RU44117U1

RU44117U1 - DEVICE FOR MEASURING THE POLARIZATION POTENTIAL OF UNDERGROUND METAL STRUCTURE

Info

Publication number: RU44117U1
Application number: RU2004123121/22U
Authority: RU
Inventors: Ф.К. Фатрахманов; Н.А. Петров; И.Ю. Копьев; Б.И. Хмельницкий; А.Н. Улихин
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2005-02-27

Abstract

Полезная модель направлена на повышение надежности устройства, точности измерений и упрощение эксплуатации. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения поляризационного потенциала металлического подземного сооружения, состоящем из вспомогательного металлического электрода, покрытого, кроме рабочей поверхности, изоляционным материалом, пористой диафрагмы, корпуса и двух изолированных проводов, вспомогательный электрод выполнен в форме диска, один торец и боковая поверхность которого покрыты изоляционным материалом, а на втором торце последовательно размещены прокладка, пористая диафрагма, выполненная в форме мембраны, и корпус. Корпус снабжен изолирующей трубкой и имеет выступ, на который опирается фланец, соединенный со вспомогательным металлическим электродом прижимными винтами с гайками, изолированными от внешней среды. Корпус, прокладка и фланец выполнены из токонепроводящих материалов. Покрытие изоляционным материалом вспомогательного электрода может быть выполнено в форме крышки, прокладка - из химически и электрически прочного материала. Изолированные провода могут быть связаны со вспомогательным металлическим электродом через прижимные винты с гайками.The utility model is aimed at improving the reliability of the device, the accuracy of measurements and simplifying operation. The specified technical result is achieved by the fact that in the device for measuring the polarization potential of a metal underground structure, consisting of an auxiliary metal electrode coated, in addition to the working surface, with insulating material, a porous diaphragm, a housing and two insulated wires, the auxiliary electrode is made in the form of a disk, one end and the side surface of which is covered with insulating material, and a gasket, a porous diaphragm, made in series on the second end face in the form of a membrane, and the body. The housing is equipped with an insulating tube and has a protrusion on which a flange rests, connected to the auxiliary metal electrode with clamping screws and nuts isolated from the external environment. The body, gasket and flange are made of non-conductive materials. The auxiliary electrode can be coated with insulating material in the form of a cover, and the gasket can be made of chemically and electrically durable material. Insulated wires can be connected to the auxiliary metal electrode through clamping screws with nuts.

Description

Полезная модель относится к области защиты подземных металлических сооружений, например, трубопроводов, от коррозии и может быть использовано в нефтегазовой промышленности для определения защищенности любых подземных металлических коммуникаций при их катодной защите наложенным током.The utility model relates to the field of protection of underground metal structures, for example, pipelines, from corrosion and can be used in the oil and gas industry to determine the security of any underground metal communications with their cathodic protection by applied current.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является устройство для измерения поляризационного потенциала металлического подземного сооружения, состоящее из вспомогательного металлического электрода, покрытого, кроме рабочей поверхности, изоляционным материалом и имеющего отверстие со вставленным в него капилляром, выходящим одним концом на рабочую поверхность вспомогательного электрода и расположенным с ней на одном уровне пористой диафрагмой, другой конец капилляра закрытый пробкой, выполнен с расширением, в котором размещен электролит и электрод сравнения, причем вспомогательный электрод покрыт изоляционным материалом, кроме рабочей поверхности, а через крышку проходят два провода, один из которых подключен к электроду сравнения, а два других к вспомогательному электроду, (см. патент РФ №2149919, МПК7 С 23 F 13/00, приоритет 03.041997).The closest analogue of the proposed device is a device for measuring the polarization potential of a metal underground structure, consisting of an auxiliary metal electrode, covered, in addition to the working surface, with insulating material and having a hole with a capillary inserted into it, extending at one end to the working surface of the auxiliary electrode and located with it at one level with a porous diaphragm, the other end of the capillary is closed by a stopper, made with an extension in which an electrolyte and a reference electrode are placed, and the auxiliary electrode is covered with insulating material, except for the working surface, and two wires pass through the cover, one of which is connected to the reference electrode and the other two to the auxiliary electrode (see RF patent No. 2149919, IPC7 C 23 F 13/00, priority 03.041997).

Известному устройству присущи следующие недостатки. В капилляре возможно образование воздушных (газовоздушных) пузырьков, которые приводят к отказу устройства. Толщина стенки капилляра составляет не менее 0.5 мм и на измеряемую величину оказывают влияние падения напряжений посторонних электрических полей на этой толщине, что The known device has the following disadvantages. In the capillary, the formation of air (gas-air) bubbles is possible, which lead to a failure of the device. The capillary wall thickness is at least 0.5 mm and the measured value is influenced by the voltage drop of extraneous electric fields at this thickness, which

сказывается на точности измерения. При небольшом размере площади пористой диафрагмы на точность измерений оказывают негативное влияние местная микронеоднородность грунта. В связи с тем, что электролит, попадая в электрод сравнения, приводит к его «отравлению» и выходу из строя устройство раз в 1-2 недели необходимо извлекать из грунта и заменять электролит и электрод сравнения.affects the accuracy of the measurement. With a small area of the porous diaphragm, local microinhomogeneity of the soil negatively affects the measurement accuracy. Due to the fact that the electrolyte falling into the reference electrode leads to its “poisoning” and the device fails once every 1-2 weeks, it is necessary to remove it from the ground and replace the electrolyte and reference electrode.

При создании настоящей полезной модели решались технические задачи повышения надежности устройства, точности измерений и упрощение эксплуатации.When creating a real utility model, technical problems were solved to increase the reliability of the device, the accuracy of measurements and simplification of operation.

Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для измерения поляризационного потенциала металлического подземного сооружения, состоящем из вспомогательного металлического электрода, покрытого, кроме рабочей поверхности, изоляционным материалом, пористой диафрагмы, корпуса и двух изолированных проводов, согласно полезной модели вспомогательный электрод выполнен в форме диска, один торец и боковая поверхность которого покрыты изоляционным материалом, а на втором торце последовательно размещены прокладка, пористая диафрагма, выполненная в форме мембраны, и корпус. Корпус снабжен изолирующей трубкой и имеет выступ, на который опирается фланец, соединенный со вспомогательным металлическим электродом прижимными винтами с гайками, изолированными от внешней среды. Корпус, прокладка и фланец выполнены из токонепроводящих материалов. Покрытие изоляционным материалом вспомогательного электрода может быть выполнено в форме крышки, прокладка - из химически и электрически прочного материала. Изолированные провода могут быть связаны со вспомогательным металлическим электродом через прижимные винты с гайками.The stated technical problem is solved in that in the device for measuring the polarization potential of a metal underground structure, consisting of an auxiliary metal electrode coated, in addition to the working surface, with insulating material, a porous diaphragm, a housing and two insulated wires, according to a utility model, the auxiliary electrode is made in the form of a disk , one end and the side surface of which is covered with insulating material, and a gasket, porous a diaphragm made in the form of a membrane, and a housing. The housing is equipped with an insulating tube and has a protrusion on which a flange rests, connected to the auxiliary metal electrode with clamping screws and nuts isolated from the external environment. The body, gasket and flange are made of non-conductive materials. The auxiliary electrode can be coated with insulating material in the form of a cover, and the gasket can be made of chemically and electrically durable material. Insulated wires can be connected to the auxiliary metal electrode through clamping screws with nuts.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема устройства, на фиг.2 - узел А фиг.1, на фиг.3 - электрическая схема работы устройства.The utility model is illustrated in the drawing, where Fig. 1 is a diagram of a device, Fig. 2 is a node A of Fig. 1, Fig. 3 is an electrical diagram of a device.

Устройство состоит из вспомогательного металлического электрода 1 в виде диска, выполненного, например, из трубной стали, один торец и боковая поверхность которого покрыта изоляционным материалом 2, при этом покрытие может быть выполнено в форме крышки. На втором торце последовательно установлены прокладка 3, пористая диафрагма в виде мембраны 4 и корпус 5. Прокладка 3 выполнена из химически и электрически прочного материала, например, из фторопласта, а диаметры прокладки 3 и мембраны 4 должны быть равны диаметру корпуса 5 в месте опирания одного его торца на мембрану 4. Второй торец корпуса снабжен изолирующей трубкой 6 из ПВХ.The device consists of an auxiliary metal electrode 1 in the form of a disk made, for example, of tubular steel, one end and the side surface of which is covered with insulating material 2, while the coating can be made in the form of a cover. At the second end, a gasket 3, a porous diaphragm in the form of a membrane 4 and a housing 5 are sequentially installed. The gasket 3 is made of chemically and electrically strong material, for example, fluoroplastic, and the diameters of the gasket 3 and membrane 4 should be equal to the diameter of the housing 5 at the point of abutment its end to the membrane 4. The second end of the body is equipped with an insulating tube 6 of PVC.

Корпус 5 выполнен с выступом, на который опирается фланец 7. Корпус прижимается фланцем 7 к вспомогательному электроду 1 через прокладку 3 и мембрану 4 с помощью прижимных винтов 8 с гайками 9. Устройство снабжено двумя изолированными проводами 10, первые концы которых подсоединены к винтам 8, а вторые концы подключается на время работы устройства к контролируемому сооружению 11 и измерительному прибору 12. Места контакта проводов с винтами изолируются от внешней среды, а изолирующая трубка 6 закрыта пробкой 13.The housing 5 is made with a protrusion on which the flange 7 rests. The housing is pressed by the flange 7 to the auxiliary electrode 1 through the gasket 3 and the membrane 4 by means of clamping screws 8 with nuts 9. The device is equipped with two insulated wires 10, the first ends of which are connected to the screws 8, and the second ends are connected for the duration of the operation of the device to the controlled structure 11 and the measuring device 12. The contact points of the wires with the screws are isolated from the external environment, and the insulating tube 6 is closed by a plug 13.

Измерения поляризационного потенциала металлического подземного сооружения, например, трубопровода производят следующим образом.The polarization potential of a metallic underground structure, for example, a pipeline, is measured as follows.

В корпус и изолирующую трубку заливается электролит 14, которым может служить грунтовая вода или вода из ближайшего водоема. Изолирующая трубка 6 закрывается крышкой 13. В месте проведения измерений ручным буром в непосредственной близости от трубопровода An electrolyte 14 is poured into the casing and the insulating tube, which can serve as groundwater or water from the nearest reservoir. The insulating tube 6 is closed by a cover 13. In the place of measurements with a hand drill in the immediate vicinity of the pipeline

11 проходится скважина таким образом, чтобы опускаемое на забой скважины предлагаемое устройство располагалось как можно ближе к трубопроводу, т.к. чем ближе к контролируемому сооружению располагается вспомогательный электрод, тем точнее результаты измерений. Затем производится обратная засыпка скважины с размещенным в ней устройством. После этого производится соединение одного из изолированных проводов 10 к трубопроводу 11 через контрольный вывод 16 контрольно-измерительного пункта трубопровода 17. Из изолирующей трубки 6 вынимается пробка 13 и в трубку вставляется электрод сравнения 14 с погружением в электролит 14. Второй изолированный провод 10 и электрод сравнения 15 подключаются к измерительному прибору - вольтметру 12.11, the well is passed so that the proposed device lowered onto the bottom of the well is located as close to the pipeline as possible. the closer to the controlled structure the auxiliary electrode is located, the more accurate the measurement results. Then the backfill of the well is carried out with the device placed in it. After this, one of the insulated wires 10 is connected to the pipe 11 through the control terminal 16 of the test point of the pipe 17. A plug 13 is removed from the insulating tube 6 and a comparison electrode 14 is inserted into the tube with immersion in electrolyte 14. The second insulated wire 10 and the comparison electrode 15 are connected to a measuring device - voltmeter 12.

Вспомогательный металлический электрод 1 устройства, уложенного в грунт рядом с трубопроводом, гальванически подключен к трубопроводу. Поэтому потенциал вспомогательного металлического электрода (после релаксации) равен потенциалу трубопровода в сквозных дефектах изоляции. Электролитический контакт между электролитом в корпусе 5 и изолирующей трубке 6 с окружающим устройство грунтом обеспечивается только через боковую поверхность пористой диафрагмы-мембраны 4, насыщенной электролитом.The auxiliary metal electrode 1 of the device, laid in the ground next to the pipeline, is galvanically connected to the pipeline. Therefore, the potential of the auxiliary metal electrode (after relaxation) is equal to the potential of the pipeline in the through defects of insulation. Electrolytic contact between the electrolyte in the housing 5 and the insulating tube 6 with the soil surrounding the device is provided only through the side surface of the porous diaphragm-membrane 4 saturated with electrolyte.

Измерения поляризационного потенциала вспомогательного металлического электрода осуществляются по электролитической цепи «боковой торец мембраны, насыщенной электролитом - электролит, залитый в корпус и изолирующую трубку - электрод сравнения - вольтметр - вспомогательный металлический электрод - грунт между вспомогательным металлическим электродом и мембраной».The polarization potential of the auxiliary metal electrode is measured along the electrolytic circuit "the side end of the membrane saturated with electrolyte is the electrolyte embedded in the housing and the insulating tube - reference electrode - voltmeter - auxiliary metal electrode - soil between the auxiliary metal electrode and the membrane."

Благодаря близкому расположению бокового торца мембраны (30-40 мкм) к вспомогательному металлическому электроду, в измеряемой Due to the proximity of the lateral end of the membrane (30-40 μm) to the auxiliary metal electrode, in the measured

величине отсутствуют омические потенциалы (падения напряжения посторонних электрических полей, в т.ч. и поля токов катодной защиты).the magnitude there are no ohmic potentials (voltage drops of extraneous electric fields, including the field of currents of cathodic protection).

Измерения потенциала осуществляются по всему участку вспомогательного металлического электрода, прилегающему к периметру мембраны, поэтому в результате измерений элиминируется возможная микронеоднородность грунта, прилегающего к вспомогательному металлическому электроду.Potential measurements are carried out over the entire area of the auxiliary metal electrode adjacent to the perimeter of the membrane; therefore, the possible microinhomogeneity of the soil adjacent to the auxiliary metal electrode is eliminated as a result of the measurements.

Электролитическая цепь надежно электрически изолирована от окружающего грунта, поэтому в измеряемый сигнал исключено попадание посторонних электрических полей.The electrolytic circuit is reliably electrically isolated from the surrounding soil, therefore, extraneous electric fields are excluded from the measured signal.

После выполнения измерений вольтметр 12 и электрод сравнения отключаются от устройства, а изолирующая трубка закрывается пробкой 13.After measurements, the voltmeter 12 and the reference electrode are disconnected from the device, and the insulating tube is closed by a plug 13.

Claims

1. A device for measuring the polarization potential of a metal underground structure, consisting of an auxiliary metal electrode coated, in addition to the working surface, with insulating material, a porous diaphragm, a housing and two insulated wires, characterized in that the auxiliary electrode is made in the form of a disk, one end and side the surface of which is covered with insulating material, and at the second end there is a gasket, a porous diaphragm made in the form of a membrane, and a housing equipped with insulated tube and having a protrusion on which a flange rests, connected to the auxiliary metal electrode by clamping screws with nuts isolated from the external environment, and the body, gasket and flange are made of non-conductive materials.

2. The device according to claim 1, characterized in that the coating with an insulating material of the auxiliary electrode is made in the form of a cover.

3. The device according to claim 1, characterized in that the insulated wires are connected to the auxiliary metal electrode through the clamping screws with nuts.

4. The device according to claim 1, characterized in that the gasket is made of chemically and electrically durable material.