ №2122047, кл. С23F 13/00, опубл. 20.11.1998 г.).In the electrode, a removable nozzle is installed depending on the thickness of the insulation layer on the underground metal structure (see US Pat. RF No. 2122047, class C23F 13/00, publ. 11/20/1998).

Недостатком данного электрода сравнения являются ограниченные функциональные возможности, а именно использование датчика потенциала не обеспечивает диагностирования скорости коррозии наружной поверхности подземного сооружения и исключена возможность получения данных о кинетике процесса коррозии во времени.The disadvantage of this reference electrode is limited functionality, namely, the use of a potential sensor does not provide a diagnosis of the corrosion rate of the outer surface of an underground structure and the possibility of obtaining data on the kinetics of the corrosion process in time is excluded.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей стационарного неполяризующегося электрода сравнения, а именно возможности использования электрода сравнения с индикатором коррозии в качестве датчика потенциала, что позволяет не только измерять потенциалы подземного сооружения, дающие косвенную оценку коррозионного состояния, но и оценивать непосредственную опасность коррозионного воздействия, а также к повышению надежности и точности диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности подземного металлического сооружения.The technical result that can be achieved using the present invention is to expand the functionality of a stationary non-polarizable reference electrode, namely the possibility of using a reference electrode with a corrosion indicator as a potential sensor, which allows not only measuring the potentials of an underground structure, giving an indirect assessment of the corrosion state , but also to assess the immediate danger of corrosion, as well as to improve the reliability and accuracy of the diagnosis nostation of the corrosion state of the outer surface of an underground metal structure.

Технический результат достигается с помощью неполяризующегося электрода сравнения содержащего токонепроводящий корпус, заполненный электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, расположенный в корпусе медный стержень, соединенный с клеммой клеммной колодки, ионообменную мембрану, прижатую через уплотнительную прокладку к корпусу посредством муфты с перфорацией, при этом на корпусе электрода установлен индикатор коррозии, состоящий из токонепроводящего корпуса, внутри которого установлены контрольная пластина, соединенная с пластинами-индикаторами, имеющими разную толщину, причем все пластины соединены контрольными проводниками с клеммами клеммной колодки и имеют площадь рабочей поверхности 615-625 мм², при этом индикатор коррозии выполнен с возможностью измерения потенциалов и оценки коррозионного состояния подземных металлических сооружений.The technical result is achieved using a non-polarizable reference electrode containing a non-conductive housing filled with an electrolyte from a saturated solution of copper sulfate in a mixture of water and ethylene glycol, a copper rod located in the housing, connected to the terminal block terminal, an ion-exchange membrane pressed through the gasket to the housing through a perforated coupling while a corrosion indicator is installed on the electrode housing, consisting of a non-conductive housing, inside which a flax plate connected to indicator plates having different thicknesses, and all the plates are connected by control conductors to the terminals of the terminal block and have a working surface area of 615-625 mm ² , while the corrosion indicator is configured to measure potentials and assess the corrosion state of underground metal structures .

На чертеже дан неполяризующийся электрод сравнения, общий вид.The drawing shows a non-polarizing reference electrode, General view.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Неполяризующийся электрод сравнения устанавливают непосредственно у трубопровода (не показан), который подключают к клемме 1 клеммной колодки 6, при этом электрод сравнения состоит из токонепроводящего корпуса 2, заполненного электролитом 3, в состав которого входит дистиллированная вода, этиленгликоль и сульфат меди (CuSO₄·5H₂O), при этом содержание меди должно обеспечивать насыщение раствора с выделением свободных кристаллов CuSO₄·5H₂O. В центральной части корпуса 2 электрода укреплен медный стержень 4, электрически соединенный медным проводником (не пронумерован) с клеммой 5 клеммной колодки 6. Для обеспечения ионного обмена, при сохранении герметичности используют гомогенную ионообменную мембрану 7 толщиной 30-60 мкм на основе двуосно-ориентированной полипропиленовой пленки с содержанием радиационно привитой метакриловой кислоты 150%, прижатой через резиновую уплотнительную прокладку 8 муфтой с перфорацией 9 к корпусу 2, при этом на корпусе электрода установлен индикатор коррозии, состоящий из токонепроводящего корпуса (не пронумерован), внутри которого установлены контрольная пластина 10, соединенная с пластинами - индикаторами 11, 12 и 13, имеющими соответственно толщины 0,5, 0,4, и 0,3 мм и площадь рабочей поверхности 615-625 мм². Все пластины - 10, 11, 12 и 13 соединены контрольными проводниками (не пронумерованы) с клеммами клеммной колодки 6, при этом контрольная пластина 10 соединена с клеммой 14, а индикаторные пластины 11, 12, 13, соответственно с клеммами «0,3», «0,4», «0,5».A non-polarizable reference electrode is installed directly at the pipeline (not shown), which is connected to terminal 1 of terminal block 6, while the reference electrode consists of a non-conductive housing 2 filled with electrolyte 3, which includes distilled water, ethylene glycol and copper sulfate (CuSO ₄ · 5H ₂ O), while the copper content should ensure saturation of the solution with the release of free crystals of CuSO ₄ · 5H ₂ O. In the central part of the electrode body 2, a copper rod 4 is mounted, electrically connected by a copper wire one (not numbered) with terminal 5 of terminal block 6. To ensure ion exchange, while maintaining tightness, a homogeneous ion-exchange membrane 7 with a thickness of 30-60 μm is used based on a biaxially oriented polypropylene film containing 150% radiation-grafted methacrylic acid pressed through a rubber sealing a gasket 8 with a sleeve with perforation 9 to the housing 2, while a corrosion indicator is installed on the electrode housing, consisting of a non-conductive housing (not numbered), inside of which a control the plate 10, connected to the plates - indicators 11, 12 and 13, having respectively a thickness of 0.5, 0.4, and 0.3 mm and a working surface area of 615-625 mm ² . All plates - 10, 11, 12 and 13 are connected by control conductors (not numbered) with the terminals of terminal block 6, while the control plate 10 is connected with terminal 14, and the indicator plates 11, 12, 13, respectively, with the terminals "0.3" , "0.4", "0.5".

Неполяризующийся электрод сравнения эксплуатируется следующим образом.Non-polarizing reference electrode is operated as follows.

Для измерения поляризационного потенциала и оценки коррозийного состояния подземных металлических сооружений, например подземного трубопровода, непосредственно у трубопровода устанавливают неполяризующийся медно-сульфатный электрод сравнения. Контроль опасности коррозии и эффективности электрохимической защиты производится путем измерения электрического сопротивления между выводом проводника, подключенного к одной из контрольных пластин индикатора, относительно проводника, подключенного к контрольной пластине 10. Измерение начинают с пластины толщиной 0,3 мм. Устанавливают переключатель измерителя сопротивления (не показан) в положение, соответствующее измерению сопротивления в диапазоне 0-200 Ом. Производят отсчет значения сопротивления по шкале прибора, значение сопротивления менее или более 10 Ом свидетельствует о том, что пластина толщиной 0,3 мм соответственно не разрушена или разрушена. Если пластина толщиной 0,3 мм разрушена, аналогичные измерения проводят на пластинах толщиной 0,4 и 0,5 мм. Если разрушена и пластина толщиной 0,4 мм, измерения продолжают на пластине толщиной 0,5 мм. Оценку порядка величины скорости общей коррозии (К) после фиксации коррозионного разрушения пластины-индикатора производят по формуле:To measure the polarization potential and assess the corrosive state of underground metal structures, such as an underground pipeline, a non-polarizing copper-sulfate reference electrode is installed directly at the pipeline. The control of the danger of corrosion and the effectiveness of electrochemical protection is carried out by measuring the electrical resistance between the terminal of the conductor connected to one of the indicator control plates, relative to the conductor connected to the control plate 10. Measurement begins with a 0.3 mm thick plate. Set the resistance meter switch (not shown) to the position corresponding to the resistance measurement in the range of 0-200 ohms. A resistance value is read off on the scale of the device, a resistance value of less than or more than 10 Ohms indicates that a plate 0.3 mm thick, respectively, is not destroyed or destroyed. If a 0.3 mm thick plate is destroyed, similar measurements are carried out on 0.4 and 0.5 mm thick plates. If the 0.4 mm thick plate is also destroyed, measurements are continued on the 0.5 mm thick plate. An assessment of the order of magnitude of the rate of general corrosion (K) after fixing the corrosion damage of the indicator plate is carried out according to the formula:

К≈365·δ/τ, мм/год,K≈365 · δ / τ, mm / year,

где δ - толщина пластины, мм;where δ is the plate thickness, mm;

τ - число суток от момента установки индикатора коррозии до первой фиксации разрушения пластины-индикатора, суток.τ is the number of days from the moment of installation of the corrosion indicator to the first fixation of the destruction of the indicator plate, days.

При срабатывании более одной пластины в расчет К принимается толщина δ пластины, имеющей большую толщину.When more than one plate is triggered, K takes the thickness δ of the plate having a larger thickness.

Площадь рабочей поверхности индикатора коррозии составляет 615-625 мм², что позволяет использовать его в качестве датчика потенциала при производстве замеров поляризационного потенциала трубопровода, соединенного с клеммой 1.The area of the working surface of the corrosion indicator is 615-625 mm ² , which allows you to use it as a potential sensor in the measurement of the polarization potential of the pipeline connected to terminal 1.

Измерения поляризационного потенциала выполняют с помощью приборов, содержащих прерыватель тока, например приборы ОРИОН ИП-01 или 43313.1. При этом вместо датчика потенциала подключается контрольная пластина 10, соединенная с клеммой 14.Polarization potential measurements are performed using instruments containing a current chopper, for example, ORION IP-01 or 43313.1 instruments. In this case, instead of a potential sensor, a control plate 10 connected to terminal 14 is connected.

Таким образом, использование электродов сравнения с индикаторами коррозии в качестве датчиков потенциала позволяет не только измерять потенциалы подземного сооружения, значение которых дает косвенную оценку коррозионного состояния, но и оценивать непосредственно опасность коррозионного воздействия. Кроме того, устраняются трудозатраты, связанные с установкой непосредственно индикаторов и стоек контрольно-измерительных пунктов, предназначенных для вывода контрольных проводников от индикаторов на поверхность земли.Thus, the use of reference electrodes with corrosion indicators as potential sensors allows not only measuring the potentials of an underground structure, the value of which gives an indirect assessment of the corrosion state, but also directly assessing the risk of corrosion. In addition, the labor costs associated with the installation of indicators and racks of control and measuring points designed to bring the control conductors from the indicators to the ground are eliminated.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The invention in comparison with the prototype and other known technical solutions has the following advantages:

- расширение функциональных возможностей за счет получения дополнительной информации о коррозионном состоянии подземного сооружения путем использования стационарного неполяризующегося электрода сравнения с установленным на корпусе индикатором коррозии, который помимо основной функции оценки опасности коррозионного воздействия на подземное сооружение выполняет функцию датчика потенциала;- expanding the functionality by obtaining additional information about the corrosion state of an underground structure by using a stationary non-polarizable reference electrode with a corrosion indicator mounted on the housing, which, in addition to the main function of assessing the danger of corrosive effects on an underground structure, serves as a potential sensor;

- повышение эффективности защиты от коррозии подземных металлических сооружений;- improving the efficiency of corrosion protection of underground metal structures;

- повышение надежности диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности подземных металлических сооружений.- improving the reliability of diagnosing the corrosion state of the outer surface of underground metal structures.

Claims

A non-polarizable reference electrode containing a non-conductive housing filled with an electrolyte from a saturated solution of copper sulfate in a mixture of water and ethylene glycol, a copper rod located in the housing connected to the terminal block terminal, an ion exchange membrane pressed through the gasket to the housing by a perforated coupling, characterized in that a corrosion indicator is installed on the electrode housing, consisting of a non-conductive housing, inside of which a control plate connected to the plate is installed ins-indicators having different thicknesses, respectively, wherein all plates are connected by control conductors to the terminals of the terminal block, wherein the working surface area of the corrosion indicator is 615-625 mm ^2, which allows the measurement and evaluation of the corrosion potential of underground metal structures.