Протяжний електрод анодного заземлення

Реферат: Протяжний електрод анодного заземлення містить розміщений коаксіально уздовж центральної осі металевий струмопровід, шар струмопровідного полімеру, розташований навколо струмопроводу, шар коксової оболонки, що оточує шар струмопровідного полімеру. Додатково містить шар струмопровідної оболонки, який оточує шар коксової оболонки, та зовнішнє обплетення. UA 115961 U (33) Код держави-учасниці RU UA 115961 U UA 115961 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Технічне рішення відноситься до електрохімічного захисту металевих об'єктів від корозії, а саме анодних заземлювачів, та може бути використане для катодного захисту протяжних споруд, наприклад, трубопроводів та кабелів, а також у захисних заземленнях пристроїв грозозахисту, захисту від високої напруги та статичної електрики. Зокрема технічне рішення може застосовуватися у системах катодного захисту магістральних, промислових та інших трубопроводів і багатониткових систем трубопроводів у будь-яких ґрунтах, включаючи скельні, посушливі, пустельні та вічну мерзлоту; розгалужених комунікацій компресорних, газорозподільних, нафтоперекачувальних станцій, теплоелектростанцій та промислових майданчиків іншого призначення; підводних переходів однониткових трубопроводів та їх багатониткових систем; технологічних резервуарів будь-якого призначення, включаючи внутрішню поверхню; портових та причальних споруд, морських платформ та інших гідротехнічних споруд. Відомий протяжний анодний заземлювач, що включає струмонесучий кабель та електрично пов'язаний з ним анод з розчинним робочим матеріалом. Анод виконаний з хімічно стійкою дроту з вентильного металу та розташований паралельно струмонесучому кабелю або спірально навколо нього, при цьому в якості робочого матеріалу анода використовуються метали групи платини або їх оксиди, або суміші їх оксидів, нанесені на хімічно стійкий дріт (RU 134172 U1, 10.11.2013). Недоліком даного пристрою є висока вартість його виготовлення, оскільки метали групи платини, що використані в якості робочого матеріалу анода, є досить дорогими. Відомий протяжний гнучкий анод для системи електрохімічного захисту металевих конструкцій від підземної або підводної корозії, що містить струмопровідник у вигляді скручених у жилу мідних дротів та оболонку з струмопровідної гуми, що включає каучук, технічний вуглець та графіт. Протяжний гнучкий анод також містить зовнішню оплітку з мідного або мідного лудженого дроту з діаметром 0,2-0,3 мм, при цьому обплетення сформоване перехресним навиванням з двох шпуль з щільністю намотування на оболонку 10-20 % від площі останньої (RU 93085 U1, 20.04.2010). Недоліком даного пристрою є відсутність активної оболонки, що оточує струмопровідний полімер, що призводить до обмеження електрохімічних реакцій. Найбільш близьким до заявленого технічного рішення є електрод анодного заземлення, що містить струмозадаючу полімерну оболонку, струмоввід та додатковий шар - оболонку із коксовою засипкою з вмістом в ній зв'язаного вуглецю не менше 97 мас. %. Додатково електрод може бути виконаний з зовнішнім діаметром струмопровідного полімеру розміром 12,1-13,3 мм, що становить 0,45-0,55 від загального діаметра електроду, типовий питомий опір коксової -3 оболонки може становити 4,0×10 Ом•м, питома кількість коксової засипки у оболонці не менше 1,1 кг/м.п. Струмоввід може бути виконаний з ефективним перерізом мідного провідника, не 2 -3 менше 13,2 мм , питомий опір мідного провідника може становити не більше 1,5×10 Ом•м. (RU 136805 U1, 20.01.2014). Недоліком даного пристрою є його недостатня надійність, оскільки шар оболонки з коксовою засипкою ніяким чином не захищений від зовнішнього впливу (наприклад, вологи або механічного впливу), при тому, що кокс є пористим матеріалом та у значній мірі схильний до таких дій і, як наслідок, руйнування, особливо з урахуванням того, що прокладання електрода здійснюється, як правило, в ґрунтах. Технічним результатом заявленого технічного рішення є підвищення надійності протяжного електрода анодного заземлення. Для досягнення технічного результату пропонується протяжний електрод анодного заземлення, що містить розміщений коаксіально уздовж центральної осі металевий струмопровід, шар струмопровідного полімеру, розташований навколо струмопроводу, шар коксової оболонки, що оточує шар струмопровідного полімеру, шар струмопроводіної оболонки, що оточує шар коксової оболонки, та зовнішню оплітку. В окремих випадках виконання протяжний електрод анодного заземлення містить 2 струмопровід, виконаний багатожильним, з міді або сталі з перетином не менше 13,2 мм та -8 питомим опором не більше 1,5×10 Ом•м. Струмопровідний полімер наповнений вуглецем. Зовнішній діаметр струмопровідного полімеру становить від 12,2 до 13,2 мм. Розмір фракцій коксу, що утворюють шар коксової оболонки, становить від 0,1 до 1,0 мм, питома кількість коксової засипки у шарі коксової оболонки становить не менше 1,1 кг/м.п., а кількість зв'язаного вуглецю у шарі коксової оболонки становить не менше 97 %. Типовий питомий опір коксової -8 оболонки становить 4,0×10 Ом•м. Протяжний електрод анодного заземлення може бути обладнаний додатковою струмовіддаючою жилою, розташованою у шарі коксової оболонки. Представлене технічне рішення ілюструється кресленням, на якому показаний протяжний електрод анодного заземлення у поперечному перерізі. 1 UA 115961 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Протяжний електрод анодного заземлення містить розміщений коаксіально уздовж центральної осі металевий струмопровід 1, шар 2 струмопровідного полімеру, розташований навколо струмопроводу 1, шар 3 коксової оболонки, що оточує шар 2 струмопровідного полімеру, шар 4 струмопровідної оболонки, що оточує шар 3 коксової оболонки та зовнішню оплітку 5. Працює протяжний електрод анодного заземлення в такий спосіб. Протяжний електрод анодного заземлення прокладають паралельно трубопроводу, кабелю або іншим комунікаціям, сполученим з негативним полюсом катодної станції. Укладання протяжного електрода анодного заземлення може бути проведене одним з таких способів: з бухти з борта автомобіля, методом горизонтально направленого буріння з використанням пристрою для протягування, з барабана за допомогою кабельного прокладача. Далі з'єднують протяжний електрод анодного заземлення з позитивним полюсом катодної станції. Під дією напруги катодної станції постійний струм проходить через протяжний електрод анодного заземлення, середовище, в якому розташовані комунікації та протяжний електрод анодного заземлення, і безпосередньо через самі комунікації, та повертається на катодну станцію. При цьому, в результаті перенесення анодних процесів, що обумовлюють корозію, на протяжний електрод анодного заземлення останній руйнується, а комунікації захищаються від корозії та пошкоджень, в результаті чого зберігаються придатними для експлуатації більш тривалий час. Кожен з компонентів протяжного електрода анодного заземлення має свою функцію. Струмопровід 1 служить живильної шиною низького опору та забезпечує передачу захисного струму на тривалі відстані без істотного падіння напруги вздовж анода. Шар 2 струмопровідного полімеру забезпечує кілька функцій: - захищає струмопровід 1 від агресивних продуктів електрохімічної реакції та подальшого швидкого корозійного руйнування; - обмежує віддачу захисного струму кожним мірним відрізком анода, запобігаючи, таким чином, надлишкової віддачі струму на початку анодного ланцюга; - збільшує площу анода для зменшення контактного опору між анодом та струмопровідною коксовою оболонкою; - забезпечує передачу електронів у коксову оболонку за рахунок властивостей електропровідності полімеру, наповненого вуглецем. Шар 3 коксової оболонки, що оточує шар 2 струмопровідного полімеру, служить як активна матриця, на поверхні та всередині якої відбувається більшість електрохімічних реакцій. Шар 4 струмопровідної оболонки служить еластичним захисним кожухом коксової засипки, а зовнішнє обплетення 5 захищає пристрій від зовнішніх пошкоджень при прокладанні та транспортуванні. Випробування показали, що заявлений пристрій може працювати у діапазонах температури навколишнього середовища від мінус 60°С до плюс 60° С Питомі електричні характеристики пристрою забезпечуються рецептурою електропровідного полімеру та конструкцією і визначаються розрахунковим шляхом в залежності від застосованого матеріалу струмопроводу, його еквівалентного діаметру, питомого об'ємного електроопору полімерного матеріалу оболонок та діаметра електрода. Залежно від умов застосування та типу анода допускається установка анода у коксову оболонку в заводських умовах, що спрощує технологію виготовлення пристрою. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Протяжний електрод анодного заземлення, що містить розміщений коаксіально уздовж центральної осі металевий струмопровід, шар струмопровідного полімеру, розташований навколо струмопроводу, шар коксової оболонки, що оточує шар струмопровідного полімеру, який відрізняється тим, що він містить шар струмопровідної оболонки, який оточує шар коксової оболонки, та зовнішнє обплетення. 2. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що струмопровід виконаний багатожильним. 3. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що струмопровід виконаний з міді. 4. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що струмопровід виконаний зі сталі. 5. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що струмопровід 2 має переріз не менше 13,2 мм . 2 UA 115961 U 5 10 6. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що питомий опір -8 струмопроводу становить не більше 1,5×10 Ом•м. 7. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що струмопровідний полімер наповнений вуглецем. 8. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що зовнішній діаметр струмопровідного полімеру становить від 12,2 до 13,2 мм. 9. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що розмір фракцій коксу, що утворюють шар коксової оболонки, становить від 0,1 до 1,0 мм. 10. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що питома кількість коксової засипки у шарі коксової оболонки становить не менше 1,1 кг/м. п. 11. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що кількість зв'язаного вуглецю у шарі коксової оболонки становить не менше 97 %. 12. Протяжний електрод анодного заземлення за п. 1, який відрізняється тим, що типовий -3 питомий опір коксової оболонки становить 4,0×10 Ом•м. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3