АНОДНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК C23F13/08 

Изобретение относится к электрохимической защите металлических объектов от коррозии, а именно к анодным заземлениям, и может быть использовано, в частности, для катодной защиты подземных коммуникаций и протяженных подземных сооружений, например, магистральных трубопроводов.

Известен анодный заземлитель, состоящий из ферросилидового электрода, заканчивающийся контактным узлом с соединительным проводом, расположенным внутри диэлектрического экрана, заполненного герметиком и выполненного в виде биметаллического переходника алюминий - медь. При этом медной частью переходник посредством сварного шва соединен с анодом, а алюминиевой частью сварным швом подсоединен к соединительному проводу [1].

Анодный заземлитель работает следующим образом. От преобразователя установки катодной защиты подается постоянный ток положительной полярности к анодному заземлителю, через который он растекается в пласты окружающего электрод грунта, при этом отрицательная полярность постоянного напряжения подается к защищаемому сооружению.

Недостатком указанного анодного заземлителя является низкая надежность контактного узла в области плоской поверхности торцовой части электрода, где осуществляется посредством сварки подключение соединительного провода. При такой конструкции проникновение грунтового электролита из внешней среды осуществляется кратчайшим путем - боковая стенка электрода под герметиком, по торцовой части к месту приварки контакта, что вызывает коррозию контактного узла, ведущую к обрыву цепи от анодного заземлителя к положительному полюсу преобразователя станции катодной защиты. В результате чего срок службы анодного заземлителя определяется не скоростью растворения материала электрода, а надежностью контактного узла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является анодный заземлитель по данным каталога [2].

Анодный заземлитель, содержит электрод из малорастворимого материала, контактный узел с закладной трубкой, в которую зачеканен клином соединительный провод, а внешняя поверхность электрода в области контактного узла и зона контактного узла залиты компаундом.

Анодный заземлитель закладывается в грунт в области защищаемого подземного металлического сооружения и подключается к преобразователю установки катодной защиты. Постоянный ток положительной полярности протекает по цепи электрод - грунт - защищаемое сооружение.

Углубление в ферросилидовой отливке для контактного узла позволяет удлинить путь проникновения грунтового электролита к месту подключения соединительного провода с электродом по стенке отливки под эпоксидным компаундом. Однако разные коэффициенты расширения ферросилида и эпоксидного компаунда, а также изоляции соединительного провода при изменении температуры создают зазор в месте их соприкосновения, в результате чего электролит достигает места контакта закладной трубки с зачеканенным клином соединительным проводом. Происходит разрушение контактного узла и обрыв цепи протекания тока от преобразователя к электроду. При этом скорость растворения электрода соизмерима со скоростью проникновения электролита в контактный узел.

Недостаток известного заземлителя в низкой надежности контактного узла и малом сроке службы электрода, что не обеспечивает долговременной и безотказной катодной защиты подземных коммуникаций и магистральных трубопроводов.

Задачей изобретения является повышение надежности и увеличения срока службы анодного заземлителя.

Задача решается благодаря тому, что в анодном заземлителе, содержащем электрод из малорастворимого материала, контактный узел с закладной трубкой, в которую зачеканен клином соединительный провод, а внешняя поверхность электрода в области контактного узла и зона контактного узла залиты компаундом, согласно изобретению, в контактный узел введены вкладыш, внутри которого расположены обтюраторы, через один из которых проходит соединительный провод, а в другой входит закладная трубка и втулка, через которую соединительный провод выведен из контактного узла.

Кроме того, электрод отлит в форме последовательно соединенных друг за другом большого цилиндра с закладной трубкой контактного узла, усеченного конуса и малого цилиндра с полусферой на конце.

При этом, внутренняя поверхность большого цилиндра в зоне контактного узла выполнена с кольцевыми углублениями до закладной трубки.

Причем, в закладную трубку введена электропроводная мастика.

Кроме того, соединительный провод выполнен с возможностью подключения через контактный зажим соединительной муфты залитой герметиком к магистральному кабелю.

На фиг. 1 изображена конструкция анодного заземлителя.

На фиг. 2 приведена конструкция контактного узла.

На фиг. 3 приведена схема соединения анодных заземлителей:
a - горизонтальное расположение заземлителей;
в - вертикальное расположение заземлителей;
На фиг. 4 изображена схема модульной укладки заземлителей.

Анодный заземлитель (фиг.1) состоит из электрода 1, отливка которого выполнена в форме последовательно соединенных большого цилиндра 1a, усеченного конуса 1b, и малого цилиндра 1c с полусферой на конусе 1d, контактного узла 2, залитого компаундом 3, соединительного провода 4, соединительной муфты 5, в которой соединительный провод 4 через контактный зажим 6 подключен к магистральному кабелю 7. Соединительная муфта 5 залита герметиком 8.

Для заливки герметика 8 в муфту 5 предусмотрено заливное отверстие 9 с воронкой 10.

Электрод изготовлен из чугуна марки ЧС15 легированный хромом. Химический состав представлен в таблице.

Контактный узел 2 (фиг. 2) состоит из закладной трубки 11, установленной в электрод 1 при отливке в области большого цилиндра 1a. Закладная трубка 11 выполнена из низколегированной стали. Нижняя часть закладной трубки 11 сплющена, а верхняя цилиндрическая выходит во внутреннюю зону контактного узла 2.

В закладную трубку 11 введена электропроводная мастика. Клином 12 зачеканен соединительный провод 4, марки ВПП сечением 4-6 мм², у которого снята изоляция на длину, равную длине цилиндрической части закладной трубки 11. На закладную трубку 11 и соединительный провод 4 надеты обтюраторы 13 и втулка 14. В область контактного узла на соединительный провод с обтюраторами 13 установлен вкладыш 15. Внутренняя поверхность большого цилиндра 1a в зоне контактного узла 2 имеет кольцевые углубления 16.

Перед выполнением операции герметизации контактного узла 2 на большой цилиндр 1a надевается разборная заливочная форма (на фиг. 2 не показана), в которую заливают компаунд 3, тем самым осуществляется герметизация контактного узла 2 как в зоне подключения соединительного провода 4, так и внешней поверхности большого цилиндра 1a в области контактного узла 2.

Анодный заземлитель работает следующим образом. От преобразователя для катодной защиты фиг. 3, 4 по магистральному кабелю 7 подается постоянный ток положительной полярности расчетных силы и напряжения через соединительную муфту 5 и контактный узел 2 к электроду 1, который уложен в грунт по одной из схем:
фиг. 3a - горизонтальное расположение анодных заземлителей;
фиг. 3в - вертикальное расположение анодных заземлителей.

На фиг. 4 приведена схема модульной укладки заземлителей.

Для снижения сопротивления растеканию тока анодные заземлители располагают в траншее с коксовой засыпкой.

Ток равномерно распределяется по электроду и растекается по пластам окружающего электрод 1 грунта. Выбранная форма электрода - в виде соединенных последовательно большого цилиндра, усеченного конуса и малого цилиндра и химический состав компонентов обеспечивает равномерное растворение электрода 1 при экспоненциальном распределении тока от контактного узла - зона большого цилиндра до малого цилиндра, заканчивающегося полусферой, которая обеспечивает равномерное отекание тока. При этом наличие хрома значительно снижает скорость растворения электрода, что увеличивает срок службы электрода.

Для обеспечения надежного электрического контакта в цепи протекания тока: соединительный провод 4 - закладная втулка 11 - электрод 1, перед зачеканкой соединительного провода 4 клином 12, в закладную трубку 11 вводится электропроводная мастика, которая обеспечивает минимальные потери тока и увеличивает надежность контактного узла.

Вкладыш 15 выполнен из эластичного диэлектрического материала и выполняет роль компенсатора во время охлаждения анодного заземлителя в зимних условиях при хранении или транспортировке и предотвращает с одной стороны отслаивание компаунда от внутренней поверхности большого цилиндра 1a контактного узла 2, а с другой исключает процесс растрескивания большого цилиндра 1 электрода в области контактного узла 2.

Обтюраторы 13 выполнены из материала, аналогичного изоляции соединительного провода, обеспечивают высокую адгезию компаунда 3 с закладной трубкой 11 и соединительным проводом 4 являются прокладками на пути проникновения грунтового электролита к месту зачеканки в закладную трубку 11 соединительного провода 4.

Кольцевые углубления 16 во внутренней поверхности большого цилиндра 1a в зоне контактного узла 2 обеспечивают высокую адгезию компаунда 3 и перекрывают путь проникновения электролита в зону контактного узла 2, что также значительно повышает надежность контактного узла 2.

Втулка 14 изготовлена из того же материала, что и изоляция соединительного провода и надевается на соединительный провод 4 предварительно нагретой.

Втулка 14 предохраняет соединительный провод 4 от излома в области выхода из контактного узла и исключает образование трещин в изоляции.

По сравнению с прототипом, а также с широко используемой на магистральных трубопроводах системой катодной защиты с сосредоточенным анодным заземлителем, изобретение обеспечивает максимальную токоотдачу при минимальной скорости растворения электрода. Исключает возможность отслаивания компаунда от электрода, а также проникновения электролита в контактный узел, что значительно повышает надежность и увеличивает срок службы анодного заземлителя.

Одновременно, конструкция анодного заземлителя обеспечивает экономию металла и сокращение расходов на ремонт, и эксплуатацию анодного заземления в установке катодной защиты.

Источники информации
1. А.С. 1680802, N 4659625/02, опубл. 30.09.91 г., С 23 F 13/00.

2. Каталог "Gatodic Protection Co. LTD Engineering Services" Dato Sheet, Англия (Прототип).

Изобретение относится к электрохимической защите металлических объектов от коррозии, а именно к анодным заземлениям. Технический результат - повышение надежности и увеличение срока службы анодного заземлителя. Анодный заземлитель согласно изобретению содержит электрод из малорастворимого материала и контактный узел с закладной трубкой, в которую зачеканен клином соединительный провод. Внешняя поверхность электрода в области контактного узла и зона контактного узла залиты компаундом. В контактный узел введены вкладыш, внутри которого расположены обтюраторы, через один из которых проходит соединительный провод, а в другой входит закладная трубка, и втулка, через которую соединительный провод выходит из контактного узла. Кроме того, электролит отлит в форме последовательно соединенных друг за другом большого цилиндра с закладной трубкой контактного узла, усеченного конуса и малого цилиндра с полусферой на конце. Причем внутренняя поверхность большого цилиндра в зоне контактного узла выполнена с кольцевыми углублениями до закладной трубки. В закладную трубку введена электропроводная мастика. Также соединительный провод от электрода подключен через контактный зажим соединительной муфты к магистральному кабелю, а муфта залита герметиком. 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Анодный заземлитель, содержащий электрод из малорастворимого материала, контактный узел с закладной трубкой, в которую зачеканен клином соединительный привод, а внешняя поверхность электрода в области контактного узла и зона контактного узла залиты компаундом, отличающийся тем, что в контактный узел введены вкладыш, внутри которого расположены обтюраторы, через один из которых проходит соединительный провод, а в другой входит закладная трубка, и втулка, через которую соединительный провод выведен из контактного узла. 2. Анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что электрод отлит в форме последовательно соединенных друг за другом большого цилиндра с закладной трубкой контактного узла, усеченного конуса и малого цилиндра с полусферой на конце. 3. Анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность большого цилиндра в зоне контактного узла выполнена с кольцевыми углублениями до закладной трубки. 4. Анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что в закладную трубку введена электропроводная мастика. 5. Анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что соединительный провод выполнен с возможностью подключения через контактный зажим соединительной муфты, залитой герметиком, к магистральному кабелю.