Электрод сравнения неполяризующийся

 

Изобретение может быть применено при определении опасности коррозии и эффективности защиты подземных металлических сооружений. Электрод сравнения содержит токонепроводящий корпус с муфтой. Корпус заполнен электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля. В корпус запрессован медный стержень. Для повышения точности измерения потенциалов при различной толщине изоляционных покрытий на подземном металлическом сооружении датчик потенциала снабжен съемной насадкой. Для повышения срока службы и стабильности потенциала электрода сравнения на корпусе электрода сравнения смонтированы по крайней мере две ионообменные мембраны. Муфта корпуса имеет дно с перфорациями для защиты мембран от механических повреждений при установке электрода сравнения и при эксплуатации и, следовательно, для повышения срока службы электрода сравнения. Съемная насадка на датчик потенциала устанавливается в зависимости от толщины слоя изоляции на подземном металлическом сооружении. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

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

Известен электрод сравнения неполяризующийся стационарный (ЭНЕС), которым согласно рекомендациям "Инструкции по защите городских подземных трубопроводов от электрохимической коррозии" (Сборник нормативных документов для работников строительных и эксплуатационных организаций газового хозяйства РСФСР. Защита подземных газопроводов от коррозии п. 2.2.9) оборудуются контрольно-измерительные пункты на подземных стальных трубопроводах.

Этот электрод сравнения содержит медный стержень, корпус электролит, керамическую пористую диафрагму, ионообменную мембрану. На корпусе крепится датчик потенциала. Мембрана и диафрагма через уплотнение прижаты к корпусу с помощью муфты. Медный стержень укреплен в пробке, установленной в крышке корпуса. Корпус электрода заполнен электролитом, в состав которого входит дистиллированная вода, сульфат меди (CuSO₄ · 5H₂O), этиленгликоль. Содержание сульфата меди должно обеспечивать насыщение раствора с выделением свободных кристаллов CuSO₄ · 5H₂O (200-250 г/л). В устройстве используют гомогенную ионообменную мембрану толщиной 30-60 мкм.

Основным недостатком этого электрода является наличие одной мембраны, в недостаточной мере препятствующей осмотическому проникновению грунтовой воды в корпус электрода сравнения или электролита из электрода в грунт, что в первом случае приводит к разрушению мембраны за счет увеличения внутреннего давления раствора. При длительной эксплуатации это приводит к уменьшению концентрации медного купороса в растворе электролита ниже уровня насыщения после полного растворения твердых кристаллов соли и соответственно к изменению потенциала электрода и снижению точности измерения потенциалов подземных металлических сооружений.

В конструкции датчика потенциала не предусмотрена необходимость учета толщины антикоррозионного покрытия подземного металлического сооружения, а это отражается на точности измерения потенциалов сооружения.

За прототип принят электрод сравнения длительного действия, который содержит нетокопроводящий корпус с пористым дном, заполненный электролитом. В корпусе расположен медный стержень. На корпусе смонтирован датчик потенциала. Электрод сравнения снабжен ионообменной мембраной, смонтированной на пористом дне корпуса. Электролит содержит насыщенный раствор сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля в соотношении 3:2 - 2:1. Ионообменная мембрана получена радиационной привитой сополимеризацией акриловой или метакриловой кислоты в количестве 100 - 170% на двуосно-ориентированную полипропиленовую пленку (см. авт.св. N 1601199, кл. C 23 F 13/00, "Электрод сравнения длительного действия ").

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, следующие. Электрод сравнения длительного действия содержит токонепроводящий корпус, муфту, медный стержень, расположенный внутри корпуса. Корпус заполнен электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля. Электрод имеет также ионообменную мембрану. На корпусе электрода смонтирован датчик потенциала.

Причины, препятствующие получению требуемого технического результата по прототипу, следующие. Датчик потенциала по прототипу не имеет съемной насадки, что снижает точность измерения потенциала защищаемого сооружения при различной толщине защитного изоляционного покрытия трубопровода. Электрод снабжен одной ионообменной мембраной, в недостаточной мере препятствующей осмотическому проникновению грунтовой воды в корпус электрода сравнения, что разрушает мембрану за счет увеличения внутреннего давления раствора. Муфта корпуса не имеет дна с перфорацией, что может привести к механическому разрушению мембраны при установке электрода в грунт, а также в процессе эксплуатации электрода.

Технический результат - повышение срока службы электрода сравнения, точности измерения потенциалов подземных металлических сооружений с защитными покрытиями при определении опасности коррозии и контроле эффективности электрохимической защиты, снижение осмотического переноса влаги в корпус электрода сравнения и защита ионообменных мембран от механических повреждений.

Технический результат достигается тем, что изменена конструкция электрода сравнения.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, достигается следующим образом. Датчик потенциала снабжен съемной насадкой, которая устанавливается в зависимости от толщины слоя изоляции на подземном металлическом сооружении. На корпусе электрода сравнения дополнительно смонтированы по крайней мере две ионообменные мембраны, а дно муфты, монтируемой на корпусе электрода, имеет перфорации.

Существенные признаки заявляемого изобретения следующие.

Электрод сравнения неполяризующийся содержит токонепроводящий корпус, заполненный электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, муфту с перфорированным дном. В корпусе электрода расположен медный стержень, а на корпусе смонтирован датчик потенциала со съемной насадкой, по крайней мере две ионообменные мембраны.

В отличие от прототипа датчик потенциала заявляемого электрода имеет съемную насадку, устанавливаемую в зависимости от толщины слоя изоляции на подземном металлическом сооружении. На корпусе электрода смонтированы по крайней мере две ионообменные мембраны, а дно муфты, соединенной с корпусом, имеет перфорации.

Наличие в заявляемом электроде съемной насадки у датчика, влияющей на плотность катодного тока датчика, обеспечивает повышение точности измерений при различной толщине изоляционного покрытия. То, что в заявляемом электроде смонтированы две ионообменные мембраны способствует повышению срока службы и стабильности работы электрода вследствие предотвращения падения концентрации медного купороса в растворе электролита и соответствующего изменения потенциала электрода, проникновения электролита в грунт.

Дно муфты, смонтированной на корпусе, защищает мембраны от механических повреждений при установке и эксплуатации электрода, что увеличивает срок службы предлагаемого электрода. Перфорации в дне муфты позволяют обеспечивать электролитический контакт электрода сравнения с электролитом почвы. Срок службы предлагаемого электрода сравнения увеличивается в среднем в сравнении с выпускаемыми электродами не менее чем в 2-3 раза за счет снижения осмотического переноса влаги в корпус электрода сравнения после проникновения влаги в межмембранный зазор, приводящего к падению осмотического давления на внешнюю мембрану, а также сохранения работоспособности электрода сравнения при повреждении внешней мембраны. Точность измерения потенциалов повышается вследствие предотвращения падения концентрации медного купороса в растворе электролита и, как следствие этого, изменение потенциала электрода. Точность измерения повышается также за счет моделирования толщины слоя изоляционного покрытия в дефекте с помощью насадки, устанавливаемой на датчике.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого электрода сравнения.

Он содержит медный стержень 3, корпус 1, изготовленный из диэлектрического материала, например пластмассы, электролит 4, муфту с перфорированным дном 2, внутреннюю ионообменную мембрану 5, внешнюю ионообменную мембрану 6. Мембраны 5 и 6 через уплотнение 7 прижаты к корпусу 1 с помощью муфты 2. Медный стержень 3 запрессован в корпус 1 и закрыт колпачком 12. Для подключения электрода сравнения и датчика потенциала 8 к измерительным цепям служат проводники 10 и 11. Датчик потенциала 8 снабжен съемной насадкой 9, изготовленной из пластмассы, толщина которой эквивалента толщине антикоррозионного покрытия на подземном металлическом сооружении. Корпус электрода заполнен электролитом, в состав которого входят следующие компоненты: вода дистиллированная, сульфат меди (медный купорос), этиленгликоль.

Объемное соотношение воды и этиленгликоля выбрано от 3:2 до 2:1. Содержание сульфата меди должно обеспечить насыщение раствора с выделением свободных кристаллов сульфата меди. Разность потенциалов между предлагаемым электродом сравнения и насыщенным хлорсеребряным электродом сравнения составляет 120 ± 30 мВ.

Пример 1. Собирают два электрода. Укрепляют на дне корпуса ионообменную мембрану. В корпус наливают электролит состава: 750 мл/л воды и 450 мл/л этиленгликоля, в котором растворяют сульфат меди из расчета 250 г/л для получения насыщенного раствора со свободными кристаллами сульфата меди. Используют гомогенную мембрану толщиной 30 мкм на основе двуосноориентированной полипропиленовой пленки с содержанием радиационной привитой метакриловой кислоты 150%.

Электроды сравнения помещают в сосуд с дистиллированной водой и в течение шести месяцев производят измерение потенциала электрода сравнения относительно хлорсеребряного электрода сравнения и электросопротивление между испытуемыми электродами. По истечении первого месяца испытаний наметилась тенденция к уменьшению разности потенциалов между испытуемым электродом сравнения и хлорсеребряным электродом сравнения. К концу испытаний (через 6 месяцев) разность потенциалов электродов сравнения составила 102 и 96 мВ (в начале испытаний соответственно 123 и 119 мВ). Цвет воды, в которой находились электроды сравнения, изменился, что свидетельствует о выходе части раствора из корпуса в воду.

Мембраны электродов сравнения приобрели выпуклость и оказались прижатыми к сеткам. Электросопротивление электродов составило 50-58 кОм.

Пример 2. Собирают электроды сравнения как в примере 1, но с двумя аналогичными мембранами. К концу испытаний разность потенциалов электродов сравнения составила 119 и 118 мВ (в начале испытаний - соответственно 121 и 123 мВ), что свидетельствует об отсутствии заметной тенденции к снижению потенциалов электродов и соответствует требуемой точности измерений. Цвет воды, в которой находились электроды сравнения, практически не изменился. Мембраны электродов сравнения не приобрели выпуклость. Электросопротивление электродов сравнения составило 88-112 кОм.

Пример 3. Собирают электроды как в примере 1, но с тремя аналогичными ионообменными мембранами. К концу испытаний разность потенциалов электродов сравнения составила 123 и 121 мВ (в начале испытаний - соответственно 122 и 125 мВ), что свидетельствует об отсутствии заметной тенденции к снижению потенциала электродов сравнения. Цвет воды, в которой находились электроды сравнения, практически не изменился. Мембраны электродов сравнения не приобрели выпуклость. Электросопротивление электродов сравнения составило 137-144 кОм.

Формула изобретения

1. 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, отличающийся тем, что датчик потенциала снабжен съемной насадкой, на корпусе электрода смонтированы по крайней мере две ионообменные мембраны, а дно муфты, монтируемой на корпусе, имеет перфорации.

2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что съемная насадка устанавливается в зависимости от толщины слоя изоляции на подземном металлическом сооружении.

РИСУНКИ

Рисунок 1