RU2386950C1 - Corrosion detector - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: corrosion detector comprises assembled magnetic conductor, consisting of steel pipe 1 section and core in the form of composite coil placed inside. Steel half-coils 2 are connected by coupling 3 from non-magnetic material, at the same time windings 4 are wound on steel half-coils 2. Cavity of detector contains contact electrode 5, which is arranged with cylindrical, moisture absorbing material 6, epoxide compound 7, connection wires 8. At the same time section of steel pipe 1 is sensitive element and body, slit cavity between body and contact electrode 5 is filled with moisture absorbing material 6. Epoxide compound 7 serves for insulation of external surface of half-coils 2 from soil, and connection wires 8 are brought to surface of earth into control and measurement.

EFFECT: improved accuracy of control and assessment of electrochemical protection facilities operation efficiency and prediction of nature and speed of corrosion damages.

2 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к технике коррозионного мониторинга подземных трубопроводов, в частности к датчикам коррозии, и может быть использовано в газовой, нефтяной и смежных отраслях промышленности для измерения поляризационного потенциала, например, у трубопровода.The invention relates to techniques for corrosion monitoring of underground pipelines, in particular to corrosion sensors, and can be used in gas, oil and related industries to measure polarization potential, for example, in a pipeline.

Уровень техникиState of the art

Известен блок индикаторов скорости коррозии подземных металлических сооружений, содержащий не менее трех индикаторов скорости коррозии различной толщины и шириной не более 2 мм, изготовленных из того же материала, что и подземные металлические сооружения, и присоединенных одним концом к контрольной пластине, которая изготовлена из того же материала, что и подземные металлические сооружения, на расстоянии не менее 3 мм друг от друга, к контрольной пластине и противоположным концам индикаторов присоединены контрольные проводники с указателями толщины индикаторов скорости коррозии, внутренняя поверхность индикаторов скорости коррозии изолирована антикоррозионным покрытием, а сам блок индикаторов скорости коррозии и контрольная пластина вмонтированы в диэлектрический корпус (см. пат.RU № 2161789, кл. G01N 17/00, 27/30, опубл. 10.10.2001 г.).A known block of indicators of the rate of corrosion of underground metal structures, containing at least three indicators of the rate of corrosion of various thicknesses and widths of not more than 2 mm, made of the same material as underground metal structures, and attached at one end to a control plate, which is made of the same material, as underground metal structures, at a distance of at least 3 mm from each other, control conductors are connected to the control plate and opposite ends of the indicators with a decree By means of thicknesses of the corrosion rate indicators, the inner surface of the corrosion rate indicators is insulated with an anticorrosive coating, and the block of corrosion rate indicators and the control plate are mounted in a dielectric casing (see US Pat. No. 2161789, class G01N 17/00, 27/30, publ. 10/10/2001).

Недостатком данного блока индикаторов является невысокая надежность диагностирования коррозионного состояния наружной поверхности трубопроводов.The disadvantage of this block of indicators is the low reliability of diagnosing the corrosion state of the outer surface of pipelines.

Известен электрод сравнения неполяризующийся, содержащий токонепроводящий корпус с муфтой, заполненный электролитом из насыщенного раствора сульфата меди в смеси воды и этиленгликоля, расположенный в корпусе медный стержень, ионообменную мембрану, смонтированный на корпусе датчик потенциала, при этом датчик потенциала снабжен съемной насадкой, на корпусе электрода смонтированы, по крайней мере, две ионообменные мембраны, а дно муфты, монтируемой на корпусе, имеет перфорации.A non-polarizing reference electrode is known, comprising a non-conductive housing with a sleeve, filled with an electrolyte from a saturated solution of copper sulfate in a mixture of water and ethylene glycol, a copper rod located in the housing, an ion exchange membrane, a potential sensor mounted on the housing, and the potential sensor equipped with a removable nozzle on the electrode housing at least two ion-exchange membranes are mounted, and the bottom of the coupling mounted on the housing has perforations.

В электроде съемная насадка устанавливается в зависимости от толщины слоя изоляции на подземном металлическом сооружении (см. пат. RU № 2122047, кл. С23F 13/00, опубл. 10.11.1998 г.).In the electrode, a removable nozzle is installed depending on the thickness of the insulation layer on the underground metal structure (see Pat. RU No. 2122047, class C23F 13/00, publ. 10.11.1998).

Недостатком данного электрода сравнения является то, что датчик потенциала не обеспечивает диагностирования скорости коррозии наружной поверхности подземного сооружения и исключает возможность получения данных о кинетике процесса коррозии во времени.The disadvantage of this reference electrode is that the potential sensor does not provide a diagnosis of the corrosion rate of the outer surface of the underground structure and excludes the possibility of obtaining data on the kinetics of the corrosion process over time.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является датчик локальной коррозии, содержащий сборный магнитопровод, две обмотки, контактный электрод, влагопоглощающий материал и соединительные проводники, при этом сущность эксплуатации заключается в том, что одна из стенок полого стального корпуса датчика имеет заданную меньшую толщину, а в полость корпуса, заполненную сухим непроводящим капиллярно-пористым материалом, введен изолированный от корпуса металлический контактный электрод, при этом при сквозной коррозионной перфорации внутрь корпуса за счет капиллярного подсоса проникает грунтовая влага и между корпусом и внутренним электродом образуется электролитический контакт, который обнаруживается по снижению электросопротивления между корпусом и электродом или по разности потенциалов между ними (см. Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии. РД 153-39.4-091-01. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2002. - 240 с.).The closest in technical essence and the achieved positive effect and adopted by the authors for the prototype is a local corrosion sensor containing a prefabricated magnetic circuit, two windings, a contact electrode, moisture-absorbing material and connecting conductors, while the essence of operation is that one of the walls of the hollow steel case the sensor has a predetermined smaller thickness, and a metal shell insulated from the housing is introduced into the cavity of the housing filled with dry non-conductive capillary-porous material a stroke electrode, in this case, through corrosion perforation, soil moisture penetrates into the housing due to capillary suction and an electrolytic contact is formed between the housing and the internal electrode, which is detected by a decrease in electrical resistance between the housing and the electrode or by the potential difference between them (see. Instructions for the protection of urban underground pipelines against corrosion. RD 153-39.4-091-01. - SPb .: DEAN Publishing House, 2002. - 240 p.).

Существенным недостатком датчика локальной коррозии является невозможность определения характера коррозионного разрушения без извлечения датчика из грунта.A significant drawback of the local corrosion sensor is the inability to determine the nature of corrosion damage without removing the sensor from the ground.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей предлагаемого изобретения является разработка датчика коррозии, обладающего возможностью точности контроля и оценки эффективности работы средств электрохимической защиты, а также прогнозирования характера и скорости коррозионных повреждений.The objective of the invention is to develop a corrosion sensor with the ability to accurately control and evaluate the effectiveness of electrochemical protection, as well as predicting the nature and speed of corrosion damage.

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к точности контроля и оценки эффективности работы средств электрохимической защиты и прогнозированию характера и скорости коррозионных повреждений.The technical result that can be achieved using the present invention is reduced to the accuracy of monitoring and evaluating the effectiveness of electrochemical protection means and predicting the nature and speed of corrosion damage.

Технический результат достигается с помощью датчика коррозии, содержащего сборный магнитопровод, две обмотки, контактный электрод, влагопоглощающий материал и соединительные проводники, при этом сборный магнитопровод выполнен из отрезка стальной трубы и помещенного внутрь сердечника в виде составной катушки, стальные полукатушки которой соединены муфтой из немагнитного материала, на стальные половины катушки намотаны обмотки, при этом контактный электрод выполнен цилиндрическим, а стальная труба является корпусом.The technical result is achieved using a corrosion sensor containing a prefabricated magnetic circuit, two windings, a contact electrode, moisture-absorbing material and connecting conductors, while the prefabricated magnetic circuit is made of a piece of steel pipe and placed inside the core in the form of a composite coil, steel half-coils of which are connected by a sleeve of non-magnetic material , windings are wound on the steel halves of the coil, while the contact electrode is cylindrical, and the steel pipe is a casing.

В датчике коррозии щелевая полость между корпусом и контактным электродом заполнена влагопоглощающим материалом.In the corrosion sensor, the gap cavity between the housing and the contact electrode is filled with moisture-absorbing material.

Таким образом, в разработанной конструкции датчика коррозии применено два чувствительных элемента:Thus, in the developed design of the corrosion sensor, two sensitive elements are used:

- наружный участок магнитной цепи, выполненный из отрезка стальной трубы и помещенного внутрь сердечника в виде составной катушки, стальные полукатушки которой соединены муфтой из немагнитного материала;- the outer section of the magnetic circuit, made of a piece of steel pipe and placed inside the core in the form of a composite coil, steel half-coils of which are connected by a sleeve of non-magnetic material;

- контактного электрода, выполненного цилиндрическим и встроенного в полость датчика.- a contact electrode made cylindrical and built into the cavity of the sensor.

Такая конструкция датчика коррозии позволяет проводить измерение размеров магнитной цепи и электрической проводимости среды, в которой находится контактный электрод, и своевременно определять эффективность средств электрохимической защиты и корректировку ее параметров для обеспечения максимальной защиты от коррозии, а также в определении возможного характера и скорости коррозионных повреждений с целью прогнозирования коррозионного состояния трубопровода и ранжирования его участков по степени коррозионной опасности для оптимизации противокоррозионных мероприятий и своевременного планирования ремонтов участков трубопровода.This design of the corrosion sensor allows measuring the dimensions of the magnetic circuit and the electrical conductivity of the medium in which the contact electrode is located, and timely determining the effectiveness of electrochemical protection means and adjusting its parameters to ensure maximum protection against corrosion, as well as determining the possible nature and speed of corrosion damage with the purpose of predicting the corrosion state of the pipeline and ranking its sections according to the degree of corrosion hazard for optimization tion of anti-corrosion measures and timely planning of repairs of pipeline sections.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На чертеже дан датчик коррозии, общий вид.The drawing shows a corrosion sensor, General view.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Датчик коррозии содержит сборный магнитопровод, состоящий из отрезка стальной трубы 1 и помещенного внутрь сердечника в виде составной катушки (не обозначена), стальные полукатушки 2 которой соединены муфтой 3 из немагнитного материала, при этом на стальные полукатушки 2 намотаны обмотки 4, в полость датчика встроен контактный электрод 5, выполненный цилиндрическим, влагопоглощающий материал 6, эпоксидный компаунд 7, соединительные провода 8, при этом отрезок стальной трубы 1 является чувствительным элементом и корпусом (не обозначен), щелевая полость (не обозначена) между корпусом и контактным электродом 5 заполнена влагопоглощающим материалом 6, эпоксидный компаунд 7 служит для изоляции наружной поверхности полукатушек 2 от грунта (не показан), а соединительные провода 8 выведены на поверхность земли в контрольно - измерительный пункт (не показан).The corrosion sensor contains a prefabricated magnetic circuit, consisting of a piece of steel pipe 1 and placed inside the core in the form of a composite coil (not indicated), steel half-coils 2 of which are connected by a coupling 3 of non-magnetic material, while windings 4 are wound on steel half-coils 2, a sensor cavity is built into a contact electrode 5 made of a cylindrical, moisture-absorbing material 6, an epoxy compound 7, connecting wires 8, while the length of the steel pipe 1 is a sensitive element and a housing (not indicated), slots the cavity (not marked) between the housing and the contact electrode 5 is filled with moisture-absorbing material 6, the epoxy compound 7 serves to isolate the outer surface of the half-coils 2 from the ground (not shown), and the connecting wires 8 are led to the ground surface at a test point (not shown) )

Датчик коррозии эксплуатируется следующим образом.The corrosion sensor is operated as follows.

Датчик коррозии устанавливают в грунт, после установки в грунт в результате коррозии разрушается наружная поверхность стальной трубы 1, следовательно, изменяется магнитная проводимость магнитопровода, состоящего из стальной трубы 1, стальных полукатушек 2 и муфты 3, по одной из обмоток 4 пропускают ток, а в другой обмотке 4 измеряют ток (напряжение), в результате изменения магнитной проводимости магнитопровода изменяется ток (напряжение) в другой обмотке 4, по изменению тока (напряжения) оценивают степень коррозионного разрушения наружной поверхности стальной трубы, таким образом, выявляют общую коррозию.The corrosion sensor is installed in the soil, after installation in the soil, the outer surface of the steel pipe 1 is destroyed as a result of corrosion, therefore, the magnetic conductivity of the magnetic circuit consisting of a steel pipe 1, steel half-coils 2 and a coupling 3 changes, current is passed through one of the windings 4, and in the other winding 4 measures the current (voltage), as a result of changes in the magnetic conductivity of the magnetic circuit, the current (voltage) changes in the other winding 4, the degree of corrosion damage of the external surface of the steel pipe thereby detect general corrosion.

Дальнейшая коррозия приводит к сквозному коррозионному разрушению стальной трубы 1, проникновению грунтового электролита под действием влагопоглощающего материала 6, при этом между стальной трубой 1 и контактным электродом 5, выполненным цилиндрическим, образуется электролитический контакт, который обнаруживают по снижению электросопротивления между корпусом 1 и контактным электродом 5 или по разности потенциалов между ними, таким образом, выявляют сквозное повреждение и скорость коррозии, эпоксидный компаунд 7 изолирует наружную поверхность стальных полукатушек 2 от грунта, таким образом, коррозионному разрушению подвергается только наружная поверхность стальной трубы 1. Все измерения производят через соединительные провода 8, выведенные на поверхность земли в контрольно-измерительный пункт, при этом если обнаружено уменьшение сопротивления между стальной трубой 1 и контактным электродом 5, выполненным цилиндрическим без изменения тока (напряжения) в обмотке 4, то опасность точечной коррозии считается подтвержденной, а если обнаружено изменение тока (напряжения) в обмотке 4 без уменьшения сопротивления между стальной трубой 1 и контактным электродом 5, то делают вывод о равномерной коррозии.Further corrosion leads to the through corrosion destruction of the steel pipe 1, the penetration of soil electrolyte under the action of moisture-absorbing material 6, while an electrolytic contact is formed between the steel pipe 1 and the contact electrode 5 made cylindrical, which is detected by a decrease in electrical resistance between the housing 1 and the contact electrode 5 or by potential difference between them, thus, through damage and corrosion rate are detected, epoxy compound 7 isolates the external The steel half-coils 2 are rough from the ground, so that only the outer surface of the steel pipe 1 is subjected to corrosion damage. All measurements are made through connecting wires 8 brought to the ground at the test point, and if a decrease in resistance is detected between the steel pipe 1 and the contact an electrode 5 made cylindrical without changing the current (voltage) in the winding 4, then the danger of pitting corrosion is considered confirmed, and if a change in current (voltage) in bmotke 4 without reducing the resistance between the steel pipe 1 and the contact electrode 5, then conclude uniform corrosion.

Таким образом, реализация предлагаемого изобретения позволяет также изучать условия зарождения и характер коррозионных повреждений, закономерности их развития и скорость и определять агрессивность грунта, что повышает стабильность эксплуатации подземных коммуникаций.Thus, the implementation of the present invention also allows us to study the conditions of origin and the nature of corrosion damage, the laws of their development and speed and determine the aggressiveness of the soil, which increases the stability of the underground utilities.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The invention in comparison with the prototype and other known technical solutions has the following advantages:

- контроль и оценка эффективности работы электрохимической защиты;- monitoring and evaluating the effectiveness of the electrochemical protection;

- прогнозирование характера и скорости коррозионных повреждений;- prediction of the nature and rate of corrosion damage;

- возможность определения агрессивности грунта;- the ability to determine soil aggressiveness;

- повышение эксплуатации подземных коммуникаций;- increase the operation of underground utilities;

- повышение эффективности защиты от коррозии подземных металлических сооружений.- improving the efficiency of corrosion protection of underground metal structures.

Claims (2)

1. Датчик коррозии, содержащий сборный магнитопровод, две обмотки, контактный электрод, влагопоглощающий материал и соединительные провода, отличающийся тем, что сборный магнитопровод выполнен из отрезка стальной трубы и помещенного внутрь сердечника в виде составной катушки, стальные полукатушки которой соединены муфтой из немагнитного материала, на стальные полукатушки намотаны обмотки, при этом контактный электрод выполнен цилиндрическим, а стальная труба является корпусом.1. A corrosion sensor containing a prefabricated magnetic circuit, two windings, a contact electrode, a moisture-absorbing material and connecting wires, characterized in that the prefabricated magnetic circuit is made of a piece of steel pipe and placed inside the core in the form of a composite coil, steel half-coils of which are connected by a sleeve of non-magnetic material, windings are wound on steel half-coils, while the contact electrode is cylindrical, and the steel pipe is a casing. 2. Датчик коррозии по п.1, отличающийся тем, что щелевая полость между корпусом и контактным электродом заполнена влагопоглощающим материалом. 2. The corrosion sensor according to claim 1, characterized in that the gap cavity between the housing and the contact electrode is filled with moisture-absorbing material.