Способ измерения поляризационного потенциала металлических подземных сооружений без отключения станции катодной защиты

Изобретение относится к способам бесконтактной оценки с помощью электрохимического анализа эффективности катодной защиты подземных металлических сооружений. Поляризационный потенциал металлических подземных сооружений определяют без отключения станции катодной защиты измерением разности потенциалов «труба-земля». При этом измерительный прибор включается между катодным выводом и электродом сравнения, устанавливаемым на поверхности земли над осью (или около нее) трубопровода. Причем для исключения омической составляющей защитного потенциала измерения осуществляют с помощью осциллографа, отсчитывая по его градуированному экрану потенциал поверхности металлической трубы в моменты пауз между импульсами защитного тока. Технический результат заключается в оперативном измерении поляризационного потенциала металлических подземных сооружений. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам бесконтактной оценки с помощью электрохимического анализа эффективности катодной защиты поземных металлических сооружений.

Известен способ измерения электродных потенциалов подземных металлических сооружений, находящихся во внешнем поле электрических токов, путем исключения омической составляющей потенциала, для чего, с целью повышения точности, фиксируют потенциал вспомогательного электрода в момент его отключения от сооружения (а.с. СССР №305423, G01R 27/20).

Недостатками способа являются:

1) необходимость предварительной установки стационарных подземных неполяризующихся электродов сравнения и вспомогательных электродов в предполагаемых точках проведения измерений;

2) сложность проведения периодического обслуживания подземного неполяризующегося электрода сравнения.

Имеется способ определения электрических параметров металлического подземного сооружения путем его поляризации и измерения напряжения между металлическим подземным сооружением и электродом сравнения, для чего, с целью расширения функциональных возможностей, одновременно фиксируют ток в измерительном контуре, включающем металлическое подземное сооружение и электрод сравнения, затем изменяют направление поляризации и вновь производят замер между металлическим подземным сооружением, электродом сравнения и током в измерительном контуре, определяют омическое сопротивление измерительной цепи по формуле:

R_О=(U₁-U₂)/(I₁+I₂),

где I₁, U₁ - ток и напряжение в измерительном контуре при одном направлении поляризующего тока, когда он совпадает с направлением электродвижущей силы двойного слоя;

I₂, U₂ - ток и напряжение в измерительном контуре при другом направлении поляризующего тока;

определяют величину потенциала сооружения по формуле

Е=(U₁I₂-U₂I₁)/(I₁+I₂),

определяют величину поляризационного сопротивления R_П по формуле

R_П=0,5(U₁/I₁-U₂/I₂)

(а.с. СССР №1188663, G01R 19/00).

Существенными недостатками способа являются:

1) необходимость применения при измерениях помимо милливольтметра с высоким входным сопротивлением моста постоянного тока и миллиамперметра, что резко снижает оперативность проведения измерений;

2) усложнение определения поляризационного потенциала вследствие необходимости проведения дополнительных расчетов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится традиционный метод контроля электрохимической защиты - способ измерения разности потенциалов «труба-земля», при котором измерительный прибор (вольтметр или потенциометр) включается между катодным выводом и электродом сравнения, устанавливаемым на поверхности земли над осью (или около нее) трубопровода (Н.П.Глазов. Анализ современных методов измерения поляризационных потенциалов на магистральных трубопроводах. // Материалы совещаний, конференций, семинаров. Современное состояние и проблемы противокоррозионной защиты магистральных газопроводов и газопромысловых сооружений отрасли. М.: РАО Газпром, 1995, с.28-42).

Коренным недостатком способа следует назвать невозможность измерения поляризационного потенциала металла подземного сооружения, так как измеренная величина является суммарным потенциалом и содержит в себе омическую составляющую сопротивления грунта.

Задачей изобретения является оперативное измерение поляризационного потенциала металлических подземных сооружений.

Поставленная задача достигается способом определения поляризационного потенциала металлических подземных сооружений без отключения станции катодной защиты измерением разности потенциалов «труба-земля», при котором измерительный прибор включается между катодным выводом и электродом сравнения, устанавливаемым на поверхности земли над осью (или около нее) трубопровода, причем для исключения омической составляющей измерения осуществляют с помощью осциллографа, отсчитывая по его градуированному экрану потенциал поверхности металлической трубы в моменты пауз между импульсами защитного тока.

Новые существенные признаки:

1) измерения поляризационного потенциала металла наружной поверхности стальной подземной трубы производят методом отключения станции катодной защиты без ее физического отключения, в моменты пауз между защитными импульсами, так как все станции катодной защиты оборудованы тиристорными катодными станциями, работающими в импульсном режиме, чем достигается оперативность проведения измерений;

2) измерения разности потенциалов производят по градуированному экрану осциллографа;

3) повышается точность осуществления измерений вследствие того, что за время снятия показаний измерительный прибор обработает от 100 до 500 периодов импульсов, так как на проведение одного измерения требуется от 1 до 5 с;

4) проведение измерений стало возможным вследствие высокого быстродействия осциллографа.

Перечисленные новые существенные признаки, в совокупности с известными, обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Получение технического результата изобретения достигается тем, что измерения поляризационного потенциала U_П металлического подземного сооружения проводят методом отключения без физического отключения тиристорной катодной станции, в паузах t_П между защитными импульсами U_ЗИ, так как катодная тиристорная станция работает в импульсном режиме (Фиг.1).

Метод отключения основан на различии во времени спада поляризационного потенциала и омического падания напряжения. При отключении защитного тока омическое падение напряжения исчезает практически мгновенно, а спад поляризационного потенциала подземного стального сооружения происходит значительно медленнее.

Измерение поляризационного потенциала U_П подземного металлического сооружения производят между катодным выводом, подключенным к телу трубы, и неполяризующимся медно-сульфатным электродом сравнения.

Отсчет значения поляризационного потенциала U_П осуществляют по градуированному экрану осциллографа, который за время проведения измерения обрабатывает от 100 до 500 периодов импульсов, что повышает достоверность произведенных измерений.

Предлагаемый метод основан на том, что в процессе работы тиристорной катодной станции подземное металлическое сооружение в паузах t_П между защитными импульсами U_ЗИ оказывается свободным от действия катодной защиты.

Измерения поляризационного потенциала подземного трубопровода методом отключения без физического отключения станции катодной защиты возможно вследствие импульсного режима тиристорной катодной станции, которая осуществляет защиту подачей на трубопровод защитных импульсов U_ЗИ, амплитуда которых значительно превышает действующее значение защитного напряжения U_Д, измеряемое вольтметром на выходе катодной станции.

В момент подачи защитного импульса U_ЗИ на подземное сооружение, на экране осциллографа отображается изменяющийся по амплитуде во времени импульс суммарного потенциала U_∑И, металла подземного защищаемого катодной защитой сооружения.

В паузах t_П между защитными импульсами U_ЗИ на экране осциллографа отображается значение поляризационного потенциала U_П металла подземного трубопровода.

Перечень позиций и обозначений на чертеже Фиг.1 к заявке

Способ измерения поляризационного потенциала металлических подземных сооружений без отключения станции катодной защиты

U_ЗИ - изменяющийся со времени защитный импульс В на выходных зажимах тиристорной станции катодной защиты, измеренный осциллографом;

U_Д - действующее значение напряжения на выходных зажимах тиристорной станции катодной защиты В, измеренное вольтметром;

U_∑И - суммарный защитный потенциал В поверхности подземного стального катоднозащищенного трубопровода, измеряемый осциллографом; изменяющийся во времени вслед за изменением амплитуды защитного импульса U_ЗИ станции катодной защиты;

U_∑ - суммарный защитный потенциал В поверхности подземного стального катоднозащищенного трубопровода, измеренный вольтметром;

U_П - поляризационный потенциал В поверхности подземного стального трубопровода, измеряемый осциллографом;

t_П - время с пауз между защитными импульсами U_ЗИ;

Т_И - период с следования защитных U_ЗИ импульсов.

Способ определения поляризационного потенциала металлических подземных сооружений без отключения станции катодной защиты измерением разности потенциалов «труба-земля», при котором измерительный прибор включается между катодным выводом и электродом сравнения, устанавливаемым на поверхности земли над осью (или около нее) трубопровода, отличающийся тем, что для исключения омической составляющей защитного потенциала измерения осуществляют с помощью осциллографа, отсчитывая по его градуированному экрану потенциал поверхности металлической трубы в моменты пауз между импульсами защитного тока.