[發明專利]一種電位檢測裝置

有效

• 申請號: 200910235769.0
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN101691661A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 陳學政;丁繼峰;隋景堂;楊朝暉
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所
• 主分類號: C23F13/22
• 分類號: C23F13/22
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于自然環境中金屬材料腐蝕控制技術領域，特別是提供了一種電位檢測裝置，能消除IR降，實時測量腐蝕控制過程中保護電位。

技術背景

通過改變金屬結構物在環境介質(水環境或土壤環境)中的電位可以有效控制材料的腐蝕過程。電位既是腐蝕控制效果的表征，也是腐蝕控制過程自反饋依據的重要參數。

通常采用的電位測量方法在參比電極和被測結構物之間有一定距離，它們之間的環境介質具有一定的電阻率。根據歐姆定律，電流流動會在環境介質內產生一定的電壓降，這個電壓降稱為IR降，IR降包含在測量數據中。環境介質中的雜散電流或腐蝕控制過程中施加的電流都會產生IR降。

結構物不同狀態下的電位具有不同的內涵。沒有施加腐蝕控制措施時測得的電位稱為自然電位；施加腐蝕控制措施但沒有消除IR降時測得的電位稱為通電電位；施加腐蝕控制措施且消除了腐蝕控制過程中施加電流所產生的IR降時測得的電位稱為斷電電位；施加腐蝕控制措施且消除了全部IR降時測得的電位稱為保護電位，也就是將通電電位扣除IR降時的電位。保護電位是腐蝕控制效果判定的依據，也是腐蝕控制過程中依據的自反饋參數。

腐蝕控制過程是通過施加一定的極化電流來改變結構物的電位，且將結構物的保護電位恒定在一個預先設置的數值，也就是將結構物的電位由自然電位極化到保護電位的過程。控制過程中需要將保護電位數值實時反饋到系統控制部分，并據此自動調整施加的極化電流，電流的改變又會導致保護電位的改變，由此形成保護電位和施加極化電流的自反饋過程。

施加電流產生的IR降可以采用斷電測量消除，但雜散電流產生的IR降無法采用斷電法消除。在腐蝕控制過程中，施加電流是不能斷開的，所以在此狀態下通常方法測得的電位實際是通電電位。相對于保護電位而言，此時的IR降是一種偏差，這種偏差具有不確定性。

不確定性的偏差在自反饋過程中逐漸放大，最終可能導致腐蝕控制失敗。同時這種偏差也會導致腐蝕控制效果的誤判。

對于電位測量過程中IR降的消除這個問題，國內外研究很多，解決的方法可以分為兩類：一種是無限減小參比電極與被測結構物之間的距離，但現場難以實施；另一種是采用極化探頭的方法。

極化探頭是由試片和傳統微孔陶瓷硫酸銅參比電極放在一個結構合適的探頭內組成，可以滿足保護電位測量的要求，但由于仍然需要斷電測量，所以無法滿足腐蝕控制過程中自反饋信號實時在線的要求。

另外，銅離子的滲出是影響傳統微孔陶瓷硫酸銅參比電極使用壽命的重要因素，作為極化探頭使用的參比電極，滲出的銅離子還會與試片(鐵)發生化學反應，改變試片表面化學成分，影響電化學性能，進而導致極化探頭數據錯誤。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電位檢測裝置，克服了現有技術中銅離子滲出降低壽命、污染試片的缺點，腐蝕控制過程中不需要斷電但可以消除IR降的電位測量，滿足保護電位在線實時測量并提供腐蝕控制過程自反饋信號。

本發明包括測試片、離子選擇透過膜、凝膠、PVC管、純銅絲、硫酸銅飽和溶液、測量電纜。兩片測試片被平行固定并分別引出測量電纜，測試片與離子選擇透過膜靠近但不接觸。兩個離子選擇透過膜把PVC管分為兩個腔體，離子選擇透過膜與PVC管密封，兩個離子選擇透過膜之間的腔體填充凝膠，凝膠中充滿陰陽離子遷移速度相同的電解質。離子選擇透過膜與PVC管盲端形成的腔體由純銅絲和硫酸銅飽和溶液組成參比半電對。

本發明的結構總體是一端固定有兩片平行設置測試片、另一端引出3根電纜、內部被分隔為兩個腔體的管狀物。結構主體可以分為三個部分：一是由螺旋狀純銅絲與硫酸銅飽和溶液密封在PVC管和離子選擇透過膜組成的密閉腔體中形成的電位參考電對，離子選擇透過膜只允許陰離子單向遷移，阻止了了銅離子的滲出，純銅絲末端穿出PVC管端部的密封蓋并引出一根測試電纜；二是消除液接電位的電解質腔體，是由兩個離子選擇透過膜和PVC管組成的密閉空間，電解質由凝膠固定；三是測試片，是被測金屬結構物的替代物，兩片測試片平行設置并分別引出一根測試電纜，一片用來測量保護電位，另一片用來測量自然電位，測試片與離子選擇透過膜靠近但不接觸。

本發明的優點是測試回路的電流小(一般不超過5μA/cm²)，IR降可以忽略不計；兩片測試片互為備用，提高裝置的可靠性；離子選擇透過膜只允許離子單向通過減小了電解質溶液的滲透，壽命長且不會對測試片造成污染。

附圖說明