Анодный заземлитель


 


Владельцы патента RU 2542867:

Общество с ограниченной ответственностью "МетИнвест" (RU)

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных, подводных и наземных металлических сооружений от коррозии, в частности нефтегазовых стальных трубопроводов. Анодный заземлитель АЗ содержит 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. Технический результат: снижение переходного сопротивления в местах контакта АЗ, снижение омического сопротивления АЗ при повышении его стабильности, увеличение каталитической активности поверхности АЗ и устойчивости в грунтовых минерализованных средах и морской воде с возможностью работы при высоких токовых нагрузках до 1000 А/м2. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к технической электрохимии, а именно к защите от электрохимической коррозии подземных, подводных и наземных металлических сооружений, например нефтегазовых стальных трубопроводов, обсадных колонн, теплосетей. Основными показателями эффективности использования анодных заземлителей в системе защиты от электрохимической коррозии металлических объектов и коммуникаций в системе работы: катодной станции, анодного заземлителя и защищаемого объекта, величина и стабильность сопротивления растекания тока; растворимость под действием анодного тока; габариты и вес анодного заземлителя (АЗ), время непрерывной эксплуатации; технологичность монтажа и экономичность.

Известны АЗ и способы их изготовления на основе титана (см. В. Бэкман, В. Швенк. Катодная защита от коррозии. - Справочник. М.: Металлургия, 1984, с.197-210), а также способ изготовления нерастворимого АЗ из титана с покрытием из диоксида марганца (патент РФ №2468126, бюл. №33 от 27.11.12 г. ).

Общий недостаток известных AЗ с покрытием из диоксида марганца - относительно высокое сопротивление при их соединении в гирлянду из десяти-двадцати штук.

Цель настоящего изобретения - разработка конструкции АЗ с низким переходным сопротивлением в месте контакта токопроводящего кабеля и токоприемника, в месте контакта токоприемника и АЗ. Данный параметр определяет надежность конструкции при длительной эксплуатации, как правило, в агрессивной среде и возможность принимать анодом высокие токовые нагрузки без ущерба по надежности.

Наиболее близкий к описываемому по технический сущности и достигаемому эффекту является анодное заземление - патент РФ №2033476, 20.04.1995 г. - прототип, включающее магистральный проводник с заданными электрическими характеристиками, где анод выполнен в виде оболочки из малорастворимого полимерного материала, которая охватывает проводник, электрически контактируя с ним. Здесь основной недостаток - контактный узел и полимерный материал. Поставленная цель достигается тем, что цилиндрический 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, при этом контактный узел герметизирован посредством полимерного материала и термоусаживаемой трубки.

Принципиальное значение для надежности анодного заземлителя в целом при длительной эксплуатации в системах электрохимической защиты имеет предложенное решение контактного узла, выполненного в виде биметаллического трубчатого токоввода для соединительного проводника, связывающего электрод с магистральным кабелем. Известные сложности коммутации связаны с плохой паяемостью титана, вызванной устойчивой пассивной оксидной пленкой на его поверхности в зоне контакта. Поэтому в обычной практике электрические контакты титана с медным проводником выполняют механическим способом, который не удовлетворяет требованиям высокой надежности при длительной работе анодного заземлителя, в особенности, при повышенных токовых нагрузках.

Предложенный в конструкции электрода биметаллический токоввод предусматривает использование технологической пайки, что является определяющим параметром качества неразъемного соединения контактных поверхностей и надежности коммутаций.

Наряду с этим обеспечена надежная изоляция и механическая защита контактных узлов, достигаемая с помощью последовательного применения полимерного резинового материала, специального трехкомпонентного герметика на битумной основе с повышенными адгезионными и физико-химическими свойствами, термоусадочной муфты, помещенных в капсулу из химически и термически устойчивого полимера.

Разработанная технология изготовления анода включает стадии механической и физико-химической обработки поверхности титановой основы, нанесение и термохимическое получение внешнего слоя диоксида марганца в виде электроактивного модифицированного покрытия заданной толщины с плотной кристаллической структурой, исключающей проникание коррозионно-активной среды и продуктов анодной реакции (кислород, хлор) к поверхности анода.

Предлагаемый анодный заземлитель характеризуется низким стабильным омическим сопротивлением, высокой каталитической активностью поверхности, устойчивостью в грунтовых минерализационных средах и морской воде, допускает высокие (до 1000 А/м2) токовые нагрузки, не образует растворимых токсичных соединений и отвечает современным требованиям экологической безопасности.

На Фиг.1 показана конструкция анодного заземлителя, включающая цилиндр 1 из титанового сплава (ВТ1-0); внутри и снаружи анода покрытие 2 из диоксида марганца (МnО2); приваренный внутри анода трубчатый биметаллический токовод 3, состоящий снаружи из титана (ВТ1-0, толщиной 0,7-0,8 мм), внутри медь (M1, толщиной 0,3-0,4 мм); внутрь токовода вставляется медный кабель 4 (марка ВПП1×2,5); контактный узел 5, который обеспечивается путем применения специальных герметиков, полимерных резиновых материалов и термомуфт.

Разработанный анодный заземлитель на титановой основе с покрытием из диоксида марганца, где соединение анода с медным кабелем осуществляется через трубчатый токовод с внутренним медным слоем, практически нечувствителен к электрохимическому разрушению.

Пример конкретного выполнения анодного заземлителя

Освоено промышленное производство цилиндрических анодов из сплава титана ВТ1-0 в диапазоне диаметров: 38, 45, 60, 89, 102 мм, толщин стенок (1-2) мм, длиной 500 мм, 1000 мм (ТУ 3435-001-78220516-2013). Во всех случаях биметаллический токоотвод контактного узла анодного заземлителя имеет диаметр 8 мм, общую толщину стенки 1 мм, длину 75 мм, где внешний слой из титана ВТ1-0 имеет толщину ~0,7 мм, внутренний из меди (Ml), толщину ~0,3 мм. Биметаллический токоотвод 8×1×75 мм на длине 25 мм сплющивался и этот плоский край приваривается с внутренней поверхности цилиндрического анода в среде аргона. Полученная конструкция поступает в ванну обезжиривания, затем внешняя поверхность подвергается пескоструйке и подается в электролитическую ванну с раствором из диоксида марганца (МnО2). Толщина покрытия до 100 мкм. Анод из ванны поступает в сушильную камеру, затем в печь, где подвергается отжигу при температуре ~350°С. Затем механически защищается внутренняя поверхность биметаллического токоотвода и обезжиривается для последующей пайки внутри медного кабеля марки ВПП1×2,5. Другой конец кабеля предназначен для соединения анода в сборку с магистральным кабелем, который соединяет сборку из анодов с катодной станцией. Контактный узел анодного заземлителя последовательно изолируется с помощью применения полимерного резинового материала специального трехкомпонентного герметика на битумной основе, затем накладывается термоусадочная муфта, помещенная в капсулу из химически и термически устойчивого полимера.

Анодный заземлитель, содержащий анод, выполненный в виде цилиндра, и контактный узел, отличающийся тем, что 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, при этом контактный узел герметизирован посредством полимерного материала и термоусаживаемой трубки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к защите подземных сооружений и трубопроводов от электрохимической коррозии и может быть использовано для восстановления глубинных анодных заземлителей ГАЗ.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от грунтовой коррозии и может найти применение в нефтегазовой промышленности, а также в коммунальном хозяйстве при выполнении анодного заземления.
Изобретение относится к области защиты металлоизделий от атмосферной коррозии при хранении их на открытых площадках, в неотапливаемом помещении, а также в штабелях в процессе длительного хранения в условиях создания запаса госрезерва в жестких и особо жестких условиях тропического, субтропического и морского климата, связанных с повышенными температурами, высокой относительной влажностью и возможным подкислением поверхностной пленки влаги за счет выпадения кислотных дождей, и может быть использовано в машиностроении, металлургии, в сельскохозяйственном производстве и на предприятиях госрезерва.

Изобретение относится к устройствам для катодной защиты нефтепромысловго оборудования, в частности погружного насоса. .

Изобретение относится к способам защиты от коррозии морских объектов техники широкого назначения. .

Изобретение относится к области электрохимии, а именно к технологии изготовления нерастворимого титанового анода для электрохимических процессов, и может быть использовано для изготовления анодных заземлителей цилиндрической формы.

Изобретение относится к изготовлению коррозионно-стойких электродов, применяемых для выделения металлов из промышленных растворов методом электроэкстракции, при нанесении гальванических покрытий драгоценными и цветными металлами, электрохимическом производстве хлора и кислорода, при электрохимической катодной защите от коррозии металлических конструкций, а также и в других различных областях промышленности.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты от электрохимической коррозии подземных сооружений и трубопроводов.

Изобретение относится к использованию системы катодной защиты с внешним током для снабжения энергией одного или нескольких электрических устройств. .

Изобретение относится к оборудованию для систем катодной защиты от подземной коррозии насосно-компрессорных и обсадных труб газодобывающих скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей отрасли.

Изобретение относится к оборудованию для систем защиты подземных и подводных трубопроводов от коррозии. Устройство содержит источник питания, соединенный кабелями с участком защищаемого трубопровода и анодным заземлителем, при этом оно содержит блок управления, соединенный через регулирующий блок с источником питания, выполненным в виде источника ЭДС, совмещен с частью защищаемого трубопровода и представляет собой два полукольца, оребренных продольными ребрами и снабженных продольными фланцами с крепежными отверстиями, выполненными из гидростойкого диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, покрывающих часть защищаемого трубопровода, причем внутри продольных ребер по всей их длине помещены зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, состоящие из соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения вблизи кромки продольных ребер и поверхности участка трубопровода параллельно их поверхности, при этом свободные концы секций каждого ребра с одной стороны соединены через токовыводы с одноименными зарядами с регулирующим блоком, с противоположной стороны через коллекторы, токовыводы с одноименными противоположными зарядами и соединительный кабель с анодным заземлителем. Технический результат: повышение надежности и эффективности устройства. 8 ил.

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и мониторингу, в частности к измерению величин потенциалов, скорости коррозии и температуры при защите от коррозии наружных поверхностей сооружений и оборудования, и может быть использовано в самых различных отраслях промышленности, в строительстве, коммунальном и сельском хозяйствах. Комплексный контрольно-измерительный пункт коррозионного мониторинга подземного сооружения выполнен в виде трубы с опорами, кольцом и сеткой, в верхней части которой установлен щиток с клеммами, соединенный внутри трубы медными изолированными измерительными проводами со стационарным электродом сравнения, вспомогательным электродом и индикаторными пластинами, с датчиками коррозии, температуры и выделения водорода, с образцами-свидетелями, установленными в нижней части упомянутой трубы, снабженной болтом для подключения к защищаемому сооружению или к протектору и крышкой, закрепленной с помощью болтов крепления и гаек. Техническим результатом изобретения является повышение качества определения величин потенциалов, скорости коррозии, температуры и выделения водорода на наружных поверхностях сооружений и оборудования и повышение производительности труда персонала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано для защиты от электрохимической коррозии сварной металлоконструкции из близких по физико-химическим свойствам и толщинам заготовок. Последовательно измеряют максимальные значения термоэлектродвижущих сил (ТДС), создаваемых в термопарах, образованных в контактах всех допустимых сочетаний заготовок металлоконструкции. Определяют оптимальное распределение заготовок из условия минимизирования значений ТДС и отсутствия превышения в контакте хотя бы одной пары заготовок предельно допустимых значений 5-8 мВ. Наносят с обратной стороны сварного шва вдоль его оси противокоррозионное покрытие в виде сплошного электропроводящего слоя из высокоэлектропроводного материала заданной ширины. В качестве средства для измерения ТДС в контакте заготовок используют клещи для двухсторонней точечной контактной сварки, обеспечивающие нагрев заготовок. Нижние электроды обоих клещей соединены гибкой перемычкой из термостойкого и высокоэлектропроводного материала. Зажимы типа «крокодил» закреплены на каждой из заготовок на заданном расстоянии от электродов клещей и соединены коммутирующими проводами с прибором для измерения ТДС. Изобретение обеспечивает повышение эффективности защиты от электрохимической коррозии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных трубопроводов. Способ включает выявление поврежденной секции протяженного анодного заземлителя (ПАТ), а затем нахождение места повреждения на секции, при этом к концу секции подключают низкочастотный генератор тока, работающий на частотах менее 100 Гц, с помощью измерителя и датчика индуктивности определяют положение ПАТ в грунте, поиск места обрыва производят при помощи измерения поперечного градиента потенциала поверхности земли между измерительными электродами, при этом первый электрод расположен над ПАТ, а второй электрод - на расстоянии не менее 7 м со стороны, противоположной защищаемому трубопроводу, перпендикулярно ходу движения, причем измерения проводят с шагом 1 м, при определении измерителем максимального сигнала устанавливают контрольный знак, далее генератор переключают на другой конец поврежденной секции ПАТ и проводят измерения в обратном направлении, а за место повреждения ПАТ принимают среднюю точку между двумя контрольными знаками, установленными в местах обнаружения максимальных значений измеренных сигналов. Технический результат: повышение точности локализации повреждений ПАТ, что приводит к снижению трудоемкости при ремонте повреждений. 1 ил.
Наверх