DE3135638A1

DE3135638A1 - "vorrichtung zum messen des potentials in bezug auf den boden einer kathodisch geschuetzten metallkonstruktion"

Info

Publication number: DE3135638A1
Application number: DE19813135638
Authority: DE
Inventors: Gerrit 9301 Roden Woudstra
Original assignee: Nederlandse Gasunie NV
Current assignee: Nederlandse Gasunie NV
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1981-09-09
Publication date: 1983-01-13
Also published as: MX6222E; NL8103088A; US4481474A; FR2508648B1; BR8105833A; FR2508648A1; CA1167924A; AR224837A1

Description

HUBERT BAUER PATENTANWALT

VNR 100 307

H. BAUER PAT.-ANW. . K)THRINOKR STRASSE 08/BCKB WILHELMSTRASSE;. D-0100 AACHRN

Deutsches Patentamt Zweibrückenstr. 12

8000 München 2

TQLBFON (0241) BO 42 TELEORAMMEl PATENTBAUKH AACHEN poHTBoiiKCK Köln sasssft-oos

(BLZ 87010000)

DEUTSCHE BANK AO, ÄAOHäN (BLZ SSO 700 20)

IHRB ZEICHEN

IHRB NACHRICHT

MBINB ZEICHEN

KB(1479)

AACHEN 8„ August 1981

Patentanmeldung

Anm.: N.V. Nederlandse Gasunie, Laan Corpus den Hoorn 102, NL - Groningen

Bez_o: Vorrichtung zum Messen des Potentials in bezug auf den Boden einer kathodisch geschützten Metallkonstruktion

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Potentials in bezug auf den Boden einer sich darin befindenden, mit einer außen angelegten Gleichspannung kathodisch geschützten Metallkonstruktion, bestehend aus einem in der Nähe dieser Konstruktion in den Boden zu steckenden Meßstab, der mit einer mit der genannten Konstruktion zu verbindenden Meßelektrode und einer Bezugselektrode und einer Meßschaltung zum Messen des Potentialunterschieds zwischen der Meßelektrode und der Bezugselektrode versehen ist.

In Abhängigkeit von der Bodenart, in der sich eine kathodisch geschützte Stahlkonstruktion, z.B. eine Rohrleitung, befindet, muß zum Verhindern von Korrosion das Potential der Konstruktion in bezug auf den Boden niedriger sein als -850 mV bis -950 mV. Um sich der ordnungsgemäßen Funktion der kathodischen Schutzeinrichtung zu versichern, muß man dieses Potential regelmäßig durch Messung kontrollieren. Bei einer derartigen Messung wird nicht der Spannungsunterschied zwischen der geschützten Konstruktion und der Bezugselektrode direkt gemessen, da dann durch den Spannungsabfall im Boden, der durch den Stromdurchgang entweder des angelegten Schutzstroms oder eventuell existierender Erdströme aus elektrischen Einrichtungen in der Umgebung verursacht wird, nicht das genaue Potential der Konstruktion in bezug auf den Boden gemessen wird. Wenn, wie angegeben, eine mit der Konstruktion verbundene Meßelektrode benutzt wird, kann man die Meßelektrode und die Bezugselektrode so in Bezug zueinander setzen, daß dazwischen kein durch Stromdurchgang im Boden verursachter zusätzlicher Spannungsunterschied auftritt. Man kann z.B. eine Meßsonde benutzen, in der die Meßelektrode und die Bezugselektrode zusammen dicht beieinander angeordnet sind.

Eine Vorrichtung zum Messen des Schutzpotentials, wie vorstehend beschrieben, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 41 648 bekannt. Bei dem darin beschriebenen Meßstab sind eine Meßelektrode (in diesem Fall eine mit Quecksilber durchtränkte Scheibe gesinterten Nickels) und eine Cu/CuSO.-Bezugselektrode dicht beieinander elektrisch isoliert in einem stählernen Schutzrohr angeordnet, das mit einer Spitze versehen ist, damit es in den Boden getrieben werden kann_o In der Nähe der Elektroden sind in der Rohrwand Öffnungen angebracht, wodurch die Elektroden mit dem umgebenden Boden in Kontakt treten können.

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Kontaktflächen, wo der Boden in Kontakt mit den Elektroden tritt, innerhalb des Schutzrohrs liegen, so daß der für eine zuverlässige Messung erforderliche gute Kontakt zwischen dem Boden und den Elektroden nicht gewährleistet ist, wodurch die Messungen ungenau sein können. Die Öffnungen in der Rohrwand müssen nach jeder Verwendung sorgfältig gereinigt werden, was schwierig ist» Weiterhin ist die Konstruktion dieses Meßstabs ziemlich kompliziert und dadurch anfällig; die Elektroden können sich im Rohr verschieben, ohne daß dies sofort bemerkt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die die genannten Nachteile nicht aufweist»

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Meßstab aus einer Metallstabsonde besteht, die über den größten Teil ihrer Länge mit einer Schicht elektrisch isolierenden Materials ummantelt ist, und ein kleiner Teil der Sonde in der Nähe des Endes nicht ummantelt ist, wobei dieser kleine Teil die Meßelektrode bildet, und daß die Bezugselektrode in

einer Querbohrung in der Nähe des Endes der Stabsonde und elektrisch dagegen isoliert angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Querbohrung in dem nicht ummantelten kleinen Teil der Stabsonde angebracht, so daß die Oberfläche der Bezugselektrode innerhalb der Oberfläche der Meßelektrode liegt.

Als Bezugselektrode wird vorzugsweise eine Trockenelektrode benutzt, da diese bei dem zu erwartenden ziemlich rauhen Gebrauch des Meßstabes weniger anfällig ist als die gebräuchliche Cu/CuSO^-Bezugselektrode mit flüssigem Elektrolyt, die bei in situ-Elektroden normalerweise wegen ihrer sehr konstanten Eigenschaften verwendet wird. Insbesondere wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Zinkgipselektrode als Bezugselektrode benutzt; das ist eine mit einer Gipsabdeckung versiegelte und eingekapselte Zinkelektrode. Der poröse Gips, der bei der Verwendung feucht sein muß, befindet sich dabei zwischen der Zinkelektrode und dem Boden und kombiniert die Funktionen, die bei "nassen" Bezugselektroden das Elektrolyt und die poröse Membran erfüllen müssen. Es können jedoch auch andere trockene Bezugselektroden benutzt werden. Auch eine trockene Gips/Kupfersulfat-Gipselektrode hat sich als sehr geeignet erwiesen. Das ist eine mit einer Gipsabdeckung versiegelte und eingekapselte, aus einem Gips/ Kupfersulfat-Gemisch bestehende Elektrode.

Wenn der Meßstab in den Boden getrieben wird,können dort verlaufende Kabel oder Leitungen eventuell beschädigt werden. Um dies zu verhindern _t kann man den Meßstab mit einer im wesentlichen kegelförmigen, aus Kunststoff (vorzugsweise Polytetrafluoräthylen) hergestellten Spitze versehen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung als nicht beschränkendes Beispiel beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Übersicht einer Meß= einrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen einer Kathoden·= schutzanordnung;

Fig. 2 einen Längsquerschnitt, der ausführlicher das in Fig. 1 umkreiste Teil II zeigt.

In Fig. 1 ist mit 1 eine unterirdische Stahlrohrleitung angegeben, die mit einem (in der Zeichnung nicht wiedergegebenen) schützenden, elektrisch isolierenden Überzug ummantelt ist. Die Rohrleitung ist weiterhin mit Hilfe einer Einrichtung 2 kathodisch geschützt, die der Rohrleitung eine negative Spannung in bezug auf eine in den Boden eingegrabene Anode zuführt. Um die ordnungsgemäße Funktion des kathodischen Schutzes an Ort und Stelle zu kontrollieren, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet, indem an der gewünschten Stelle das Potential der Leitung in bezug auf den Boden gemessen wird. Man treibt dazu an Ort und Stelle, z„B. ca» 50 cm neben der Mittelachse der Leitung 1, eine leitende metallische Stabsonde 4 in den Boden und verbindet diese elektrisch mit der Leitung 1. Die Stabsonde 4 besteht aus einem Metallrohr, das mit einer Schicht isolierenden Materials ummantelt ist, mit Ausnahme eines kleinen Teils 5 am Ende, das nicht ummantelt ist«, Die Stabsonde 4 wird soweit in den Boden getrieben, daß der blanke Teil 5 sich auf der Höhe der Leitung 1 befindet. Ungefähr in der Mitte des nicht ummantelten Teils 5 (das die Meßelektrode bildet) ist in einer radialen Bohrung eine Bezugselektrode angebracht, die mit einem Kabel 8 durch eine isolierte Buchse mit einer Meßschaltung 10 wie das Sondenrohr und damit die Meßelektrode 5 verbunden ist. Mit der Meßschaltung 10 wird der

Potentialunterschied zwischen den Elektroden 5 und 6 bestimmt.

Der Meßstab ist mit einer PTFE-Spitze 7 versehen, um beim Eintreiben Beschädigungen der sich im Boden befindenden Kabel oder Leitungen zu verhindern. Weiterhin ist der Meßstab mit einer Querstange 19 versehen, der als Handgriff benutzt werden kann, wenn der Meßstab in den Boden getrieben oder aus dem Boden gezogen wird.

Mit 11 ist die Isolierschicht bezeichnet, womit der Meßstau über den größten Teil seiner Länge ummantelt ist. Die Bezugselektrode 6 ist in einer Bohrung 12 im nicht ummantelten Teil 5 und mit Isolierrohren 13 und 14 dagegen isoliert angeordnet. Die Bezugselektrode ist eine Zink-Gips-Elektrode und besteht aus einem kleinen Zylinder 15 aus Zink, der zwischen Gipsstopfen 16 eingeschlossen ist.

Jedesmal bevor die Vorrichtung in Gebrauch genommen wird, wird sie gegen eine im Boden angebrachte Cu-CuSCK-Elektrode kalibriert, die anstelle der Rohrleitung 1 angeschlossen wird. Mit Hilfe einer einstellbaren Spannungsquelle 17 (siehe Fig. 1) wird dabei die Anzeige des Meßinstruments 18 auf Null gestellt. Das Meßinstrument 18 ist hier symbolisch als ein Zeigerinstrument dargestellt; natürlich kann die Meßschaltung 10 auch eine Digital* anzeige besitzen. Die einstellbare Spannungsquelle 17 ist hier symbolisch als eine Potentiometerschaltung mit einer Batterie angegeben; hierfür kann jeder geeignete Typ einer einstellbaren Dauerspannungsquelle verwendet werden.

Bevor der Meßstab in den Boden getrieben wird, muß die Meßelektrode 5 blankgescheuert werden, um eine eventuelle Oxydationsschicht zu entfernen. Falls man hierfür sorgt, beträgt die Zeit, innerhalb der sich die Meßelektrode auf das genaue Potential einstellt, nur einige Minuten.

Claims

Patentansprüche:

/ Iy Vorrichtung zum Messen des Potentials in bezug auf den ^- Boden einer sich darin befindenden, mit einer außen angelegten Gleichspannung kathodisch geschützten Metallkonstruktion, die aus einem in der Nähe der Konstruktion in den Boden zu steckenden Meßstab besteht, der mit einer mit der genannten Konstruktion zu verbindenden Meßelektrode und einer Bezugselektrode und einer Meßschaltung zum Messen des Potentialunterschieds zwischen der Meßelektrode und der Bezugselektrode versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstab aus einer Metallstabsonde (4) besteht, die über den größten Teil ihrer Länge mit einer Schicht (11) elektrisch isolierenden Materials ummantelt ist und wovon ein kleiner Teil (5) in der Nähe des Endes nicht ummantelt ist, wobei dieser kleine Teil (5) die Meßelektrode bildet, und die Bezugselektrode (6) in einer Querbohrung in der Nähe des Endes der Stabsonde (4) und dagegen elektrisch isoliert angeordnet ist.

2- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung im nicht ummantelten Teil der Stabsonde (4) angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugselektrode (6) eine Trockenelektrode ist.

4* Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugselektrode (6) eine Zink-Gips-Elektrode ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugselektrode (6) eine Gips/Kupfersulfat-Gips-Elektrode ist.

— 3 —

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabsonde (4) mit einer im wesentlichen kegelförmigen, aus Kunststoff hergestellten Spitze (7) versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Spitze (7) im wesentlichen aus Polytetrafluoräthylen hergestellt ist.