RU90204U1 - Устройство для контроля защищенности подземных металлических сооружений - Google Patents

Abstract

1. Устройство для контроля защищенности подземных металлических сооружений, состоящее из корпуса и изолирующей трубки, расположенной в верхней части корпуса, которые выполнены из диэлектрического материала, двух электрических проводов, датчика потенциала, изолирующей прокладки и пористой диафрагмы, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено датчиком потенциала, изолирующей прокладкой и пористой диафрагмой, при этом датчики потенциала выполнены из того же металла, что и контролируемое подземное сооружение, корпус имеет вертикальные отверстия, сообщающиеся с изолирующей трубкой, причем боковые вертикальные отверстия заполнены электролитом и имеют сквозные капиллярные отверстия с выходами на наклонные поверхности среза донной части корпуса, а центральное вертикальное отверстие, через которое проведены электрические провода, имеет два сквозных выхода на датчики потенциала, закрепленные на наклонных поверхностях донной части корпуса, в непосредственной близости от капиллярных отверстий, при этом изолирующие прокладки, соприкасающиеся с краями рабочих поверхностей датчиков потенциала и капиллярными отверстиями, и выходы капиллярных отверстий закрыты расположенными последовательно пористыми диафрагмами и диэлектрическими экранами. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики потенциала и пористые диафрагмы являются сменными. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое из боковых вертикальных отверстий имеет по три сквозных капиллярных отверстия. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики потенциала расположены на расстоянии не более 1 мм от капиллярных отверстий

Description

Полезная модель относится к системе мониторинга коррозионных процессов и контроля эффективности электрохимической защиты на стальных подземных сооружениях.

Наиболее близким к данному техническому решению является устройство для измерения поляризационного потенциала подземного металлического сооружения (см. патент РФ №44117, МПК C23F 13/00 от 27.02.2005), состоящее из вспомогательного металлического электрода, покрытого, кроме рабочей поверхности, изоляционным материалом, пористой диафрагмы, корпуса и двух изолированных проводов. Вспомогательный электрод выполнен в форме диска, один торец и боковая поверхность которого покрыта изоляционным материалом, а на втором торце последовательно размещены прокладка, пористая диафрагма, выполненная в форме мембраны и корпус, снабженный изолирующей трубкой и имеющей выступ, на который опирается фланец, соединенный со вспомогательным металлическим электродом, прижимными винтами с гайками, изолированными от внешней среды, а корпус, прокладка и фланец выполнены из токонепроводящих материалов.

Недостатками известного устройства для измерения поляризационного потенциала подземного металлического сооружения являются:

- наличие только одного металлического датчика потенциала, не позволяющего измерить естественный и поляризационный потенциалы подземного металлического сооружения одновременно;

- наличие прижимных винтов с гайками, усилие затяжки которых влияет на работоспособность пористой диафрагмы и на надежность электрического контакта между датчиком потенциала и проводом, что ведет к снижению надежности работы устройства;

- невозможность многократного использования устройства (датчик потенциала замене не подлежит);

- сложность изготовления и сборки конструкции.

Технической задачей, решаемой с помощью настоящей полезной модели, является создание простого в изготовлении и эксплуатации, универсального устройства многократного использования в стационарном и переносном варианте, позволяющего одновременно контролировать естественный потенциал и потенциал, эквивалентный потенциалу подземного сооружения, а также позволяющего измерять натекающий на датчик потенциала ток, эквивалентный току, натекающему на подземное сооружение в месте сквозного дефекта в изоляционном покрытии.

Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является повышение надежности устройства и точности измеряемых параметров, обеспечение удобства эксплуатации, а также увеличение срока службы устройства.

Технический результат полезной модели достигается за счет того, что устройство состоит из корпуса и изолирующей трубки, расположенной в верхней части корпуса, которые выполнены из диэлектрического материала, двух электрических проводов, датчика потенциала, изолирующей прокладки и пористой диафрагмы. Устройство дополнительно снабжено датчиком потенциала, изолирующей прокладкой и пористой диафрагмой. При этом датчики потенциала выполнены из того же металла, что и контролируемое подземное сооружение, корпус имеет вертикальные отверстия, сообщающиеся с изолирующей трубкой, причем боковые вертикальные отверстия заполнены электролитом и имеют сквозные капиллярные отверстия с выходами на наклонные поверхности среза донной части корпуса, а центральное вертикальное отверстие, через которое проведены электрические провода, имеет два сквозных выхода на датчики потенциала, закрепленные на наклонных поверхностях донной части корпуса, в непосредственной близости от капиллярных отверстий, при этом изолирующие прокладки, соприкасающиеся с краями рабочих поверхностей датчиков потенциала и капиллярными отверстиями, и выходы капиллярных отверстий закрыты расположенными последовательно пористыми диафрагмами и диэлектрическими экранами.

Датчики потенциала и пористые диафрагмы являются сменными. Каждое из боковых вертикальных отверстий имеет по три сквозных капиллярных отверстия. Датчики потенциала могут быть расположены на расстоянии не более 1 мм от капиллярных отверстий. Изолирующая прокладка может быть выполнена из химически стойкого диэлектрического материала.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 схема устройства, на фиг.2 - вид сбоку устройства, на фиг.3 - вид устройства сверху, на фиг.4 - узел Б, на фиг.5 - схема, поясняющая работу устройства.

Устройство состоит из корпуса 1 с навинченной на него изолирующей трубкой 2. Корпус 1 и изолирующая трубка 2 изготовлены из диэлектрического материала. В корпусе 1 просверлены отверстия 3, имеющие капиллярные отверстия 4, выходящие на наклонные поверхности среза корпуса 1. Через центральное отверстие 5 и сквозные отверстия 6 проведены электрические провода, подключаемые к датчикам потенциала 7. При этом датчики потенциала 7 закреплены на наклонных поверхностях корпуса 1 в непосредственной близости от капиллярных отверстий 4, например, на расстоянии не более 1 мм. В сквозных отверстиях 6 расположены соединительные клеммы 8, которые спаяны с электрическими проводами 9. На тыльной поверхности (обратной стороне рабочей поверхности) датчиков потенциала 7 расположены ответные части 10 для соединительных клемм 8. Электрический контакт датчиков потенциала 7 с электрическими проводами 9 осуществляется через контакты между соединительными клеммами 8 и ответными частями 10. Электрические провода 9 от соединительных клемм 8 проходят через сквозные отверстия 6, центральное отверстие 5, и через изолирующую трубку 2 выведены наружу. После подключения электрических проводов 9 к датчикам потенциала 7 отверстия 5 и 6 герметизируют. Тыльную поверхность и торцы датчиков потенциала 7, при их установке и замене, герметизируют гудроном.

Диэлектрические экраны 11, через пористые диафрагмы 12 закрывают выходы капиллярных отверстий 4, обеспечивая электрический контакт между наружной поверхностью датчика потенциала 7 и неполяризующимся электродом сравнения, находящимся во внутренней полости изолирующей трубки 2, через электролит и торцевую поверхность пористой диафрагмы 12, и удерживают датчики потенциала 7. При этом изолирующие прокладки 13 устанавливают таким образом, чтобы они служили изоляторами между наружной плоскостью датчиков потенциала и плоскостью пористой диафрагмы, обеспечивая электрический контакт датчика потенциала с электродом сравнения исключительно через торцевую поверхность пористой диафрагмы 12. Диэлектрические экраны 11 крепятся винтами 14.

Диэлектрические экраны 11 могут быть выполнены из листового поливинилхлорида толщиной до 2 мм с окном 1 см².

Пористые диафрагмы 12 изготовлены из фильтровальной бумаги, имеющей электролитическую проводимость, а изолирующие прокладки - из химически стойкого диэлектрического материала, например, из фторопласта.

Измерение естественного потенциала и потенциала, эквивалентного потенциалу исследуемого подземного сооружения, например, трубопровода, проводят следующим образом.

Предлагаемое устройство помещают в грунт рядом с подземным сооружением 15 так, чтобы установленные на нем датчики потенциала 7 были максимально приближены к подземному сооружению 15 (см. фиг.5). Во внутренней полости изолирующей трубки 2 и в сообщающихся с ней отверстиях 3 с капиллярными отверстиями 4, залит электролит, например, 3% раствор поваренной соли. В изолирующую трубку 2 вставляют неполяризующийся электрод сравнения 16 с погружением в электролит.

Первый датчик потенциала 7, электрическим проводом 9, выведенным через одно из двух сквозных отверстий 6, центральное отверстие 5 и внутреннюю полость трубки 2, подключают в контрольно-измерительном пункте 17 к выводу от обследуемого трубопровода 15. Таким образом, датчик потенциала 7 приобретает потенциал обследуемого трубопровода 15. Второй датчик потенциала 7, своим электрическим проводом 9, выведенным через другое сквозное отверстие 6, центральное отверстие 5 и внутреннюю полость трубки 2, оставляют свободным (не подключают), при этом второй датчик потенциала 7 приобретает естественный потенциал метала в той среде, в которую он помещен.

Электрический контакт между неполяризующимся электродом сравнения 16, помещенным в электролит, залитый во внутреннюю полость изолирующей трубки 2, и каждым из двух датчиков потенциала 7, контактирующих с грунтовым электролитом, осуществляется через торцевые поверхности пористых диафрагм 12, насыщенные электролитом, поступающим через капиллярные отверстия 4 и отверстия 3 из полости изолирующей трубки 2. В результате максимального приближения датчиков потенциала 7 к капиллярным отверстиям 4 через торцевые поверхности пористых диафрагм 12 (на расстоянии не более толщины изолирующей прокладки 0,2 мм), возникает электрический контакт, обладающий малой площадью и малым расстоянием между неполяризующимся электродом сравнения 16 и датчиком потенциала 7, что позволяет измерять потенциал подземного сооружения 15, в частности, трубопровода без омической составляющей.

Для измерения тока, натекающего на подземное сооружение, например, трубопровода, в качестве измерительного прибора используют амперметр 18, подключаемый в разрыв электрической цепи между выводом от трубопровода 15 и выводом от датчика потенциала 7.

Измерение поляризационного потенциала осуществляют подключением вольтметра 19 с высоким входным сопротивлением в электрическую цепь между датчиком потенциала 7, подключенным к трубопроводу и неполяризующимся электродом сравнения 16, помещенным в электролит, залитый во внутреннюю полость диэлектрической трубки 2.

Измерение естественного потенциала трубопровода осуществляют подключением вольтметра 19 с высоким входным сопротивлением в электрическую цепь между датчиком потенциала 7, не подключенным к трубопроводу и неполяризующимся электродом сравнения 16, помещенным в электролит, залитый во внутреннюю полость диэлектрической трубки 2.

По разности между поляризационным и естественным потенциалами узнают о величине смещения потенциала на исследуемом подземном металлическом сооружении.

По совокупности измеренного поляризационного потенциала, разности измеренных величин естественного и поляризационных потенциалов и плотности тока судят о защищенности подземного металлического сооружения от коррозии на исследуемом участке.

Повышение надежности обеспечивается за счет наличия в устройстве двух датчиков потенциала, изготовленных из того же материала, что и исследуемое металлическое сооружение, которые позволяют контролировать потенциал без омической составляющей относительно одного и того же неполяризующегося электрода сравнения.

Максимальное приближение датчиков потенциала к капиллярным отверстиям (через торцевые поверхности пористых диафрагм на расстояние не более толщины изолирующей прокладки), через которые осуществляется электрический контакт между неполяризующимся электродом сравнения и датчиком потенциала, позволяет измерять потенциал подземного сооружения, в частности, трубопровода без омической составляющей. Это позволяет применять для контроля защищенности подземных металлических сооружений вольтметры с высоким входным сопротивлением, что, соответственно, повысит точность измеряемых параметров.

Наличие центрального отверстия, в которое при эксплуатации заливают 3% раствор NaCl и помещают неполяризующийся электрод сравнения, также повысит точность измеряемых параметров.

Предложенное устройство удобно в эксплуатации, поскольку оно выполнено таким образом (датчики потенциала и пористая диафрагма закрыты диэлектрическими экранами, которые легко снимаются), что, в случае замены датчиков поляризации и пористых диафрагм, разборка всего устройства не требуется.

Увеличение срока службы устройства обеспечивается тем, что корпус устройства выполнен из диэлектрического материала, не подверженного коррозии, а также тем, что оно может быть снабжено двумя сменными датчиками потенциала.

Адекватность и воспроизводимость результатов измерений потенциала и тока обеспечивается в результате:

- максимального приближения капиллярных отверстий и пористых диафрагм к датчикам потенциала;

- возможности замены датчиков потенциала в случае их коррозионного разрушения;

- возможности замены пористых диафрагм;

- простоты проведения измерений, поскольку не требуется специальных прерывающих устройств отключающих датчик потенциала от подземного сооружения при измерении поляризационного потенциала;

- полной идентичности физико-химических параметров датчика потенциала и контролируемого подземного металлического сооружения;

- доступности проведения измерений (применения обычных высокоомных вольтметров и стандартных неполяризующихся электродов).

Устройство для контроля защищенности подземных металлических сооружений обладает следующими преимуществами:

- относительная простота конструкции, неприхотливость в обращении, возможность длительного и многократного использования в стационарном и переносном варианте;

- получение истинных значений естественного, поляризационного потенциалов и величины тока, натекающего на подземное металлическое сооружение во время проведения измерений;

- не имеет временных ограничений по хранению.

Claims (5)

1. Устройство для контроля защищенности подземных металлических сооружений, состоящее из корпуса и изолирующей трубки, расположенной в верхней части корпуса, которые выполнены из диэлектрического материала, двух электрических проводов, датчика потенциала, изолирующей прокладки и пористой диафрагмы, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено датчиком потенциала, изолирующей прокладкой и пористой диафрагмой, при этом датчики потенциала выполнены из того же металла, что и контролируемое подземное сооружение, корпус имеет вертикальные отверстия, сообщающиеся с изолирующей трубкой, причем боковые вертикальные отверстия заполнены электролитом и имеют сквозные капиллярные отверстия с выходами на наклонные поверхности среза донной части корпуса, а центральное вертикальное отверстие, через которое проведены электрические провода, имеет два сквозных выхода на датчики потенциала, закрепленные на наклонных поверхностях донной части корпуса, в непосредственной близости от капиллярных отверстий, при этом изолирующие прокладки, соприкасающиеся с краями рабочих поверхностей датчиков потенциала и капиллярными отверстиями, и выходы капиллярных отверстий закрыты расположенными последовательно пористыми диафрагмами и диэлектрическими экранами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики потенциала и пористые диафрагмы являются сменными.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое из боковых вертикальных отверстий имеет по три сквозных капиллярных отверстия.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики потенциала расположены на расстоянии не более 1 мм от капиллярных отверстий.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что изолирующие прокладки выполнены из химически стойкого диэлектрического материала.