Электрод сравнения

Авторы патента:

C23F13/06 - конструктивные элементы устройств катодной защиты или их сборки

Изобретение относится к средствам контроля за величиной защитного потенциала на защищаемом объекте, а именно к электродам сравнения медносульфатным неполяризующимся, и может быть использовано в составе станций катодной защиты для измерения потенциала подземных металлических сооружений. Повышение надежности работы электрода достигается за счет того, что его корпус выполнен из керамического материала с открытой пористостью, которая занимает от 20 до 40% его площади, а электролит дополнительно содержит гипс или перлит при следующем соотношении компонентов, мас. %: гипс или перлит 10-50; соль меди 5-30; вода 5-30; этиленгликоль 5-15. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электрохимической защите объектов от коррозии, в частности, к средствам контроля за величиной защитного потенциала на защищаемом объекте, а именно - к электродам сравнения медносульфатным неполяризующимся. Может использоваться в составе станций катодной защиты для измерения потенциала подземных металлических сооружений.

Известен электрод сравнения с длительным сроком службы для катодной защиты по патенту Китая на изобретение CN №207313710, C23F 13/00, 2018. Электрод сравнения содержит керамический корпус с медным проводом внутри, соединенным с кабелем. Внутри корпуса помещен наполнитель из кристаллов сульфата меди. Большая часть керамического корпуса покрыта герметизирующей эмалью. Недостатком является невысокие эффективность устройства. Герметизирующее покрытие уменьшает площадь контакта электрода с рабочей средой, а повышенная пористость в местах отсутствия покрытия не исключает возможности вытекания электролита, перешедшего в жидкое состояние, его загрязнение и забивание пор грязью, что приводит к ухудшению работы устройства, снижает точность измерений защитного потенциала.

Известен двухкамерный медно-сульфатный электрод сравнения неполяризующийся по патенту РФ №2339740, C23F 13/00, 2008, содержащий токонепроводящий корпус с электролитической камерой с вмонтированным в него медным стержнем с сигнальным проводником и датчиком потенциала, установленным на корпусе. Корпус электролитической камеры заполнен электролитом, состоящим из воды дистиллированной, сульфата меди и этиленгликоля. Корпус содержит керамическую пористую диафрагму и ионообменную мембрану. Корпус дополнительно снабжен бентонитовой камерой, заполненной бентонитовой глиной. В месте сочленения камер установлены пластмассовая стабилизирующая шайба, ионообменная мембрана и пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой. В нижней части на корпусе бентонитовой камеры установлена пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой. Диафрагма выполнена с возможностью обеспечения электролитического контакта. Недостатком является сложность конструкции, недостаточная надежность работы электрода сравнения из-за возможности вытекания жидкого электролита.

В качестве ближайшего аналога для первого варианта заявляемого технического решения выбран электрод сравнения длительного действия по патенту РФ на полезную модель №178871. Электрод сравнения для коррозионных измерений при электрохимической защите подземных металлических конструкций содержит диэлектрический корпус и перфорированную крышку. В корпус, заполненный активатором, установлены пластины из разнородных металлов. В состав активатора входит медный купорос в количестве 30 масс. %, гипс - 10 масс. %, глина - 40 масс. % и вода в количестве 20 масс. %. Применение гипса в количестве 10 масс. % не позволяет полностью перевести активатор в твердое состояние и предотвратить его утечку в грунт, сложностью является и применение глины для создания хорошего электролитического контакта. Это обуславливает невысокую надежность работы электрода сравнения.

В качестве ближайшего аналога для второго варианта заявляемого технического решения выбран электрод сравнения длительного действия по патенту РФ на полезную модель №88355. Электрод сравнения содержит токонепроводящий корпус с вмонтированным медным стержнем с сигнальным проводником и датчиком потенциала, установленным на корпусе. Корпус состоит из электролитической камеры, заполненной электролитом, содержащим 35-36 вес. % сульфата меди, 25-30 вес. % этиленгликоля, и 5-8 вес. % загустителя - мелкодисперсного кремнезема (аэросила). Диафрагма выполнена из пластины пористого оксидированного титана толщиной 3,5÷4 мм и средним диаметром пор 0,04÷0,08 мкм. Недостаточная надежность работы электрода сравнения длительного действия обусловлена малым количеством загустителя, не предотвращающим возможность вытекания электролита через пористую пластину.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение надежности работы электрода сравнения.

Технический результат по первому варианту достигается тем, что в электроде сравнения, содержащем токонепроводящий корпус с медным электродом внутри, заполненный электролитом, содержащим соль меди и этиленгликоль, согласно изобретению, корпус выполнен из керамического материала с открытой пористостью, которая занимает от 20 до 40% его площади, электролит дополнительно содержит гипс при следующем соотношении компонентов в масс. %:

гипс	10-50
соль меди	5-30
вода	5-30
этиленгликоль	5-15.

Технический результат по первому варианту достигается тем, что в электроде сравнения, содержащем токонепроводящий корпус с медным электродом внутри, заполненный электролитом, содержащим соль меди и этиленгликоль, согласно изобретению, корпус выполнен из керамического материала с открытой пористостью, которая занимает от 20 до 40% его площади, электролит дополнительно содержит перлит при следующем соотношении компонентов в масс. %:

перлит	10-50
соль меди	5-30
вода	5-30
этиленгликоль	5-15.

Выполнение корпуса из керамического материала с открытой пористостью, в котором эта пористость достигает от 20 до 40% площади всего корпуса позволяет для обоих вариантов применения использовать поверхность корпуса в качестве ионообменного элемента для создания обмена электрическими частицами между грунтом и медным электродом. Корпус с указанной пористостью одновременно служит фильтром от загрязнения электролита грунтовой влагой. Благодаря такому конструктивному исполнению корпуса обеспечивается достаточно широкий контакт с рабочей средой, повышается надежность и точность измерений защитного потенциала. Указанные значения пористости являются оптимальными. При меньшей пористости снижается потенциал самого электрода сравнения, что недопустимо, т.к., согласно эксплуатационным нормативным документам электрод сравнения должен иметь постоянное значение базового потенциала, напроимер, «-100±20 мV» относительно эталонного хлорсеребрянного электрода с нулевым потенциалом. При увеличении степени пористости керамического корпуса внутрь электролита попадает грязь, что ухудшает работу электрода сравнения. Забивание грязью самих пор может привести к отказу в работе устройства.

На фиг. 1 представлен электрод сравнения.

Электрод сравнения содержит керамический корпус 1. Корпус 1 может быть выполнен в виде цилиндра, может иметь любую другую форму, например, конус. Верхний и нижний торцы керамической трубки корпуса 1 герметично закрыты, например, с помощью нанесения герметизирующих слоев 2 из эпоксидной смолы, или иным способом с помощью глухих крышек. В качестве материала корпуса 1 может использоваться Мультикорунд 82, в котором содержание оксида алюминия составляет более 60%, могут использоваться иные Мульткорунды. Внутри керамического корпуса 1 установлен медный электрод 3 в виде спирали, помещенной в электролит 4. К электроду 3 присоединяют измерительный кабель 5. Электролит 3 помещают в корпус 1 в твердом состоянии.

Состав электролита 3 по первому варианту исполнения включает сульфат меди или хлорид меди, водный дистиллят, этиленгликоль и гипс. Наличие гипса в количестве 40 масс. % обуславливает затвердевание электролита 3 до образования твердой субстанции. В таком состоянии электрод без изменения свойств может находиться до трех лет. Перед установкой электрода его замачивают на определенное время, в частности на 24 часа. После этого гипс - водный сульфат кальция переходит во влажную густую массу, способную к переносу электрических частиц, но не вытекающую в грунт через поры керамического корпуса 1.

Состав электролита 3 по второму варианту исполнения включает сульфат меди или хлорид меди, водный дистиллят, этиленгликоль и перлит. Перлит, состоящий из частиц вулканического стекла так же, как и гипс способствует затвердеванию электролита 3, что предотвращает его вытекание из корпуса 1 и повышает надежность работы устройства.

При формировании электролита медный купорос используют в виде смеси жидкости (насыщенного раствора) и кристаллов.

Электрод сравнения работает следующим образом.

Наполняют корпус 1 электрода сравнения электролитом указанного состава по первому или второму варианту, устанавливают значение потенциала электрода сравнения по отношению к хлорсеребряному электроду равное 100 мВ с допустимым отклонением ±20 мV. При необходимости, замачивают электрод сравнения. Устанавливают Электрод сравнения в грунт вблизи защищаемого подземного металлического сооружения на расстоянии 0,1-0,15 м для создания электролитического контакта. Соединяют электрод сравнения измерительным кабелем 5 с вольтметром контрольно-измерительного пункта. К вольтметру подключают и выходные кабели от подземного защищаемого объекта. Производят замеры потенциалов защищаемого объекта относительно значения потенциала электрода сравнения, как суммарного, с омической составляющей, так и поляризационного. Определяют эффективность противокоррозионной защиты указанных сооружений. Долговечность работы электрода сравнения обеспечивается за счет применения корпуса из керамики и за счет использования твердого электролита.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность работы электрода сравнения.

1. Электрод сравнения, содержащий токонепроводящий корпус с медным электродом внутри, заполненный электролитом, содержащим соль меди и этиленгликоль, отличающийся тем, что корпус выполнен из керамического материала с открытой пористостью, которая занимает от 20 до 40% его площади, а электролит дополнительно содержит гипс при следующем соотношении компонентов, мас. %:

гипс	10-50
соль меди	5-30
вода	5-30
этиленгликоль	5-15

2. Электрод сравнения, содержащий токонепроводящий корпус с медным электродом внутри, заполненный электролитом, содержащим соль меди и этиленгликоль, отличающийся тем, что корпус выполнен из керамического материала с открытой пористостью, которая занимает от 20 до 40% его площади, а электролит дополнительно содержит перлит при следующем соотношении компонентов, мас. %:

перлит	10-50
соль меди	5-30
вода	5-30
этиленгликоль	5-15

Изобретение относится к защите от коррозии анодно поляризуемых деталей в условиях контакта их с катодно поляризуемыми деталями при омывании места контакта морской водой, являющейся в данном случае электролитом.

Гальванический анод и способ защиты от коррозии // 2658536

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии. Расходуемый анод содержит по меньшей мере одну винтовую катушку, содержащую расходуемый металл и имеющую продольную ось, по меньшей мере один удлиненный электрический проводник, электрически соединенный с винтовой катушкой и намотанный винтовым образом вокруг по меньшей мере части продольной оси по меньшей мере одной винтовой катушки с обеспечением его соединения с указанной винтовой катушкой во множестве точек, и материал оболочки, окружающий по меньшей мере часть по меньшей мере одной винтовой катушки и, факультативно, часть по меньшей мере одного удлиненного электрического проводника.

Способ защиты погружного оборудования нефтедобывающей скважины от электрохимической коррозии // 2655682

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли. Способ включает спуск в обсадную колонну насоса с погружным электродвигателем, подключенным к станции управления через кабельную линию, состоящую из токоведущих изолированных жил и навитой на них броневой металлической ленты, причем нижний конец броневой ленты линии подключают к корпусу электродвигателя, а верхний конец ленты выводят из скважины и подключают к обсадной колонне.

Гальванический анод и способ защиты от коррозии // 2648907

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии. Расходуемый анод содержит первый расходуемый металл, второй расходуемый металл, являющийся менее электрохимически активным, чем первый расходуемый металл, причем первый расходуемый металл и второй расходуемый металл являются более электрохимически активными, чем сталь, материал оболочки, окружающий первый и второй расходуемые металлы, включающий в себя пористый строительный раствор, и по меньшей мере один удлиненный электрический проводник, электрически подсоединенный к аноду и выступающий из материала оболочки.

Способ эксплуатации трубопроводов системы нефтесбора и поддержания пластового давления нефтяного месторождения // 2588916

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии. Способ ремонта системы защиты от коррозии трубопроводов куста скважин нефтяного месторождения, содержащей установки катодной защиты скважин и протекторной защиты трубопроводов, групповую замерную установку (ГЗУ), станции катодной защиты (СКЗ) и анодные заземлители, характеризуется тем, что на корпусе ГЗУ монтируют кабельные линии с подключением к каждому трубопроводу и блок совместной защиты трубопроводов (БСЗТ), кабельные выводы подключают к регулировочному плато БСЗТ, протекторно-защищенные трубопроводы через диоды и регулируемые сопротивления подключают к катодно-защищенным трубопроводам в БСЗТ, при этом в качестве СКЗ используют СКЗ и анодные заземлители, смонтированные на скважине для катодной защиты обсадной колонны скважины с трубопроводом, катодно-защищенный трубопровод используют в качестве «донора» для обеспечения тока защиты остальных трубопроводов, защитный потенциал которых снизился менее минимально допустимого -0,9 В или срок службы протекторов которых истек, проставляют вставки для электрического разобщения трубопроводов и пункта схождения трубопроводов, все трубопроводы подключают к БСЗТ и производят регулировку тока защиты на трубопроводах, значения защитных потенциалов на которых превышают -1,05 В, производят снижение и перераспределение токов защиты между трубопроводами, протекторную защиту отключают при потенциале защиты менее -0,9 В, потенциал на вновь подключаемых трубопроводах устанавливают (-0,9) - (-1,05) В, при подключении одного из каналов БСЗТ к корпусу пункта схождения трубопроводов и трубопроводам до перемычки потенциал устанавливают порядка (-0,7) - (-0,8) В и регулируют величину токов утечек.

Анодный заземлитель // 2574618

Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии. Анодный заземлитель состоит из литого электрода с крестовидной формой сечения, имеющего равноудаленные выступы, соединенные дугами, выгнутыми от центра электрода, токоввод, кабель и термоусадочную муфту в форме колпака с отверстием для заливки герметика, при этом электрод имеет два токоввода, расположенных на противоположных торцах электрода и представляющих собой контактные узлы, содержащие вплавленные в электрод вставки цилиндрической формы диаметром 0,2-0,4 диаметра электрода, длиной 0,1-0,15 общей длины электрода, изготовленные с проточками глубиной 3-6 мм и шириной 5-15 мм, причем вставки вплавлены в электрод на 2/3 своей длины, а на боковой поверхности вставок, не залитой материалом электрода, выполнены площадки для крепления накладок размером 0,60-0,65 диаметра вставки, фиксирующих прижим кабеля токоввода в виде петли, причем вставки выполнены из сплава, обладающего коэффициентом термического расширения, близким к коэффициенту термического расширения материала электрода, а в качестве герметика использован кремнийорганический полимерный наполнитель.

Сборка анодных заземлителей // 2556844

Изобретение относится к катодной защите металлических объектов от коррозии и электрохимической обработки почв, илов и других дисперсных сред для очистки от загрязнений.

Защита стали в бетоне от коррозии // 2544330

Изобретение относится к способу и устройству коррозионной защиты стали в бетоне. Устройство содержит расходуемый анод, модификатор электрического поля и наполнитель с ионной проводимостью, устанавливают в полости, образованной в бетонном элементе, и расходуемый анод непосредственно соединяют со сталью.

Способ выполнения горизонтального анодного заземления в грунтах с высоким электрическим сопротивлением // 2540259

Изобретение относится к электрохимзащите от грунтовой коррозии и может найти применение в нефтяной, газовой, энергетических отраслях промышленности, а также в коммунальном хозяйстве при выполнении анодного заземления.

Способ и устройство электрохимической защиты трубопроводной арматуры от внутренней коррозии // 2536306

Изобретение относится к области электрохимической защиты трубопроводной арматуры от внутренней коррозии. Непосредственно на запорном элементе трубопроводной арматуры размещают анодные протекторы и закрепляют их на запорном элементе коррозионно-стойким резьбовым крепежом.