Состав для изготовления анодных заземлителей

Авторы патента:

Ахметов Арслан Фаритович (RU)

Исламов Роберт Рашитович (RU)

Зенцов Вячеслав Николаевич (RU)

Рабаев Руслан Уралович (RU)

Ивушкина Дарья Викторовна (RU)

C23F13/12 - электроды, отличающиеся материалом (C23F 13/16 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2455393:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к электрохимии и электротехнике, в частности к составам для изготовления оболочек анодных заземлителей, применяемых для защиты от электрохимической коррозии подземных сооружений и трубопроводов. Состав состоит из гранулированного сыпучего материала и содержит, мас.%: графитированный коксовый орех 65-72 и битум 28-35, при этом графитированный коксовый орех содержит частицы размером: 3,0-2,0 мм 15 мас.%; 2,0-1,2 мм 15 мас.%; 1,2-0,7 мм 10 мас.%; 0,7-0,4 мм 10 мас.%; <0,4 мм 50 мас.%. Техническим результатом изобретения является исключение выделения канцерогенных веществ при получении анодной массы и увеличение качественных характеристик состава, позволяющих достичь в готовом изделии минимального удельного электрического сопротивления и повысить его механическую прочность. 2 табл.

Известен материал для изготовления анодных заземлителей (Авт. свид. №615720, С23F 13/00, 2000 г.) на основе токопроводящего связующего, содержащего фенолформальдегидную смолу и графитовый порошок с отвердителем - n-толуолсульфохлоридом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фенолформальдегидная смола	50-55
графитовый порошок	42-48
n-толуолсульфохлорид	2-3

Однако известный состав не нашел применения в производстве анодных заземлителей ввиду его дороговизны и токсичности отвердителя - n-толуолсульфохлорида, который вводят в состав в количестве до 3 мас.%. включительно.

Известен материал для изготовления анодных заземлителей (Авт. свид. №2229537, С23F 13/14, 2002 г.) на основе токопроводящего связующего, содержащего нефтяную прокаленную коксовую мелочь, карбамидоформальдегидную смолу и хлористый аммоний NH₄Cl в качестве отвердителя при следующем соотношении компонентов, мас.%:

нефтяная прокаленная коксовая мелочь	48-60
карбамидоформальдегидная смола	35-46
хлористый аммоний	5-6

Основным недостатком этого электропроводного состава является низкая долговечность за счет интенсивной растворимости в грунтах и низкая токоотдача.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является состав для изготовления анодных заземлителей (SU, а.с. 831867, С23F 13/00), содержащий: нефтяную прокаленную коксовую мелочь - 65-72% от массы смеси, с соотношением:

1,0-8,0 мм	28,0-29,6 мас.%
0,16-1,0 мм	13,6-16,0 мас.%
до 0,16 мм	27,8-28,8 мас.%

и каменноугольный пек - 28-35%, нагретый до температуры 120-140°С.

Недостатком известного состава является выделение канцерогенного вещества - бенз(а)пирена при разогреве анодной массы.

Задачей изобретения является создание композиционного состава для изготовления анодных заземлителей, исключающего выделение канцерогенных веществ при получении анодной массы и с более высокими качественными характеристиками.

Указанная задача решается тем, что состав для изготовления анодных заземлителей, состоящий из гранулированного сыпучего материала, смесь которого состоит из фракций частиц, отобранных по массовой доле и размеру, и термопластичного связующего, согласно изобретению в качестве гранулированного сыпучего материала содержит графитированный коксовый орех, а в качестве термопластичного связующего содержит битум, при следующем соотношении компонентов, мас.%: графитированный коксовый орех 65-72, битум 28-35; при этом графитированный коксовый орех содержит частицы размером:

3-2 мм	15 мас.%
2-1,2 мм	15 мас.%
1,2-0,7 мм	10 мас.%
0,7-0,4 мм	10 мас.%
<0,4 мм	50 мас.%.

Предлагаемый состав подобран опытным путем и соответствует максимальной упаковке частиц полидисперсных материалов, позволяющей достичь минимального удельного электрического сопротивления и повысить механическую прочность.

Предлагаемый состав для изготовления анодных заземлителей готовят следующим образом. Рассеянный по фракциям и смешанный в заданных соотношениях графитированный коксовый орех смешивают в обычных условиях с битумом (размер частиц 0,2-0,4 мм) в заданных соотношениях без разогрева до однородной массы. Далее полученную массу разогревают до 150-160°С. Полученный состав загружается в специальную форму с центральным стержнем, который в свою очередь зачищен и обезжирен. Далее состав прессуется так, чтобы материал полностью прилегал ко всей поверхности стержня. После остывания готовый анодный заземлитель извлекают из формы.

Графитированный коксовый орех в количестве 71 мас.%.

Битум в количестве 29 мас.%.

Механическая прочность полученного материала 219,0 кгс/см².

Пористость 9,2%.

Удельное электросопротивление 313,0 Ом×мм²/м.

Электрохимический эквивалент 1,4 кг/А×год.

В таблице 1 представлены показатели анодного заземлителя по прототипу. В таблице 2 приведены показатели анодного заземлителя, изготовленного из состава по предлагаемому изобретению.

Как видно из таблицы 2, показатели готового анодного заземлителя, изготовленного на основе предлагаемого состава, выше, чем у анодного заземлителя, изготовленного по прототипу: пористость ниже на 12%, механическая прочность предлагаемого состава приблизительно равна прототипу, удельное электросопротивление на 20% ниже, чем у прототипа. Кроме того, анодный заземлитель, изготовленный на основе предлагаемого состава, в 1,6 раз долговечнее, чем анодный заземлитель, изготовленный по прототипу.

Таблица 1
Прототип	Образец №
1	2	3	4	5	6
Состав для изготовления анода
Нефтяная прокаленная коксовая мелочь	62	65	71	72	72	75
Каменноугольный пек	38	35	29	28	28	25
Качество изготовленного анода
Пористость, %	12,5	15,6	10,5	9,6	9,8	12,2
Механическая прочность, кгс/см²	200	114	207	212	275	152
Удельное электрическое сопротивление, Ом×мм²/м	460	490	392	390	420	453
Электрохимический эквивалент, кг/А×год	2,6	2,8	2,2	2,2	2,3	2,4

Таблица 2
Предложенное изобретение	Образец №
1	2	3	4	5	6
Состав для изготовления анода
Графитированный коксовый орех	65	67	68	70	71	72
Битум	35	33	32	30	29	28
Качество изготовленного анода
Пористость, %	9,7	9,1	8,8	8,3	9,2	10,1
Механическая прочность, кгс/см²	234	235	240	202	219	190
Удельное электрическое сопротивление, Ом×мм²/м	415	398	321	297	313	290
Электрохимический эквивалент, кг/А×год	1,8	1,7	1,4	1,3	1,4	1,5

Технология изготовления состава проста и экологична, что позволит широко использовать ее в производстве анодных заземлителей, применяемых для защиты подземных сооружений от коррозии и передачи постоянного тока по системе провод-земля, и может найти применение в нефтегазовой и энергетической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.

Состав для изготовления анодного заземлителя, состоящий из гранулированного сыпучего материала, смесь которого состоит из фракций частиц, отобранных по массовой доле и размеру, и термопластичного связующего, отличающийся тем, что в качестве гранулированного сыпучего материала содержит графитированный коксовый орех, а в качестве термопластичного связующего содержит битум при следующем соотношении компонентов, мас.%:

графитированный коксовый орех	65-72
битум	28-35

при этом графитированный коксовый орех содержит, мас.%, частицы размером:

3,0-2,0 мм	15
2,0-1,2 мм	15
1,2-0,7 мм	10
0,7-0,4 мм	10
<0,4 мм	50

Изобретение относится к катодной защите подземных сооружений от коррозии и может быть использовано в нефтяной, газовой промышленности, а также в коммунальном хозяйстве, а именно: при защите сложных сетей подземных металлических коммуникаций, магистральных трубопроводов, в городских подземных металлических сооружениях.

Анод для катодной защиты // 2489521

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлов от коррозии

Наполнитель прианодного пространства // 2585490

Изобретение относится к области электрохимической катодной защиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано в качестве наполнителя прианодного пространства анодных заземлителей в системах электрохимической защиты нефтяной, газовой, энергетической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве. Наполнитель содержит основу и активные компоненты, при этом в качестве основы он включает отходы ферросилидового производства анодных заземлителей, а в качестве активных компонентов - синтетический сульфат натрия, гидроксид кальция и карбоксиметилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%: синтетический сульфат натрия 5-20, гидроксид кальция 5-10, карбоксиметилцеллюлоза 1-5 и отходы ферросилидового производства анодных заземлителей остальное. Изобретение обеспечивает увеличение дренирующей способности наполнителя, снижение переходного сопротивления заземлитель-грунт, замедление скорости анодного растворения, снижение сопротивления растеканию тока с анода, обеспечение сплошности и однородности состава наполнителя. 2 табл., 3 пр.

Устройство для катодной защиты подземных металлических конструкций // 2632056

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии и может быть использовано для защиты от коррозии металлических подземных сооружений, находящихся в грунтах высокого удельного сопротивления с различной степенью влажности. Устройство для катодной защиты металлических конструкций содержит корпус из диэлектрика, в котором размещены анод и катод, снабженные соединительными проводниками. Анод выполнен из протекторного сплава и помещен в первый порошкообразный активатор, включающий пористый материал. Катод выполнен в виде медьсодержащего кольцеобразного элемента, установленного в корпусе. Внутри кольцеобразного элемента размещен второй активатор, включающий углеродсодержащий порошкообразный материал. Анод с первым активатором размещен внутри кольцеобразного элемента в окружении второго активатора. Корпус в верхней части снабжен трубкой. Технический результат: повышение создаваемого защитного потенциала на металлических конструкциях, находящихся в грунте с высоким удельным сопротивлением, независимо от влажности грунта. 5 з.п. ф-лы, 3 пр., 4 ил.