RU131726U1

RU131726U1 - DEPTH EARTH

Info

Publication number: RU131726U1
Application number: RU2013110115/02U
Authority: RU
Inventors: Игорь Робертович Геллерштейн; Алексей Павлович Грипас; Евгений Сергеевич Толыпин; Сергей Александрович Паршин; Александр Михайлович Быковский
Original assignee: Открытое акционерное общество "МАГНИТ"
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2013-08-27
Also published as: RU164102U1

Abstract

1. Глубинный заземлитель, содержащий литой электрод в цилиндрическом корпусе с несущей рамой, заполненном активатором, и провод токоввода, соединяющий электрод со станцией катодной защиты посредством контактного узла, отличающийся тем, что несущая рама установлена в полости цилиндрического корпуса, а в качестве активатора использована коксосинтетическая засыпка, содержащая смеси коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный синтетический активатор.2. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что электрод соединен металлической пластиной с несущей рамой, выполненной с возможностью использования ее в качестве дополнительного электрода для увеличения площади рабочей поверхности, контактирующей с грунтом.3. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус с торцевых сторон снабжен запорно-фиксирующими крышками.4. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что несущая рама снабжена верхним и нижним отверстиями для соединения глубинных заземлителей в гирлянду посредством осей.5. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что в верхней части несущей рамы предусмотрено монтажное отверстие для удобства монтажа глубинного заземлителя.6. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус снабжен газоотводной трубкой, закрепленной на его боковой поверхности.7. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что выходной участок провода токоввода помещен в трубку из поливинилхлорида для возможности его предохранения от повреждения при изгибании.8. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что контактный узел состоит из металлической вставк�1. A deep ground electrode comprising a cast electrode in a cylindrical housing with a supporting frame filled with an activator, and a current lead connecting the electrode to the cathodic protection station by means of a contact assembly, characterized in that the supporting frame is installed in the cavity of the cylindrical housing, and a coke-synthetic is used as an activator filling containing mixtures of coke breeze of various fractions and a halogen-free synthetic activator. 2. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that the electrode is connected by a metal plate to a supporting frame made with the possibility of using it as an additional electrode to increase the area of the working surface in contact with the soil. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that the cylindrical body from the end sides is equipped with locking and fixing covers. The deep ground electrode system according to claim 1, characterized in that the supporting frame is provided with upper and lower holes for connecting the deep ground electrode system to a garland by means of axes. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that a mounting hole is provided in the upper part of the carrier frame for ease of installation of the deep ground electrode. The deep ground electrode system according to claim 1, characterized in that the cylindrical body is equipped with a gas pipe fixed to its side surface. The deep ground electrode system according to claim 1, characterized in that the output portion of the current lead wire is placed in a PVC tube to protect it from damage during bending. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that the contact node consists of a metal insert�

Description

Полезная модель относится к устройствам для предотвращения коррозии металла путем катодной защиты подземных сооружений, в частности, к глубинным скважинным заземлениям, и может быть использована в системах электрохимической защиты нефтяной, газовой, энергетической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.The utility model relates to devices for preventing metal corrosion by cathodic protection of underground structures, in particular, to deep downhole earths, and can be used in electrochemical protection systems of the oil, gas, energy industries, as well as in public utilities.

За аналог заявляемой полезной модели принято техническое решение того же назначения - глубинное заземление, содержащее гирлянду из последовательно соединенных между собой и соединенных с магистральным кабелем электродных блоков, каждый из которых размещен в заполненном активатором металлическом корпусе, через который проходят магистральный кабель и газоотводная труба (описание полезной модели «Глубинное заземление» по патенту РФ №2138106, МПК 7 Н01R 4/66).An analogue of the claimed utility model is a technical solution of the same purpose - deep grounding, containing a garland of electrode blocks connected in series with each other and connected to the main cable, each of which is placed in a metal housing filled with an activator through which the main cable and gas pipe pass (description utility model "Deep Grounding" according to the patent of the Russian Federation No. 2138106, IPC 7 H01R 4/66).

Наиболее близким аналогом того же назначения, что и заявляемая полезная модель является техническое решение - глубинное заземление содержащее рабочий электрод, размещенный в полом корпусе, заполненном активатором. С торцевых сторон заземлителя расположены центрирующие крышки (описание полезной модели «Анодный заземлитель» по патенту РФ №44422, МПК 7 Н01R 4/66).The closest analogue to the same purpose as the claimed utility model is a technical solution - deep grounding containing a working electrode located in a hollow housing filled with an activator. Centering covers are located on the ends of the earthing switch (description of the utility model “Anode earthing switch” according to RF patent No. 44422, IPC 7 H01R 4/66).

К недостаткам известных технических решений, как аналога, так и прототипа, относится высокое переходное сопротивление анод-грунт, что повышает энергозатраты при эксплуатации глубинного заземлителя, высокая скорость анодного растворения заземлителя, высокая стоимость и гигроскопичность минерального активатора, в следствии чего сроки годности ее очень ограниченны из-за быстрой слеживаемости ее на атмосферном воздухе, что снижает также дренирующую способность активатора.The disadvantages of the known technical solutions, both analog and prototype, are the high transient resistance of the anode-soil, which increases energy consumption during the operation of the deep ground electrode, the high speed of the anode dissolution of the ground electrode, the high cost and hygroscopicity of the mineral activator, as a result of which its shelf life is very limited due to its rapid caking in atmospheric air, which also reduces the draining ability of the activator.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение энергозатрат при эксплуатации глубинного заземлителя и увеличение его срока эффективной работы, а также снижение себестоимости производства глубинного заземлителя.The task to which the utility model is directed is to reduce energy consumption during the operation of the deep ground electrode and increase its effective life, as well as reduce the cost of production of the deep ground electrode.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в снижении переходного сопротивления за счет использования безгалогенидного синтетического активатора.The technical result that can be obtained by implementing a utility model is to reduce the transition resistance by using a halogen-free synthetic activator.

Сущность полезной модели - глубинный заземлитель, содержащий литой электрод в цилиндрическом корпусе с несущей рамой, заполненном активатором, и провод токоввода соединяющий электрод со станцией катодной защиты посредством контактного узла, состоит в том, что несущая рама установлена в полости цилиндрического корпуса, а в качестве активатора использована коксо-синтетическая засыпка, содержащая смеси коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный синтетический активатор. С использованием синтетического щелочного раствора, увеличение щелочности прианодного пространства (выше рН=10), вызывает повышение рН раствора у ферросилида, в присутствии щелочи и растворенного кислорода начинает пассивироваться. Щелочная среда способствует образованию на поверхности заземлителя защитной пленки из нерастворимых соединений железа и окиси кремния. Пленка предохраняет анод от коррозии, рН среды должен быть при этом 11,5-14,0. Раствор добавленный в качестве электролита в коксовую засыпку, имеет проводимость тока выше солей за счет эстафетного типа переноса заряда ионов водорода и гидроксила. Раствор вызывает значительно меньшую коррозию железокремнистого анода по сравнению с солями при равных плотностях тока. Состав материала включает в себя до 10 мм смеси коксовой мелочи, от 10 до 40 мм коксовых фракций в связи со способностью щелочи измельчать кокс использование щелочи помогает добиться существенного снижения сопротивления между грунтом и непосредственно заземлителем, уменьшается скорость электродного растворения заземлителя, увеличивается площадь поверхности, отдающей ток.The essence of the utility model is a deep ground electrode containing a cast electrode in a cylindrical body with a supporting frame filled with an activator, and a current lead wire connecting the electrode to the cathodic protection station by means of a contact unit, that the supporting frame is installed in the cavity of the cylindrical body, and as an activator a coke-synthetic filling was used, containing mixtures of coke breeze of various fractions and a halogen-free synthetic activator. Using a synthetic alkaline solution, an increase in the alkalinity of the anode space (above pH = 10) causes an increase in the pH of the solution in ferrosilide, in the presence of alkali and dissolved oxygen it begins to passivate. The alkaline environment promotes the formation of a protective film of insoluble compounds of iron and silicon oxide on the surface of the ground electrode system. The film protects the anode from corrosion, the pH of the medium should be 11.5-14.0. The solution added to the coke charge as an electrolyte has a current conductivity higher than salts due to the relay type of charge transfer of hydrogen ions and hydroxyl. The solution causes much less corrosion of the silicon-silicon anode compared with salts at equal current densities. The composition of the material includes up to 10 mm of a mixture of coke breeze, from 10 to 40 mm of coke fractions due to the ability of alkali to grind coke, the use of alkali helps to achieve a significant decrease in resistance between the soil and the ground electrode directly, the rate of electrode dissolution of the ground electrode decreases, and the surface area giving up current.

Решению поставленной задачи способствуют признаки, характеризующие полезную модель в частных случаях ее выполнения или использования.The solution of the task is facilitated by the signs characterizing the utility model in particular cases of its implementation or use.

Корпус выполнен цилиндрической формы.The housing is cylindrical in shape.

Цилиндрический корпус с торцевых сторон снабжен запорно-фиксирующими крышками, с возможностью предохранения безгалогенидного синтетического активатора от вымывания.The cylindrical body from the end sides is equipped with locking and fixing caps, with the possibility of protecting the halogen-free synthetic activator from leaching.

На боковой поверхности корпуса установлены зажимы крепления газоотводной трубки.On the side surface of the casing, clamps for fixing the gas outlet pipe are installed.

Электрод снабжен термоусадочной муфтой с отверстиями для заливки герметика и вывода провода токоввода, или защитным колпаком с соответствующими отверстиями, с возможностью защиты контактного узла.The electrode is equipped with a heat-shrink sleeve with holes for filling the sealant and the output of the current lead wire, or a protective cap with corresponding holes, with the possibility of protecting the contact node.

Электрод содержит металлическую пластину, для соединения электрода и несущей рамы глубинного заземлителя.The electrode contains a metal plate for connecting the electrode and the supporting frame of the deep ground electrode.

Выходной участок провода токоввода помещен в трубку из поливинилхлорида, с возможностью его предохранения от повреждения при изгибании.The output section of the current lead wire is placed in a polyvinyl chloride tube, with the possibility of protecting it from damage during bending.

На несущей раме выполнены отверстия для соединения глубинных заземлителей в гирлянду посредством осей.Holes are made on the carrier frame for connecting deep earthing switches to a garland by means of axes.

В верхней части несущей рамы глубинного заземлителя имеется монтажное отверстие.In the upper part of the supporting frame of the deep ground electrode there is a mounting hole.

Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы полезной модели, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности - новизна.The technical solution with the claimed combination of essential features of the independent claim of the utility model formula is unknown from the prior art, which confirms its compliance with the patentability condition - novelty.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:The essence of the utility model is illustrated in the drawing, where:

на фиг.1 - глубинный заземлитель;figure 1 - deep ground electrode;

на фиг.2 - глубинный заземлитель с металлической пластиной;figure 2 - deep ground electrode with a metal plate;

на фиг.3 - глубинный заземлитель вид сверху;figure 3 - deep ground electrode top view;

Заявляемая полезная модель может быть осуществлена с реализацией указанного назначения следующим образом. Глубинный заземлитель состоит из полого цилиндрического корпуса 1, в полости которого установлена несущая рама 2. В цилиндрический корпус 1 вставлен литой электрод 3, который выполнен из ферросилида - высококремнистого чугуна, например ЧС-15ГОСТ 7769-86, обладающего высокой коррозионной стойкостью в растворах солей, кислот (кроме соляной) и щелочей, что увеличивает срок его эффективной работы. Электрод 3 соединен проводом токоввода 4 со станцией катодной защиты. Соединение провода токоввода 4 с литым электродом 3 выполнено посредством контактного узла (на чертеже не показан), включающего металлическую вставку с конической или цилиндрической поверхностью под зажимную втулку с конической или цилиндрической внутренней поверхностью. Выходной участок провода токоввода 4 помещен в трубку 5 из поливинил хлорида (ПВХ), для предохранения его медных жил от повреждения при изгибании. Для предотвращения коррозии контактного узла его герметизируют. Для этого на электроде 3 со стороны контактного узла расположена термоусадочная муфта 6, в которой выполнено отверстие для заливки герметика и отверстие для вывода провода токоввода (самостоятельными позициями на чертеже не обозначены). Возможно использование защитного колпака из пластмассы с соответствующими отверстиями. С другого конца электрод 3 содержит металлическую пластину 7 для крепления электрода 3 к несущей раме 2 глубинного заземлителя. В пластине 7 выполнены армирующие отверстия (на чертеже не показаны) для ее надежного крепления в электроде 3 при его отливке. Установка металлической пластины 7 обусловлена требованием заказчика. С торцевых сторон цилиндрический корпус 1 снабжен запорно-фиксирующими крышками 8. Свободное пространство внутри цилиндрического корпуса 1 заполнено коксо-синтетической засыпкой 9, содержащей смеси коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный синтетический активатор. Для отвода газов, образующихся, при работе глубинного заземлителя на цилиндрическом корпусе 1 предусмотрено крепление 10 для газоотводной трубки 11. На несущей раме 2 выполнены средства для соединения глубинных заземлителей в гирлянду, через верхнее 12 и нижнее 13 отверстия, посредством осей. В верхней части несущей рамы предусмотрено монтажное отверстие 14 для удобства монтажа глубинного заземлителя.The inventive utility model can be implemented with the implementation of this purpose as follows. The deep ground electrode system consists of a hollow cylindrical body 1, in the cavity of which a support frame 2 is installed. A cast electrode 3 is inserted into the cylindrical body 1, which is made of ferrosilide - high-silicon cast iron, for example ChS-15GOST 7769-86, which has high corrosion resistance in salt solutions, acids (except hydrochloric) and alkalis, which increases the period of its effective work. The electrode 3 is connected by a current lead wire 4 to a cathodic protection station. The connection of the current lead wire 4 with the cast electrode 3 is made by means of a contact node (not shown in the drawing), which includes a metal insert with a conical or cylindrical surface under the clamping sleeve with a conical or cylindrical inner surface. The output section of the current lead wire 4 is placed in a tube 5 made of polyvinyl chloride (PVC), to protect its copper conductors from damage during bending. To prevent corrosion of the contact node, it is sealed. For this, a shrink sleeve 6 is located on the electrode 3 from the side of the contact node, in which a hole is made for filling the sealant and a hole for the output of the current lead wire (are not indicated by independent positions in the drawing). It is possible to use a protective cap made of plastic with corresponding holes. At the other end, the electrode 3 contains a metal plate 7 for attaching the electrode 3 to the supporting frame 2 of the deep ground electrode. In the plate 7, reinforcing holes are made (not shown in the drawing) for its reliable fastening in the electrode 3 when casting it. The installation of the metal plate 7 is determined by the requirement of the customer. From the end sides of the cylindrical body 1 is equipped with locking and fixing covers 8. The free space inside the cylindrical body 1 is filled with a coke-synthetic backfill 9 containing mixtures of coke breeze of various fractions and a halogen-free synthetic activator. For the removal of gases generated during the operation of the deep earthing switch on the cylindrical body 1, a fastening 10 for the gas outlet tube 11 is provided. On the supporting frame 2, means are provided for connecting the deep ground electrodes to a garland through the upper 12 and lower 13 openings by means of axes. A mounting hole 14 is provided in the upper part of the supporting frame for ease of installation of a deep earthing switch.

Глубинный заземлитель, предназначен для работы в земле в качестве анода при защите от электрохимической коррозии металлических сооружений и коммуникаций, в том числе магистральных нефтегазопроводов, контактирующих с грунтом и водой, работает следующим образом. Глубинные заземлители устанавливают горизонтально или вертикально ниже уровня промерзания грунта и выше уровня грунтовых вод, при этом они соединены проводом токоввода 4 со станцией катодной защиты. При этом положительный полюс присоединяют к электроду 3, а отрицательный полюс к защищаемой металлической поверхности, являющейся катодом. По проводам от станции катодной защиты проходит постоянный ток расчетной силы и напряжения, который поступает на электрод 3. Проходя по ферросилидовому электроду 3 ток равномерно распределяется и растекается по пластам грунта, окружающего электрод 3, на поверхности которого протекает анодный процесс окисления и электрод 3 начинает постепенно растворяться. Защищаемая металлическая поверхность, в результате этого перестает подвергаться коррозионному разрушению, потому что глубинные заземлители всю коррозию защищаемой металлической поверхности принимают на себя. При катодной поляризации уменьшение скорости анодной реакции эквивалентно уменьшению скорости коррозии.Deep earthing, designed to work in the ground as an anode for protection against electrochemical corrosion of metal structures and communications, including oil and gas pipelines in contact with soil and water, works as follows. Depth grounding conductors are installed horizontally or vertically below the level of soil freezing and above the level of groundwater, while they are connected by a lead wire 4 to the cathodic protection station. In this case, the positive pole is connected to the electrode 3, and the negative pole to the protected metal surface, which is the cathode. A direct current of the calculated force and voltage passes through the wires from the cathodic protection station, which enters the electrode 3. Passing through the ferrosilide electrode 3, the current is evenly distributed and spreads over the soil surrounding the electrode 3, on the surface of which the anodic oxidation process takes place and the electrode 3 starts gradually dissolve. The protected metal surface, as a result of this, ceases to undergo corrosion damage, because deep earthing switches take over all the corrosion of the protected metal surface. With cathodic polarization, a decrease in the anode reaction rate is equivalent to a decrease in the corrosion rate.

Описанные средства и методы, с помощью которых возможно осуществление глубинного заземлителя, с реализацией указанного назначения, подтверждает соответствие заявленной полезной модели условию патентоспособности - промышленная применимость.The described means and methods by which it is possible to implement a deep ground electrode system, with the implementation of this purpose, confirms the compliance of the claimed utility model with the patentability condition - industrial applicability.

Экспликация чертежей полезной модели:Explication of drawings of a utility model:

1 - цилиндрический корпус1 - cylindrical body

2 - несущая рама2 - supporting frame

3 - электрод3 - electrode

4 - провод токоввода4 - current lead wire

5 - трубка5 - tube

6 - термоусадочная муфта6 - shrink sleeve

7 - металлическая пластина7 - metal plate

8 - запорно-фиксирующие крышки8 - locking and locking covers

9 - коксо-синтетическая засыпка9 - coke-synthetic filling

10 - крепление10 - mount

11 - газоотводная трубка11 - gas pipe

12 - верхнее отверстие для соединения глубинных заземлителей в гирлянду12 - the top hole for connecting deep ground electrodes to a garland

13 - нижнее отверстие для соединения глубинных заземлителей в гирлянду13 - bottom hole for connecting deep earthing switches to a garland

14 - монтажное отверстие14 - mounting hole

Claims

1. A deep ground electrode comprising a cast electrode in a cylindrical housing with a supporting frame filled with an activator, and a current lead connecting the electrode to the cathodic protection station by means of a contact assembly, characterized in that the supporting frame is installed in the cavity of the cylindrical housing, and a coke-synthetic is used as an activator a backfill containing mixtures of coke breeze of various fractions and a halogen-free synthetic activator.

2. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that the electrode is connected by a metal plate with a supporting frame, made with the possibility of using it as an additional electrode to increase the area of the working surface in contact with the ground.

3. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that the cylindrical body from the end sides is equipped with locking and fixing covers.

4. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that the supporting frame is provided with upper and lower holes for connecting the deep ground electrodes to a garland by means of axes.

5. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that a mounting hole is provided in the upper part of the carrier frame for ease of installation of the deep ground electrode.

6. The deep ground electrode system according to claim 1, characterized in that the cylindrical body is equipped with a gas pipe fixed to its side surface.

7. The deep ground electrode system according to claim 1, characterized in that the output portion of the current lead wire is placed in a PVC tube to protect it from damage during bending.

8. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that the contact node consists of a metal insert with a conical or cylindrical surface under the clamping sleeve with a conical or cylindrical inner surface and is configured to fasten the current lead wire to the insert.

9. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that the electrode is equipped with a heat-shrink sleeve with holes for filling the sealant and for outputting the current lead wire or a protective cap with corresponding holes to provide protection for the contact node.

10. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that the electrode is made of high alloy silicon iron.

11. The deep ground electrode according to claim 1, characterized in that the thermosetting polymer resin is used as a sealant.