Электрод биметаллический длительного действия

 

Изобретение относится к области электрохимической защиты и может быть использовано в системах телемеханики (в контрольно-измерительных колонках (КИК) контрольно-измерительных пунктов (КИП)) и коррозионного мониторинга магистральных трубопроводов и подземных коммуникаций промплощадок и, в частности, для работы с автоматическим преобразователем катодной защиты в режиме поддержания заданной разности потенциала труба - земля. Технический результат - повышение надежности и долговечности работы электрода, снижение затрат труда и материалов при их изготовлении. Согласно изобретению электрод выполнен из смеси порошков меди и титана с соотношением массовых частей 3:1 соответственно напылением на диэлектрическую подложку сплошным полем с обеих сторон. На боковые поверхности подложки по всему периметру нанесена окантовка из меди.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений, в частности трубопроводов, а точнее, к датчикам электрохимического потенциала для устройств электрохимической защиты подземных металлических сооружений.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано в системах телемеханики при установке датчиков в контрольно-измерительных колонках (КИК) контрольно-измерительных пунктов (КИП) и коррозионного мониторинга при оснащении датчиков контрольно-диагностических пунктов (КПД) магистральных трубопроводов и подземных коммуникаций промплощадок и, в частности, для работы с автоматическими преобразователями катодной защиты в режиме поддержания заданной разности потенциала труба - земля.

Из известных электродов-датчиков электрохимического потенциала наиболее близким по технической сущности является датчик электрохимического потенциала по описанию изобретения к патенту РФ 1421000 С 23 F 13/00.

Этот датчик электрохимического потенциала содержит биметаллический электрод, части которого выполнены нанесением на пористую пропитанную электролитом диэлектрическую плитку-подложку методом плазменного напыления в вакууме или в среде защитных газов покрытий разной площади из разнородных материалов (порошков меди и титана или никеля), электрически соединенных между собой медной окантовкой.

Для создания электрической цепи к окантовке припаян соединительный провод - выводной кабель с клеммой на свободном конце.

На каждой плоскости подложки разнородные металлические покрытия чередуются с интервалом между ними и расположены на поверхностях подложки так, чтобы покрытие из металла на одной поверхности подложки соответствовало покрытию из другого металла на противоположной поверхности подложки.

Место припайки выводного кабеля залито компаундом.

К недостаткам известной конструкции датчика химического потенциала по патенту РФ 1421000 относится то, что электроды датчика выполняются раздельным напылением каждого материала (меди и титана или никеля) с использованием масок, что сопровождается непроизводительным расходом материалов и труда - более половины напыляемого материала осаждается на масках и безвозвратно теряется.

К другим недостаткам известной конструкции относится: - необходимость применения пористой подложки; - пропитка подложки электролитом, а это дополнительные расходы на электролит, пропитку и ее контроль, а также ограничение по температуре хранения и эксплуатации; - при неравномерной коррозии возможно нарушение электрической связи между разнородными материалами, т.е. отключение протектора от защищаемого материала.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудоемкости изготовления и расхода материала при изготовлении электродов, исключение вредных условий труда, обеспечение транспортабельности и сохранности электродов при отрицательных, до -50^oС, температурах за счет исключения пропитки подложки электролитом; удлинение срока службы электрода за счет обеспечения работы материала - протектора до полного его срабатывания за счет равномерного распределения протектора в защищаемом материале; уменьшение содержания окислов напыляемых материалов в напыленном слое из-за проведения напыления при более низкой температуре, т. к. при напылении распаляется только тот из ингредиентов, который имеет более низкую температуру плавления.

Снижение температуры напыления позволяет производить напыление без создания специальной защитной атмосферы.

Поставленная задача решается следующим образом: покрытие, образующее собственно биметаллический электрод, выполняется смесью порошков меди и титана с соответствующим соотношением массовых частей - 3:1 соответственно, что обеспечивает на весь срок срабатывания протектора его надежный электрический контакт с защищаемым материалом при минимальном внутреннем сопротивлении без пропитки пористой подложки электролитом, сохранность работоспособности электрода после транспортирования и хранения при отрицательных температурах, до -50^oС, позволяет наносить покрытие, образующее электрод, за один прием на всю рабочую поверхность электрода.

Электрод биметаллический длительного действия состоит из двух биметаллических пластин толщиной 0,1...0,2 мм, сформированных на противоположных плоскостях диэлектрической подложки и соединенных между собой окантовкой из меди, напыленной по всему периметру боковых граней подложки.

Пластины электрода выполнены из смеси порошков меди и титана с соотношением массовых частей 3:1 соответственно плазменным напылением.

К медной окантовке припаян выводной кабель длиной 3500 мм с наконечником на свободном конце.

Место пайки защищено клеем ВК-9.

Для исключения обрыва в месте пайки кабель крепится к подложке еще в двух местах клеем ВК-9.

Устройство работает следующим образом.

Электрод устанавливается плавным погружением в сильно увлажненный (мокрый) грунт в заранее подготовленные шурф или шпур диаметром, примерно, 20 см в вертикальном положении на уровне нижней образующей трубопровода на расстоянии 15...20 см от вертикальной плоскости касательной к боковой поверхности трубы.

Место установки электрода аккуратно присыпают грунтом обратной засыпки (без крупных включений), послойно уплотняя грунт, заливая его водой до насыщения, что обеспечивает надежный электрический контакт электрода и грунта при определении разности потенциалов труба - земля, измеренной относительно электрода. Основной материал электрода - медь обеспечивает контакт с грунтом, протектор - титан осуществляет электрохимзащиту основного материала, обеспечивая длительную, до полного срабатывания протектора (титана), работу электрода.

Выводным кабелем датчик соединяется через контрольно-измерительную колонку (КИК) контрольно-измерительного пункта (КИП) к цепям измерительным, управления преобразователем, при использовании его для работы с автоматическим преобразователем катодной защиты в режиме поддержания заданной разности потенциалов труба - земля, системам коррозионного мониторинга и настройки преобразователя катодной защиты в режиме потенциала, близкого к поляризационному потенциалу сооружения.

Выполнение электрода биметаллического длительного действия описанным выше образом обеспечивает снижение более чем в два раза затрат труда и материалов на его изготовление, удлиняет срок надежной эксплуатации, обеспечивает работоспособность электрода после транспортировки и хранения при пониженной до -50^oС температуре.

Вследствие этого обеспечивается его более высокая конкурентоспособность на рынке сбыта.

Испытания предложенного электрода показали, что эти электроды имеют разброс показаний а одну-две сотых процента по сравнению с эталонным медносульфатным электродом и по отзыву заказчика - ООО "Тюментрансгаз" полностью отвечают их требованиям.

Формула изобретения

Электрод биметаллический длительного действия, состоящий из двух биметаллических пластин, которые напылены на противоположных поверхностях пластины - подложки из диэлектрика и соединены между собой электрически напыленной на боковые поверхности подложки по всему их периметру окантовкой из меди, к которой припаян выводной кабель с наконечником на свободном конце, отличающийся тем, что пластины электрода напылены смесью порошков меди и титана с соотношением массовых частей 3:1 соответственно сплошным однородным полем на каждой противолежащей поверхности подложки.