Промышленные модификации безэлектролитных электродов СЭС

Собственно электрод сравнения выполнен из листовой пористой нержавеющей стали и снабжен вспомогательным электродом. Электроды соединены между собой последовательной цепью, содержащей источник тока и токозадающий резистор. При установке электрода в грунт его внутренняя цепь замыкается сопротивлением грунта. При этом в цепи электрода возникает постоянный ток, под действием которого из прилегающей к электроду влаги начинает выделяться водород. По мере насыщения пор электрода сравнения водородом его потенциал достигает своего стационарного значения. Малое значение тока (единицы мкА) позволяет длительное время использовать маломощные внутренние (собственные) источники тока и внешние элементы питания длительного действия. Применительно к выполнению НИР №01/0408/11 на основе проведенных исследований принципов построения электрода СЭС и разработанных технологий и оснастки разработаны и изготовлены три модификации электродов СЭС-1, СЭС-2 и СЭС-3.

 

Технические характеристики электродов типа СЭС

Технические характеристики электродов типа СЭС приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2

ПАРАМЕТРЫ	СЭС С1	СЭС С2	СЭС С3 (Зонд)
Определяемые параметры	ρГР EКЗ	ρГР EКЗ ЕПОЛ рН	ρГР EКЗ IКЗ ЕПОЛ IПОЛ рН
Выходное сопротивление	< 50 кОм
Диапазон определения кислотности, ед. рН	4-9
Стационарный потенциал в нейтральном грунте без омической составляющей (EБос) относительно электрода сравнения типа ЭНЕС, В	0,565± 0,025	0.760± 0,025
Диапазон измерения удельного сопротивления грунта, Ом/м	1 – 200
Срок службы, лет		Более 20
Температурный режим, °С – хранения – эксплуатации (рабочее состояние)	±70 от 0 до+70
Вес, г			1000 с зондом

ρ_ГР – удельное сопротивление грунта (коррозионная активность грунта)

E_КЗ – потенциал трубы с омической составляющей

I_КЗ – плотность тока катодной защиты

рН – характеристика кислотности грунта

E_ПОЛ – стационарный потенциал трубы без омической составляющей

I_ПОЛ – ток поляризации (вольтамперная характеристика)

 

В электроде СЭС-1 источником тока служит разность потенциалов между вспомогательным электродом из трубной стали и собственно электродом из нержавеющей стали, помещенными в грунт. Вспомогательный электрод, как и в МСЭ электроде, может быть использован для измерения защитного потенциала без омической составляющей.

В электроде СЭС-2 благодаря использованию литиевого элемента питания длительного действия нет ограничений по сопротивлению грунта. Предусмотрена простая замена литиевого элемента через 7-10 лет по контролю уровня напряжения.

Электроды СЭС-1 и СЭС-2 имеют малые габариты, выполнены в виде цилиндра диаметром 25 мм и высотой 150 мм. Они устанавливаются в грунт на глубину укладки трубопровода вручную с помощью приспособлений.

Электрод СЭС-3 размещен на наконечнике зонда для проведения мобильных измерений на разных глубинах, в том числе и на уровне нижней образующей.

 

Электрод СЭС-1 серии 1

Электрод СЭС-1 является наиболее простой и дешевой модификацией, не требующей обслуживания. Предназначен для работы в различных грунтах при стационарной установке на КИП. Может иметь ограничение для работы в высокоомных грунтах. Источником тока наводороживания является разность потенциалов между собственно электродом сравнения и дополнительным электродом из обычной стали. Величина тока наводороживания определяется резистором порядка 50 кОм. Срок службы (не менее 10лет) определяется полным разрушением ВЭ. Для увеличения срока службы ВЭ может быть подключен к клемме «Труба» на КИП через стандартный разъем. Измерения защитного потенциала проводится после отключения ВЭ от трубы.

Неполяризующийся электрод сравнения типа СЭС-1 (рисунок 4.5) содержит корпус (1),

анод (2), электрод сравнения (3), соединительные провода (4), пульт (5), на котором расположены переключатель П1 «Измерение» (6), клемма «СЭС» (7) и клемма «К» (8) для контроля величины тока наводороживания по падению на резисторе 10ком.

 

Рисунок 4.5. Электрод сравнения СЭС-1 с пультом.

Электрическая схема электрода СЭС-1 с пультом приведена на рис. 4.6 и содержит переменный 50 ком и постоянный 10 ком резисторы для регулировки и измерения величины тока наводороживания соответственно. При установке электрода в грунт и замыкания переключателя П1 на электроде устанавливается смешанный потенциал равный 0,565± 0,025 В относительно электрода типа ЭНЕС.

 

Рисунок 4.6. Электрическая схема электрода СЭС-1 с пультом

 

Схема электрода СЭС-1 (рисунок 4.7) содержит корпус 3, выполненный в виде трубки, на торце которого размещен основной электрод 6 из пористой нержавеющей стали, соединенный с наконечником 2, выделенным красным цветом. На конце корпуса 3 расположен вспомогательный электрод 5, выполненный в виде цилиндра из трубной стали, соединенный с наконечником 1, выделенным черным цветом. Основной и вспомогательные электроды соединены между собой через резистор 4, размещенный внутри корпуса.

 

Рисунок 4.7. Схема безэлектролитного электрода сравнения СЭС-1

 

Наконечники прикручиваются на клеммник, внешний вид которого представлен на рисунке 4.8.

На клеммнике имеется отверстие для крепления его на КИПе. Наконечник 1 крепится на клемму «ВЭ», наконечник 2 – на клемму «СЭС».

Рисунок 4.8. Внешний вид клемника для электрода СЭС-1

 

 

В электроде СЭС-1 ток наводороживания формируется за счет разности потенциалов между электродами, которые возникают при его установке в грунт. При этом величина тока наводороживания стабилизируется резистором 4. Достоинством электрода является простота и отсутствие элемента питания.

 

Электрод СЭС-2 серии 2

Имеет то же назначение, что и электрод СЭС-1, но в отличие от него, электрод СЭС-2 менее критичен к грунтам с высоким сопротивлением. Потенциал электрода СЭС-2 менее чувствителен к воздействию внешних факторов. Это достигнуто благодаря использованию в качестве источника тока наводороживания встроенного литиевого энергоемкого элемента питания. Срок службы без обслуживания 10 лет. Питание располагается в нижней части штанги, в зимний период не замерзает и при необходимости может быть заменен при очередном обходе газопровода на новый элемент питания. Предусмотрена простая процедура замены элемента питания без извлечения самого электрода из грунта через полиэтиленовую трубку, используемую для ввода электрода в канал, пробитый в грунте.

Неполяризующийся электрод сравнения типа СЭС-2 (рисунок 2.9) содержит корпус (1),

анод (2), собственно электрод сравнения (3), соединительные провода (4), пульт (5) на котором расположены переключатель «Измерение» (6), клемма «СЭС» (7), клемма «К» (8), клемма земля и провод с зажимом (9).

 

Рисунок 4.9. Электрод сравнения СЭС-2 с пультом

 

Электрическая схема электрода СЭС-2 с пультом приведена на рисунке 4.10 и содержит переменный 50 кОм и постоянный 10 кОм резисторы для регулировки и контроля величины тока наводороживания соответственно. При установке электрода в грунт и замыкания переключателя П1 на электроде устанавливается стационарный потенциал, равный 0.760 ±0,025В относительно электрода сравнения типа ЭНЕС.

 

Рисунок 4.10. Электрическая схема Электрода СЭС-2 с пультом

Схема электрода СЭС-2 показана на рисунке 4.11. Электрод состоит из корпуса 4, выполненного в виде пластмассовой трубки, на конце которого имеется вспомогательный электрод 7, выполненный в виде цилиндра из трубной стали, соединенный с наконечником 1, выделенным черным цветом. На торце электрода размещен основной электрод 8 из пористой нержавеющей стали, соединенный с наконечником 3, выделенным красным цветом. Внутри корпуса 4 расположены источник питания 6 и токоограничивающий резистор 5, соединенные с основным и вспомогательным электродами. Наконечник 2, выделенный желтым цветом, соединен с положительным полюсом источника питания.

Рисунок 4.11. Схема безэлектролитного электрода сравнения СЭС-2

 

Источником тока наводороживания в электроде СЭС является литиевый элемент питания (6) длительного действия, а величина тока определяется резистором (5). Режим работы электрода оптимизирован таким образом, что малогабаритный пальчиковый литиевый элемент питания обеспечивает непрерывную работу электрода порядка 10 лет.

Наконечники прикручиваются на клеммник, внешний вид которого представлен на рисунке 4.12.

Рисунок 4.12. Внешний вид клеммника для электрода сравнения СЭС-2

 

На клеммнике имеется отверстие для крепления его на КИПе. Наконечник 1 прикручивается на клемму «ТОК», наконечник 2 прикручивается на клемму «П», наконечник 3 прикручивается на клемму «СЭС».

Электрод СЭС-3 серии 3

Может использоваться стационарно на КИП и при проведении мобильных измерений на глубине укладки трубопровода. Отличается тем, что ток наводороживания формируется при подключении внешнего источника тока. Измерения проводятся после выхода электрода на режим (до 15 минут). Срок службы не ограничен, обслуживания не требует.

Неполяризующийся электрод сравнения СЭС-3 серии 3. (Мобильный зонд).Содержит (рис. 4.13) рукоятку (1), корпуса (2), винтовое соединение (3) в средней части корпуса для удобства транспортировки, датчик «Д» – имитатор дефекта изоляции трубопровода (4), электрод сравнения типа СЭС-3 (5), наконечник (6) и соединительный кабель (7) с разъемом Р1 (8).

 

Рисунок 4.13. Зонд прибора «Магистраль-1».