ПРОТЯЖЕННЫЙ ГИБКИЙ АНОД ДЛЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ПОДЗЕМНОЙ ИЛИ ПОДВОДНОЙ КОРРОЗИИ

Данная полезная модель относится к области электрохимии и электротехники, а именно: к конструкциям анодных заземлителей и может быть использовано в системах защиты магистральных нефте- и газопроводов от подземной коррозии, а также в химической промышленности, в системах защиты от статического электричества и других системах электробезопасности.
Для катодной защиты длинномерных электропроводных конструкций, работающих под землей, создают разность потенциалов между защищаемым материалом, выполняющим роль катода, и анодом, расположенным параллельно материалу, но отделенным от него слоем земли.
Известен способ защиты от коррозии в виде системы, содержащей удлиненный электрод, включающий в себя электропроводящую удлиненную сердцевину и окружающую ее гибкую оболочку, содержащую в пространстве между ними богатый углеродом материал в виде частиц, предпочтительно кокс, которая снабжена натяжными обертками, натянутыми вокруг гибкой оболочки для повышения уплотнения частиц углеродного материала, при этом натяжные обертки выполнены из полиэфира (RU 2126061, 10.02.1999).
Недостатками известной системы является то, что материалы для изготовления натяжных оберток и оплеток, хотя и имеют высокую механической прочность, износостойкость и стойкость к воздействию кислот и хлора (полиэфир Diolene, фирма Enka), однако обладают и необоснованно высоким электросопротивлением.
Кроме того, для фиксации обертки (для держания коксовой мелочи) электрода имеются стяжки, навитые в противоположном направлении друг к другу. Для повышения механической прочности системы стяжки скреплены на каждом перекрестии в точках соприкосновения и выполнены из полимерного материала (химические волокна). Однако они не взаимодействуют электрически с коксовой мелочью и не могут растворяться в почвенном электролите и влиять на его электросопротивление. Соответственно стяжки не могут выравнивать потенциал по длине защищаемого сооружения.
Известен анодный заземлитель, состоящий из токопроводника и токопроводящей оболочки из резины, поверх которой размещен внешний проводник, выполненный в виде обмотки или оплетки из металлических проволок или обмотки металлической лентой (RU 50223, 27.12.2005). Согласно реферату полезной модели - технический результат - повышение долговечности и стойкости к механическим воздействиям.
Однако в известном техническом решении не конкретизирован состав и конструктивное выполнение заземлителя для обеспечения эффективной защиты от коррозии.
2
2
Наиболее близким по технической сущности является протяженный гибкий анод, состоящий из токопроводника и токопроводящей оболочки на основе полимерного связующего с наполнителем, в котором токопроводник выполнен в виде скрученных в жилу медных проволок в количестве 80-390 общим сечением 10-50 мм, токопроводящая оболочка выполнена из токопроводящей резины, включающей каучук и технический углерод с внешней удельной поверхностью 140-1500 м/г (RU 2236483, 10.04.2004).
Однако для известного анода характерно неравномерное распределение потенциалов по длине защищаемой металлической конструкции, что приводит к неравномерному износу анода, при этом, если протяженный гибкий анод размещен под трубопроводом, то может также снижаться прочность песчаной подушки, на которую он уложен, что приводит к преждевременному выходу трубопровода из строя, особенно в мерзлых и скальных грунтах и в сейсмоопасных зонах.
Задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции, позволяющей снизить сопротивление растеканию тока с анода и осуществить выравнивание потенциалов по длине защищаемой металлической конструкции, а также снизить биохимическую коррозию трубопровода.
Поставленная задача решается описываемым протяженным гибким анодом для системы электрохимической защиты металлических конструкций от подземной или подводной коррозии, который содержит токопроводник в виде скрученных в жилу медных проволок, оболочку из токопроводящей резины, включающей каучук и технический углерод, и внешнюю оплетку из медной или медной луженой проволоки с диаметром 0,2-0,3 мм, при этом оплетка сформирована перекрестной навивкой с двух шпуль с плотностью навивки на оболочку 10-20% от площади последней.
На фиг. представлена заявленная конструкция, где:
1 - медная жила, токоввод,
2 - электропроводящая резина,
3 - медная проволока, оплетка.
При работе системы защиты, охарактеризованной выше, схема которой и представлена на фиг., происходит следующее.
При включении электрохимической защиты начинает растворяться медная оплетка, анодное пространство насыщается ионами меди, значительно снижая электросопротивление почвенного электролита. После растворения медной оплетки более чем в 2 раза увеличивается проводимость электролита, что приводит к снижению сопротивления растекания тока и выравниванию потенциалов по длине защищаемой конструкции. При этом почвенный электролит обогащается солями меди, оказывающими ингибирующее действие на процессы размножения грибковой и бактериальной микрофлоры, что в свою очередь снижает биохимическую коррозию трубопровода. Указанные эффекты, возникающие при работе заявленной конструкции, обеспечивают повышение срока службы объекта защиты.
В таблице представлены сравнительные результаты работы анода, полученные экспериментальным путем, конструкции по прототипу (1-ый образец без медной оплетки) и предложенного анода (2-ой образец с медной оплеткой). Анод диаметром 45 мм, электролит моделирует кислые почвы, ток 50 мА.
Таблица
Дата, Температура, °С
1-ый образец - без медной оплетки
2-ой образец - с медной оплеткой
рН
Электропроводность, мкСм
U<sub>клем.</sub>
рН
Электропроводность, мкСм
U<sub>клем.</sub>
07.09.2005
4,7
64,4
6,3
4,7
64,5
4,95
23,8
08.09.2005
2,75
165
4,5
163
12.09.2005
2,5
380
9,6
4,85
148
5,7
14.09.2005
285
10,3
3,2
153
6,5
21,7
2,45
16.09.2005
276
10,7
2,45
294
6,8
22,3
2,45
20.09.2005
276
9,1
2,7
205
7,4
19,6
2,46
22.09.2005
274
8,6
2,68
225
7,4
19,2
2,45
26.09.2005
2,3
7,8
2,5
11,1
30.09.2005
7,75
18,6
21,5
03.10.2005
287
7,8
262
19
22
05.10.2005
2,35
300
8,1
4,75
385
19,4
07.10.2005
2,35
310
8,5
2,75
400
19,5
10.10.2005 21,6
2,45
330
8,7
2,45
500
19,7
11.10.2005
2,45
360
8,3
2,45
885
18,8
15.10.2005
2,5
370
8,6
2,45
725
16,7
17.10.2005
2,6
380
8,5
2,45
745
12,1
20.10.2005
2,7
320
8,3
2,5
670
10,3
24.10.2005
2,85
250
9,3
2,45
665
9,8
27.10.2005
2,9
222
9,5
2,5
688
9,5
31.10.2005
3
135
11,5
2,6
620
8
03.11.2005
5,35
135
12,9
2,45
618
8
08.11.2005
3,4
130
15,2
2,45
616
8,5
10.11.2005
6,6
121
16,9
2,35
572
7,7
15.11.2005
7,6
139
18,8
2,35
520
7,1
20.11.2005
7,5
135
18,2
2,3
510
7,2
22.11.2005
7,5
147
19,1
2,2
487
7,4
25.11.2005
7,8
130
19,4
2,3
468
7,4
29.11.2005
8,1
100
19,5
2,35
336
7,3
06.12.2005
3,1
68
19,4
4,2
333
8
08.12.2005 18,5
3,25
67
19,5
4,6
330
8,2
12.12.2005
3,3
65
19,7
4,65
335
8,3
12.02.05 выключен
15.12.2005
4,7
350
8,5
19.12.2005
4,85
360
8,7
20.12.2005
4,9
365
8,8
24.12.2005
98
26.12.2005
выключен
Из таблицы видно, что после растворения медной оплетки, более чем в 2 раза увеличивается проводимость электролита (см. графа электропроводность), т.е. более чем в 2 раза снижается сопротивление растеканию тока с анода.
Таким образом, данная полезная модель позволяет снизить сопротивление растеканию тока с анода и осуществить выравнивание потенциалов по длине защищаемой металлической конструкции. Одновременно, за счет подавления биологической коррозии, значительно возрастает срок службы защищаемых металлических конструкций.