Устройство для измерения поляризационного потенциала трубопровода

Устройство относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности для определения защищенности трубопроводов при их катодной защите наложенным током. Устройство выполнено в виде зонда, измерительная часть которого состоит из электрода сравнения и металлического вспомогательного электрода, подключенного к трубопроводу и покрытого изоляционным материалом, кроме рабочей поверхности, и который имеет отверстие со вставленным в него капилляром, выходящим одним концом на рабочую поверхность вспомогательного электрода и расположенным с ней на одном уровне и заполненным электролитом, при этом электрод сравнения размещен на другом конце капилляра, вспомогательный электрод выполнен из металла, аналогичного металлу трубопровода, над рабочей поверхностью электрода расположен перфорированный нетокопроводящий экран, а электролит использован в виде геля. Устройство позволяет повысить точность измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Устройство относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности для определения защищенности трубопроводов при их катодной защите наложенным током.

Известно устройство для измерения поляризационного потенциала, состоящее из электрода сравнения длительного действия и вспомогательного электрода, устанавливаемого непосредственно у подземного сооружения [1]. Устройство работает следующим образом. Вспомогательный электрод периодически подключается к подземному сооружению. Поляризационный потенциал определяется путем измерения потенциала вспомогательного электрода в момент отключения его от подземного сооружения.

Недостатками указанного устройства являются его сложность вследствие необходимости применения коммутирующего устройства и наличие погрешности измерения, обусловленной задержкой измерения относительно момента отключения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство [2], выполненное в виде зонда, измерительная часть которого состоит из электрода сравнения и вспомогательного электрода, выполненного из металла, который кроме рабочей поверхности покрыт изоляционным материалом. Внутри вспомогательного электрода расположен капилляр, выходящий на рабочую поверхность электрода, оканчивающийся пористой диафрагмой и расположенный на одном уровне с рабочей поверхностью. Капилляр залит электролитом, в который погружают электрод сравнения. Вспомогательный электрод электрически соединяют с подземным сооружением.

К недостаткам известного устройства относится существенная погрешность измерения поляризационного потенциала трубопровода, обусловленная следующим:

1. Возможным различием величин собственных электрохимических потенциалов металлов вспомогательного электрода и контролируемого трубопровода.

2. Падением напряжения в пористой диафрагме.

3. Неучетом в устройстве экранирующего действия полимерного покрытия на реальном трубопроводе, так как потенциал, измеренный относительно рабочего электрода устройства, являющегося имитатором сквозного дефекта покрытия, например, существенно отличается от потенциала на участке трубопровода, хорошо гидроизолированном бездефектным покрытием. Кроме того, в подавляющем большинстве практических случаев необходимо измерять поляризационный потенциал не в сквозном дефекте покрытия, а под отслоившимся от трубопровода покрытием, где преимущественно и необходимо контролировать электрохимические условия развития щелевой коррозии и коррозионного растрескивания под напряжением, которые являются массовым явлением на длительно эксплуатирующихся трубопроводах.

Задача изобретения - повышение точности измерения поляризационного потенциала трубопровода, изолированного полимерным покрытием.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения поляризационного потенциала подземного металлического изолированного трубопровода, выполненном в виде зонда, измерительная часть которого состоит из электрода сравнения и металлического вспомогательного электрода, подключенного к трубопроводу и покрытого изоляционным материалом, кроме рабочей поверхности, который имеет отверстие со вставленным в него капилляром, выходящим одним концом на рабочую поверхность вспомогательного электрода и расположенным с ней на одном уровне и заполненным электролитом, на другом конце капилляра размещен электрод сравнения, вспомогательный электрод выполнен из металла, аналогичного металлу трубопровода, над рабочей поверхностью электрода расположен перфорированный нетокопроводящий экран, а электролит выполнен в виде геля.

На чертеже изображено поперечное сечение вспомогательного электрода устройства с экраном.

Предложенное устройство состоит из вспомогательного электрода 1, выполненного из металла, аналогичного металлу контролируемого трубопровода. В сквозном отверстии электрода 1 расположен капилляр 2, выходящий на рабочую поверхность 3, конец которого расположен на одном уровне с рабочей поверхностью 3. Капилляр заполнен электролитом, находящимся в виде геля. Вспомогательный электрод 1, кроме рабочей поверхности 3 покрыт материалом 4, имеющим гидро- и электроизоляционные свойства. На втулках 5, выполненных из нетокопроводящего материала, над рабочей поверхностью 3 электрода 1 расположен выполненный из нетокопроводящего материала экран 6 с перфорационными отверстиями 7. Радиус (R) отверстия 7, расстояние (h) от рабочей поверхности 3 до экрана 6, расстояние (х) между центрами капилляра 2 и отверстия 7 выбирают равными аналогичным размерам существующих дефектов изоляционного покрытия на трубопроводе.

Пример

Необходимо определить поляризационный потенциал трубопровода, изолированного от почвенной коррозии покрытием на основе липких полимерных лент. Известно, что трубы трубопровода изготовлены из стали марки 17Г1С. Определяют, что наиболее характерным повреждением покрытия на участке контроля является сквозной дефект изоляции площадью около 10 см², то есть радиус дефекта составляет около 1,8 см. Отслаивание покрытия в месте сквозного дефекта под действием катодной поляризации составляет около 100 см², то есть радиус отслаивания составляет около 5,6 см. При этом расстояние между отслоенным покрытием и металлом трубы составляет около 4 мм. Из фрагмента трубопровода, выполненного из стали марки 17Г1С, изготавливают вспомогательный электрод 1 устройства. Капилляр заполняют электролитом, находящимся в виде геля, в качестве гелеобразователя используют, например, карбоксиметилцеллюлозу. Изолируют электрод 1 кроме рабочей поверхности 3 материалом 4, например фрагментами полимерных лент, которые приклеивают к вспомогательному электроду. Над рабочей поверхностью 3 на втулках 5 длиной 4 мм устанавливают полиэтиленовый экран 6 с перфорационным отверстием 7 радиусом 1,8 см. В результате экранирования минимально защищена катодной защитой поверхность металла трубы в зоне отслаивания. Поэтому измерения необходимо выполнить именно в этой зоне, для этого располагают капилляр относительно отверстия таким образом, чтобы расстояние между их центрами составляло около 5,6 см.

Заглубляют вспомогательный электрод на глубину залегания дефекта покрытия и выполняют измерения между вспомогательным электродом, электрически подключенным к трубопроводу, и электродом сравнения, погруженным в электролит капилляра, вольтметром с высоким входным сопротивлением.

Эффект изобретения проявляется в том, что повышается точность измерения поляризационного потенциала трубопровода, изолированного полимерным покрытием, за счет исключения погрешности путем уравнивания собственных потенциалов электрода и трубопровода, и устранения падения напряжения в пористой диафрагме путем ее замены на токопроводящий электролит в виде геля.

Эффект изобретения проявляется также в том, что повышается точность измерения поляризационного потенциала на длительно эксплуатирующихся трубопроводах, имеющих отслоившееся от трубопровода покрытие. Устройство позволяет измерять поляризационный потенциал под покрытием, где преимущественно и необходимо контролировать электрохимические условия, что, в свою очередь, позволит своевременно выявлять места на трубопроводах, на которых существует вероятность развития щелевой локальной коррозии и коррозионного растрескивания под напряжением и, ремонтируя покрытие, устранять условия для развития повреждений и предотвращать аварии на трубопроводах.

Источники информации

1. ГОСТ 9.602-89. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии. - М.: Изд-во стандартов, 1989, с.42. [Аналог].

2. Патент РФ №2149919, МПК C23F 13/00. Опубл. 27.05.2000. Бюлл. №15 (II ч.), С.347. [Прототип].

1. Устройство для измерения поляризационного потенциала подземного металлического изолированного трубопровода, выполненное в виде зонда, измерительная часть которого состоит из электрода сравнения и металлического вспомогательного электрода, подключенного к трубопроводу и покрытого изоляционным материалом, кроме рабочей поверхности, и который имеет отверстие со вставленным в него капилляром, выходящим одним концом на рабочую поверхность вспомогательного электрода, расположенным с ней на одном уровне и заполненным электролитом, при этом электрод сравнения размещен на другом конце капилляра, отличающееся тем, что вспомогательный электрод выполнен из металла, аналогичного металлу трубопровода, над рабочей поверхностью электрода расположен перфорированный нетокопроводящий экран, а электролит использован в виде геля.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что размеры перфорации экрана и расстояние между центрами перфорации и капилляра, а также расстояние между рабочей поверхностью вспомогательного электрода и экраном выбраны равными аналогичным размерам наиболее характерных дефектов изоляционного покрытия на трубопроводе.