SU1664874A1 - Глубинный скважинный анодный заземлитель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к катодной защите подземных сооружений от коррозии. Цель изобретени  - увеличение срока службы и снижение эксплуатационных затрат. Анодный заземлитель содержит токоввод 1 в изол ции 2, отделенный слоем диэлектрика 3 от оболочки 4. Снаружи к оболочке 4 приварены прот женные стальные электроды 5 таким образом, что их поверхности образуют защитный кожух 6 со сквозными продольными полост ми 7. В верхней части заземлитель снабжен дополнительным кожухом 8 из неэлектропроводного материала с перфорированной верхней крышкой 9. Электрический контакт 10 токоввода 1 с оболочкой 4 защищен заглушкой 11. Увеличение срока службы и снижение эксплуатационных затрат достигаетс  тем, что электроды приварены к внешней поверхности оболочки таким образом, что их поверхности образуют кожух, свободное пространство между токовводом и оболочкой заполнено диэлектриком, определенным соотношением длины кожуха и оболочки у забо , а также введением в устройство дополнительного защитного кожуха и перфорированной крышки. 1 с.п.ф-лы, 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к катодной защите подземных сооружений от коррозии и передаче тока на рассто ние по системе провод-земл , конкретно к заземл ющим устройствам положительной пол рности, и предназначено дл  применени  в нефт ной , газовой, энергетической промышленности , а также в коммунальном хоз йстве.

Цель изобретени  - увеличение срока службы и снижение эксплуатационных затрат .

На фиг. 1 представлен заземлитель; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3, а, б, в - примеры использовани  разных прот женных стальных профилей-электродов; на фиг, 4 - нижн   часть заземлител  у забо .

Анодный заземлитель содержит токоввод 1 в изол ции 2, отделенный слоем диэлектрика 3 от оболочки 4. Снаружи к оболочке 4 приварены прот женные стальные электроды 5 таким образом, что их поверхности образуют защитный кожух 6 со сквозными продольными полост ми 7. В верхней части заземлитель снабжен дополнительным кожухом 8 из неэлектропроводного материала, например полиэтилена, с перфорированной верхней крышкой 9, причем этот кожух выступает над поверхностью земли. Электрический контакт 10 токоввода

ON О N 00

2

1 с оболочкой 4 осуществл етс  электросваркой в верхней и нижней части заземли- тел  и защищаетс  заглушкой 11. На фиг. 3 показаны рабочие поверхности 12 электродов 5.

Заземлитель работает следующим образом .

В первый период эксплуатации (до электрохимического растворени  защитного ко- ,жуха) электрический контакт с грунтовым электролитом осуществл етс  только по поверхности электродов. Благодар  замене токопроводимой засыпки (активатора) между токовводом и оболочкой на диэлектрик и наличию сварных контактных соединений токоввода с оболочкой электрическа  цепь между токовводом и электродами осущест- л етс  только посредством металлической св зи по цепочке токоввод - сварные контактные соединени  - оболочки - электроды . Последним звеном в этой цепочке  вл ютс  электроды, поэтому только они и подвергаютс  электрохимическому растворению , а у оболочки (до растворени  защитного кожуха) и у токоввода (до растворени  оболочки) функци  электрода (т.е. стекание с поверхности в грунт тока) отсутствует, Таким образом, благодар  этому исключаетс  один из основных недостатков известного заземлител , заключающийс  в двойном электрохимическом растворении материалов заземлител  и значительном непроизводительном перерасходе материалов.

По периметру заземлител  ток стекает крайне неравномерно. Такое неравномер ное распределение тока обеспечиваетс  целенаправленно путем придани  рабочей поверхности электродов специального рельефа - остри  или участков с максимальным радиусом кривизны (фиг. 3).

Особа  форма рабочей поверхности электродов обеспечивает максимальное про вление на всей их длине эффектов краевого стекани  тока. Стекающий ток концентрируетс  именно на этих рабочих поверхност х - остри х, и участки электродов между остри ми практически не подвержены электрохимическому растворению , т.е., плотность тока на них из-за эффек- тов экранировани  минимальна, т.е. происходит автоматическое перераспределение плотности стекающего в грунт тока по поверхности заземлител  в зависимости от измен ющихс  электрофизических свойств грунта. На участках, где происходит ускоренное растворение рабочих поверхностей, - остри х, быстро уменьшаетс  эффективный диаметр заземлител , что приводит к возрастанию на этом участке переходного сопротивлени  электрод-грунт и уменьше-

нию величины стекающего тока. Это про вл етс  автоматически, без дополнительных внешних воздействий, и обеспечивает исключение локальных разрушений, (например,

5 перерезаний заземлител  и безвозвратных потерь материала.

Важную роль в работе заземлител  играет обеспечение надежности контактных соединений. С целью исключени  преждев10 ременного выхода контактных соединений из стро  в данном заземлителе предусмотрены специальные элементы. Нижнее контактное соединение надежно защищаетс  от ускоренного разрушени , вызываемого

15 эффектом концевого стекани  тока, экраном , который образован выступающими за пределы оболочки по всему периметру электродами .

Длина I выступающей части электродов

20 удовлетвор ет соотношению

I 3d,

где d - диаметр оболочки (фиг. 4) Этот раз- 25 мер выбираетс  из тех сооружений, что необходимо полностью исключить стекание тока с оболочки в грунт. Дл  этого угол а должен быть меньше 10°. С другой стороны,

30 а arctg ( у ). поэтому arctg ( - ) ,

откуда следует соотношение между длиной выступающей части электродов и диаметром оболочки.

В верхней части заземлитель снабжен 35 дополнительным защитным кожухом из неэлектропроводного материала. Этот кожух полностью исключает стекание тока в грунт с верхней части заземлител , что предупреждает электрохимическое растворение 40 контактного соединени , а также снижает величину электрического потенциала на поверхности земли, увеличивает эффект глубинного растекани  тока

Надежные контактные соединени  в

совокупности с автоматическим перераспределением тока по длине электродов позвол ют избежать безвозвратных потерь материалов и добитьс  увеличени  коэффициента использовани  материала электродов и оболочки практически до 100% Действительно, сама оболочка вообще начинает подвергатьс  электрохимическому растворению только после того, как растворитс  не менее 60-70 мае % электродов Затем, если даже про какой-либо исключительной причине происходит разрушение оболочки, заземлитель не выходит из стро  а продолжает работать в виде двух электродов , питаемых от одного токоввода, до полного электрохимического растворени  материала оболочки.

В данном заземлителе элементы стальных прот женных профилей образуют продольные сквозные полости по всей длине оболочки (фиг. 3). Эти полости  вл ютс  каналами дл  отвода газов на поверхность земли. Выдел ющиес  газы скапливаютс  под дополнительным кожухом и удал ютс  на поверхность земли благодар  тому, что кожух выступает над поверхностью земли и имеет перфорированную верхнюю крышку. Свобода газовыделени  обеспечиваетс  на всех этапах работы заземлител .

В первый период работы заземлител , например из цилиндрических полых электродов-труб (фиг. Зв), газы удал ютс  через различные отверсти , которые в об зательном пор дке образуютс  из-за неплотности прилегани  грунта к сложной, рельефной поверхности электродов по периметру. По мере электрохимического растворени  участков с максимальным радиусом кривизны газы начинают удал тьс  через полости, образованные рабочими поверхност ми электродов и кожуха. После того, как начинает подвергатьс  электрохимическому растворению кожух, газы выдел ютс  через полости между кожухом и оболочкой.

Еще одним достоинством предлагаемой конструкции заземлител   вл етс  отсутствие контактных соединений из разнородных материалов. Все элементы, наход щиес  в грунте, выполнены из одного и того же материала (сталь), что исключает возникновение гальванопар и ускоренный выход соединений из стро .

В таблице приведены результаты испытаний заземлител  предлагаемой конструкции , аналога и прототипа, проведенных в грунте с неоднородной электропроводностью .

Полученные результаты нагл дно демонстрируют преимущества предлагаемого заземлител . Заземлитель-аналог перерезалс  в слое с высокой электропроводностью уже через 1,7 года, прототип прослужил почти на год дольше, а предлагаемый заземлитель даже на 5-й год эксплуатации имел довольно стабильное сопротивление растеканию тока, т.е. срок

его службы не менее, чем в 2 раза выше, чем у известного заземлител .

Коэффициент использовани  материала заземлител 

14 Мо

где Мр - масса рабочей части электродов, подвергающа с  электрохимическому растворению в течение срока службы; М0 - обща  масса заземлител . У предлагаемой конструкции заземлител  этот коэффициент на 24% выше, а сред- ние безвозвратные потери металла за год в 1,5 раза меньше, чем у известного заземлител .

20

Claims (4)

1.Глубинный скважинный анодный заземлитель , содержащий токоввод, расположенный в наполнителе, электроды и оболочку, отличающийс  тем, что, с

целью увеличени  срока службы и снижени  эксплуатационных затрат, электроды приварены к внешней поверхности оболочки с возможностью образовани  кожуха, изолирующего оболочку от грунта и образующего

между внутренней поверхностью кожуха и оболочкой сквозные продольные полости, причем на внешней поверхности кожуха выполнены продольные выступы, а свободное пространство между токовводом и оболочкой заполнено диэлектриком.

2.Заземлитель по п. 1,отличающий- с   тем, что у забо  кожух выполнен длиной большей, чем длина оболочки, причем длина выступающей части удовлетвор ет неравенству:

где d - внешний диаметр оболочки.

3.Заземлитель по п. 1,отличающий- с   тем, что в верхней части он снабжен

дополнительным защитным кожухом из неэлектропроводного материала, причем этот кожух выступает над поверхностью земли и снабжен перфорированной крышкой.

4.Заземлитель по п. 1,отличающий- с   тем, что электроды и оболочка выполнены в виде труб преимущественно из стали.

l-гпц,

01

W.8W91

Фиг.З