ПРОТЯЖЕННЫЙ АНОДНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использована при сооружении протяженных и глубинных анодных заземлений для защиты от коррозии магистральных трубопроводов и других подземных металлических сооружений, а также днищ резервуаров и емкостей.
7
Известен заземляющий протяженный эластомерный электрод, содержащий магистральный металлический токопровод и рабочую оболочку, содержащую эластомерный материал, электрически контактирующий с ним, отличающийся тем, что токопровод выполнен из многожильного провода и размещен внутри рабочей оболочки коаксиально вдоль центральной оси электрода, причем рабочая оболочка состоит из слоев углеродного материала в виде углеродных нитей, свитых в ровинг, или ленты из углеродной ткани, нанесенных по всей длине токопровода и гибкой оболочки из электропроводной эластомерной композиции с удельным объемным сопротивлением 0,05-0,5 Ом*м, заполняющей промежутки между слоями из указанных углеродных материалов [Описание изобретения к патенту РФ №2225420 от 19.06.2003, МПК C08L 9/02, C08L 9/06, C08L 11/00, C23F 13/00, C23F 13/16, опубл. 10.03.2004].
Известен протяженный анодный заземлитель, содержащий токопроводник в виде скрученных в жилу медных проволок и оболочку из токопроводящей резины, включающей каучук, технический углерод и графит, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 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. [Описание полезной модели к патенту РФ №93085 от 28.12.2009, МПК C23F 13/06, опубл. 20.04.2010].
Известен проводник электрического тока, включающий, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, отличающийся тем, что токопроводящая жила снабжена экранирующей или рабочей оболочкой, выполненной из резиновой смеси специального состава [Описание изобретения к патенту РФ №2398795 от 02.10.2008, МПК C08L 23/16, H01B 1/00, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/01, C08K 5/14, C08K 7/02, опубл. 10.09.2010].
Недостатком всех вышеперечисленных заземлителей является то, что они выполнены из резиновой смеси, которая обладает достаточно большой скоростью анодного растворения, а также обладают низким значением предельно допустимой плотности анодного тока, превышение которого приводит к быстрому разрушению резиновой композиции и выходу заземлителей из строя при сохранении большей части рабочих компонентов заземлителей в работоспособном состоянии, что технически является нерациональным, а экономически - нерентабельным.
Задача, решаемая полезной моделью и достигаемый технический результат заключаются в создании механически прочного протяженного анодного заземлителя, который имеет малый вес, обладает повышенной эксплуатационной надежностью, высокой предельно допустимой плотностью тока, имеет малую скорость анодного растворения около 0,01 г/(А·год).
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в протяженном анодном заземлителе, включающем токонесущий кабель и электрически связанный с ним анод с растворимым рабочим материалом, анод выполнен из химически стойкой проволоки из вентильного металла и расположен параллельно токонесущему кабелю или спирально вокруг него, при этом в качестве рабочего материала анода используются металлы группы платины или их оксиды, или смеси их оксидов, нанесенные на химически стойкую проволоку.
Кроме этого:
- в состав оксидов металлов платиновой группы входит оксид металла химически стойкой проволоки;
- анодный заземлитель снабжен прочной диэлектрической нитью, расположенной вдоль токонесущего кабеля с возможностью восприятия продольных нагрузок;
- анодный заземлитель снабжен перфорированной гибкой трубой, выполненной с возможностью защиты от повреждений токонесущего кабеля и анода;
- вокруг токонесущего кабеля и анода, располагается электропроводящая засыпка, помещенная в водопроницаемую химически стойкую оболочку;
- анодный заземлитель снабжен укрепляющей оболочкой, состоящей из диэлектрических нитей перекрестного переплетения;
- анодный заземлитель снабжен быстрорастворимой металлической обвивкой, расположенной поверх водопроницаемой химически стойкой оболочки с возможностью восприятия продольных нагрузок.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где:
- на фиг. 1 показан общий вид протяженного анодного заземлителя с анодом, расположенным параллельно токонесущему кабелю и электропроводящей засыпкой, помещенной в водопроницаемую и укрепляющую оболочки;
- на фиг. 2 - протяженный анодный заземлитель с анодом, расположенным спирально вокруг токонесущего кабеля;
- на фиг. 3 - общий вид заземлителя с электропроводящей засыпкой, расположенных в перфорированной гибкой трубе;
- на фиг. 4 показано глубинное анодное заземление с вертикальным расположением протяженного анодного заземлителя;
- на фиг. 5 показано поверхностное анодное заземление с горизонтальным расположением протяженного анодного заземлителя.
Протяженный анодный заземлитель включает токонесущий кабель 1 и электрически связанный с ним анод 2 с растворимым рабочим материалом, причем анод 2 выполнен из химически стойкой проволоки из вентильного металла, типа титана, ниобия или тантала и расположен параллельно токонесущему кабелю 1 (см. фиг. 1) или спирально вокруг него (см. фиг. 2), при этом в качестве рабочего материала анода 2 используются металлы группы платины (рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина) или их оксиды, или смеси их оксидов, нанесенные на химически стойкую проволоку анода 2. В состав оксидов металлов платиновой группы - рабочего материала анода 2, - может входить оксид металла химически стойкой проволоки, что способствует улучшению адгезии рабочего материала с проволокой.
Протяженный анодный заземлитель может быть снабжен прочной диэлектрической нитью 3, расположенной вдоль токонесущего кабеля 1 с возможностью восприятия продольных нагрузок или перфорированной гибкой трубой 4, выполненной с возможностью защиты от повреждений токонесущего кабеля 1 и анода 2.
Вокруг токонесущего кабеля 1 и анода 2 может располагаться электропроводящая засыпка 5 типа кокса, коксо-минерального активатора, графита и т.д., помещенная в водопроницаемую химически стойкую оболочку 6, при этом заземлитель может снабжаться укрепляющей оболочкой 7, состоящей из диэлектрических нитей перекрестного переплетения. Водонепроницаемая химически стойкая оболочка 6 с укрепляющая оболочка 7 фиксируются термоусаживаемыми муфтами 8 переходного диаметра. Также заземлитель может быть снабжен быстрорастворимой металлической обвивкой (условно не показана) по типу укрепляющей оболочки 7, расположенной поверх водопроницаемой химически стойкой оболочки 6 с возможностью восприятия продольных нагрузок.
Проанализируем существенные признаки полезной модели.
Выполнение анода 2 из химически стойкой проволоки из вентильного металла, с малорастворимым покрытием металлами группы платины (рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина) или их оксидами, или смесью их оксидов, позволяет существенно снизить массу заземлителя при сохранении его нормативных рабочих характеристик. При этом следует учитывать, что такие вентильные металлы, как титан имеют большое продольное сопротивление, поэтому титановый анод требует довольно частого соединения с токонесущим кабелем 1. Такие соединения выполняются обжимкой, например медными гильзами 9, Н-образными контактами и т.д. Все соединения надежно герметизируются, например клеем-расплавом и термоусаживаемыми трубками.
Относительно токонесущего кабеля 1 анод 2 может располагаться параллельно (см. фиг. 1) или спирально вокруг него (см. фиг. 2).
Как указывалось выше, в качестве рабочего материала анода 2 используются металлы группы платины или их оксиды, или смеси их оксидов, однако в зависимости от материала анода 2 их адгезионные свойства по отношению к нему проявляют себя по-разному. Для обеспечения удовлетворительной сцепляемости покрытия с основой в состав оксидов металлов группы платины рекомендуется ввести оксид металла анода 2.
Снабжение заземлителя прочной диэлектрической, например, кевларовой нитью 3 увеличивает его продольную прочность на разрыв.
Для защиты токонесущего кабеля 1 и анода 2 от повреждений заземлитель снабжают перфорированной гибкой трубой 4, выполненной, например, из полиэтилена, которая не препятствует электрической связи анода 2 с защищаемым объектом - трубопроводом, резервуаром, металлическими инженерными коммуникациями и т.д.
Для лучшей электрической связи анода с грунтом защищаемой металлоконструкции вокруг токонесущего кабеля 1 и анода 2 располагают электропроводящую засыпку 5, которую помещают в водопроницаемую химически стойкую оболочку 6, представляющую собой, например, шовный или бесшовный текстильный рукав, формируемый непосредственно перед тем, как поместить туда засыпку 5 и уплотнить ее на вибрационном оборудовании.
Для предотвращения разрушения химически стойкой оболочки 6 ее усиливают укрепляющей оболочкой 7, состоящей из диэлектрических нитей перекрестного переплетения. Такая сетка препятствует разрыву оболочки 6 от действия поперечных напряжений и увеличивает продольную прочность заземлителя на разрыв. Такое решение является альтернативой использования прочной диэлектрической нити 3, которая не может нейтрализовать действие поперечных напряжений в химически стойкой оболочке 6, наполненной электропроводящей засыпкой 5.
Если по условиям монтажа протяженного анодного заземлителя, его особой эксплуатации, транспортировки или хранения требуется еще большая прочность, этого достигают использованием быстрорастворимой металлической обвивкой (условно не показана), расположенной поверх водопроницаемой химически стойкой оболочки 6 по типу укрепляющей оболочки 7.
Сооружение глубинного анодного заземления на базе протяженного анодного заземлителя предусматривает установку изделия в скважину 10 на глубину расположения слоев грунта с минимальным электрическим сопротивлением. В одну скважину 10 с использованием специальных за хватов 11 может быть установлено несколько заземлителей. Прианодное пространство заземлителя рекомендуется заполнять коксо-минеральным активатором 12.
Сооружение поверхностного анодного заземления на базе протяженного анодного заземлителя предусматривает установку одного или нескольких изделий в траншею 13 ниже глубины промерзания грунта. Прианодное пространство заземлителя также рекомендуется заполнять коксо-минеральным активатором 12.
После этого производят подключение заземлителей к станции катодной защиты.
Все работы по установке протяженных анодных заземлителей производятся в соответствии с проектом электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии.
В результате использования полезной модели была создании очередная облегченная, но механически прочная конструкция протяженного анодного заземлителя, который обладает простотой конструкции, имеет малый вес, обладает повышенной эксплуатационной надежностью, высокой предельно допустимой плотностью тока, имеет малую скорость анодного растворения около 0,01 г/(А·год) и может применяться в установках катодной защиты от коррозии магистральных трубопроводов и других подземных металлических сооружений, а также днищ резервуаров и емкостей.