Установка для контроля катодной защиты

Авторы патента:

G01N17/02 - электрохимические измерительные системы для измерения действия атмосферы, коррозии или степени защиты от коррозии (G01N 17/04 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2783858:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" (RU)

Изобретение относится к устройствам для контроля катодной защиты с автономным питанием и может быть использовано для контроля электрохимической защиты металлических конструкций, в том числе морских и других сооружений от коррозии. Установка для контроля катодной защиты содержит источник питания с его системой преобразования тока, электромагнитный размыкатель цепи катодной защиты, диэлектрическую рамку с закрепленными на ней испытуемыми и контрольными образцами, анодным заземлителем и электродом сравнения, силовые и измерительные кабельные линии, при этом дополнительно содержит электроизмерительные приборы в виде логгеров для измерения потенциала и тока катодной защиты; источник питания выполнен в виде солнечной панели, а система преобразования тока выполнена в виде двух последовательно соединенных между собой нерегулируемого импульсного полупроводникового преобразователя постоянного тока и регулируемого импульсного полупроводникового преобразователя постоянного тока; выводы солнечной панели при этом соединены с питающим входом данного нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока; электропитание катушки электромагнитного размыкателя выполнено от этого нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока через схему задержки; выход нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока также соединен с питающим входом регулируемого импульсного преобразователя постоянного тока, минусовой выход которого электрически соединен с испытуемыми образцами через калиброванные резисторы, а плюсовой его выход соединен через переключающий контакт электромагнитного размыкателя с нерастворимым анодом. Техническим результатом является возможность обеспечения непрерывного автоматического и автономного режима работы устройства контроля катодной защиты. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электрохимической защиты морских и других металлических сооружений от коррозии в морской воде.

Известна, например, установка для катодной защиты, содержащая коррозионно-индикаторный зонд (способ определения эффективности катодной защиты подземных стальных сооружений и коррозионно-индикаторный зонд для его осуществления, а.с. SU №1620506 А1, МПК C23F 13/02, публикация 15.01.1991), с помощью которого определяют полярность сооружения по отношению к образцу, концентрация кислорода на поверхности которого равна нулю, посредством имеющегося коррозионно-индикаторного зонда. Ее недостатком является необходимость использования переносного полярографа для фиксации предельного тока по кислороду с последующим сравнением его величины с измеренным значением тока катодной защиты сооружения. Таким образом, эта установка не может использоваться в автоматическом режиме в течение продолжительного времени. Кроме того, используемое для электрохимических измерений оборудование имеет высокую стоимость.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и совокупности признаков является установка для испытаний анодных заземлителей в морских условиях, принятая за прототип (патент РФ №2678942 С1, МПК G01N 17/02, публикация 04.02.2019), содержащая станцию катодной защиты, выполненную в виде регулируемого источника постоянного тока, подключенную к защищаемому сооружению, площадки заземлителей с установленными на них испытываемыми анодными заземлителями, клеммный шкаф с клеммной панелью, силовые и измерительные провода, резистивные устройства. При этом питание данной станции катодной защиты выполнено от внешнего (берегового) источника электроснабжения, а анодные заземлители расположены внутри диэлектрических экранов. При подключении станции катодной защиты к береговому источнику электроснабжения осуществляют контроль катодной защиты металлических сооружений.

Недостаток этой установки заключается в том, что с ее помощью невозможно обеспечить продолжительный автоматический контроль катодной защиты металлических сооружений, т.к. она не является автономной, а ее питание производится от берегового источника электроснабжения. Поэтому при отсутствии такого источника данное изобретение использоваться, очевидно, не может, что является его недостатком. Кроме того, эта установка имеет относительно сложное устройство из-за наличия большого количества элементов в ее составе, и поэтому она характеризуется достаточно высокой стоимостью.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в устранении указанных недостатков, а именно: упрощение устройства контроля катодной защиты, снижение его стоимости, а также обеспечение непрерывного автоматического и автономного режима его работы.

Поставленная задача достигается тем, что в известной установке для контроля катодной защиты, содержащей источник питания с его системой преобразования тока, электромагнитный размыкатель цепи катодной защиты, диэлектрическую рамку с закрепленными на ней испытуемыми и контрольными образцами, анодным заземлителем и электродом сравнения, силовые и измерительные кабельные линии, в отличие от него заявляемое устройство дополнительно содержит электроизмерительные приборы в виде логгеров для измерения потенциала и тока катодной защиты. Источник питания выполнен в виде солнечной панели, а система преобразования тока выполнена в виде двух последовательно соединенных между собой нерегулируемого импульсного полупроводникового преобразователя постоянного тока и регулируемого импульсного полупроводникового преобразователя постоянного тока. Выводы солнечной панели при этом соединены с питающим входом данного нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока. Электропитание катушки электромагнитного размыкателя выполнено от этого нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока через схему задержки. Выход нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока также соединен с питающим входом регулируемого импульсного преобразователя постоянного тока, минусовой выход которого электрически соединен с испытуемыми образцами через калиброванные резисторы, а плюсовой его выход соединен через переключающий контакт электромагнитного размыкателя с нерастворимым анодом. Реле-размыкатель выполнено, в частном случае, по типу SRD-12VDC-SL-A, а солнечная батарея выполнена по типу SDM-500.

Благодаря тому, что предложенная установка для контроля катодной защиты выполнена в компактно-модульном (переносном) исполнении, достигается существенное упрощение ее конструкции, а также снижение ее стоимости. Благодаря тому, что предложенная установка содержит малое число элементов, она характеризуется большей надежностью, долговечностью и практически не нуждается в обслуживании, что является дополнительным преимуществом заявляемой установки.

Заявляемая установка для контроля катодной защиты реализуется посредством схемы, изображенной на фиг. 1 - Схема контроля катодной защиты.

Заявляемая установка для контроля катодной защиты (фиг. 1) содержит солнечную панель (1), полупроводниковый импульсный преобразователь постоянного тока ИППТ (2) с нерегулируемым выходом 12 В, полупроводниковый импульсный преобразователь постоянного тока ИППТ (3) с регулируемым выходом 0,5…2,5 В, реле-размыкатель (4) цепи "анод - защищаемый объект", схему задержки (5) подачи напряжения на реле-размыкатель (4), прибор для измерения потенциалов испытуемых катодных образцов - логгер (6) и электрод сравнения (7). Питание ИППТ (2) выполнено от солнечной панели (1). Выход ИППТ (2) соединен с входом схемы задержки (5) и с входом ИППТ (3). Напряжение с выхода данной схемы задержки (5) с задержкой 5…7 мин подается на катушку реле-размыкателя (4).

Минус с выхода ИППТ (3) соединен с каждым испытуемым образцом (8…11) через каждый соответствующий калиброванный резистор (12…15), а плюс его соединен с анодом (16) через замыкающий контакт (17) реле-размыкателя (4), катушка которого подключена к выходу схемы задержки (5). ИППТ (3) при этом служит для регулирования выходного тока. Анод (16), испытуемые (8…11) и контрольные (18…21) образцы, подверженные естественной коррозии, закреплены на диэлектрической рамке (22).

Потенциометр - логгер (6), подключаемый между электродом сравнения (7) и, соответственно, выводом каждого испытуемого образца (8…11), служит для контроля и записи катодных потенциалов данных испытуемых образцов (8…11). Амперметр - логгер (23), подключаемый поочередно в разрывы цепей между калиброванными резисторами (12…15) и испытуемыми образцами (8…11) соответственно, служит для контроля протекающего тока через каждый данный образец (8…11). Информация о величинах потенциалов и токов также может передаваться дистанционно (не показано).

Заявляемая установка для контроля катодной защиты, работающая параллельно с основной схемой катодной защиты защищаемого от коррозионного разрушения объекта, функционирует следующим образом. С наступлением светлого времени суток при достижении на выходе солнечной панели (1) нижнего значения напряжения (3,0 В) работы ИППТ (2) формирует выходное напряжение 12 В, схема задержки (5), предназначенная для стабилизации работы схемы катодной защиты в периоды включения и отключения (предотвращение эффекта "дребезга") начинает отсчет времени задержки подачи напряжения на катушку реле-размыкателя (4). По истечении заданного времени задержки реле-размыкатель (4) включается и через его замыкающий контакт (17) напряжение подается на нерастворимый анод (16). При этом образцы (8…11) оказываются под катодной защитой до наступления темного времени суток, при котором происходит отключение питания из-за прекращения работы солнечной панели (1). В отсутствии катодной защиты в темное время суток защищаемый объект и испытуемые образцы (8…11) заявляемого устройства от агрессивного воздействия морской среды предохраняются за счет сформировавшихся на их металлических поверхностях солевых катодных отложений, состоящих из карбоната кальция СаСО₃ и гидроксида магния Mg(OH)₂.

Для измерения токов через испытуемые образцы (8..11) в разрыв цепей между калиброванными резисторами (12…15) и данными испытуемыми образцами (8…11) могут подключаться логгеры-измерители тока; а для измерения защитного потенциала каждого из испытуемых образцов (8…11) может подключаться логгер-измеритель напряжения, плюсовой контакт которого при этом подключают к электроду сравнения, выполненному по методике ВСН 39-84 (катодная защита).

Устройство контроля катодной защиты работает параллельно с основной схемой катодной защиты морских сооружений с их питанием от солнечной батареи (1), марка металла испытуемых образцов (8…11) соответствует марке металла сооружения, находящегося под катодной защитой.

Благодаря тому, что источник питания выполнен в виде солнечной панели, а также тому, что защита объекта от коррозии обеспечивается круглосуточно, как в светлое время суток, так и в темное время суток - за счет солевых катодных отложений, достигается непрерывный автоматический и автономный режим работы заявляемой установки.

1. Установка для контроля катодной защиты, содержащая источник питания с его системой преобразования тока, электромагнитный размыкатель цепи катодной защиты, диэлектрическую рамку с закрепленными на ней испытуемыми и контрольными образцами, анодным заземлителем и электродом сравнения, силовые и измерительные кабельные линии, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электроизмерительные приборы в виде логгеров для измерения потенциала и тока катодной защиты; источник питания выполнен в виде солнечной панели, а система преобразования тока выполнена в виде двух последовательно соединенных между собой нерегулируемого импульсного полупроводникового преобразователя постоянного тока и регулируемого импульсного полупроводникового преобразователя постоянного тока; выводы солнечной панели при этом соединены с питающим входом данного нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока; электропитание катушки электромагнитного размыкателя выполнено от этого нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока через схему задержки; выход нерегулируемого импульсного преобразователя постоянного тока также соединен с питающим входом регулируемого импульсного преобразователя постоянного тока, минусовой выход которого электрически соединен с испытуемыми образцами через калиброванные резисторы, а плюсовой его выход соединен через переключающий контакт электромагнитного размыкателя с нерастворимым анодом.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что реле-размыкатель выполнено по типу SRD-12VDC-SL-A.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что солнечная панель выполнена по типу SDM-500.

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к средствам измерения окислительно-восстановительного потенциала расплавов солей на основе LiF-BeF2 жидко-солевого реактора (ЖСР), и может быть использовано для исследования коррозионной стойкости конструкционных материалов кого типа реакторов. Устройство измерения окислительно-восстановительного потенциала расплавленных солей содержит электрически изолированные друг от друга с помощью нитрида бора молибденовую подложку динамического бериллиевого электрода и молибденовый индикаторный электрод, представляющие собой молибденовые стержни, а также противоэлектрод, при этом противоэлектрод выполнен в виде трубы из плотного графита, молибденовые стержни размещены в двухканальной алундовой соломке, которая помещена в стальную трубку, соединенную с противоэлектродом для обеспечения токоподвода к нему, при этом площадь поверхности противоэлектрода, предназначенной для погружения в расплав, не менее чем в 5 раз превышает площадь погружаемой в расплав поверхности молибденовой подложки динамического бериллиевого электрода, при том что бериллиевый электрод сравнения расположен внутри противоэлектрода, а молибденовый индикаторный электрод выступает наружу из противоэлектрода на глубину, зафиксированную таким образом, чтобы расстояние от его торца до торца противоэлектрода было не менее одного диаметра противоэлектрода.

Измеритель тока протекторной защиты морских сооружений // 2781549

Изобретение относится к системе мониторинга коррозионных процессов на стальных подводных сооружениях с протекторной защитой для определения коррозионной опасности и эффективности электрохимической защиты. Измеритель тока состоит из диэлектрического водонепроницаемого корпуса с конусным пластиковым окончанием, на котором установлен стальной контакт из неподверженного морской коррозии металла, при этом контакт внутри диэлектрического водонепроницаемого корпуса подключен к выключателю, который подключен к цифровому амперметру с вынесенным дисплеем, амперметр подключен к элементу питания, а элемент питания к измерительному электроду, изготовленному из сплава, не подверженного коррозии.

Устройство измерения окислительно-восстановительного потенциала расплавленных смесей на основе системы lif-bef2 // 2774309

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к средствам контроля состава солевых смесей жидкосолевого реактора и исследования коррозионной стойкости конструкционных материалов реактора. Устройство измерения окислительно-восстановительного потенциала расплавленных смесей на основе системы LiF-BeF2 содержит изолированные друг от друга молибденовую подложку динамического бериллиевого электрода, молибденовый индикаторный электрод и противоэлектрод, при этом молибденовая подложка динамического бериллиевого электрода и молибденовый индикаторный электрод размещены и загерметизированы с помощью силиконового узла в корундовой двухканальной трубке, герметично установленной с одного конца в стальную трубку с прикрепленной к ней с другого конца стальной втулкой с футоркой, на наружной поверхности которой закреплен противоэлектрод в виде трубы из плотного графита с отверстиями, причем стальная трубка, стальная втулка с футоркой и противоэлектрод образуют единый корпус, а внутри футорки вкручен изолятор из нитрида бора с каналами, через которые проходят молибденовая подложка бериллиевого электрода и индикаторный электрод, при этом площадь поверхности противоэлектрода, предназначенной для погружения в расплав, не менее чем в 5 раз превышает площадь погружаемой в расплав поверхности молибденовой подложки динамического бериллиевого электрода.

Устройство определения мест расположения дефектов в изоляционном покрытии на трубопроводах, уложенных под водными преградами // 2770170

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство поиска дефектов в изоляционном покрытии на трубопроводах, уложенных под водными преградами, состоит из неполяризующихся электродов сравнения, рамки, тросика фуникулера, сматывающего устройства, барабана, счетчика длины кабеля, записывающего прибора, при этом на рамке жестко закреплены неполяризующиеся электроды сравнения, каждый электрод рамки соединен со жгутом проводов, все соединения проводов с электродами сравнения герметичны, и указанная рамка закреплена на тросике фуникулера, проходящего над трубопроводом между опорами, расположенными по берегам водной преграды над осью трубопровода.

Устройство для неразрушающего электрохимического контроля состояния поверхности металлических образцов в электролите // 2761767

Изобретение относится к области неразрушающего электрохимического контроля состояния поверхности металлических образцов и может быть использовано для оценки состояния материалов при длительном содержании в природной воде, в частности материалов подводных устройств длительной эксплуатации. Устройство для неразрушающего электрохимического контроля состояния поверхности металлических образцов в электролите включает цепь для измерения потенциалов электродов, при этом цепь состоит из корпуса электрохимической ячейки, выполненного из изолирующего материала и имеющего пазы для размещения в них токовых электродов, регистрирующих электродов, тестируемых образцов, и концентраторов тока, установленных между регистрирующими электродами и тестируемыми образцами, над которыми сверху в тех же пазах размещены токоограничивающие изоляционные заглушки, а также она состоит из генератора тока, соединенного через резисторы посредством провода с токовыми электродами, помещенными в корпус электрохимической ячейки, заполненной электролитом, в который также погружены регистрирующие электроды, соединенные проводами с входами измерителей потенциалов, и тестируемые образцы, причем токовые и регистрирующие электроды выполнены из прямоугольных кусков сетки из нержавеющей стали и имеют корпус электрода, выполненный из изоляционного материала и имеющий полость для вставления сетки, при этом нижняя часть корпуса электрода выполнена перфорированной, предназначенной для свободного протекания электролита в электрохимической ячейке и электрического контакта электролита и металлической сетки, которая в свою очередь соединена посредством лепестка, болта и шайбы с проводами, соединяющими соответствующий электрод с генератором тока и измерителем потенциала, а токовые и регистрирующие электроды, корпус для крепления образцов, концентратор тока и изоляционные заглушки имеют одинаковую ширину, равную ширине электрохимической ячейки.

Способ определения скорости и типа коррозии // 2761382

Изобретение относится к способам определения скорости коррозии в автоматизированных системах коррозионного мониторинга. Способ определения скорости и типа коррозии заключается в том, что на внутренней поверхности образца-свидетеля, изготовленного в виде металлической пластины с внешней и внутренней противоположными параллельными поверхностями, размещают совмещенный пьезоэлектрический преобразователь, акустический излучатель и акустический приемник, внешнюю поверхность образца-свидетеля помещают в среду, вызывающую ее коррозию, а внутреннюю поверхность образца-свидетеля закрывают защитным кожухом, предотвращающим контакт со средой, на вход/выход совмещенного пьезоэлектрического преобразователя подают излучающий сигнал нормального зондирования в виде электрического импульса, который возбуждает в образце-свидетеле импульс ультразвуковой продольной акустической волны зондирующего сигнала нормального зондирования, и определяют значение текущей толщины образца-свидетеля при нормальном зондировании, на вход акустического излучателя подают излучающий сигнал наклонного зондирования в виде электрического импульса, по разнице моментов времени подачи на вход акустического излучателя излучающего сигнала наклонного зондирования и фиксации на выходе акустического приемника отраженного донного сигнала наклонного зондирования определяют значение текущей толщины образца-свидетеля для наклонного зондирования, на основе сопоставления значений текущей толщины образца-свидетеля, определенной для нормального зондирования, и толщины образца-свидетеля для нормального зондирования вычисляют скорость коррозии, протекающей на внешней поверхности металлической пластины образца-свидетеля, на основе сопоставления значения текущей толщины образца-свидетеля для нормального зондирования и текущей толщины образца-свидетеля для наклонного зондирования судят о типе коррозии, протекающей на внешней поверхности металлической пластины образца-свидетеля, при этом место расположения на внутренней поверхности образца-свидетеля совмещенного пьезоэлектрического преобразователя, материал излучающей и принимающей призм, углы наклонных граней и их место расположения на внутренней поверхности образца-свидетеля выбирают такими, чтобы область рассеяния совпадала с областью зондирования на внешней поверхности образца-свидетеля, при этом акустический излучатель может возбуждать в образце-свидетеле зондирующий сигнал, а акустический приемник принимать из материала образца-свидетеля донный сигнал как в виде импульсов ультразвуковой поперечной, так и продольной акустической волны.

Установка для определения скорости коррозии материалов в расплавленных солях // 2758772

Изобретение относится к устройствам для исследования коррозионной стойкости конструкционных материалов высокотемпературных устройств, преимущественно реакторов для работы с расплавами галогенидов щелочных металлов, применяемых в пирохимической и пирометаллургической переработке отработавшего ядерного топлива.

Способ и устройство стабилизации электродного потенциала безэлектролитного электрода сравнения // 2750847

Изобретение относится к обеспечению промышленной безопасности опасных производственных объектов и предназначено для работы в составе системы катодной защиты для выявления факта электрохимической коррозии металла подземных сооружений. Техническим результатом изобретения является обеспечение поддержания стабильного электродного потенциала электрода сравнения.

Многоканальный датчик коррозии и эрозии, реализующий метод электрического сопротивления // 2744351

Изобретение относится к неразрушающему контролю объектов нефтегазовой сферы и может быть использовано для измерения параметров процессов коррозии и эрозии металлов в промысловых средах с целью диагностики состояния технологического оборудования и трубопроводов. Техническим результатом изобретения является реализация мониторинга коррозионно-эрозионной активности транспортируемых многофазных промысловых сред по всему сечению трубопровода посредством одного устройства.

Система детектирования "ручейковой" коррозии // 2744349

Изобретение относится к неразрушающему контролю объектов нефтегазовой сферы и может быть использовано для измерения параметров процессов коррозии в трубопроводах, транспортирующих промысловые среды. Система детектирования «ручейковой» коррозии включает установленные в трубопроводе в непосредственной близости друг от друга датчики скорости коррозии, реализующие метод электрического сопротивления и метод сопротивления линейной поляризации, причем первый измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, установлен в центральной части трубопровода, а второй измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, и измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, установлены заподлицо с нижней образующей трубопровода, при этом измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, соединен с измерительным преобразователем датчика скорости коррозии, реализующим метод сопротивления линейной поляризации, а также обеспечивающим реализацию функции оценки минерализации среды, при этом в нее дополнительно введен процессор, выполненный с возможностью передачи данных в компьютерную сеть, а датчик скорости коррозии, реализующий метод электрического сопротивления, выполнен многоканальным и содержит несколько дополнительных измерительных зондов, установленных заподлицо с нижней образующей трубопровода, соединенных своими выходами с многоканальным измерительным преобразователем датчика, датчики скорости коррозии через свои измерительные преобразователи имеют постоянную связь с процессором посредством резидентных интерфейсов.