АНОДНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к катодной защите подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использована в качестве малорастворимых анодных устройств (анодных заземлителей) для передачи постоянного тока по системе катодная станция-провод токоввода анодный заземлитель-земля-защищаемое сооружение в системах электрохимической защиты нефтегазовой отрасли и трубопроводов в коммунальном хозяйстве.
Известно, что при катодной защите применяются анодные заземлители, имеющие литые электроды с присоединением провода токоввода, электропроводной засыпкой в металлическом корпусе и газоотводной трубкой (см. изобретение РФ №2138106 C23F 13/00 от 16.10.1948 г, №1339164 C23F 13/00 от 21.04.1986 г, №170730 C23F 13/08 от 23.06.2016 г.)
Недостатком известных аналогов является то, что они в основном имеют сложную дорогостоящую технологию их изготовления и монтажа, а также требуют увеличенный диаметр скважины из-за наличия на корпусе газоотводной трубки и провода токоввода
Из известных аналогов наиболее близким является комплектный анодный заземлитель (см. патент РФ №44422 C23F 13/00 от 08.12.2004 г.), содержащий рабочий электрод, размещенный в металлическом полом корпусе, заполненном активатором и проводом токоввода, а также установленную на корпусе газоотводную трубку с возможностью вывода ее вместе с проводом токоввода на поверхность и средства для соединения заземлителей в гирлянду.
Недостатками этого заземлителя являются:
- увеличенный диаметр скважины при глубинном анодном заземлении из-за газоотводной трубки и провода токоввода (кабеля), а также крепежных средств, удерживающих контейнер;
- высокое переходное сопротивление анодного заземлителя-грунта до полного растворения тонкостенного корпуса заземлителя и начала работы активатора;
- в процессе эксплуатации заземлителя между корпусом и грунтом образуется оболочка, приводящая к повышению сопротивления тока;
- трудоемкий процесс изготовления анодного заземлителя.
Сущность полезной модели выражается в повышении срока службы комплектного анодного заземлителя, снижение затрат при производстве, монтаже глубинного заземления и строительно-монтажных работах.
Технической задачей предлагаемой полезной модели стояла в разработке конструкции комплектного анодного заземлителя, позволяющей повысить срок службы анодных заземлителей, уменьшить диаметр скважины при глубинном анодном заземлении, снизить переходное сопротивление конструкции заземлителя, а также повысить его технологические возможности.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что предлагаемая конструкция комплектного анодного заземлителя отличается от известной тем, что металлический корпус имеет продольные углубления для размещения провода токоввода и газоотводной трубки, при этом металлический корпус и токопроводящий литой электрод комплектного анодного заземлителя соединены металлическими элементами, проходящими через электропроводящий материал. Металлические элементы позволяют рабочему электроду выполнять функцию несущей конструкции, а не контейнеру известной полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (см. фиг.), где представлен комплектный анодный заземлитель, состоящий из литого токопроводящего электрода (1), оборудованного сцепным устройством (2), электропроводящего материала (3), металлического корпуса (4) с продольными углублениями (5) и металлические элементы (6), проходящие через электропроводный материал. Токопроводящий литой электрод снабжен коррозионностойким проводом токоввода (7), который с газоотводной трубкой (на чертеже не показано) по разным продольным углублениям выходит на поверхность скважины, где провод токоввода имеет соединения с катодной станцией.
Комплектный анодный заземлитель работает следующим образом: от катодной станции по проводу токоввода (7) подается постоянный ток положительной полярности расчетной силы, который через токопроводящий электрод (1) и электропроводный материал (3), металлические элементы (6) стекает на корпус (4), далее через грунт попадает в защищаемое подземное металлическое сооружение, обеспечивая его катодную защиту (коррозионную сохранность).
Поставленная цель достигается за счет того, что металлические элементы, проходя через электропроводный материал способствуют более равномерному стеканию тока на корпус и далее в грунт. Кроме того металлические элементы, способствующие удерживанию токопроводящим литым электродом металлического корпуса, также непосредственно передают на него электрический ток, способствующий уменьшению переходящего сопротивления корпус-грунт за счет того, что в данной конструкции ток стекает с анодного заземлителя в грунт в основном по механизму электронной проводимости, что увеличивает срок службы анодного заземлителя.
Созданный таким образом комплектный анодный заземлитель представляет собой единый проводник электрического тока.
Совокупность составляющих анодного заземлителя токового электрода, электропроводного материала, металлических элементов и металлического корпуса с продольными углублениями создают благоприятные условия для высокой эффективности анодного процесса, экономии электрической энергии, лучшей электропроводности и увеличению срока службы.
Предусмотренное механическое и электрическое соединение комплектных анодных заземлителей в гирлянду сцепным устройством и помещение газоотводной трубки и проводов токоввода в углубления корпуса с их выходом на дневную поверхность приводят к уменьшению диаметра скважины и способствуют опусканию гирлянды по центру скважины. Все это также влияет на снижение переходного сопротивления анод-грунт и повышает токовую нагрузку конструкции.
При работе анодных заземлителей происходит изменение прианодного слоя грунта из-за явлений электроосмоса и возникновения агрессивных продуктов растворения, а также уменьшение влажности и ухудшение электропроводности.
Для снижения сопротивления растекания, скорости растворения материала составляющих анодного заземлителя и повышения электропроводности прианодного пространства используют ингибиторы, которые образуют положительный слой поверхностных диполей, способствующих уменьшению выхода электронов, и изменяют электролит прианодного пространства, взаимодействуя с кислородом активных групп NO2, ОН и т.д.
Дополнительное оборудование электрода анодного заземлителя, ингибиторосодержащими элементами (8) позволяет при эксплуатации образованию в прианодном пространстве электролита с высокой электропроводностью.
Это происходит потому, что при фильтрации электролита в грунт, за счет повышения электропроводности ингибиторосодержащими элементами идет существенное увеличение размеров токоотдающего объекта (электрода и прианодного пространства), что значительно снижает сопротивление растекания тока, расход электроэнергии при эксплуатации и скорость растворения электрода анодного заземлителя.
Кроме этого, водный раствор ингибитора, обладающего влагоудерживанием, намного задерживает время высыхания прианодного пространства, что приводит к снижению сопротивления растекания тока при работе заземлителя.
Основным фактором, определяющим значение сопротивлений растекания тока анодного заземлителя является изменение свойств грунта-грунтового электролита, так как его свойства определяет сопротивление растеканию тока, которое зависит от концентрации и видов солей, присутствующих в грунтовом электролите. При эксплуатации грунт, окружающий контейнер, высушивается, образуя оболочку с низкой электропроводностью, что повышает сопротивление растеканию тока.
Использование водопроницаемого контейнера позволит проникновению грунтового электролита через контейнер, в результате чего вокруг контейнера грунт не осушивается и сопротивление остается в норме.
Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы полезной модели, что подтверждает ее соответствие условиям патентоспособности-новизне.
Применение полезной модели позволит изготавливать комплектные анодные заземлители повышенной надежности с малыми затратами на сборку и монтаж, а также снизить сопротивление растеканию тока, повысить срок службы заземлителей, повысить электропроводность прианодного пространства что позволяет уменьшить расход электроэнергии при эксплуатации.
Описанные конструкции и методы, с помощью которых возможно осуществление комплектного анодного заземлителя с реализацией указанного назначения, подтверждает соответствие заявленной полезной модели условиям патентоспособности-промышленного применения.
Опытно-промышленные испытания полезной модели в АО «Мособлгаз», ГРО Краснодарского края и Ростовской области показали лучшие эксплуатационные характеристики по сравнению с известным аналогом.