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 в системах электрохимической защиты нефтегазовой отрасли и трубопроводов системы газоснабжения в коммунальном хозяйстве.
Известно, что при катодной защите металлических сооружений используются литые электроды анодных заземлителей с присоединенным проводом токоввода (см. а.с. СССР №1516510 от 15.10.1987 г., патенты РФ №54949 от 07.12.2005, №61291 от 17.07.207, №98004 от 01.03.2010 и другие)
Недостатком известных аналогов является то, что они используют один герметик для изоляции контактного узла - места присоединения провода токоввода с электродом, который не может одновременно иметь высокую адгезию к материалу электрода и к изоляции провода токоввода, а также имеют малую площадь отекания анодного электрического тока с рабочей части электрода.
Из известных аналогов наиболее близким техническим решением к предлагаемому является анодный заземлитель (см. патент РФ №98004 И1 C23F 13/00 опубликован 27.09.2010 г бюл. №27), содержащий литой металлический электрод и присоединенный к нему провод токоввода и сцепное устройство, упрощающее процесс сборки анодных заземлителей в гирлянду.
Недостатками известного анодного заземлителя являются место контакта провода токоввода с электродом (контактный узел), к которому из-за низкой адгезии герметика к изоляции провода токоввода или к материалу электрода может проникнуть грунтовый электролит и, следовательно, преждевременно вывести из строя анодный заземлитель
Кроме того при изоляции контактного узла анодного заземлителя одним герметиком с течением времени эксплуатации из-за старения герметика и температурных напряжений, возникающих за счет разных коэффициентов теплового расширения в герметике образуются микротрещины, по которым грунтовой электролит проникает к месту контакта провода токоввода и электрода, способствуя его разрушению.
Известные герметики не имеют одинаковую высокую адгезию к таким разным материалам, как материал малорастворимого литого металлического электрода (например железокремниевый сплав - ферросилид, магнетит и т.п.) и материал изоляции провода токоввода (полиэтилен, полипропилен и т.п.) По этой причине грунтовый электролит может капиллярно просочиться на границе герметик - электрод или герметик-провод, где адегезия ниже к металлическим элементам токоввода, что снижает надежность работы контактного узла.
Другим недостатком анодного заземлителя известной полезной модели являеться то, что его электрод имеет уменьшающую с торца геометрическую форму в виде последовательного соединенных большого цилиндра с центральным отверстием и металлическим стаканом, усеченного конуса и малого цилиндра рабочей полости электрода с полусферой на конце. Уменьшение сечения в области усеченного конуса и малого цилиндра приводит к уменьшению площади поверхности соприкосновения электрода с грунтом и повышает плотность тока в зоне контактного узла, что может привести к значительному износу тела электрода и преждевременному выходу его из строя.
Техническая задача предлагаемой полезной модели стояла в разработке конструкции анодного заземлителя, позволяющей повысить надежность и увеличить срок службы анодного заземлителя, а также предотвратить повреждение провода токоввода при монтаже и эксплуатации.
Указанная техническая задача достигается тем, что в анодном заземлителе для катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии, состоящим из литого металлического электрода цилиндрической или крестовидной формы, оборудованный защитной муфтой или сцепным устройством, и имеющий с торца центровое отверстие и металлический стакан, в котором зачеканен металлическим клином провод токоввода, а также загерметизированный контактный узел, который имеет в зоне центрального отверстия пластмассовую втулку, одетую на металлический стакан и провод токоввода и заполненную силиконовым клеем, при этом провод токковода расположен выше втулки, оборудован пластмассовой трубкой, нижняя часть которой, а также центральное отверстие и внешняя часть электрода в зоне контактного узла залиты эпоксидным компаундом, а электрод анодного заземлителя выполнен литым в виде последовательно соединенных цилиндров, сечение которых переходит из круглого в крестовидное и заканчивается круглым сечением с полусферой и концевым элементом.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (см. фиг), где представлен анодный заземлитель, состоящий из литого металлического электрода (1), оборудованный сцепным устройством
(2). Электрод с торца имеет центральное отверстие (3), а в тело электрода за центральным отверстием
(3), а в тело электрода за центральным отверстием армирован металлический стакан (4), в котором с помощью клина (5) зачеканен провод токоввода (6). На выступающую в центральном отверстии часть металлического стакана и провод токоввода одета пластмассовая втулка (7), которая залита герметиком (8) (например силиконовый клей), имеющий высокую адыгезию к изоляции провода. Выше втулки провод токковвода оборудован пластмассовый трубкой (9), предохраняющей изоляцию провода от повреждения в процессе монтажа, транспортировки и эксплуатации анодного заземлителя, центральное отверстие, часть пластмассовой трубки и внешняя часть электрода в зоне контактного узла заполнена герметиком (10) (например эпоксидный компаунд), имеющий большую адыгезию к материалу электрода.
Электрод анодного заземлителя отлит из последовательно соединенных друг за другом малого цилиндра (11) и цилиндра с увеличенным диаметром (13) в зоне контактного узла и рабочей части электрода, переходящей из круглого сечения в крестовидное и заканчивающим круглым сечением с полусферой (14) и концевым элементом в другом торце электрода.
Анодный заземлитель работает следующим образом: от катодной станции по проводу токоввода (6) подается постоянный ток положительной полярности расчетной силы, который через металлический стакан (4) перетекает в электрод (1). Затем ток стекает со всей поверхности электрода в окружающий кокс или глину и далее через грунт попадает в защищаемое подземное металлическое сооружение, обеспечивая его катодную защиту (коррозионную сохранность).
Подрыв изоляции материала провода токоввода, в особенности в области подвода тока, может за короткое время привести к выходу анодного заземлителя из строя.
Применение упругих уплотнительных герметиков, например силиконовых имеющих высокую адгезию к пластмассовой изоляции провода токоввода приводит к затруднению (исключению) проникновения грунтового электролита к месту контакта, что повышает надежность работы анодного заземлителя.
Хорошая сцепляемость между герметиком (например эпоксидным компаундом) с материалом электрода также уменьшает вероятность проникновения агрессивных газов и электролита к контактному узлу. Применение двух типов герметиков при изготовление контактного узла анодного заземлителя предлагаемой полезной модели повышает надежность работы электрохимзащиты и приводит к увеличению срока службы заземлителя.
Дополнительным условием повышения срока службы предлагаемой модели является увеличение площади поверхности электрода анодного заземлителя в зоне контактного узла и рабочей части за счет снижения напряженности анодного поля и увеличения токоотдачи заземлителя.
Известно, что электрод анодного заземлителя в процессе эксплуатации растворяется в основном вблизи контактного узла (места соединения провода токоввода с электродом), поэтому увеличение массы электрода, диаметра и площади соприкосновения с грунтом предлагаемой полезной модели снижает плотность тока и напряженность электрического поля в этой области, что привело к уменьшению износа электрода, а следовательно к повышению срока службы.
Использование дополнительной втулки, пластмассовой трубки, двух герметиков для изоляции контактного узла, а также увеличение диаметра в зоне контактного узла и рабочей части электрода анодного заземлителя предлагаемой полезной модели привело к повышению надежности контактного узла, сохранению изоляции провода токоввода в процессе монтажа и при эксплуатации, а также к увеличению срока службы анодного заземлителя
Опытно-промышленное испытание полезной модели в ОАО «Армавиргоргаз», ГРО Краснодарского края и ОАО «Антикор» г.Санкт-Петербург показало лучшие эксплуатационные характеристики по сравнению с известными аналогами.