Устройство биметаллического электрода для оценки скорости коррозии

Авторы патента:

Полезная модель относится к контролю коррозии подземных металлических сооружений, контактирующих с электропроводными средами, например, с грунтом, в частности, к устройству биметаллического электрода для оценки скорости коррозии и может быть использовано для определения опасности скорости коррозии и эффективности оценки и защиты подземных металлических сооружений. Технический результат, который может быть получен с помощью устройства биметаллического электрода для оценки скорости коррозии, сводится к упрощению конструкции, высокой надежности, экспресс оценки скорости коррозии и эффективной электрохимической защите, многоразовому использованию и возможности переноски. Устройство биметаллического электрода для оценки скорости коррозии, состоит из токонепроводящего корпуса 1, который выполнен в виде отрезка, например, пластиковой трубы, с установленным в нем электродом (на фиг. не обозначен), который состоит из медной и стальной частей 2 и 3, соответственно, при этом медная и стальная части 2 и 3 разделены диэлектрической прокладкой 4, причем медная часть 2 снабжена двумя измерительными проводниками 5 и 6 с возможностью подключения к подземному металлическому сооружению (на фиг. не показан) и стальная часть 3 снабжена двумя измерительными проводниками 7 и 8, с возможностью образования короткозамкнутого чувствительного элемента, стальная часть 3 - медная часть 2, при этом медная часть 2 будет катодом, а стальная часть 3 будет анодом, при этом медная часть 2 подсоединена к стальной части 3 с помощью гайки 9. На фиг. 2, 3 и 4 даны примеры схемы электрических соединений биметаллического электрода для экспресс оценки скорости коррозии и эффективности электрохимической защиты, а именно измерение тока гальванопары на фиг. 2, измерение ЭДС гальванопары на фиг. 3, измерение потенциалов разомкнутой гальванопары на фиг. 4. ИЛ. 2, 1 П. Ф-ЛЫ

Уровень техники

Известно устройство для исследования коррозии трубопроводов, содержащее штангу с шарнирно закрепленным на ее конце датчиком коррозии с образцами-свидетелями, при этом, с целью повышения точности исследования в расслоенных нефтяных эмульсиях путем исключения ингибирующего действия углеводородов на образцы-свидетели, датчик коррозии выполнен в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого предназначена для размещения кольцевых образцов-свидетелей, и шарнирно закрепленных на торцах цилиндра герметичных крышек с их фиксаторами, штанга выполнена полой, а устройство снабжено источником давления, сообщенным через вентиль с полостью штанги (см. а.с. SU 1364959, кл. G01N 17/00, опубл. 07.01.1988 г.).

Известен датчик скорости коррозии, содержащий корпус, закрепленные на корпусе электроды, термопары, установленные в полостях электродов, и электрически связанную с электродами систему регистрации параметров, при этом датчик дополнительно снабжен установленным на корпусе герметичным кожухом из коррозионно-стойкого теплопроводного материала, предназначенным для заполнения при испытании средой, не образующей осадков, а в кожухе размещено, по крайней мере, два электрода (см. а.с. SU 1392459, кл. G01N 17/00, опубл. 30.04.1988 г.).

Недостатком данного датчика скорости коррозии является невысокая точность испытаний в осадкообразующих средах при повышенной температуре.

Известен дискретный индикатор локальной коррозии металлических сооружений, состоящий из электрически замкнутого на сооружение корпуса, изготовленного из того же материала, что и сооружение, при этом контактирующая со средой часть корпуса содержит полости, имеющие меньшую, чем стенка сооружения, заранее установленную толщину, заполненные непроводящим инертным капиллярно-пористым материалом, в который введены металлические электроды с возможностью образования между корпусом и электродами электролитического контакта при локальной коррозионной перфорации более тонкой части корпуса и всасывания среды внутрь, при этом корпус снабжен, по крайней мере, двумя полостями, в верхней части которых установлены сальники из эластичного материала, выполненные с возможностью первичной герметизации, через которые пропущен электрод, в качестве которого используют оголенную от изоляции часть металлической жилы кабеля, расположенной в полости, причем одна из жил кабеля соединена с корпусом индикатора, а каждая жила кабеля имеет маркер, соответствующий ее расположению в корпусе индикатора, при этом пространство корпуса, где располагается ввод кабеля и сальники, заполнено герметизирующей непроводящей массой (см. пат. RU 98588, кл. G01N 17/00, опубл. 20.10.2010 г.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является биметаллический датчик контактной коррозии, содержащий корпус из отрезка стальной трубы и медных крышек, герметично, через диэлектрические прокладки, закрывающих ее торцы, при этом в полость корпуса встроен цилиндрический контактный электрод, щелевая полость между внутренней поверхностью трубы и контактным электродом заполнена влагопоглощающим материалом, пропитанным солевым раствором и высушенным (см. пат. RU 2463576, МПК G01N 17/04, опубл. 10.10.2012 г.).

Недостатком данного электрода сравнения является сложность конструкции, невысокая надежность и качество измерений, а также стационарная установка в зафиксированной точке, невозможность экспресс оценки скорости коррозии, эффективности и полноты ЭХЗ и кроме того данные устройства разового применения и после коррозионного разрушения чувствительного элемента датчик повторно использовать нельзя.

Раскрытие полезной модели

Задачей предлагаемой полезной модели является разработка переносного многоразового использования устройства биметаллического электрода для оценки скорости коррозии, обладающего упрощением конструкции, высокой надежностью, экспресс оценкой скорости коррозии и эффективной электрохимической защитой.

Технический результат, который может быть получен с помощью устройства биметаллического электрода для оценки скорости коррозии, сводится к упрощению конструкции, высокой надежности, экспресс оценки скорости коррозии и эффективной электрохимической защите, многоразовому использованию и возможности переноски.

Технический результат достигается с помощью устройства биметаллического электрода для оценки скорости коррозии, содержащего токонепроводящий корпус с установленным в нем электродом, при этом токонепроводящий корпус выполнен в виде отрезка трубы, а электрод состоит из медной и стальной частей, которые разделены диэлектрической прокладкой и каждая из которых снабжена двумя измерительными проводниками, причем медная часть подсоединена к стальной с помощью гайки.

Таким образом, устройство биметаллического электрода для оценки скорости коррозии, представляет собой переносной биметаллический электрод, в котором в качестве чувствительного элемента датчика используют коррозионную гальванопару стальная часть - медная часть, имитирующая приварки медных кабелей к трубе, такое упрощенное устройство позволяет быстро проводить измерение тока (скорости) коррозии по методу известному, например, (см. ГОСТ 51164-98) в практике электрохимической защиты.

Краткое описание чертежей и иных материалов

На фиг. 1 дано устройство биметаллического электрода для оценки скорости коррозии, общий вид.

На фиг. 2, тоже, схема электрического соединения электрода, измерение тока гальванопары.

На фиг. 3, тоже, схема электрического соединения электрода, измерение ЭДС гальванопары.

На фиг. 4, тоже, схема электрического соединения электрода, измерение потенциалов разомкнутой гальванопары.

Осуществление полезной модели

Устройство биметаллического электрода для оценки скорости коррозии, состоит из токонепроводящего корпуса 1, который выполнен в виде отрезка, например, пластиковой трубы, с установленным в нем электродом (на фиг. не обозначен), который состоит из медной и стальной частей 2 и 3, соответственно, при этом медная и стальная части 2 и 3 разделены диэлектрической прокладкой 4, причем медная часть 2 снабжена двумя измерительными проводниками 5 и 6 с возможностью подключения к подземному металлическому сооружению (на фиг. не показан) и стальная часть 3 снабжена двумя измерительными проводниками 7 и 8, с возможностью образования короткозамкнутого чувствительного элемента, стальная часть 3 - медная часть 2, при этом медная часть 2 будет катодом, а стальная часть 3 будет анодом, при этом медная часть 2 подсоединена к стальной части 3 с помощью гайки 9. На фиг. 2, 3 и 4 даны примеры схемы электрических соединений биметаллического электрода для экспресс оценки скорости коррозии и эффективности электрохимической защиты, а именно измерение тока гальванопары на фиг. 2, измерение ЭДС гальванопары на фиг. 3, измерение потенциалов разомкнутой гальванопары на фиг. 4.

Устройство биметаллического электрода для оценки скорости коррозии, эксплуатируют следующим образом.

Устройство биметаллического электрода устанавливают в грунт, измерительные проводники 5 и 6 от медной части 2 электрода, размещенного в токонепроводящем корпусе 1, подключают к подземному металлическому сооружению, например, газопроводу, при этом образуется короткозамкнутая коррозионная гальванопара: стальная часть 3 - медная часть 2, разделенные диэлектрической прокладкой 4, при этом медная часть 2 подсоединена к стальной части 3 с помощью гайки 9, причем медная часть 2 будет катодом, а стальная часть 3 будет анодом, для контроля скорости коррозии и оптимизации режимов электрохимической защиты, по электрохимическим характеристикам между медной частью 2 электрода, подсоединенной к газопроводу и стальной частью 3 электрода подключают амперметр, при этом при недостаточной поляризации амперметр будет фиксировать коррозионный ток, который в соответствии с формулой зависимости потери массы прокорродированного металла от тока коррозии

G_кор=q×I_кор×t,

где: t - время (1 год),

G_кор - масса прокорродированного металла,

_кор - ток коррозии,

q - электрохимический эквивалент (для стали=1-кг/А.год),

пересчитывается в потере массы металла в результате коррозии, а по формуле скорости коррозии по потере массы, г/м²×год:

К_м=G_кор/(S_Fe×t),

где: S_Fe - площадь поверхности стальной части 3 электрода, м²,

а глубинный показатель скорости коррозии, мм/год, определяют по формуле:

К_г=К_м/p×10^-3,

где: p - плотность металла, г/м³.

Для того, чтобы подавить коррозию, необходимо заполяризовать изменения режима СКЗ, медную часть 2 электрода до величины естественного потенциала стальной части 3, при этом потенциалы медной части 2 и стальной части 3 электрода выровняются и ток коррозии станет равным 0. Это определяется измерением тока, либо измерением потенциалов разомкнутой гальванопары, причем все измерения проводят через измерительные проводники 7 и 8 от стальной части 3 электрода и измерительные проводники 5 и 6 от медной части 2 электрода.

Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- простота изготовления;

- малые затраты при изготовлении;

- совмещение нескольких способов оценки скорости коррозии и эффективности ЭХЗ в одном устройстве;

- измерение прямых, а не косвенных, показателей скорости коррозии;

- выявление коррозионной опасности и, соответственно, предотвращение ее на ранней стадии;

- оптимизация мер противокоррозионной защиты на основе дифференциации трубопроводов на участки высокой, повышенной и умеренной коррозионной опасности;

- получение исходных данных для долгосрочного прогнозирования коррозии трубопроводов;

- оптимизация планирования очередности, объемов ремонта и реконструкции защитных покрытий и систем электрохимической защиты.

Устройство биметаллического электрода для оценки скорости коррозии, содержащее токонепроводящий корпус с установленным в нем электродом, отличающееся тем, что токонепроводящий корпус выполнен в виде отрезка трубы, а электрод состоит из медной и стальной частей, которые разделены диэлектрической прокладкой и каждая из которых снабжена двумя измерительными проводниками, причем медная часть подсоединена к стальной с помощью гайки.