RU134172U1

RU134172U1 - LONG ANODE GROUNDER

Info

Publication number: RU134172U1
Application number: RU2013134200/02U
Authority: RU
Inventors: Галина Николаевна Зорина; Дмитрий Вячеславович Савенков; Владимир Михайлович Китаев; Сергей Сергеевич Большаков
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Производственная компания "Химсервис" имени А.А. Зорина"
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2013-11-10

Abstract

1. Протяженный анодный заземлитель, включающий токонесущий кабель и электрически связанный с ним анод с растворимым рабочим материалом, отличающийся тем, что 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.2. Протяженный анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что в состав оксидов металлов платиновой группы входит оксид металла химически стойкой проволоки.3. Протяженный анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен прочной диэлектрической нитью, расположенной вдоль токонесущего кабеля с возможностью восприятия продольных нагрузок.4. Протяженный анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен перфорированной гибкой трубой, выполненной с возможностью защиты от повреждений токонесущего кабеля и анода.5. Протяженный анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что вокруг токонесущего кабеля и анода располагается электропроводящая засыпка, помещенная в водопроницаемую химически стойкую оболочку.6. Протяженный анодный заземлитель по п.5, отличающийся тем, что он снабжен укрепляющей оболочкой, состоящей из диэлектрических нитей перекрестного переплетения.7. Протяженный анодный заземлитель по п.5, отличающийся тем, что он снабжен быстрорастворимой металлической обвивкой, расположенной поверх водопроницаемой химически стойкой оболочки с возможностью восприятия продольных нагрузок.1. An extended anode earthing switch, including a current-carrying cable and an anode electrically connected to it with a soluble working material, characterized in that the anode is made of chemically resistant wire from valve metal and is parallel to the current-carrying cable or spirally around it, while as the working material of the anode metals of the platinum group or their oxides or mixtures of their oxides supported on a chemically resistant wire are used. 2. The extended anode ground electrode according to claim 1, characterized in that the composition of the platinum group metal oxides includes metal oxide of a chemically resistant wire. The extended anode ground electrode system according to claim 1, characterized in that it is provided with a strong dielectric thread located along the current-carrying cable with the possibility of perception of longitudinal loads. The extended anode ground electrode system according to claim 1, characterized in that it is provided with a perforated flexible pipe configured to protect against damage to the current-carrying cable and the anode. The extended anode earthing switch according to claim 1, characterized in that around the current-carrying cable and the anode there is an electrically conductive backfill placed in a permeable chemically resistant sheath. The extended anode earth electrode according to claim 5, characterized in that it is provided with a reinforcing sheath consisting of cross-woven dielectric filaments. The extended anode earthing conductor according to claim 5, characterized in that it is provided with a quick-dissolving metal cover located on top of a permeable chemically resistant shell with the possibility of perception of longitudinal loads.

Description

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.The utility model relates to the field of electrochemical protection of underground metal structures from corrosion and can be used in the construction of long and deep anode earths to protect against corrosion of pipelines and other underground metal structures, as well as the bottoms of tanks and containers.

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, МПК⁷ C08L 9/02, C08L 9/06, C08L 11/00, C23F 13/00, C23F 13/16, опубл. 10.03.2004].Known ground long elastomeric electrode containing a main metal conductor and a working shell containing an elastomeric material electrically in contact with it, characterized in that the conductor is made of stranded wire and placed inside the working shell coaxially along the central axis of the electrode, and the working shell consists of carbon layers material in the form of carbon filaments twisted in roving, or tapes made of carbon cloth deposited along the entire length of the current lead and a flexible sheath made of ektroprovodnoy elastomeric composition with a volume resistivity of 0.05-0.5 Ohm * m, filling the gaps between the layers of said carbon materials [Disclosure of the invention to RF patent №2225420 of 19.06.2003, MPK ⁷ 9/02 C08L, C08L 9/06 , C08L 11/00, C23F 13/00, C23F 13/16, publ. 03/10/2004].

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].A long anode ground electrode system is known, comprising a current conductor in the form of copper wires twisted into a core and a sheath of conductive rubber including rubber, carbon black and graphite, characterized in that it further comprises an outer braid of tinned copper or copper wire with a diameter of 0.2-0 , 3 mm, while the braid is formed by cross winding from two spools with a density of winding on the shell 10-20% of the area of the latter. [Description of the utility model for the patent of the Russian Federation No. 93085 dated 12/28/2009, IPC C23F 13/06, publ. 04/20/2010].

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].A known electric current conductor, comprising at least one conductive core, characterized in that the conductive core is provided with a shielding or working sheath made of a rubber mixture of a special composition [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2398795 from 02.10.2008, IPC C08L 23 / 16, H01B 1/00, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/01, C08K 5/14, C08K 7/02, publ. 09/10/2010].

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.The disadvantage of all of the above grounding conductors is that they are made of a rubber mixture, which has a sufficiently high speed of anode dissolution, and also have a low value of the maximum permissible density of the anode current, the excess of which leads to the rapid destruction of the rubber composition and the failure of the grounding conductors while maintaining the majority working components of grounding conductors in operable condition, which is technically irrational and economically unprofitable.

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).The problem solved by the utility model and the achieved technical result consists in the creation of a mechanically strong extended anode ground electrode system, which is lightweight, has high operational reliability, high maximum permissible current density, has a low anode dissolution rate of about 0.01 g / (A · year) .

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.To solve the problem and achieve the claimed technical result in an extended anode earthing switch, including a current-carrying cable and an anode electrically connected with it with soluble working material, the anode is made of chemically resistant wire made of valve metal and is located parallel to the current-carrying cable or spirally around it, while As the working material of the anode, metals of the platinum group or their oxides, or mixtures of their oxides deposited on a chemically resistant wire, are used.

Кроме этого:Besides:

- в состав оксидов металлов платиновой группы входит оксид металла химически стойкой проволоки;- the composition of the platinum group metal oxides includes metal oxide of a chemically resistant wire;

- анодный заземлитель снабжен прочной диэлектрической нитью, расположенной вдоль токонесущего кабеля с возможностью восприятия продольных нагрузок;- the anode earthing switch is equipped with a strong dielectric thread located along the current-carrying cable with the possibility of perception of longitudinal loads;

- анодный заземлитель снабжен перфорированной гибкой трубой, выполненной с возможностью защиты от повреждений токонесущего кабеля и анода;- the anode ground electrode is equipped with a perforated flexible pipe configured to protect against damage to the current-carrying cable and the anode;

- вокруг токонесущего кабеля и анода, располагается электропроводящая засыпка, помещенная в водопроницаемую химически стойкую оболочку;- around the current-carrying cable and the anode, there is an electrically conductive backfill placed in a permeable chemically resistant sheath;

- анодный заземлитель снабжен укрепляющей оболочкой, состоящей из диэлектрических нитей перекрестного переплетения;- the anode ground electrode is equipped with a reinforcing sheath, consisting of cross-weave dielectric threads;

- анодный заземлитель снабжен быстрорастворимой металлической обвивкой, расположенной поверх водопроницаемой химически стойкой оболочки с возможностью восприятия продольных нагрузок.- the anode earthing switch is equipped with a quick-dissolving metal wrap located on top of a permeable chemically resistant shell with the possibility of perception of longitudinal loads.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где:The utility model is illustrated in the drawing, where:

- на фиг. 1 показан общий вид протяженного анодного заземлителя с анодом, расположенным параллельно токонесущему кабелю и электропроводящей засыпкой, помещенной в водопроницаемую и укрепляющую оболочки;- in FIG. 1 shows a general view of an extended anode ground electrode with an anode located parallel to the current-carrying cable and an electrically conductive backfill placed in a permeable and reinforcing sheath;

- на фиг. 2 - протяженный анодный заземлитель с анодом, расположенным спирально вокруг токонесущего кабеля;- in FIG. 2 - an extended anode ground electrode with an anode located spirally around a current-carrying cable;

- на фиг. 3 - общий вид заземлителя с электропроводящей засыпкой, расположенных в перфорированной гибкой трубе;- in FIG. 3 is a general view of an earthing switch with an electrically conductive backfill located in a perforated flexible pipe;

- на фиг. 4 показано глубинное анодное заземление с вертикальным расположением протяженного анодного заземлителя;- in FIG. 4 shows a deep anode ground with a vertical arrangement of an extended anode ground electrode;

- на фиг. 5 показано поверхностное анодное заземление с горизонтальным расположением протяженного анодного заземлителя.- in FIG. 5 shows a surface anode grounding with a horizontal arrangement of an extended anode grounding conductor.

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.The extended anode earthing switch includes a current-carrying cable 1 and an anode 2 electrically connected with it with soluble working material, the anode 2 being made of chemically resistant valve metal wire, such as titanium, niobium or tantalum, and located parallel to the current-carrying cable 1 (see Fig. 1) or spirally around it (see Fig. 2), while platinum group metals (ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum) or their oxides, or mixtures of their oxides deposited on a chemically resistant one, are used as the working material of anode 2 wire ku anode 2. The composition of platinum group metal oxides - the working of the anode material 2 - may include metal oxide chemically resistant wire, which improves the working material adhesion with the wire.

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.The extended anode earthing can be equipped with a strong dielectric thread 3 located along the current-carrying cable 1 with the possibility of perception of longitudinal loads or perforated flexible pipe 4, made with the possibility of protection against damage to the current-carrying cable 1 and the anode 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.Around the current-carrying cable 1 and the anode 2 there can be an electrically conductive backfill 5 such as coke, coke-mineral activator, graphite, etc., placed in a permeable chemically resistant sheath 6, while the ground electrode can be provided with a reinforcing sheath 7, consisting of cross-woven dielectric threads . Waterproof chemically resistant shell 6 with a reinforcing shell 7 are fixed by heat-shrinkable sleeves 8 of transition diameter. Also, the ground electrode system can be equipped with instant metal wrap (not shown conditionally) as a reinforcing shell 7 located on top of a chemically resistant permeable sheath 6 with the possibility of perception of longitudinal loads.

Проанализируем существенные признаки полезной модели.Let us analyze the essential features of a utility model.

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.The implementation of the anode 2 of a chemically resistant wire of valve metal, with a poorly soluble coating with platinum group metals (ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum) or their oxides, or a mixture of their oxides, can significantly reduce the mass of the ground electrode while maintaining its standard operating characteristics . It should be borne in mind that valve metals such as titanium have a large longitudinal resistance, therefore, the titanium anode requires a fairly frequent connection to the current-carrying cable 1. Such connections are made by crimping, for example, copper sleeves 9, H-shaped contacts, etc. All connections are reliably sealed, for example with hot-melt adhesive and heat-shrinkable tubes.

Относительно токонесущего кабеля 1 анод 2 может располагаться параллельно (см. фиг. 1) или спирально вокруг него (см. фиг. 2).Relative to the current-carrying cable 1, the anode 2 can be located in parallel (see Fig. 1) or spirally around it (see Fig. 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.As indicated above, the metals of the platinum group or their oxides or mixtures of their oxides are used as the working material of the anode 2, however, depending on the material of the anode 2, their adhesive properties with respect to it manifest themselves in different ways. To ensure satisfactory adhesion of the coating to the base, it is recommended to introduce anode 2 metal oxide into the composition of the platinum group metal oxides.

Снабжение заземлителя прочной диэлектрической, например, кевларовой нитью 3 увеличивает его продольную прочность на разрыв.Providing the ground electrode with a strong dielectric, for example, Kevlar thread 3 increases its longitudinal tensile strength.

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.To protect the current-carrying cable 1 and the anode 2 from damage, the ground electrode system is equipped with a perforated flexible pipe 4 made, for example, of polyethylene, which does not interfere with the electrical connection of the anode 2 with the protected object - a pipeline, a reservoir, metal utilities, etc.

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.For better electrical connection between the anode and the ground of the protected metal structure around the current-carrying cable 1 and the anode 2, an electrically conductive backfill 5 is placed, which is placed in a permeable chemically resistant sheath 6, which is, for example, a suture or seamless textile sleeve formed immediately before the backfill is placed there 5 and seal it on vibration equipment.

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.To prevent the destruction of the chemically resistant sheath 6, it is reinforced with a reinforcing sheath 7, consisting of cross-woven dielectric threads. Such a grid prevents the rupture of the shell 6 from the action of transverse stresses and increases the longitudinal tensile strength of the ground electrode. This solution is an alternative to using a strong dielectric filament 3, which cannot neutralize the action of transverse stresses in a chemically resistant sheath 6 filled with an electrically conductive backfill 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.If, according to the conditions for mounting an extended anode ground electrode system, its special operation, transportation or storage, even greater strength is required, this is achieved by using a rapidly dissolving metal wrap (not shown conditionally) located on top of a chemically resistant permeable sheath 6 according to the type of reinforcing sheath 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.The construction of deep anode grounding on the basis of an extended anode ground electrode provides for the installation of the product in the well 10 to the depth of the soil layers with minimal electrical resistance. In one well 10, using special hooks 11, several earthing switches can be installed. The anode grounding space is recommended to be filled with coke-mineral activator 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.The construction of surface anode grounding on the basis of an extended anode ground electrode provides for the installation of one or more products in a trench 13 below the depth of freezing of the soil. The anode grounding space is also recommended to be filled with coke-mineral activator 12.

После этого производят подключение заземлителей к станции катодной защиты.After this, grounding conductors are connected to the cathodic protection station.

Все работы по установке протяженных анодных заземлителей производятся в соответствии с проектом электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии.All work on installing extended anode grounding conductors is carried out in accordance with the project of electrochemical protection of underground metal structures from corrosion.

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.As a result of using the utility model, another lightweight but mechanically strong design of an extended anode ground electrode system was created, which has a simple design, low weight, high operational reliability, high maximum permissible current density, and a low anode dissolution rate of about 0.01 g / ( A · year) and can be used in installations of cathodic corrosion protection of pipelines and other underground metal structures, as well as the bottoms of tanks and containers.

Claims

1. An extended anode earthing switch, including a current-carrying cable and an anode electrically connected to it with a soluble working material, characterized in that the anode is made of chemically resistant wire of valve metal and is parallel to the current-carrying cable or spirally around it, while as the working material of the anode used metals of the platinum group or their oxides, or mixtures of their oxides deposited on a chemically resistant wire.

2. The extended anode ground electrode according to claim 1, characterized in that the metal oxide of the platinum group includes metal oxide of a chemically resistant wire.

3. The extended anode ground electrode according to claim 1, characterized in that it is provided with a strong dielectric thread located along the current-carrying cable with the possibility of perception of longitudinal loads.

4. The extended anode ground electrode according to claim 1, characterized in that it is equipped with a perforated flexible pipe configured to protect against damage to the current-carrying cable and the anode.

5. The extended anode ground electrode according to claim 1, characterized in that around the current-carrying cable and the anode there is an electrically conductive filling placed in a permeable chemically resistant sheath.

6. The extended anode earthing conductor according to claim 5, characterized in that it is provided with a reinforcing sheath consisting of cross-woven dielectric filaments.

7. The extended anode earthing conductor according to claim 5, characterized in that it is provided with instant metal wrap located on top of a permeable chemically resistant shell with the possibility of perception of longitudinal loads.