[實(shí)用新型]一種防凍型長效參比電極系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220447247.4
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN202898548U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐承偉;王維斌;薛致遠(yuǎn);畢武喜;蔡永軍;滕延平;姜有文;王禹欽;趙迎波;劉玲莉;莊楠;趙君;高強(qiáng);張浩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C23F13/22
• 分類號: C23F13/22;C23F13/06;C23F13/10
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 金杰;任清漢

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型是用于高寒環(huán)境下站場及干線陰極保護(hù)系統(tǒng)中的一種防凍型長效參比電極系統(tǒng)，涉及金屬材料的一般防蝕和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

管道陰極保護(hù)電位是評價管道陰極保護(hù)水平和管體防腐層劣化程度的重要指標(biāo)之一。參比電極作為陰極保護(hù)系統(tǒng)，尤其是外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，為管道電位測量和恒電位儀輸出提供基準(zhǔn)電位。參比電極電位不穩(wěn)定或者失效，容易造成管道保護(hù)不足或過保護(hù)。目前陸上埋地金屬管線及地面金屬構(gòu)筑物電位監(jiān)測通常采用Cu/CuSO₄參比電極，這是因?yàn)樵撾姌O具有耐腐蝕，不易極化，電位穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。在工程應(yīng)用中，此電極主要分為以下兩種類型：便攜式和長效固態(tài)Cu/CuSO₄參比電極。在要求連續(xù)采樣測試的環(huán)境下通常采用長效固態(tài)Cu/CuSO₄參比電極，它的工作原理是利用陶瓷外殼的微滲特性與環(huán)境進(jìn)行雙向電解質(zhì)交換實(shí)現(xiàn)電位測量。?

目前現(xiàn)有的長效Cu/CuSO₄參比電極主要針對于前期長輸管道陰極保護(hù)需要而研制的（專利號：CN2116970）。在推廣初期，國內(nèi)管道建設(shè)主要集中在東北、華北、華東的沿海和平原一帶，從測量角度及地理氣候條件大多滿足長效Cu/CuSO₄參比電極的使用要求。近年來，我國管道運(yùn)營里程迅速增加,目前已形成了縱貫?zāi)媳薄M跨東西、連通國外的油氣管網(wǎng)格局。不同的環(huán)境也為管道運(yùn)行管理帶來了新的挑戰(zhàn)，例如在我國東北中高緯度高寒地區(qū)新建的管線（如漠大管道等）地面最低氣溫達(dá)-50°C以下，管道埋深處最低也可達(dá)-10°C左右，如此低的環(huán)境溫度造成埋地固體長效參比電極陶瓷外殼微滲孔隙處結(jié)冰，阻礙了電解質(zhì)離子與環(huán)境間通過陶瓷外殼進(jìn)行雙向交換，從而直接影響陰極保護(hù)系統(tǒng)的電位控制和管地電位的準(zhǔn)確測量。此外，現(xiàn)有的長效Cu/CuSO₄參比電極外殼均為陶瓷結(jié)構(gòu)，罐體內(nèi)Cu²⁺流失過快且易于和周圍環(huán)境中存在的離子（如Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、OH^-等）進(jìn)行離子交換，使得長效參比電極受到污染，造成電極電位發(fā)生偏離，這也給電位測量帶來一定的誤差。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種在高寒凍土區(qū)仍能保持電極電位準(zhǔn)確、性能穩(wěn)?定、環(huán)境適應(yīng)性好并完全符合電化學(xué)理論和相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的新型防凍型長效參比電極系統(tǒng)。?

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，新型防凍型Cu/CuSO₄參比電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有以下幾點(diǎn)創(chuàng)新點(diǎn)：?

（1）針對于現(xiàn)有長效Cu/CuSO₄參比電極內(nèi)Cu²⁺通過陶瓷罐體微孔流失過快且易于和周圍環(huán)境中存在的離子交換，造成參比電極容易受到污染而大大降低使用壽命的問題，本實(shí)用新型采用絕緣材料（如PVC，高強(qiáng)度玻璃鋼）等材料制作電極體外殼；同時借鑒便攜式參比電極的優(yōu)點(diǎn)，將選用孔隙率更小、致密度更高的高性能陶瓷尖頭；設(shè)計(jì)的改進(jìn)從以下兩個方面有效的延長埋地使用的長效固態(tài)Cu/CuSO₄參比電極的使用壽命：1）減輕外部環(huán)境雜質(zhì)離子對電極體的污染，顯著降低參比電極電解質(zhì)受外界環(huán)境污染而造成電位漂移；2）減小罐體內(nèi)Cu²⁺流失速率；?

（2）標(biāo)準(zhǔn)銅電極沿參比電極中心軸線放置，與電極內(nèi)電極空間等長，這樣一方面可以充分利用參比電極內(nèi)腔儲存的硫酸銅晶體，盡可能使參比電極壽命盡可能延長，另一方面也可增大離子與銅電極反應(yīng)的面積，使得基準(zhǔn)電位更加穩(wěn)定；?

（3）為了改善現(xiàn)有長效Cu/CuSO₄參比電極在干旱地區(qū)適應(yīng)性較差，電解液流失速率較快的弊端，本參比電極特別增加與外界儲液罐相連通的補(bǔ)液管和補(bǔ)液口，當(dāng)參比電極內(nèi)的CuSO₄晶體耗盡或者周圍土壤較干燥的時候,可以在地面上為參比電極直接補(bǔ)水；?

（4）通過注液孔向參比電極內(nèi)加入一定比例的難電離的乙二醇防凍液，降低電解液的凝固點(diǎn)，使得在低溫環(huán)境下Cu電極/電解質(zhì)間以及下端滲透膜塊/土壤界面處仍能是電解液保持可電離出自由移動離子的液態(tài)；所提供的參比電位在較基準(zhǔn)電位不發(fā)生偏移的基礎(chǔ)上，解決了現(xiàn)有長效參比難以適用于低溫環(huán)境的缺點(diǎn)。?