ПРОТЯЖЕННЫЙ АНОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ

Полезная модель относится к устройствам для электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии. Может использоваться для катодной защиты длинномерных электропроводных конструкций работающих под землей, например, магистральных нефтепроводов и газопроводов.
Из патента JPH0711466, 1995, C23F 13/00 известен материал цилиндрического электрода. Материал электрода обладает электропроводностью, коррозионной стойкостью, механической прочностью. Электрод выполнен в виде жесткого стержня из длинных углеродных волокон, расположенных в осевом направлении, вдоль электрода, скрепленных связующим на основе композиции смол с добавлением графита. Связующее включает уретановый акрилат смолы и композицию, состоящую из эпоксидной смолы, ненасыщенной полиэфирной смолы, полиуретановой смолы. Недостатком является жесткость электропроводящего стержня или малая гибкость, не позволяющие укладывать его в не прямолинейные траншеи вдоль трубопровода, проложенного с учетом особенностей рельефа. При прокладывании электрода, засыпке его грунтом, в процессе использования может произойти раскалывание электрода на части, исключающее его дальнейшее использование. Отсутствие гибкости у анода приводит к снижению надежности его работы при использовании его для целей катодной защиты подземных объектов.
Известен протяженный гибкий анод для системы электрохимической защиты металлических конструкций от подземной или подводной коррозии по патенту РФ на полезную модель №93085, C23F 13/06. Анод содержит токопроводник, в виде скрученных в жилу медных проволок, и оболочку из токопроводящей резины, включающей каучук, технический углерод и графит. Кроме того, он дополнительно содержит внешнюю оплетку из медной или луженой проволоки. Недостатком является неравномерное распределение переходного сопротивления по длине анода из-за наличия разнородных материалов на его наружной контактной поверхности. Высокая анодная растворимость металла может привести к повреждению оплетки, а при дальнейшем использовании возможно повреждение или разложение токопроводящей резины с дальнейшим разложением металлического проводника. Протяженный гибкий анод не обладает достаточной надежностью.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран анодный заземлитель по патенту №223666483, C23F 13/06, 2004. Анодный заземлитель состоит из токопроводника и токопроводящей оболочки на основе полимерного связующего с наполнителем. Токопроводник выполнен в виде скрученных в жилу медных проволок, а токопроводящая оболочка - из токопроводящей резины, включающей каучук и технический углерод. Недостатком является неравномерное распределение переходного сопротивления по длине анода из-за наличия разнородных материалов на его наружной контактной поверхности. Возможно повреждение или разложение токопроводящей резины с дальнейшим разложением металлического проводника. Протяженный гибкий анод не обладает достаточной надежностью.
Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик изделия.
Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности работы протяженного анода для электрохимической защиты от коррозии.
Технический результат по второму варианту обеспечивается тем, что в протяженном аноде для электрохимической защиты, содержащем углеродную токопроводящую жилу, согласно изобретению, токопроводящая жила выполнена в виде гибкого углеродного шнура, сплетенного из углеродных волокон, вокруг которого расположен слой из углеродонаполненного токопроводящего полимера.
Технический результат достигается за счет того, что основой протяженного анода для электрохимической защиты является центральный гибкий токопроводящий углеродный шнур. Углеродный шнур выполняют сплетенным из углеродных волокон. Анодная растворимость углерода в 10-15 раз ниже, чем у металла. За счет выполнения шнура углеродным резко повышается срок использования электрода для электрохимической защиты, повышается надежность его использования. Технический результат помимо использования гибкого углеродного шнура достигается за счет того, что шнур сплетен из углеродных волокон. Использование углерода в виде волокон позволяет скрепить их между собой путем сплетения. Сплетение волокон в углеродный шнур позволяет получить гибкую токопроводящую сердцевину анода.
Коаксиальное расположение вокруг углеродного шнура слоя из углеродонаполненного токопроводящего полимера позволяет весь электрод сделать гибким и токопроводящим. За счет гибкости анода появляется возможность укладывать его в траншеи любой формы без угрозы его повреждения, что также повышает надежность работы устройства. Наружный слой из углеродонаполненного полимера позволяет получить равномерное распределение переходного сопротивления по всей длине анода. Это позволяет уменьшить рассеивание энергии. В результате этого происходит равномерное воздействие жертвенного анода на всю площадь защищаемой поверхности трубопровода, при этом разрушение тела анода также протекает постепенно и равномерно на всей его площади, без образования резких углублений на поверхности. Предупреждение возникновения концентраторов напряжений в виде ослабленных сечений анода предотвращает его преждевременный выход из строя, повышает надежность его работы.
На фигуре представлен протяженный анод для электрохимической защиты от коррозии.
Протяженный анод состоит из внутреннего гибкого углеродного шнура 1 и наружного слоя 2 из углеродонаполненного токопроводящего полимера.
Протяженный анод для электрохимической защиты от коррозии работает следующим образом.
Протяженный анод помещают в траншею необходимой формы, расположенную вдоль защищаемого подземного трубопровода. Оба его конца соединяют с положительным полюсом источника тока, защищаемый объект соединяют с отрицательным полюсом источника тока, подают напряжение. При этом возникает минимальное сопротивление шнура, не допускающее рассеивание большого количества электрической энергии. Происходит электрическое взаимодействие анода с защищаемым трубопроводом. Грунт выступает в роли среды протекания электрического тока. Выполнение и шнура 1, и слоя 2 углеродосодержащими позволяет получить равномерное распределение переходного сопротивления по всей длине анода. Удельное объемное сопротивление слоя 2 может составлять от 0,2 до 50 Ом×см, удельное объемное сопротивление шнура 1 гораздо меньше этой величины и может составлять от 0,001 до 0,1 Ом×см. Например, при длине электрода L=1500 мм и диаметре D=36 мм сопротивление слоя 2 составляет Rc=7 Ом, а сопротивление Rш шнура 1, находящегося внутри слоя 2, с той же длиной L=1500 мм и диаметром Dш=8мм равно Rш=0,1 Ом. При выполнении шнура 1 с сопротивлением Rш меньшим, или равным сопротивлению Rc слоя 2, шнур 1 будет обеспечивать продольное растекание тока по всей длине, т.к. поверхностное сопротивление будет большим, чем сопротивление жилы.
В результате замещения электронами, исходящими с поверхности анода электронных пустот материала поверхности трубопровода, возникающих в результате коррозии, происходит электрохимическая защита поверхности трубопровода. При этом разрушается протяженный анод. В качестве углеродного шнура 1 может использоваться карбоновый шнур УШ-1 с углеродным наполнением до 90%, а также полимеры, наполненные углеродными волокнами следующих марок: УВИС АК-П, Printex ХЕ-2 В, П805Э. В качестве наружного слоя 2 также используют полимеры, наполнителем которых является токопроводящий графит, например, могут быть использованы полиуретан и технический углерод, полиуретан и электротехнический графит.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить надежность работы протяженного анода для электрохимической защиты от коррозии.