Распределение тока и измерение потенциалов

Рис. 3.28. Распределение тока и потенциала в области локального анода поД земного трубопровода а — расположение электродных участков и электродов сравнения 6 — схема распределения потенциалов в — результаты измерения ф — электрический потенциал / — напряжение

В работе описываются новые методы исследования локальной коррозии, основанные на измерении напряженности электрического поля в электролите и анодного заряжения поверхности электрода. Метод исследования напряженности поля в электролите над точечным анодом позволяет непрерывно без извлечения образца из раствора наблюдать за ходом коррозионного процесса в действующем питтинге, определять истинную скорость растворения металла в данной точке, непосредственно получать истинную кривую распределения тока и потенциала по поверхности электрода и т. д. В другом методе исследования локальной коррозии, в котором электрод заряжается анодно током постоянной плотности, по характеру изменения потенциала во времени можно однозначно определить, подвергается металл локальной коррозии или нет. [c.193]

При исследовании электрохимического и коррозионного поведения металлов в атмосферах определенного состава, которые получаются введением в сосуд газов и паров, можно пользоваться специальным прибором, приведенном на рис. 61. Особенностью этого прибора является конструкция электролитических ключей и основного электрода, обеспечивающая равномерное распределение тока, измерение потенциалов без включения омического падения потенциала и подвод газа. Исследуемый электрод 2 крепится при помощи шлифа, впаянного в пробку эксикатора. Вспомогательным электродом для поляризации служит платиновая проволока 5, которая вставляется в электролитический ключ 3, как это показано на рисунке. Ключ заполнен электролитом. [c.101]

В электрохимической литературе широко обсуждается вопрос о выборе правильного расстояния между носиком капилляра и электродом В ввиду влияния L на распределение тока на электроде [2]. Одним из способов устранения ошибки, вносимой омическим падением напряжения в электролите, является установление в точке У вибрирующего контакта, который прерывает ток в момент измерения потенциала (рис. 4.3). Прерывание тока может осуществляться с помощью камертона, коммутатора или электронным устройством. [c.50]

При измерениях потенциала на подземных трубопроводах и резервуарах возможны погрешности, если не учитывать внешние напряжения, например омическое падение напряжения в грунте [12]. Распределение потенциала для отдельных дефектных участков (сферическое поле) и для нескольких статистически распределенных дефектов в изоляционном покрытии трубопровода (цилиндрическое поле) показано на рис. 3.10. Обычно измеряют получающийся при текущем защитном токе потенциал включения защищаемого объекта, например трубопровода, по [c.93]

Способ определения плотности защитного тока и среднего сопротивления изоляционного покрытия поясняется на рис. 3.16. В точке подвода через анодный заземлитель станции катодной защиты или через вспомогательный заземлитель подводится периодически прерываемый ток 2/о. При симметричном распределении тока с обеих сторон трубопровода обратно в грунт стекает ток /а. Ввиду малости продольного сопротивления трубопровода с соединением труб на сварке потенциал труба—грунт при хорошем изоляционном покрытии падает лишь очень медленно. По предложениям Национальной ассоциации инженеров-коррозионистов (США) среднее значение потенциала можно аппроксимировать по линейному закону [28, 29]. Это справедливо особенно в том случае, когда расстояния между пунктами измерения / , /г и малы по сравнению с общей длиной зоны защиты I. В пунктах измерения на расстоянии Д/=1- 2 км измеряется ток 7ь /г, /з,. .., 1п, текущий вдоль трубопровода, и рассчитывается ток, притекающий на соответствующем участке между соседними пунктами измерения [c.112]

Описанные измерения разности напряженнй AU в трубе отнимают много времени и обходятся очень дорого. Поэтому делают попытки получить данные, необходимые для проектирования систем катодной защиты, также и при помощи более простых измерений. Весьма полезным при ЭТОМ может быть измерение потенциала Тафеля, Имеется ввиду потенциал, при котором наблюдается излом на кривой i/aus(lg/) см, критерий 4 в разделе 3,3,3,1, Эта точка приблизительно соответствует переходу в прямую Тафеля для выделения водорода из воды по реакции (2,19), В этом месте надежно достигается защитный потенциал. Нередко принимается допущение [8]. что найденный таким путем защитный ток обеспечивает защиту обсадной трубы на всей ее длине. Однако ввиду наличия довольно сложных проблем с распределением защитного тока, связанных с различием удельных электросопротивлений грунта на отдельных участках, все же рекомендуется проверка [c.375]

Форма электрода обсуждается здесь в связи со специальной техникой измерения вольтамперных характеристик (особенно в прямых методах при стационарных измерениях). Для кинетических исследований на жидких или поликристаллических твердых электродах предпочтительны сферические электроды (рис. 1,в), поскольку изолированный провод влияет лишь на малую долю поверхности электрода и на последнем наблюдается почти равномерное распределение тока. Равномерное распределение тока на плоских электродах можно получить с помощью диска, окруженного концентрическим цилиндрическим электродом (рис. 2р) в качестве экрана. С помощью отдельного потенциостата на экран подается тот же потенциал, что и на диск. Для монтирования таких электродных систем в большинстве кинетических исследований подходит тефлон, не загрязняющий раствор как в кислых, так и в щелочных электролитах. [c.170]

Капилляр Луггина можно также вводить с тыльной стороны электрода [39, 169, 170, 453, 454], как показано на рис. 1,г. Хотя установки с таким капилляром Луггина и следует считать лучшими, чем с капиллярами, помещаемыми в непосредственной близости от поверхности электрода (ближе, чем на диаметр капилляра), тем не менее и здесь остаются вопросы, связанные с неоднородным распределением тока, изменением массопереноса вблизи капилляра, а также включением омических потерь в измеряемую величину потенциала. Эти трудности частично устраняются при использовании очень тонкостенного капилляра с возможно меньшим внутренним диаметром. При расположении капилляра с тыльной стороны электрода важно, чтобы его кончик был установлен вплотную к поверхности электрода так, чтобы быть с ней почти заподлицо. Омические потери при измерении потенциала с помощью такого капилляра Луггина обсуждались Барнеттом [39]. Эти потери могут быть весьма значительными, достигая нескольких милливольт при плотностях тока 10 А - см и проводимости электролита порядка 0,1 Ом . см . [c.175]

Один из электродов сравнения находился вблизи катода и служил датчиком для потенциостата, другим электродом сравнения проводили контрольные измерения потенциала защищаемой поверхности. На рис. 8.7 показано распределение потенциала по трубкам модели холодильника в начальный момент поляризации в зависимости от расстояния до катода. После 2—3 ч от начала поляризации потенциалы всех трубок выравнивались, и сила тока поляризации уменьщалась. [c.147]

Предполагается также, что прерывание тока позволяет устранить из измерения омическое падение потенциала, в то время как поверхностное перенапряжение в течение некоторого времени поддерживается зарядом двойнослойного конденсатора. Используемые в коммутационном методе системы должны иметь первоначально однородное распределение тока на рассматриваемом электроде (разд. 116), так как в противном случае после выключения тока, пропускаемого через электрод, плотность тока в растворе может всюду отличаться от нуля [17]. [c.210]

Измерение распределения потенциала. Для измерения потенциала пространства и распределения потенциала был применен метод накаленного зонда. Зависимость тока на зонд от потенциала обнаруживает насыщение, которое оказывается тем более ясно выраженным, чем выше температура зонда. Для температур, при которых электронная эмиссия становится значительной, наблюдается резкий перегиб кривой в точке, соответствующей потенциалу пространства. Изменение плотности газа может быть, конечно, причиной ошибок [234]. [c.243]

В лабораторных ячейках, используемых при коррозионных исследованиях, поверхность исследуемого электрода обычно эквипотенциальна. На поверхности металлоконструкции, даже если она не обладает большой протяженностью, существуют различия потенциала на близко расположенных к ВЭ участках и на участках, более удаленных от него. Поэтому заданный потенциал может быть выдержан только в месте установки ЭС, подключенного к автоматической станции защиты. На поверхности металла устанавливается некоторое распределение потенциала, зависящее от плотности тока, взаимного располол<ения защищаемой конструкции и ВЭ, сопротивления среды, поляризуемости и ряда других факторов. Проектирование системы защиты сводится в выбору расположения ВЭ, точек контроля и величины защитного потенциала с тем, чтобы потенциал всей поверхности металла оставался в допустимых пределах. Если поверхность металла имеет большую протяженность, одновременно с регулированием производят измерение потенциала в нескольких точках. Для этих целей используют многоточечные системы контроля потенциала [285]. Аналогичным образом [c.183]

Температура острия определяется при помощи подводящих проводов, которые в данном случае играют роль термометра сопротивления, причем сопротивление определяется по результатам измерения силы тока и напряжения в подводящем проводе. Поскольку концы проводов всегда находятся при температуре охлаждающего устройства, распределение температуры по нити в стационарных условиях оказывается не равномерным, а подчиняется почти параболическому закону. Поэтому провода, с помощью которых определяют потенциал, следует поместить достаточно близко к центру подводящих проводов, чтобы средняя температура отличалась от температуры острия не более чем на 1%. Обычно эти условия выполняются, если расстояние между проводами для измерения потенциала составляет менее 15% полной длины петли, несущей острие. [c.190]

Теоретическое исследование распределения токов и потенциалов в столь сложной взаимосвязанной пространственной системе рельс — земля — подземное сооружение требует применения сложного математического аппарата и выполнения большого количества чрезвычайно громоздких вычислений. В СССР вопросы теории распространения блуждающих токов детально разработаны [50, 51, 56]. Из теории и большого накопленного опыта измерений следует, что процесс изменения блуждающих токов в земле является случайным процессом. При этом функция изменения потенциала в любой точке рельсов или земли обладает свойствами стационарности и эргодичности. [c.80]

В силу неоднородности и обычно невысокой электропроводности грунтов ПМС, 1 ак правило, описываются именно распределениями потенциала, а не какими-то постоянными его значениями. Например, на подземном стальном трубопроводе распределение потенциала может быть сложным и при этом различаться как по образующим цилиндра, так и по периметрам его сечений. По этим причинам нередко используемое выражение потенциал труба — земля представляется в основном некорректным или жаргонным, Например, при измерениях потенциала катодно защищенного ПМС относительно ЭС на поверхности земли методом отключения или стационарного потенциала, который определяют при отсутствии электрохимической защиты и блуждающих токов, фактически определяется сложная функция, записанная в уравнении (1.35). Намного яснее физический смысл локальных потенциалов, измеряемых на катодно защищенном ПМС методом модельного (вспомогательного) электрода в специально оборудованных контрольно-измерительных пунктах, Однако подобных мест контроля обычно мало, и в результате карта защищенности протяженного ПМС представляет собой в основном как бы белое пятно с отдельными точками-ориентирами на нем. Поэтому особое значение имеет правильное — в наиболее опасных зонах— размещение контрольно-измерительных пунктов, [c.36]

Непосредственные измерения распределения тока на электродах для определения рассеивающей способности проводились давно. До сих пор они имеют большое значение как для научно-исследовательских работ, так и для -практического определения рассеивающей опособности гальванических ванн. Частично эти измерения стали настолько совершенны, что при помощи чувствительного электрода можно определить падение потенциала. [c.112]

Методические ошибки при измерении потенциала поляризованного электрода. Ошибки при измерении потенциала могут быть обусловлены часто недостатками применяемой методики, в частности, неравномерным распределением тока на поверхности электрода, экранированием электрода и омиче ским падением напрял<ения в электролите. Эти недостатки и возникающие от них ошибки зависят от конструкции электролитической ячейки, формы, размера и расположения электродов и от формы и расположения капилляров электролитических ключей, применяемых при измерении потенциала. [c.21]

На основе предположения о равномерности распределения потенциала, например, при расчете падения напряжения в электролизере, скачок потенциала на границе электрод — электролит берут из поляризационной, кривой для средней расчетной плотности тока. При экспериментальном определении электродных потенциалов независимо от конфигурации ячейки и электродов измеренный потенциал также считают соответствующим средней расчетной плотности тока. [c.431]

Простейший ферментный электрод включает находящийся в непосредственной близости к активной поверхности преобразователя тонкий слой фермента (или ферментов), подходящий электрод сравнения и цепь для измерения либо разности потенциалов между двумя электродами (потенциометрия), либо протекающего между ними тока (амперометрия). Обычно электрод покрывают мембраной, которая служит для защиты его от загрязнения и/или благодаря которой происходит распределение частиц на границе раздела фаз. При измерениях ферментный электрод просто погружают в раствор, содержащий определяемое вещество, и считывают стационарный ток или потенциал. Для амперометрического электрода амплитуда сигнала и концентрация связаны линейной зависимостью для потенциометрического электрода-логарифмической. [c.211]

Главный недостаток рассмотренного диода — невозможность одновременного интегрирования сигнала и считывания результата интегрирования измерения Дс можно проводить лишь спустя некоторое время после прохождения входного сигнала, когда установится равновесное распределение вещества в интегральном отсеке диода. Для устранения этого недостатка вводят дополнительный электрод из платиновой сетки — электрод считывания, превращая таким образом диод в триод (рис. 119, а). При помощи внешнего источника тока электроду считывания сообщают такой потенциал, чтобы в цепи считывания протекал предельный диффузионный ток. Тогда ток в цепи считывания равен [c.220]

На другие подземные трубопроводы, пересекающиеся в области воронки напряжений с трубопроводами, имеющими катодную защиту, за пределами воронки напряжений натекает защитный ток, стекающий с них в области катодной воронки напряженнй, вызывая там анодную коррозию, Потенциал незащищенного трубопровода (испытывающего влияние), измеренный при помощи электрода сравнения над местом пересечения, представляет собой в основном омическое падение напряжения, вызванное защитным током, текущим в грунте к дефекту изоляции трубопровода с катодной защитой. На рис. 10.16 схематически показано распределение потенциалов в грунте, характер воронки напряжений и распределение потенциалов на другом трубопроводе, испытывающем влияние системы катодной защиты. [c.240]

При пуске и выходе защиты на стационарный режим вели непрерывный контроль потенциала, силы тока протектора, времени поляризации и времени защиты протектором. Измеряли также распределение силы поляризующего тока между протектором и защищаемой поверхностью. При эксплуатации правильность работы и измерение основных параметров защиты проводили периодически. На рис. 8.25 показана диаграмма выхода защиты на стационарный режим с момента подключения катодного протектора. Диаграмма изменения потенциала поверхности записана автоматическим потенциометром. Из [c.169]

Способность электролита покрывать гальваническим осадком углубления на поверхности металла называется его кроющей способностью. Она обусловливается характером распределения силовых линий электрического поля в электролите и плотностью тока, при которой еще достигается потенциал выделения металла на поверхности основы. Кроющая способность чаще всего определяется измерением площади непокрытой поверхности катода в углублениях при строго определенных условиях осаждения. [c.218]

В методе, использующем капилляр Луггина — Габера, электрод сравнения служит только для измерения потенциала. Он помещается в отдельном отсеке ячейки, а электрический контакт с рабочим электродом осуществляется через капилляр, заполненный электролитом. Для уменьшения омических потерь капилляр подводят возможно ближе к поверхности электрода. Однако в этом случае капилляр экранирует часть поверхности и нарушает равномерное распределение тока, что особенно существенно, если площадь рабочего электрода мала. На рис. 16.2 приведены различные способы подвода капилляра к поверхности рабочего электрода, но ни один из них не дает полной гарантии точного измерения по тенциала. [c.402]

Контроль за эффективностью действия катодных установок включает периодические измерения распределения потенциалов сооружения (не реже двух раз в год), регистрацию напряжения и силы тока установки (не. реже двух раз в неделю), регулирование напряжения и силы тока станции с установлением в точке дренирования заданного потенциала (если не имеется автоматического устройства для его поддержания), устранении нарушений в системе анодного заземления, источниках тока и электролиниях. [c.191]

В обычных измерениях с раздельными электродом сравнения и рабочим электродом, чтобы исключить омическое падение в растворе из измеряемого потенциала между рабочим электродом и электродом сравнения, часто пользуются одним из капиллярных приборов Луггина, показанных на рис. 1. Электрод сравнения помещают в специальную камеру, соединеннную с рабочей ячейкой солевым мостиком. Конец мостика с раствором (капилляр Луггина) помещают в непосредственной близости от рабочего электрода. Наиболее часто используемые установки показаны на рис. 1, а (для плоских электродов) и 1, в (для сферических электродов). В большинстве исследований более предпочтительны электроды второй формы, поскольку они дают более равномерное распределение тока. [c.174]

Я1ВЛЯЮТСЯ общими как для неизолированных, так и изолированных трубопроводов. Однако в последнем случае на распределения плотности тока и потенциала сильно влияет состояние изолирующего покрытия. При изучении кривых распределения потенциалов вдоль изолированного сооружения необходимо учитывать специфику измерения потенциала (подземного сооружения, подвергаемого поляризации, так как фактически (при установке электрода сравнения на поверхности земли над изолированным трубопроводом) определяется суммарное смещение потенциала, которое состоит из электрохимической поляризации и омического падения потенциала на изоляции. Омическим иадением потенциала в слое грунта можно пренебречь ввиду его незначительной величины. Измеряемое в данной точке значение смещения потенциала А х изолированного трубопровода может быть выражено следующим образом [c.187]

Количественный расчет расиределения тока по электроду в интегральной форме можно выполнить только для электродов сравнительно простой формы и для простых условий поляризации. Еще одним примером осз ществи-мых расчетов может служить расчет распределения потенциала (а, следовательно, и плотности тока) вдоль неполяризующегося катода, имеющего форму тонкой проволоки. Учитывалось падение потенциала и в растворе, и вдоль проволоки [259]. Количественно изучен также вопрос о распределении тока в щели [258]. В сложных случаях вопрос о распределении тока решается эмпирически при помощи измерения потенциала или плотности тока во многих точках электролита и графического построения электрического поля электролита вблизи электрода [260, 261]. Плотность тока в растворе измеряют при помощи пары электролитических ключей, соединенных с двумя электродами сравнения. Концы электролитических ключей должны быть оттянуты (заострены) и расположены вдоль линий тока. Другой способ заключается в возможно более точном измерении электродного скачка потенциала в разных точках электрода сложной формы и вычислении плотности тока в этих точках по поляризационной кривой, заранее снятой в симметричной ячейке. Вопросу о распределении тока посвящена большая литература [262]. [c.128]

Условия, поддерживавшиеся в этом лабораторном исследовании (имевшем целью выявить механизм процесса), сильно отличаются от тех, которые должны иметь место в полевых условиях, когда катодная защита применяется для решения практической коррозионной проблемы. В большинстве практических случаев распределение катодного тока от внешнего источника тока не является равномерным местные катодные участки распределены также неравномерно. Часто защита обусловлена иными причинами, а не поддержанием на поверхности защищенного металла пленки щелочи кроме того, близ сооружений, расположенных под землей, проводимость системы почва-вода обычно слишком мала, чтобы можно было пренебречь омическим падением напряжения IR. Тем не менее, вскоре после опубликования работы Бриттона (и, надо понимать, как следствие этой работы) были сделаны попытки определить силу тока, требующуюся для защиты работающего трубопровода, путем поисков резкого перегиба на кривой зависимости силы тока от потенциала. Примененный метод, по-видимому, заключался в постепенном увеличении силы катодного тока, накладывавшегося на трубопровод от внешнего источника тока или протектора, и измерения местного потенциала (определявшегося с помощью медносульфатного электрода, помещавшегося на земле над трубопроводом). Если на кривой зависимости V ют / наблюдался резкий перегиб, то принималось, что он соответствует значению силы тока, требуемой для защиты. Неудивительно, что хотя полученные результаты по счастливой случайности иногда и оказывались близкими к правильным, ошибки в них часто достигали больших величин. Сначала это объясняли тем, что не учитывалось омическое падение напряжения IR были предприняты попытки изменить метод с тем, чтобы учесть его, но на главные причины несоответствий, связанные с геометрической сложностью практического случая, не было обращено достаточного внимания. Этим занялись лишь в последнее время. Исследования, проводящиеся в настоящее время в Эмеривилле, о которых упоминалось на стр. 269, могут в значитель-лой степени выправить положение. [c.750]

На рис. 197 дана схема и кривые распределения коррозионного тока и потенциала, полученные в опыте на модельном трубопроводе, проходящем через границу песка и глины 10%-ной влажности. Модель собиралась из отдельных секций (колец трубы), изолированных друг от друга тонкими эбонитовыми про кладками. Между секциями включались сопротивления (г) по 3 ома, с помощью которых по величине падения погенциала измерялся ток, проходящий через каждый участок трубы. Кривые показывают, что начальные потенциалы железа в глине на 0,15 в отрицательнее, чем в песке. При замыкании секций трубы максимальный градиент потенциала, максимальные плотности катодного и анодного тока и изменение полярности трубы имеют место довольно точно на границе раздела глина — песок. Проведенные измерения указывают на наличие сильной коррозии за счет вознргкгаего тока неодинаковой аэрации. Известно, что скорость ксррозии отдельных образцов железа, целиком находящегося в глинистой почве (т. е. когда коррозионный процесс целиком обусловлен деятельностью микропар), очень мала по причине сильного торможения катодных процессов вследствие малой проницаемости кислорода. На исследуемом модельном трубопроводе, тем не менее, максимальные коррозионные поражения наблюдаются именно на участке трубы, проходящем через глину. Увеличение скорости коррозии на участке трубы, лежащем в глине, связано с работой макропары, катодный участок которой находится в песке, а анодный —в глине. Если отдельные секции модельного трубопровода не контактировать между собой, то более сильная коррозия, как и следовало ожидать, наблюдается на отрезках трубопровода, лежащих в песчаной почве. [c.376]

Распределение потенциалов, получаемое при прохождении тока по электроду, сни.мается компенсатором постоянного тока, при это г один вывод прибора присоединяется к точке, принимаемой за нуль отсчета (например, к медиой струбцине 6), а другой, на конец которого укреплена пгла, поочередно присоединяется к точка. , потенциал которых мы хотим определить. Трафарет 7 служит для определения координат ввода источников тока (точки сварки электрода с. манганиновыми резисторами) н точек измерения потенциалов, [c.183]

Распределение потенциалов и плотностей тока на поверхности короткозамкнутых моделей. Опыты проводились на моделях систем медь — цинк с равной площадью электродов и медь — железо с соотношением площади катода к площади анода 100 1 и 1 100. Изучение потенциала производилось в пленках электролита 0,1 N раствора Na l толщиной в 70 и 165 мк для сравнения такие измерения проводились на моделях, погруженных в объем электролита. Все опыты с тонкими пленками осуществлялись в герметически закрытой, хорошо термостатированной камере, влажность воздуха которой постоянно поддерживалась на уровне 98%. Электролитический ключ с очень тонким капилляром (ф 50 мк), соединенный с каломельным полуэлементом, передвигался при помощи микроманипулятора по поверхности электродов в горизонтальном направлении. Измерения производились с границы контакта электродов и на расстоянии от нее 0,15 0,3 0,6 мм и т. д. с постепенным увеличением расстояния. Потенциалы измерялись через 5 10 30 и 60 мин. Затем строились кривые распределения потенциалов по длине электродов. По оси абсцисс откладывалась длина электродов, а по оси ординат — потенциалы анода и катода. [c.136]