СПОСОБ СБОРКИ ГЛУБИННОГО АНОДНОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ, ГЛУБИННЫЙ АНОДНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ, ЭЛЕКТРОД ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ
ASSEMBLY METHOD OF SUBSURFACE ANODIC GROUND WIRE, QUICKLY ASSEMBLED DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION; GROUND WIRE ELECTRODE

Изобретение относится к защите магистральных трубопроводов и подземных металлических сооружений от электрохимической коррозии и передаче постоянного тока по системе провод-земля, в частности к сборке заземлителей из отдельных, полной заводской готовности, электродов, и может найти применение в нефтегазовой и энергетической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.
Известен способ сборки глубинного анодного заземлителя, описанный в Авт. свид. СССР 852969, С23F 13/00, БИ 29, 1981 г.
Известный способ сборки заключается в том, что две концентрически расположенные стальные трубы собирают по длине последовательно в гирлянду путем сварки отдельных трубных элементов ограниченной длины, величина которых определяется сортаментом поставляемых промышленностью труб, пространство между трубами заполняют коксовой мелочью, причем к внутренней трубе по всей длине ее рабочей части приваривают стальные элементы, выполненные, например, в виде дисков, охватывающих трубу. При этом приварку дисков, засыпку коксовой мелочью и изоляцию труб производят по мере спуска заземлителя в скважину.
Недостатком известного способа является значительная трудоемкость выполняемых работ на месте установки глубинного анодного заземлителя, в частности метод сборки его в гирлянду из отдельных элементов путем их сварки между собой требует значительных затрат рабочего времени, материалов, моторесурса механизмов и использования большого числа исполнителей.
Известен способ сборки глубинного анодного заземлителя (RU, патент №2194093, С1, от 10.12.2002 г.; МПК С23F 13/08), включающий сборку заземлителя в гирлянду из отдельных, полной заводской готовности, электродов путем сопряжения их между собой с помощью соединительного устройства и последующей сварки или пайки сопрягаемых элементов устройства, а также заполнение пространства между электродами в месте их сопряжения материалом со свойством адгезии с материалом электрода. Соединительное устройство для осуществления известного способа включает резьбовую муфту и резьбовые концы центрального стержня соединяемых электродов, сопрягаемых между собой конической резьбой.
Недостатками известных способа и устройства являются: большая трудоемкость способа, в частности значительные затраты рабочего времени, моторесурса механизмов, необходимость использования многочисленной рабочей силы; вероятность преждевременного разрушения соединения электрохимической коррозией в месте концентрации электрохимического потенциала на сварных швах и резьбе; необходимость точной ориентации электродов относительно оси заземлителя для осуществления сопряжения элементов устройства по резьбе; низкая производительность труда. Известный способ и устройство являются наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению.
Известен глубинный анодный заземлитель, содержащий две концентрически расположенные стальные трубы, пространство между которыми заполнено коксовой мелочью, причем к внутренней трубе по всей длине ее рабочей части закреплены стальные элементы в виде дисков, охватывающих трубу (SU, а.с. 852969 С23F 13/00).
Недостатком известного глубинного анодного заземлителя является повышенный расход металла, сложность сборки и монтажа.
Известен глубинный анодный заземлитель стержневой (RU, патент №2210629, С1, от 20.08.2003 г.; МПК С23F 13/08), включающий центральный стержень, концентричную ему трубу, боковые стержни, активаторную массу, заполняющую пространство трубы, причем боковые стержни приварены к центральному стержню под углом α не менее 35° к горизонту.
Недостатками известного заземлителя являются нерациональный способ приварки боковых стержней торцом к центральному стержню, а также значительное количество боковых стержней, что приводит к увеличению заготовительных работ при их изготовлении. Известный заземлитель является наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению.
Технической задачей данного изобретения является повышение производительности труда по сборке глубинного анодного заземлителя, уменьшение трудовых и материальных затрат, экономия моторесурса механизмов, упрощение процесса соединения электродов между собой и сокращение времени сборки, а также сокращение числа задействованных при этом рабочих.
Техническая задача по способу сборки глубинного анодного заземлителя, включающего сборку в гирлянду отдельных электродов с помощью соединительных устройств, заполнение пространства между электродами в месте их сочленения материалом со свойством адгезии к материалу электрода, решается согласно изобретению тем, что присоединяемый к гирлянде электрод ориентируют по оси гирлянды, сопрягаемые поверхности сочленяемых частей соединительного устройства закрепляют на резьбовых концах сочленяемых электродов, покрывают слоем контактной токопроводящей пасты, части соединительного устройства сочленяют в неразъемное упругодеформированное сопряжение подачей сжатого воздуха в соединительное устройство, внешние поверхности которого покрывают слоем быстросохнущей электроизоляционной мастики, поверх которого наматывают в 2-3 слоя самоклеющуюся изоляционную ленту; затем место сочленения электродов закрывают литьевой цилиндрической формой, образованной гибким листовым, со слоем адгезива, материалом, намотанным в 2-3 слоя на общую внешнюю цилиндрическую поверхность сочленяемых электродов; литьевую форму заполняют через прокол монтажной пеной.
Техническая задача по глубинному анодному заземлителю, содержащему гирлянду отдельных электродов, собранных с помощью соединительных устройств, покрытых изолирующим материалом, решается согласно изобретению тем, что соединительное устройство содержит муфту, цангу с разжимной головкой, сопрягаемую с муфтой, закрепленные на резьбовых концах сочленяемых электродов, пуансон с поршнем и конусом, удерживаемый в исходном положении срезной мембраной в пневмокамере, резьбовой замок, источник сжатого воздуха или газа.
Техническая задача по электроду глубинного анодного заземлителя, содержащему центральный стержень, концентричную ему защитную оболочку в виде трубы, боковые стержни, приваренные к центральному стержню под углом α не менее 35° к горизонту, и активатор, решается согласно изобретению тем, что концентричная защитная оболочка образована слоем активатора цилиндрической формы, обладающего свойством когезивности, а боковые стержни плотно огибают в пределах угла β не менее 30° центральный стержень таким образом, что оба их конца направлены в разные стороны от центрального стержня и имеют равную длину.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
Фиг.1 - общий вид глубинного анодного заземлителя.
Фиг.2 - выноска А с фиг.1;
Фиг.3 - выноска Б с фиг.1;
Фиг.4 - сечение В-В с фиг.3.
Фиг.5 - фрагмент общего вида соединительного устройства в исходном положении;
Фиг.6 - сечение Г-Г с фиг.5;
Фиг.7 - выноска Д с фиг.2. Фрагмент сопряжения резьбового замка.
Соединительное устройство 1 («СУ» в дальнейшем тексте) содержит (см. Фиг.1, 2) муфту 2, навинченную на резьбовой конец 3 центрального стержня 4 одного из пары сочленяемых электродов 5, 6 глубинного анодного заземлителя 7. В другой резьбовой конец 8 центрального стержня 9 второго из пары электрода 6 ввинчена цанга 10 с разжимной головкой 11, оснащенной коническими поясками 12, 13, в совокупности тождественными сферической поверхности, т.е. ширина поясков 12, 13 достаточно мала по величине, чтобы считать их практически идентичными частями единой поверхности сферы. Такая форма головки 11 выбрана с целью упрощения ее изготовления, компенсации углового отклонения оси головки 11 от оси муфты 2 и снижения величины радиального сжатия головки 11 при посадке в муфту 2. Головка 11 сопрягается с соответствующими коническими поверхностями муфты 2. В цанге 10 размещен пуансон 14 с поршнем 15 и наружным конусом 16. Конус 16 входит в самозаклинивающееся сопряжение с соответствующей внутренней конической поверхностью цанги 10, поскольку угол наклона конической поверхности составляет величину менее 1°30', что намного меньше угла трения стали о сталь. Конец 17 пуансона 14 имеет упорную резьбу 18, входящую в зацепление с упорной резьбой 19 цангового замка 20, зажатого в муфте 2. Лепестки замка 20 поджаты пружинным кольцом 21. Пуансон 14 удерживается в исходном положении срезной мембраной 22 в пневмокамере 23, сообщаемой в нужное время посредством сопряжения сферического наконечника 24 с коническим седлом 25 в резьбовом конце 8 с источником сжатого воздуха или газа. Наконечник 24 оснащен скобой 26, замыкающей сопряжение наконечника 24 с седлом 25, что позволяет гасить силу реакции наконечника 24 относительно СУ 1. Электроды 5, 6 заземлителя 7 состоят, соответственно, из центральных стержней 4, 9 с резьбовыми концами 3, 8 и приваренными к ним боковыми стержнями 27 под углом α не менее 35° к горизонту. Боковые стержни 27 плотно огибают в пределах угла β не менее 30° соответствующие центральные стержни 4, 9, что создает благоприятные условия для сварки в «лодочку» и создание сварного шва значительно большей длины, чем у аналога. Боковые стержни 27 приваривают таким образом, чтобы концы были направлены в разные стороны от центральных стержней 4, 9 и длины их l равны по величине. Длина боковых стержней 27 больше чем в два раза длины боковых стержней у аналога, что позволяет в два раза сократить число резов при заготовке их при одинаковой заданной проводимости электродов 5, 6 и аналогов. Вокруг центральных стержней 4, 9 с боковыми стержнями 27 в заводских условиях образуют слой активатора 28 цилиндрической формы. Активатор 28 обладает жесткой формой и свойством когезивности. На резьбовые концы 3, 8 центральных стержней 4, 9 электродов 5, 6 устанавливают муфту 2 и цангу 10. Таким образом электроды 5, 6 поступают с завода на сборку глубинного анодного заземлителя 7 полностью готовыми к эксплуатации.
Способ сборки глубинного анодного заземлителя 7, содержащий соединение в гирлянду отдельных, полной заводской готовности, электродов 5, 6 с помощью СУ 1, осуществляют следующим образом: присоединяемый электрод 5 ориентируют по оси гирлянды, сопрягаемые поверхности: внутренние - муфты 2, внешние цанги 10 покрывают слоем контактной токопроводящей пасты для создания гарантированного электрического контакта между электродами 5, 6. Электрод 5 размещают муфтой 2 вверх электрода 6 - цангой 10 вниз. Цангу 10 вводят до упора в муфту 2. Заходной конус 29 муфты 2 и форма головки 11 цанги 10 обеспечивают легкость операции. Головка 11 сжимается вначале хода конусом 29 и разжимается внутри муфты 2 до сопряжения с внутренними поверхностями муфты 2. В СУ 1 подают сжатый воздух. Давление воздуха в пневмокамере 23 над поршнем 15 поднимают до заданной величины, поршнем 15 срезают мембрану 22 и разгоняют пуансон 14 до заданной величины скорости. Силой инерции пуансона 14 и усилием поршня 15 под давлением воздуха загоняют пуансон 14 в головку 11, конус 16 раздвигает со значительным усилием головку 11 и создает самозаклинивающееся упругодеформированное сопряжение цанги 10 и муфты 2. Входная фаска 30 конца 17 пуансона 14 раздвигает лепестки цангового замка 20, упорная резьба 18 конца 17 входит в зацепление с упорной резьбой 19 замка 20. Тем самым контрится сопряжение цанги 10 и муфты 2. Наружные поверхности - СУ 1 покрывают слоем неэлектропроводной быстросохнущей защитной мастики 31, поверх которой наматывают в 2-3 слоя самоклеющуюся изоленту 32, тем самым создают защиту от контакта СУ 1 с подпочвенными водами. На общую внешнюю цилиндрическую поверхность активаторов 28 электродов 5, 6 наматывают в 2-3 слоя упругий листовой материал 33 с клеевым слоем, тем самым создают склеиванием литьевую форму над пространством между электродами 5, 6 с замкнутым СУ 1. В материале 33 делают прокол, через который это пространство заполняют монтажной пеной 34, которая отвердевает через непродолжительное время - 15-30 минут, тем самым создают защиту СУ 1 от механических повреждений. Таким образом электрод 6 присоединяют к общей гирлянде глубинного анодного заземлителя 7.
Использование изобретения на практике позволит сократить время сборки до 10 минут на один электрод, ограничить число исполнителей до двух человек, избежать необходимости применения сварки. Соединение электродов между собой, электрическое и механическое, надежно и гарантированно защищено от возможных повреждений при установке заземлителя в скважину. Наряду с повышением производительности труда налицо снижение стоимости установки заземлителя за счет снижения материальных затрат на оплату труда рабочих, на аренду сварочного оборудования, сокращение затрат на топливо. Стоимость изготовления СУ при современном массовом производстве деталей на автоматических линиях незначительна по величине и практически не оказывает заметного влияния на общую стоимость заземлителя.