Электрод сравнения длительного действия

 

Изобретение относится к защите от коррозии и может быть использовано при определении опасности коррозии и эффективности защиты подземных металлических сооружений. Цель изобретения - повышение срока службы электродов сравнения длительного действия и точности измерений потенциалов подземных металлических сооружений при определении опасности коррозии и эффективности электрохимической защиты, обеспечение транспортабельности и сохранности электродов при отрицательных температурах вплоть доя -50°С, а также исключение загустителя из состава электролита. Для этого в электроде в качестве электролита используют насыщенный раствор сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля в соотношении от 3:2 до 2:1, а между электролитом 3 и пористым дном 10 корпуса 2 электрода помещают ионообменную мембрану 11. В корпусе 2 установлен медный стержень 1. В предлагаемом электроде используют ионообменную мембрану, полученную радиационной привитой сополимеризацией акриловой или метакриловой кислоты в количестве 100-170% на двуосноориентированную полипропиленовую пленку. Это позволяет повысить стабильность потенциала электрода за счет предотвращения проникновения грунтовых вод в корпус и проникновения электролита в грунт. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))5 С 23 F 13/00

КЕОЦ„:щ

64TEHTi „".. ц„;, „-,.„"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4635797/27-02 (22) 12. 01.89 (46) 23. 10.90, Вюп. Р 39 (71) Академия коммунального хозяйства им.К,Д.Памфилова .(72) М.А.Сурис, Е.Г.Кузнецова, В.M.Ëåâèí, Л.И. Фр ейман, В. С, Тюрин, Ю.M.Ëîìîíîñîâ и Л.Л.Кочергинская (53) 620.197.5 (088..8) (56) Притула В.А. Электрическая защита от коррозий подземных металлических сооружений. М.- Л., Госэнергоиздат, 1958, с. 105.

Стрижевский И.В. и др. Защита металлических сооружений от подземных коррозий. Справочник, M., Недра, 1981, с. 274.

„„SU„„1601199 A 1

2 (54) ЭЛЕКТРОД СРАВНЕНИЯ ДЛИТЕЛЪНОГО

ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к защите от коррозии и может быть применено при определении опасности коррозии и эффективности защиты подземных металлических сооружений. Цель изобретения - повьппение срока службы электродов сравнения длительного действия и точности измерений потенциалов подземных металлических сооружений при определении опасности кор-. розии и эффективности электрохимической защиты, обеспечение транспортабельности и сохранности электродов при отрицательных температурах вплоть Я

1601199 . о -50 С, а также исключение загустиеля из состава электролита. Для этого в электроде в качестве электролита и=пользуют насыщенный раствор сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля в соотношении от 3:2 до 2: 1, а между электролитом 3 и пористым дном 10 корпуса 2 электрода помещают ионообменную мембрану 11. В корпусе

2 установлен медный стержень 1. В предлагаемом электроде используют

Изобретение относится к защите от коррозии и может быть применено при определении опасности коррозии и эффективности защиты от коррозии подземных металлических сооружений. 20

Цель изобретения — повышение срока службы электродов сравнения длительного действия и точности измерений потенциалов подземных металлических сооружений при определении опасности коррозии и эффективности электрохи( мической защиты, обеспечение транс" портабельности и сохранности электродов при отрицательных температурах вплоть до минус 50 С, а также исклю- 30 о чение загустителя из состава электролита, повышение стабильности потенциала электрода сравнения путем предотвращения утечки электроЛита в грунт и проникновения грунтовых вод в корпус.

На чертеже представлен предлагаемый электрод сравнения длительного действия, общий вид.

Электрод сравнения содержит мед- 40 ный стержень 1, корпус 2, изготовленный из диэлектрического материала, например пластмассы, электролит 3, керамическую пористую диафрагму 10,,ионообменную мембрану 11. На корпусе крепится датчик потенциала 8. Мембрана 11 и диафрагма 10 через уплотнение 9 прижаты к корпусу 2 с помощью муфты.12. Медный стержень 1 укреплен в пробке 7, установленной в крышке 4.

Пробка прижата к горловине крышки 4 с помощью гайки 5. Для присоединения электрода сравнения и датчика потенциала к измерительному прибору служат проводники 6.

Корпус электрода заполнен электролитом, в состав которого входят дистиллированная вода, сульфат меди (CuS04 5H 0), этиленгликоль, ионообменную мембрану, полученную радиационной привитой сополимеризацией акриловой или метакриловой кислоты в количестве 100-1707 на двуосно-ориентированную полипропиленовую пленку. Это позволяет повысить стабильность потенциала электрода за счет предотвращения проникновения грунтовых вод в корпус и проникновения электролита в грунт. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Объемное соотношение воды и этиленгликоля выбрано от 3:2 до 2;1.

Содержание сульфата меди должно обеспечить насыщение раствора с выделением свободных кристаллов CuSOq 5H О (200-250 г/л). Транспортировка и хра- . нение электрода возможны при температурах вплоть до -50 С, так как при охлаждении и даже замерзании электролита указанного состава не происходит увеличения его объема в отличие от водного раствора, и корпус электрода не разрушается. Это позволяет использовать, транспортировать и хранить электрод сравнения при температурах вплоть до -50 С. Темпера-.урный о коэффициент предлагаемого электрода сравнения (то есть измерение значения равновесного потенциала с изменением температуры), как установлено, в интервале от -50 до +20 С, равен

0,4 мВ/град в отличие от 0,9 мВ/град в случае водного электролита. В связи с этим значение потенциала медносульфатного электрода сравнения в предлагаемом электролите оказывается более стабильным при изменении температуры.

В предлагаемом устройстве используют гомогенную ионообменную мембрану толщиной 30-60 мкм, полученную радиационно-химическим методом,то есть облучением двуосно-орентированной полипропиленовой пленки и последующей ее привитой сополимеризацией с акриловой или метакриловой кислотой, Содержание привитого сополимера 100170Х. Гетерогенные мембраны не могут быть использованы, так как они обладают высоким электрическим сопротивлением, .поскольку имеют толщину 200500 мкм, обладают недостаточной ионной проницаемостью и при этом мало эластичны. Предлагаемая мембрана на

1601199

55. основе двуосно-ориентированного полипропилена превосходит все известные мембраны по своей прочности на разрыв (5-6 кг/см ), эластичности, отличает2 ся низким электросопротивлением.

Уменьшение доли привитой акриловой (мета криловой) кислоты (менее 100 ) приводит к увеличению электросопротивления и, как следствие, к уменьшению точности измерения потенциалов. Увеличение содержания привитой кислоты (более 170 ) приводит к резкому увеличению набухания, соответственно увеличивается проникновение грунтовых вод, уменьшается прочность, возможны разрывы и выход электрода из строя.

Разность потенциалов между предлагаемым электродом сравнения и насыщенным хлоридсеребряным электродом 20 сравнения составляет +120 10 мВ.

Пример 1. Собирают электрод.

Для этого медный стержень помещают в корпус. Укрепляют на дно корпуса мембрану. Внутрь корпуса заливают 25 электролит состава 750 мл/л воды и 450 мп/л этиленгликоля, в котором растворяют сульфат меди из расчета

250 г/л для получения насыщенного раствора со свободными кристаллами

CUS04 5Н О, Используют гомогенную мембрану толщиной 30 мкм на основе двуосноориентированной полипропиленовой пленки с 90 . привитой метакриловой кислоты. Ее прочность на разрыв

6 кг/см . Электрическое сопротивле-.

2 ние, измеренное относительно 40 . раствора КОН, равно 20 отн.ед. Для получения такой мембраны долипропиленовую пленку облучают дозой 2 Ирад. У мембраны сохраняются все свойства исходной полипропиленовой пленки: химическая стойкость, прочность. Однако процентное содержание привитой метакриловой кислоты, ее электросопротивление высокое и, соответственно, точность и змер ений ни экая. Значение потенциала предлагаемого медносульфатного электрода сравнения относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода сравнения измеряют после того, как оба электрода установлены и заглублены на 5 мм в песок 10 . влажности, смоченный водопроводной водой. Значение потенциала ЗОФ10 мВ, то есть превышает допустимое отклонение при измерении потенциала подземного металлического сооружения.

Пример 2. Собирают электрод, как в примере 1. Используют гомогенную мембрану, содержание привитой метакриловой кислоты 150 . Полипропиленовую пленку облучают дозой 4 Ирад.

Прочность мембраны на разрыв 5 кг/см, 2 электросопротивление равно 6 отн.ед. при толщине 45 мкм. Потенциал насыщенного хлоридсеребряного электрода

120410 мВ, что соответствует требуемой точности измерения потенциала подземного металлического сооружения. Пример. 3. Собирают электрод, как в примере 1. Помещают мембрану с содержанием привитой метакриловой кислоты 190 . Доза облучения для получения такой мембраны 6 Ирад. Проч2 ность на разрыв падает до 2 кг/см

При толщине 60 мкм электросопротивление низкое — 3 отн. ед. Однако мембрана обладает высокой степенью набуха ния (200 ) в результате чего она не предохраняет электрод от вытекания электролита и попадания внутрь корпуса грунтовых вод. Кроме того, мембрана может разрываться в местах ее закрепления. Аналогичное явление наблюдается при использовании мембраны на основе полиэтилена. Такая мембрана использована быть не может. Таким образом, только мембраны, изготовленные на основе двуосно-ориентированного полипропилена после радиационной привитой сополимеризации его со (00170 метакриловой или акриловой кислоты, обладают необходимой механической прочностью, низким электросопротивлением, обеспечивают длительную работу электродов сравнения и точность измерения потенциалов.

С целью проверки герметичности электрода в зоне расположения ионообменной мембраны в корпусе электрода и стабильности потенциала электрода во времени проводят испытания

10 электродов.

При изготовлении электролита количественное соотношение компонентов следующее: 750 мп/л воды, 450 мп/л этиленгликоля, 250 г/л сульфата меди.

Иежду электролитом и пористой диафрагмой электрода помещают ионообменную мембрану, в которой содержание привитой метакриловой кислоты 150 . Полипропиленовую пленку облучают дозой

4 Ирад,. толщина пленки 45 мкм.

Герметичность электрода и стабильность потенциала электрода контроли16011 99 ния потенциалов), а также после указанных охлаждений периодически 1 раз в месяц в течение всего периода испытаний. Полученные при проведении измерений значения потенциалов всех электродов в пределах +120410 мВ относительно хлоридсеребряного электрода. Отклонения от указанных значений разности равновесных потенциалов не выходят за допустимые пределы ошибки измерений потенциалов подземных металлических сооружений при использовании насыщенных медносульфатных электродов сравнения.

Формула изобретения

Техред M. Ходанич Корректор А. Осауленко

Редактор Н.Гунько

Заказ 3250 . Тираж 829 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и oòêðûòèÿè при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "!1атент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 р ют после тридцати циклов изменений т мпературы от +25+2 С до -48+2 С на о о с ми электродах (1-7) и на трех э ектродах (8-10), находившихся в о п мещении при 25+2 С..Охлаждение э ектродов проводят в холодильной каере. Общая продолжительность одного

4 -:, из них охлаждение в камере ч. Кроме того, в течение зимних пеиодов указанные электроды хранят не помещения на открытом воздухе ри температуре, достигавшей — 36 С.

Испытания электродов на влагопрожицаемость мембраны проводят (после циклических охлаждений электродов морозильной камере) в два этапа: — при контакте пористой диафрагмы фильтровальной бумагой и II — при огружении корпуса электрода в дисиллированную воду в стеклянной кювее на глубину 10 мм. На первом этапе лительностью 6 мес ведут визуальные наблюдения с целью обнаружения утечки электролита через мембрану, При нали- 25 чии утечки участки поверхности пористой диафрагмы и фильтровальной бумаги должны приобрести голубую окраску. Ha втором этапе испытаний утечка .электролита могла быть обнаружена по окраске электролита в зоне расположения пористой диафрагмы.

В процессе испытаний общей про должительностъю 1,5 года утечки электролита через мембрану ни на одном из электродов не было обнаружено.

При визуалЬном обследовании мембраны после извлечения их из электродов по окончании испытаний не обнаружено каких либо повреждений.

Измерение потенциалов медносуль40 фатных электродов длительного действия проводят периодически по отношению к обр а з цов о му хл орид с ер е бр я н о му электроду сравнения. Электроды поме45 щают в пластмассовые кюветы, заполненные песком, смоченным водопроводной водой до 10-12Х влажности (по массе). Измерения проводят до начала циклических охлаждений электродов в морозильной камере (исходные значеСоставитель Л. Г

1. Электрод сравнения длительного действия, содержащий токонепроводящий корпус с пористым дном, заполненный электролитом, расположенный в корпусе медный стержень и смонтированный на корпус.е датчик потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы электродов и точности измерений потенциалов подземных металлических сооружений за счет повышения стабильности потенциала электрода сравнения, обеспечения транспортабельности и сохранности электродов при отрицательо ных температурах до -50 С, а также исключения загустителя, он снабжен ионообменной мембраной, смонтированной на пористом дне корпуса, а электролит содержит насыщенный раствор сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля в соотношении 3:2-2:1.

2. Электрод по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности потенциала путем предотвращения утечки электролита в грунт и проникновения грунтовых вод в корпус с электролитом, используется ионообменная мембрана, полученная радиационной привитой сополимеризацией акриловой или метакриловой кислоты в количестве 100-1707. на двуосно-ориентированную полипр опиленовую пленку. руднева