RU2613803C1

RU2613803C1 - Anode grounding (versions)

Info

Publication number: RU2613803C1
Application number: RU2015140376A
Authority: RU
Inventors: Игорь Робертович Геллерштейн; Евгений Сергеевич Толыпин; Сергей Александрович Паршин; Марина Васильевна Тарасевич; Виктор Анатольевич Богданченко; Юрий Николаевич Тимошенко
Original assignee: Открытое акционерное общество "МАГНИТ"
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2017-03-21

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: anode grounding comprises the current lead wire, the electrode of a low-soluble polymeric carbonaceous material, and the contact assembly; the electrode is made cylindrical, from the mixture of polyurethane (10-30 wt) and a low-soluble carbonaceous material (70-90 wt %, compacted at a pressure of 10-50 MPa and a temperature of 18-25°C.). The contact assembly comprises the stud pressed along the electrode axis; according to the first version of the anode grounding, the current lead wire is fixed on the non-pressed part of the stud by means of fixing nuts, the insulating shell is arranged in the electrode butt above the contact assembly. According to the second version of the anode grounding, the current leads wires are fixed on the non-pressed parts of the stud in both butts of the electrode.

EFFECT: reduction of energy consumption for the cathodic protection, improving the conservation of the current lead wire contact with the electrode material, reducing the degradation rate of the anode grounding in the operation process.

8 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии в почве и может быть использовано при изготовлении глубинных и поверхностных анодных заземлений.The invention relates to the field of electrochemical protection of metal structures from corrosion in soil and can be used in the manufacture of deep and surface anode earths.

Известен анодный заземлитель (патент RU №2542867, опубл. 20.12.2014, МПК C23F 13/00), содержащий анод, выполненный в виде цилиндра, и контактный узел. Анод изготовлен из титанового сплава с электроактивным покрытием из диоксида марганца снаружи и внутри, соединен с трубчатым биметаллическим токоотводом контактного узла, состоящим снаружи из титанового сплава, а внутри из меди, для электрической коммутации с токопроводящим медным кабелем. Контактный узел герметизирован посредством полимерного материала и термоусаживаемой трубки.Known anode ground electrode (patent RU No. 2542867, publ. 12/20/2014, IPC C23F 13/00) containing an anode made in the form of a cylinder, and a contact node. The anode is made of a titanium alloy with an electroactive coating of manganese dioxide both externally and internally, connected to a tubular bimetallic collector of the contact node, which is externally made of a titanium alloy and internally made of copper, for electrical switching with a conductive copper cable. The contact node is sealed with a polymer material and a heat-shrinkable tube.

Недостатками данного технического решения являются: возможность анодной пассивации титана, сопровождающейся возрастанием напряжения между изделием и заземлителем, что приводит к повышенному расходу электроэнергии, а также использование дорогостоящего материала, титана.The disadvantages of this technical solution are: the possibility of anodic passivation of titanium, accompanied by an increase in voltage between the product and the ground electrode, which leads to increased energy consumption, as well as the use of expensive material, titanium.

Наиболее близким к заявляемому является анодное заземление (патент RU №2033476, опубл. 20.04.1995, МПК C23F 13/00), для катодной защиты от коррозии подземных протяженных металлических сооружений, содержащее магистральный проводник (у нас - провод токоввода), выполненный с по меньшей мере одной жилой, имеющей заданные электрические характеристики, и электрод из малорастворимого полимерного материала с углеродсодержащим наполнителем, выполненный в виде многослойной гибкой оболочки.Closest to the claimed one is anode grounding (patent RU No. 2033476, publ. 04/20/1995, IPC C23F 13/00), for cathodic protection against corrosion of long underground metal structures, containing a main conductor (we have a current lead) made with at least one residential, having predetermined electrical characteristics, and an electrode of sparingly soluble polymer material with a carbon-containing filler, made in the form of a multilayer flexible shell.

Недостатком прототипа является ограниченная сохранность контакта полимера с магистральным проводником из-за проникновения через поры полимерной оболочки почвенных растворов и механических повреждений при укладке в грунт и его подвижках, высокая скорость деструкции материала электрода вследствие его высокой пористости.The disadvantage of the prototype is the limited safety of the contact of the polymer with the main conductor due to the penetration of soil solutions through the pores of the polymer shell and mechanical damage when laying in the soil and its motions, the high rate of destruction of the electrode material due to its high porosity.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение расхода электроэнергии на катодную защиту, замена дорогостоящих электродных материалов на более дешевые и доступные, повышение сохранности контакта провода токоввода с материалом электрода, снижение скорости деструкции анодного заземления в процессе работы.The problem to which the invention is directed is to reduce the energy consumption for cathodic protection, replace expensive electrode materials with cheaper and more affordable ones, increase the contact safety of the current lead wire with the electrode material, and reduce the rate of destruction of the anode ground during operation.

Поставленная задача по первому варианту решается тем, что в анодном заземлении, содержащем провод токоввода, электрод из малорастворимого полимерного углеродсодержащего материала и контактный узел, электрод выполнен цилиндрической формы диаметром 60-90 мм и длиной 800-1000 мм из спрессованной при давлении 10-50 мПа и температуре 18-25°C смеси связующего, в качестве которого используют полиуретан, и малорастворимого углеродсодержащего материала при следующем соотношении компонентов, масс. %:The task in the first embodiment is solved by the fact that in the anode grounding containing the current lead wire, an electrode of sparingly soluble polymer carbon-containing material and a contact assembly, the electrode is made of a cylindrical shape with a diameter of 60-90 mm and a length of 800-1000 mm from pressed at a pressure of 10-50 MPa and a temperature of 18-25 ° C of a mixture of a binder, which is used as a polyurethane, and sparingly soluble carbon-containing material in the following ratio of components, mass. %:

углеродсодержащий материалcarbon material 70-9070-90 полиуретанpolyurethane 10-3010-30

в торце электрода расположена цилиндрическая полость диаметром 0,5-0,6 диаметра электрода, глубиной 40-50 мм с проточкой высотой 10-15 мм диаметром 0,6-0,7 диаметра электрода и контактным узлом, содержащим шпильку, запрессованную по оси электрода таким образом, чтобы расстояние от ее крайней точки до глухого торца электрода составляло 40-45 мм, на незапрессованной части шпильки длиной, равной общей глубине цилиндрической полости и проточки, с помощью фиксирующих гаек закрепляется провод токоввода, причем шпилька имеет диаметр 0,08-0,3 диаметра электрода, в торце электрода над контактным узлом размещена изолирующая оболочка.at the end of the electrode there is a cylindrical cavity with a diameter of 0.5-0.6 of the diameter of the electrode, a depth of 40-50 mm with a groove 10-15 mm high with a diameter of 0.6-0.7 of the diameter of the electrode and a contact node containing a pin, pressed along the axis of the electrode so that the distance from its extreme point to the blind end of the electrode is 40-45 mm, on the unpressed part of the stud with a length equal to the total depth of the cylindrical cavity and the groove, the current lead wire is fixed using fixing nuts, and the stud has a diameter of 0.08-0 3 diameters electrode a, in the end of the electrode above the contact node is an insulating sheath.

Поставленная задача по второму варианту решается тем, что в анодном заземлении, содержащем провод токоввода, электрод из малорастворимого полимерного углеродсодержащего материала и контактный узел, электрод выполнен цилиндрической формы диаметром 90-110 мм и длиной 800-1000 мм из спрессованной при давлении 10-50 мПа и температуре 18-25°C смеси связующего, в качестве которого используют полиуретан, и малорастворимого углеродсодержащего материала при следующем соотношении компонентов, масс. %:The task of the second embodiment is solved by the fact that in the anode grounding containing the current lead wire, an electrode of sparingly soluble polymer carbon-containing material and a contact assembly, the electrode is made of a cylindrical shape with a diameter of 90-110 mm and a length of 800-1000 mm from pressed at a pressure of 10-50 MPa and a temperature of 18-25 ° C of a mixture of a binder, which is used as a polyurethane, and sparingly soluble carbon-containing material in the following ratio of components, mass. %:

в торцах электрода расположены цилиндрические полости диаметром 0,5-0,6 диаметра электрода, глубиной 40-50 мм, каждая из которых содержит проточку высотой 10-15 мм, диаметром 0,6-0,7 диаметра электрода и контактный узел, содержащий шпильку, запрессованную по оси электрода, на незапрессованных частях шпильки с помощью фиксирующих гаек закрепляется провод токоввода, причем шпилька имеет диаметр 0,08-0,3 диаметра электрода и длину, равную длине электрода, в торцах электрода над контактными узлами размещены изолирующие оболочки.at the ends of the electrode are cylindrical cavities with a diameter of 0.5-0.6 of the diameter of the electrode, a depth of 40-50 mm, each of which contains a groove with a height of 10-15 mm, a diameter of 0.6-0.7 of the diameter of the electrode and a contact assembly containing a stud pressed along the axis of the electrode, the current lead wire is fixed on the unpressed parts of the pin using fixing nuts, the pin having a diameter of 0.08-0.3 of the diameter of the electrode and a length equal to the length of the electrode, insulating shells are placed at the ends of the electrode above the contact nodes.

В качестве углеродсодержащего материала может использоваться графит литейный или смесь графита литейного и магнетита при следующем соотношении компонентов, масс. %:As a carbon-containing material, casting graphite or a mixture of casting graphite and magnetite can be used in the following ratio of components, mass. %:

графит литейныйfoundry graphite 30-5030-50 магнетитmagnetite 50-7050-70

В качестве изолирующей оболочки может использоваться колпак, закрепленный с помощью термоусадочной муфты на корпусе электрода и заполненный герметиком.As an insulating sheath, a cap fixed with a heat-shrink sleeve on the electrode body and filled with sealant can be used.

Использование в качестве связующего полиуретана, двухкомпонентного эластомера, отверждающегося при 18-25°C, позволяет снизить свободную пористость электрода, что исключает его механическую деструкцию за счет расклинивающего давления проникающего в поры почвенного раствора. Прессование компонентов при давлении 10-50 мПа при комнатной температуре обеспечивает максимальную электропроводность за счет большой площади межзеренных контактов углеродсодержащих материалов электрода. Полиуретановое связующее при длительном контакте с почвенными растворами не подвергается гидролизу с образованием экологически опасных компонентов, что предотвращает химическую деструкцию материала электрода. Жесткая фиксация материала электрода в полимерной матрице снижает скорость его деструкции за счет заполнения пор газообразными продуктами окисления графита и созданием избыточного давления в микрополостях материала, что также исключает повышение потенциала электрода в процессе работы, т.е. повышенный расход электроэнергии. Размеры электрода, диаметр 60-90 мм и длина 800-1000 мм, выбраны из соображений удобства транспортирования и монтажа, а также диапазона допустимых значений тока, составляющего 2-5 А. Запрессовка шпильки контактного узла на большую часть длины электрода по первому варианту обеспечивает снижение контактного сопротивления, что приведет к снижению затрат электроэнергии на катодную защиту. Расстояние от крайней точки запрессованной части шпильки до глухого торца электрода 40-45 мм обеспечивает надежное исключение проникновения почвенных растворов по порам к поверхности шпильки, что приводило бы к увеличению переходного сопротивления в процессе эксплуатации. Наличие токопроводящего (глухого) торца, остающегося открытым вследствие наличия контактного узла только в одном торце электрода, увеличивает рабочую поверхность электрода, что в поверхностном варианте устройства заземления обеспечивает работу заземления при возникновении на боковой поверхности слабопроводящего слоя. Размеры цилиндрических полостей, диаметр 0,5-0,6 диаметра электрода и глубина 40-50 мм обусловлены необходимостью размещения в них фиксирующих гаек, что исключает смещение шпильки при механических нагрузках. Размеры проточки, высота 10-15 мм и диаметр 0,6-0,7 диаметра электрода обеспечивают создание толщины слоя герметика, препятствующего проникновению к контактному узлу почвенных растворов, а также размещение под слоем герметика провода токоввода без изгибов, приводящих к его облому.The use of a bicomponent polyurethane, a two-component elastomer, cured at 18-25 ° C, reduces the free porosity of the electrode, which eliminates its mechanical destruction due to the wedging pressure penetrating into the pores of the soil solution. Compression of components at a pressure of 10-50 MPa at room temperature ensures maximum electrical conductivity due to the large area of intergranular contacts of carbon-containing electrode materials. Polyurethane binder with prolonged contact with soil solutions is not hydrolyzed to form environmentally hazardous components, which prevents chemical destruction of the electrode material. Rigid fixation of the electrode material in the polymer matrix reduces the rate of its destruction by filling the pores with gaseous products of graphite oxidation and the creation of excess pressure in the microcavities of the material, which also eliminates the increase in the electrode potential during operation, i.e. increased power consumption. The dimensions of the electrode, the diameter of 60-90 mm and the length of 800-1000 mm, are selected for reasons of ease of transportation and installation, as well as the range of permissible current values of 2-5 A. Pressing the pin of the contact assembly over most of the length of the electrode in the first embodiment reduces contact resistance, which will reduce the cost of electricity for cathodic protection. The distance from the extreme point of the pressed-in part of the hairpin to the blind end of the electrode 40-45 mm ensures reliable elimination of the penetration of soil solutions through the pores to the surface of the hairpin, which would lead to an increase in the transition resistance during operation. The presence of a conductive (blind) end that remains open due to the presence of a contact assembly in only one end of the electrode increases the working surface of the electrode, which in the surface version of the grounding device provides grounding when a weakly conductive layer occurs on the side surface. The dimensions of the cylindrical cavities, the diameter of 0.5-0.6 of the diameter of the electrode and the depth of 40-50 mm are due to the need to place fixing nuts in them, which eliminates the displacement of the stud under mechanical loads. The dimensions of the grooves, the height of 10-15 mm and the diameter of 0.6-0.7 of the diameter of the electrode ensure the creation of a thickness of the sealant layer, which prevents penetration of soil solutions to the contact node, as well as the placement of a current lead wire under the sealant layer without bends leading to its breakage.

Расположение контактных узлов в обоих торцах электрода по второму варианту обеспечивает простоту и надежность сборки анодного заземления в виде гирлянды при глубинном варианте применения. Такая сборка может выполняться как на предприятии-изготовителе без использования специальных влагозащищенных контактных зажимов, так и непосредственно при установке заземления с минимальным количеством контактных зажимов, что снижает риск выхода заземления из строя по причине коррозии коммутационных элементов, а также позволяет минимизировать расход кабеля при устройстве анодного заземления. Выбор диапазона диаметра шпильки 0,08-0,3 диаметра электрода обусловлен требованиями к максимальным токам анодного заземления. Фиксация провода токоввода с помощью гаек обеспечивает надежный в электрическом и механическом отношении контакт со шпилькой контактного узла. Размеры цилиндрических полостей, диаметр 0,5-0,6 диаметра электрода и глубина 40-50 мм обусловлены необходимостью размещения в них фиксирующих гаек, что исключает смещение шпильки при механических нагрузках. Размеры проточки, высота 10-15 мм и диаметр 0,6-0,7 диаметра электрода, обеспечивают создание толщины слоя герметика, препятствующего проникновению к контактному узлу почвенных растворов, а также размещение под слоем герметика провода токоввода без изгибов, приводящих к его облому. Изолирующая оболочка предназначена для предохранения контактного узла от попадания влаги, вызывающей интенсивную коррозию токоведущих частей. Защитные свойства изолирующей оболочки обеспечиваются ее компонентом, обладающим высокой адгезией к материалу электрода и металлам, вязкостью и текучестью, обеспечивающими затекание до отверждения или уплотнения во все полости контактного узла, а также устойчивостью к перепадам температур. Механическую прочность изолирующей оболочки обеспечивает ее внешняя жестко закрепленная на корпусе электрода часть. В частном случае применения в состав изолирующей оболочки входят колпак, закрепленный с помощью термоусадочной муфты на корпусе электрода и заполненный герметиком. В качестве такого герметика могут использоваться силиконовый герметик, полиуретан. Использование в качестве углеродсодержащего материала смеси графита литейного и магнетита способствует снижению скорости растворения электрода в средах с повышенной коррозионной активностью.The location of the contact nodes in both ends of the electrode according to the second embodiment provides the simplicity and reliability of the assembly of the anode ground in the form of a garland for a deep application. Such assembly can be performed both at the manufacturer without the use of special moisture-proof contact clamps, and directly when installing grounding with a minimum number of contact clamps, which reduces the risk of grounding failure due to corrosion of the switching elements, and also minimizes cable consumption during anode installation grounding. The choice of the stud diameter range of 0.08-0.3 of the electrode diameter is due to the requirements for the maximum currents of the anode grounding. Fixing the current lead wire with nuts provides reliable electrical and mechanical contact with the stud pin. The dimensions of the cylindrical cavities, the diameter of 0.5-0.6 of the diameter of the electrode and the depth of 40-50 mm are due to the need to place fixing nuts in them, which eliminates the displacement of the stud under mechanical loads. The dimensions of the grooves, the height of 10-15 mm and the diameter of 0.6-0.7 of the diameter of the electrode, ensure the creation of a thickness of the sealant layer, which prevents penetration of soil solutions to the contact node, as well as the placement of a current lead wire under the sealant layer without bends leading to its breakage. The insulating shell is designed to protect the contact node from moisture, causing intense corrosion of live parts. The protective properties of the insulating shell are ensured by its component, which has high adhesion to the electrode material and metals, viscosity and fluidity, providing flow to cure or seal in all cavities of the contact node, as well as resistance to temperature extremes. The mechanical strength of the insulating shell is provided by its external part rigidly fixed to the electrode body. In the particular case of application, the insulating shell includes a cap fixed with a heat-shrink sleeve on the electrode body and filled with sealant. As such a sealant can be used silicone sealant, polyurethane. The use of a mixture of foundry and magnetite graphite as a carbon-containing material helps to reduce the dissolution rate of the electrode in environments with increased corrosion activity.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображена конструкция анодного заземления по первому варианту в поперечном сечении.In FIG. 1 shows the design of the anode grounding according to the first embodiment in cross section.

На фиг. 2 изображена конструкция анодного заземления по второму варианту в поперечном сечении.In FIG. 2 shows a cross-sectional view of the anode ground structure of the second embodiment.

По первому варианту анодное заземление состоит из электрода 1, спрессованного при давлении 10-50 мПа и температуре 18-25°C из смеси связующего, в качестве которого используют полиуретан, и малорастворимого углеродсодержащего материала при следующем соотношении компонентов, масс. %: углеродсодержащий материал 70-90; полиуретан 10-30. В частном случае применения в качестве малорастворимого углеродсодержащего материала может использоваться графит литейный или смесь графита литейного и магнетита при следующем соотношении компонентов, масс. %: графит литейный - 30-50; магнетит - 50-70. В торце цилиндрического корпуса электрода имеется цилиндрическая полость 2 диаметром 0,5-0,6 диаметра электрода, глубиной 40-50 мм с проточкой 3 высотой 10-15 мм и диаметром 0,6-0,7 диаметра электрода для размещения и герметизации контактного узла. Контактный узел состоит из шпильки 4 диаметром 0,08-0,3 диаметра электрода, запрессованной по оси электрода таким образом, чтобы расстояние от ее крайней точки до глухого торца электрода составляло 40-45 мм, на незапрессованной части которой с помощью гаек 5 и 6 закрепляется провод токоввода 7. Изолирующая оболочка контактного узла в частном случае применения представляет собой колпак, закрепленный с помощью термоусадочной муфты 8 на корпусе электрода 1, заполненный герметиком 9.According to the first embodiment, the anode grounding consists of an electrode 1, pressed at a pressure of 10-50 MPa and a temperature of 18-25 ° C from a mixture of a binder, which is used as a polyurethane, and sparingly soluble carbon-containing material in the following ratio of components, mass. %: carbon-containing material 70-90; polyurethane 10-30. In the particular case of use as a sparingly soluble carbon-containing material, casting graphite or a mixture of casting graphite and magnetite can be used in the following ratio of components, mass. %: foundry graphite - 30-50; magnetite - 50-70. At the end of the cylindrical body of the electrode there is a cylindrical cavity 2 with a diameter of 0.5-0.6 of the diameter of the electrode, a depth of 40-50 mm with a groove 3 of a height of 10-15 mm and a diameter of 0.6-0.7 of the diameter of the electrode for placement and sealing of the contact node . The contact node consists of a stud 4 with a diameter of 0.08-0.3 of the diameter of the electrode, pressed along the axis of the electrode so that the distance from its extreme point to the blind end of the electrode is 40-45 mm, on the unpressed part of which with nuts 5 and 6 the lead wire is fixed 7. The insulating shell of the contact node in the particular case of use is a cap fixed with a heat-shrink sleeve 8 on the electrode housing 1, filled with sealant 9.

По второму варианту анодное заземление состоит из электрода 1, спрессованного при давлении 10-50 мПа и температуре 18-25°C из смеси связующего, в качестве которого используют полиуретан, и малорастворимого углеродсодержащего материала при следующем соотношении компонентов, масс. %: углеродсодержащий материал 70-90; полиуретан 10-30. В частном случае применения в качестве малорастворимого углеродсодержащего материала может использоваться графит литейный или смесь графита литейного и магнетита при следующем соотношении компонентов, масс. %: графит литейный- 30-50; магнетит - 50-70. В каждом из торцов цилиндрического корпуса электрода имеется цилиндрическая полость 2 диаметром 0,5-0,6 диаметра электрода, глубиной 40-50 мм с проточкой 3 высотой 10-15 мм и диаметром 0,6-0,7 диаметра электрода для размещения и герметизации контактного узла. Оба контактных узла собраны на незапрессованных частях шпильки 4 диаметром 0,08-0,3 диаметра электрода, на каждой из которых с помощью гаек 5 и 6 закрепляется провод токоввода 7. Изолирующие оболочки контактных узлов в частном случае применения представляют собой собой колпаки, закрепленные с помощью термоусадочных муфт 8 на корпусе электрода 1, заполненные герметиком 9.According to the second option, the anode grounding consists of an electrode 1, pressed at a pressure of 10-50 MPa and a temperature of 18-25 ° C from a mixture of a binder, which is used as a polyurethane, and sparingly soluble carbon-containing material in the following ratio of components, mass. %: carbon-containing material 70-90; polyurethane 10-30. In the particular case of use as a sparingly soluble carbon-containing material, casting graphite or a mixture of casting graphite and magnetite can be used in the following ratio of components, mass. %: foundry graphite - 30-50; magnetite - 50-70. In each of the ends of the cylindrical body of the electrode there is a cylindrical cavity 2 with a diameter of 0.5-0.6 of the diameter of the electrode, a depth of 40-50 mm with a groove 3 of a height of 10-15 mm and a diameter of 0.6-0.7 of the diameter of the electrode for placement and sealing contact node. Both contact nodes are assembled on unpressed parts of the stud 4 with a diameter of 0.08-0.3 of the diameter of the electrode, on each of which, using the nuts 5 and 6, the current lead wire 7 is fixed. The insulating shells of the contact nodes in the particular case of application are caps fixed with using heat-shrinkable couplings 8 on the electrode housing 1, filled with sealant 9.

Анодное заземление, предназначенное для работы в глубинных и поверхностных слоях почвы при защите от электрохимической коррозии металлических сооружений и коммуникаций, в том числе магистральных нефтегазопроводов, контактирующих с грунтом, работает следующим образом. Анодные заземления укладывают горизонтально или вертикально ниже уровня промерзания грунта и ниже или на уровне грунтовых вод, при этом они присоединены кабелями к положительному полюсу станции катодной защиты. Защищаемая конструкция присоединяется к отрицательному полюсу. По первому варианту по кабелю от станции катодной защиты проходит постоянный ток расчетной силы и напряжения, который поступает на электрод 1 через провод токоввода 7 и шпильку 4. Устойчивая работа контактного узла в течение длительного времени эксплуатации обеспечивается изолирующей оболочкой, состоящей в частном случае применения из колпака, закрепленного с помощью термоусадочной муфты 8 на корпусе электрода 1 и заполненной герметиком 9. Протекание анодного тока через электрод 1 обеспечивает смещение потенциала защищаемого изделия в область значений, требуемых для полного подавления процессов коррозионного разрушения. По второму варианту от станции катодной защиты проходит постоянный ток расчетной силы и напряжения, который поступает на электрод 1 через провод токоввода 7 и шпильку 4, а также на следующий электрод гирлянды через контактный узел, расположенный на противоположном торце анодного заземления. Устойчивая работа контактного узла в течение длительного времени эксплуатации обеспечивается изолирующей оболочкой, состоящей в частном случае применения из колпака, закрепленного с помощью термоусадочной муфты 8 на корпусе электрода 1 и заполненного герметиком 9.Anode grounding, designed to work in the deep and surface layers of the soil while protecting against electrochemical corrosion of metal structures and communications, including oil and gas pipelines in contact with the soil, works as follows. Anode grounding is laid horizontally or vertically below the level of soil freezing and below or at groundwater level, while they are connected by cables to the positive pole of the cathodic protection station. The protected structure is connected to the negative pole. According to the first option, a direct current of rated power and voltage passes through the cable from the cathodic protection station, which enters the electrode 1 through the current lead wire 7 and the stud 4. Stable operation of the contact node for a long time of operation is provided by an insulating sheath, consisting in a particular case of use from a cap fixed using a heat-shrink sleeve 8 on the housing of the electrode 1 and filled with sealant 9. The flow of the anode current through the electrode 1 provides an offset potential of the protected product in about domain of values required for the complete suppression of corrosive destruction processes. According to the second variant, a direct current of rated power and voltage passes from the cathodic protection station, which enters the electrode 1 through the current lead wire 7 and the pin 4, as well as to the next garland electrode through the contact node located on the opposite end of the anode ground. Stable operation of the contact node for a long time of operation is provided by an insulating sheath, consisting in the particular case of application from a cap fixed with a heat shrink sleeve 8 on the electrode housing 1 and filled with sealant 9.

Предлагаемый анодный заземлитель имеет удельное сопротивление 200-250 Ом⋅мм²/м и скорость растворения 0,1-0,12 кг/А год. Потенциал электрода по медно-сульфатному электроду сравнения при плотности тока 2-5 А/м² составляет 1,5-1,8 В, что позволяет снизить напряжение между электродами, то есть снизить расход электроэнергии на катодную защиту. Заземление не содержит дорогостоящих материалов.The proposed anode ground electrode system has a specific resistance of 200-250 Ohm⋅mm ² / m and a dissolution rate of 0.1-0.12 kg / A year. The electrode potential for copper-sulfate reference electrode at a current density of 2-5 A / m ² is 1.5-1.8 V, which allows to reduce the voltage between the electrodes, that is, to reduce the energy consumption for cathodic protection. Grounding does not contain expensive materials.

Таким образом, предлагаемый состав электрода и конструкция анодного заземления позволяют снизить расход электроэнергии на катодную защиту, повысить надежность контактного узла и снизить скорость деструкции электрода. Варианты конструкции имеют одинаковое назначение и рекомендуются к применению: первый вариант для одиночного электрода, чаще всего для поверхностного заземления, второй вариант для гирлянды электродов при устройстве глубинного заземления.Thus, the proposed composition of the electrode and the design of the anode grounding can reduce the energy consumption for cathodic protection, increase the reliability of the contact node and reduce the rate of destruction of the electrode. Design options have the same purpose and are recommended for use: the first option for a single electrode, most often for surface grounding, the second option for a string of electrodes with a deep grounding device.

На основании проведенного патентно-информационного поиска считаем, что разработанные состав и конструкция анодного заземления соответствуют требованиям новизны и изобретательскому уровню. Проведенные опытно-промышленные испытания показали, что разработанная конструкция промышленно применима и может быть использована в системах электрохимической защиты от коррозии и защищена патентом Российской Федерации.Based on the patent information search, we believe that the developed composition and design of the anode grounding meet the requirements of novelty and inventive step. The pilot tests showed that the developed design is industrially applicable and can be used in electrochemical corrosion protection systems and is protected by the patent of the Russian Federation.

Claims

1. Anode grounding containing a current lead wire, an electrode of sparingly soluble polymer carbon-containing material and a contact assembly, characterized in that the electrode is made of a cylindrical shape with a diameter of 60-90 mm and a length of 800-1000 mm from pressed at a pressure of 10-50 MPa and a temperature of 18- 25 ° C of a mixture of a binder, which is used as a polyurethane, and sparingly soluble carbon-containing material in the following ratio of components, wt.%:

carbon material 70-90 polyurethane 10-30

at the end of the electrode there is a cylindrical cavity with a diameter of 0.5-0.6 of the diameter of the electrode, a depth of 40-50 mm with a groove 10-15 mm high with a diameter of 0.6-0.7 of the diameter of the electrode and a contact node containing a pin, pressed along the axis of the electrode so that the distance from its extreme point to the blind end of the electrode is 40-45 mm, on the unpressed part of the stud with a length equal to the total depth of the cylindrical cavity and the groove, the current lead wire is fixed using fixing nuts, and the stud has a diameter of 0.08-0 3 diameters electrode a, and in the end of the electrode above the contact node is an insulating sheath.

2. Anode grounding according to claim 1, characterized in that casting graphite is used as the carbon-containing material.

3. Anode grounding according to claim 1, characterized in that a mixture of casting graphite and magnetite is used as the carbon-containing material in the following ratio of components, wt.%:

foundry graphite 30-50 magnetite 50-70

4. Anode grounding according to claim 1, characterized in that a cap is used as an insulating sheath, fastened with a heat-shrink sleeve to the electrode body and filled with sealant.

5. Anode grounding containing a current lead wire, an electrode of sparingly soluble polymer carbon-containing material and a contact assembly, characterized in that the electrode is made of a cylindrical shape with a diameter of 90-110 mm and a length of 800-1000 mm from pressed at a pressure of 10-50 MPa and a temperature of 18- 25 ° C of a mixture of a binder, which is used as a polyurethane, and sparingly soluble carbon-containing material in the following ratio of components, wt.%:

carbon material 70-90 polyurethane 10-30

at the ends of the electrode are cylindrical cavities with a diameter of 0.5-0.6 of the diameter of the electrode, a depth of 40-50 mm, each of which contains a groove with a height of 10-15 mm, a diameter of 0.6-0.7 of the diameter of the electrode and a contact assembly containing a stud pressed along the axis of the electrode, the current lead wire is fixed on the unpressed parts of the pin with fixing nuts, the pin having a diameter of 0.08-0.3 of the diameter of the electrode and a length equal to the length of the electrode, and insulating shells are placed at the ends of the electrode above the contact nodes.

6. Anode grounding according to claim 5, characterized in that casting graphite is used as the carbon-containing material.

7. Anode grounding according to claim 5, characterized in that a mixture of foundry and magnetite graphite is used as the carbon-containing material in the following ratio of components, wt.%:

foundry graphite 30-50 magnetite 50-70

8. Anode grounding according to claim 5, characterized in that a cap is used as an insulating sheath, fastened with a heat-shrink sleeve to the electrode body and filled with sealant.