Анодный заземлитель

Авторы патента:

Носач Николай Алексеевич (UA)

Троценко Владислав Иванович (UA)

Уразгильдеев Рустам Ибрагимович (RU)

Сериков Сергей Владимирович (UA)

Притула Всеволод Всеволодович (RU)

C23F13/00 - Предотвращение коррозии металлов путем анодной или катодной защиты

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.

Способ выполнения анодного заземления // 2521927

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.

Способ защиты углеродистой стали от атмосферной коррозии покрытиями на основе цинкнаполненного рапсового масла // 2482222

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.

Устройство катодной защиты погружного нефтенасоса // 2478736

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

Способ защиты от коррозии сварной металлоконструкции // 2476621

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

Способ изготовления нерастворимого анода на титановой основе // 2468126

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.

Способ изготовления многофункционального коррозионно-стойкого электрода // 2456379

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.

Состав для изготовления анодных заземлителей // 2453633

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты от электрохимической коррозии подземных сооружений и трубопроводов.

Использование системы катодной защиты с внешним током для питания электрических устройств // 2441105

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

Устройство защиты от коррозии газодобывающих скважин // 2439291

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.

Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии // 2550073

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.

Наружный комплексный контрольно-измерительный пункт // 2550466

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.

Способ и устройство защиты от электрохимической коррозии сварной металлоконструкции // 2571293

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.

Способ обнаружения обрывов протяженных анодных заземлителей // 2576979

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.

Способ катодной защиты рабочего колеса с лопастями турбины гидроагрегата от коррозионных и кавитационных разрушений // 2596514

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлических объектов от коррозии. Способ включает нанесение стального покрытия на защищаемые элементы турбины и их катодную защиту при величине суммарного защитного потенциала в пределах от (-1,5 В) до (-2,5 В) относительно медно-сульфатного электрода сравнения посредством электрохимической системы, состоящей из внешнего источника постоянного тока и углеграфитовых анодных электродов, размещенных и закрепленных в бетонном колодце в воде на расстоянии 400-500 м от турбины гидроагрегата в береговой зоне, либо в подвесной конструкции на столбах в воде на расстоянии 400-500 м от турбины гидроагрегата в береговой зоне, либо в воде с использованием подвесной конструкции, закрепленной на стене здания, в котором расположен гидроагрегат, на расстоянии 25-30 м от сливного узла гидроагрегата, при этом осуществляют одновременное снятие вредного влияния катодной поляризации на смежные конструктивные элементы гидроагрегата. Технический результат - обеспечение эффективной защиты от коррозионных и кавитационных разрушений рабочего колеса с лопастями турбины гидроагрегата, при этом осуществляются контроль за эффективностью катодной защиты и снятие вредного влияния катодной поляризации на смежные стальные конструктивные элементы гидроагрегата. 3 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Способ восстановления глубинного анодного заземлителя // 2601031

Изобретение относится к защите подземных сооружений и трубопроводов от электрохимической коррозии и может быть использовано для восстановления глубинных анодных заземлителей. Способ включает промывку заземлителя, послойную засыпку, уплотнение, увлажнение активатора в скважине и присоединение заземлителя к станции катодной защиты, при этом для доступа к заземлителю проводят очистку от грунта ствола скважины до верхнего электрода заземлителя, при промывке заземлителя закачку воды производят через газоотводную трубку, отбор воды с загрязнениями ведут через устье скважины, после чего продолжают закачку воды до момента прекращения излива воды через устье скважины, а перед засыпкой активатора проводят технологическую выдержку до осушения скважины, при этом в качестве активатора используют гранулы фракции до 5 мм токопроводящего материала с удельным электрическим сопротивлением не более 1·10-2 Ом·м. Технический результат: повышение эффективности восстановления работоспособности анодного заземлителя. 3 пр.

Анодный заземлитель // 2605731

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии в почве и может быть использовано при изготовлении глубинных и поверхностных анодных заземлений. Анодный заземлитель содержит литой электрод и провод токоввода, соединенный с ним посредством контактного узла, литой электрод имеет форму полого цилиндра с внешним диаметром 70-80 мм и внутренним диаметром 35-40 мм, с открытым торцом и сквозными каналами с формой сечения в виде прямоугольника со скругленными краями длиной 10-15 мм и шириной 5-7 мм, причем каналы расположены вертикальными рядами с равномерным шагом, в расположении начальных точек рядов чередуется через один ряд смещение на расстояние, равное половине шага, а угол между поперечными осями рядов составляет 120°, внутреннее пространство электрода заполнено влагосорбирующим материалом, контактный узел снабжен изолирующей оболочкой. Анодный заземлитель обеспечивает устойчивую электрохимическую защиту в условиях понижения влажности грунта. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Прямой метод контроля катодной защиты эксплуатационных колонн // 2618536

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способу и системе контроля катодной защиты эксплуатационных колонн. Техническим результатом является повышение производительности скважины за счёт сокращения времени измерений при сохранении необходимой точности. Способ контроля катодной защиты эксплуатационной колонны содержит этапы, на которых: помещают в скважину с помощью спуско-подъемного оборудования груз-зонд зондовой установки бокового каротажного зондирования (БКЗ), который содержит первый измерительный электрод, электрически соединенный со вторым измерительным электродом, расположенным на поверхности вблизи устья скважины. Измеряют потенциал самопроизвольной поляризации (ПС) путем измерения разности потенциалов между первым измерительным электродом и вторым измерительным электродом с помощью вольтметра, расположенного в гальванической цепи зондовой установки БКЗ. Измерения потенциала ПС производят по мере перемещения зонда вдоль ствола скважины и для состояния скважины с подключенной катодной защитой, и для состояния скважины с отключенной катодной защитой. Данные об измеренном потенциале ПС передают в блок анализа и на основании принятых данных оценивают текущее состояние катодной защиты эксплуатационной колонны. 24 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ оценки технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода // 2626609

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для определения технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода. На контролируемом участке трубопровода, ограниченном точками дренажа двух соседних действующих станций катодной защиты (СКЗ), определяют естественную разность потенциалов «труба - земля», измеряют смещение потенциала трубопровода, определяют силы тока СКЗ, требуемые для такого смещения потенциала. Затем рассчитывают переходное сопротивление покрытия, по которому судят о техническом состоянии изоляционного покрытия. Значение силы тока на контролируемом участке, требуемое для смещения потенциала, определяют как сумму значений сил токов в соответствующем плече СКЗ, действующих на данный участок. Силы тока в соответствующем плече СКЗ определяют исходя из измеренных в двух или более точках участка трубопровода на каждом плече защиты значений плотности поляризующего тока на текущих режимах работы СКЗ, при отключенных на период измерения смежных СКЗ. Технический результат: расширение арсенала дистанционных способов определения технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода при сохранении необходимой точности и достоверности. 1 ил., 1 табл.

Способ и устройство защиты от коррозионного растрескивания сварной металлоконструкции // 2626705

Изобретение относится к способу и устройству для защиты от коррозионного растрескивания сварной металлоконструкции. Способ включает заваривание приповерхностных трещин путем пошагового воздействия импульсом тока в зоне растягивающих остаточных сварочных напряжений и обжатие упомянутой зоны динамическими ударами. Устройство содержит передвижной портал, установленные на нем передвижные прижимы, сжимающие пружины, два электромагнитных прижима, машину конденсаторной точечной контактной сварки, два электрода для односторонней конденсаторной контактной сварки, многобойковый чеканочный упрочнитель с пневмоцилиндром и пучком проволок в виде игл, закрепленный на корпусе портала с помощью двух пружин, расположенных сверху и снизу портала для демпфирования его вибрации со стороны пневмомолотка упрочнителя, и блок управления. При этом каждый электрод закреплен в электрододержателе с возможностью движения посредством пневмоцилиндра и подключен к машине конденсаторной точечной контактной сварки. Пневмоприжим и пневмомолоток многобойкового чеканочного упрочнителя выполнены с возможностью подключения к источнику сжатого воздуха. Изобретение защищает сварную металлоконструкцию от коррозионного растрескивания. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.