Использование различных анодных заземлителей

Принципы работы и использование различных видов анодных заземлителей

Анодное заземление — главный компонент установки катодной защиты и состоит из анодных электродов, размещенных в электролитической коррозионной среде. Заземление этого типа используется для защиты подземных металлических коммуникаций от коррозийных процессов.

Принципы работы анодных заземлителей

Примерно в середине XX века ученые осознали, что преодолеть развитие коррозии расположенных под землей металлических конструкций за счет одних только защитных покрытий не представляется возможным. По причине неоднородной структуры, высокой влажности и кислотности грунта на поверхности металла возникают участки с противоположными электродными потенциалами. В результате возникают гальванические коррозионные образования.

Коррозионное разрушение металла дополнительно провоцируется воздействием блуждающих токов. Такие токи время от времени появляются в почве, на поверхности которой проходит электрический транспорт, расположены электроподстанции, сотовые вышки и т. п.

Чтобы избежать коррозионных процессов, используются установки катодной защиты. Объект оказывается в условиях отрицательной поляризации, где выступает в качестве катода. Роль анода отдается специальному заземлительному устройству.

Находясь в электролитной среде, разные виды металлы имеют отличные друг от друга электродные потенциалы. Если в стальном трубопроводе запустить минус от постоянного источника электричества, а рядом с трубой установить электрод из цинка, алюминия или магния с подведенным к нему плюсом, цветной металл выступит в качестве анода. Электролизная реакция на поверхности металла запускает восстановительные процессы, ржавление становится менее интенсивным, а анод подвергается разрушению. Такие аноды называют жертвенными электродами.

По указанной схеме защищаются всевозможные металлические конструкции, находящиеся под землей, в том числе емкости, колонны, трубопроводы. Для организации эффективной защиты важно не только правильно подобрать анодный заземлитель, но и безошибочно выполнить монтажные работы.

В условиях плотной застройки в городах анодный заземлитель часто невозможно разместить по горизонтали. Существует вероятность его отрицательного воздействия на окружающие объекты. В связи с этим американские ученые выдвинули предложение возможности установки заземляющих устройств на большой глубине в вертикальном положении. Первое воплощение идеи увидело свет в 1952 году в США. Анодный заземлитель был установлен на глубину 90 метров.

В дальнейшем на практике было доказано, что глубинные заземлители подходят не только для городов, но и для использования на участках, где верхние пласты почвы отличаются повышенным удельным сопротивлением. Удаляясь от поверхности, сопротивление должно сокращаться. Неприменима технология глубинного заземления только для скальных пород и заболоченной местности.

Виды анодных заземлителей

Катодная защита объектов, изготовленных из металла, осуществляется не только глубинными, но и поверхностными заземлительными устройствами. Поверхностный анодный заземлитель находится на одном уровне с защищаемой конструкцией. Такие заземлители характерны компактностью и ограниченным радиусом действия. Поверхностная система — электрод, произведенный из цинкового или магниевого сплава, соединенный кабель с источником электропитания.

Чтобы получить более дешевую конструкцию и не потерять в качестве, современные устройства производятся из железокремниевого материала, отличающегося стойкостью к ржавлению. Поверхностные заземлительные системы чаще всего выглядят как стержень с круглой отливкой и заизолированными участками соединения контактного проводника с заземлителем.

Обратите внимание! Количество анодных заземляющих устройств определяется специалистом на основе анализа многочисленных факторов окружающей среды.

Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами. Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте.

Глубинные заземлители используются с той же целью, что и поверхностные устройства. Однако монтаж и конструкция глубинных систем существенно отличаются. Глубинные аноды стоят значительно дороже, а потому их использование оправдано только в случае невозможности монтажа поверхностной системы.

Глубинные системы отличаются большой массой из-за дополнительного элемента — коксо-минеральной смеси, наносимой на анодный заземлитель. Глубина заземления достигает 40 и более метров. Это еще одна причина дороговизны монтажных работ: необходимо механизированное бурение с помощью буровых установок.

Несмотря на большую стоимость, заземление глубинного типа значительно эффективнее поверхностного, когда речь идет о защите больших территорий. В условиях плотной городской застройки часто проще установить один заземлитель глубокого заложения, чем создавать множество поверхностных систем. Еще один довод в пользу глубокого заземления — меньшие расходы на электроэнергию, что обеспечивается значительным радиусом действия системы.

Обратите внимание! Сопротивление в анодном заземляющем устройстве не зависит от сезона. Электрод расположен на глубине, где исключено промерзания грунта. Стабильное сопротивление — веский аргумент для использования именно этой методики.

Глубинные заземлительные контуры характеризуются менее длительным сроком эксплуатации в сравнении с поверхностными. Объясняется это большим давлением почвы на конструкцию. В среднем система глубокого заложения функционирует в течение трех десятилетий.

Особенности проектирования и установки

Проектирование и монтаж глубинного заземляющего устройства осуществляются в соответствии с определенными правилами:

  1. Электроды, входящие в гирлянду, устанавливают исключительно ниже уровня промерзания почвы. Особенно четко это условие следует соблюдать в регионах с многолетними мерзлыми грунтами.
  2. При превышении силы тока на катодной станции 25 Ампер понадобится установка на гирлянду перфорированной трубки для удаления газов, выделившихся в процессе работы оборудования. В противном случае газовая оболочка, возникающая возле анода, увеличивает сопротивление и сокращает радиус действия системы.
  3. Чтобы продлить срок службы электродов, скважину засыпают не землей, а коксовой крошкой.

Популярные модели анодного заземления

На рынке есть множество моделей, предназначенных как для поверхностной установки, так и для глубинной. Техника поставляется в комплекте, содержащем от 10 до 20 заземлителей и один источник электропитания.

Среди поверхностных заземлителей отечественного производства стоит выделить такие модели:

  1. «Менделеевец-ММ». Поверхностная модель, эффективно предотвращающая деструктивные процессы в подземных конструкциях. Заземлитель используют для защиты нефтегазовых объектов, но и могут задействовать и для охраны любых других металлических коммуникаций, расположенных в грунте. Интенсивность растворения электрода — 300 граммов в год. Исходя из массы электрода — 43 килограмма, — его хватит более чем на столетие.
  2. «Менделеевец-МТП». Магниевый анодный заземлитель поверхностного типа, используемый для предотвращения коррозии на магистральных трубопроводах. Характеристики модификации позволяют работать в условиях особенно агрессивных сред. Например, «Менделеевец-МТП» часто используют для защиты портовых сооружений. В комплектацию устройства входит станция, поставляющая электропитание.

Распространенные глубинные модели:

  1. «ГАЗ-М». Рассчитано на защиту глубоко установленных конструкций всех типов. Работает с током 10 Ампер.
  2. «Менделеевец-МРКГ». Устройство малорастворимого типа, предназначенное для работы в почвах с повышенным уровнем удельного сопротивления. В комплектацию входит до 24 заземлителей.

Обе модели глубинного оборудования рассчитаны на тридцатилетний срок службы при условии соблюдения правил установки.

Использование различных анодных заземлителей

Для обеспечения защиты подземных коммуникаций от коррозии, применяются анодные заземлители. Данный способ электрохимического предотвращения процесса окисления металла, позволяет эксплуатировать различные коммуникации и объекты под землей.

Устройство

Работают анодные заземлители следующим образом. Находясь в электролите различные металлы, имеют отличные электродные потенциалы. Поэтому если по трубопроводу пустить «-» от постоянного источника электроэнергии, а в непосредственной близости от трубы разместить электрод, состоящий из магния алюминия или цинка, к которому будет подведён «+», то данные металлы по отношению к обычной стали в электролите будут выполнять функцию анода.

Этот элемент, в данной электрохимической системе, будут саморазрушаться в почве, тем самым предохраняя катод, то есть трубу газопровода или другой коммуникации, от воздействия коррозии.

Подобным образом могут быть защищены от разрушения, подземные металлические ёмкости, и другие объекты, которые изготовлены из материала подверженного коррозии. Для того чтобы была обеспечена защита подземных металлических объектов на должном уровне, необходимо не только выбрать качественный анодный заземлитель, но и правильно осуществить монтажные работы.

Виды анодных заземлителей

Для обеспечения катодной защиты металлических объектов применяются 2 основных вида анодных заземлителей: поверхностный и глубинный.

Поверхностный заземлитель располагается, примерно, на одной глубине с защищаемым объектом, имеет небольшие размеры и радиус действия. Поверхностный заземлитель представляет собой электрод, который состоит из магниевого или цинкового сплава и имеет кабель для присоединения к питающей станции.

Для удешевления данной конструкции без потери качества, современные модели изготавливаются из специального железокремниевого сплава устойчивого к коррозии. Практически все поверхностные заземлители имеют стержневую форму с круглой отливкой и надёжно изолированными местами присоединения контактного провода к заземлителю. Количество стержней анодной защиты, должно быть рассчитано специалистом.

Каждый стержень присоединяется к магистральной линии с помощью термитной сварки или специальных зажимов. Чтобы заземлитель прослужил не менее 35 лет, его следует присыпать коксо-минеральным составом, который способствует уменьшению процесса распадения анода в почве.

Глубинный анодный заземлитель выполняет такие же функции, как и поверхностные модели устройства, но монтаж и устройство этого прибора, имеют существенные отличия. Глубинное анодное заземление устанавливается только в том случае, когда монтаж поверхностных приборов невозможен. Глубина установки приборов может составлять до 40 метров.

Масса прибора, также значительно повышается за счёт дополнительной нагрузки из коксо-минерального вещества, которым покрывается данный прибор. Затраты на установку анодного заземления этого типа, увеличиваются за счёт применения механизированного бурения. При невозможности осуществить бурение с помощью самоходных машин, монтаж глубинного заземления может быть осуществлён с применением переносных буровых установок.

Несмотря на значительно более сложный процесс установки подобного оборудования, электрод анодного заземления этот типа, способен защитить металлические объекты, находящиеся в почве на значительном расстоянии. Особенно эффективен данный метод анодного заземления в условиях города, когда многочисленные монтажные работы по установке поверхностных заземлителей, очень затруднительны или невозможны.

Данные устройства позволяют значительно сократить расходы на электроэнергию, по причине большего радиуса действия прибора, при этом, эффект экранирования значительно снижается за счёт меньшей плотности устанавливаемых объектов анодной защиты. Сопротивление анодного заземления этого типа, не зависит от времени года. Электрод находится на глубине исключающей промерзания грунта, что также является неоспоримым преимуществом данного метода.

Стоимость таких изделий значительно превышает аналогичные поверхностные устройства, при этом срок эксплуатации электронных глубинных заземлителей, по причине воздействия большего давления почвы немного ниже, чем у поверхностных приборов, и составляет около 30 лет.

Лучшие модели анодного заземления

В настоящее время на рынке представлено большое количество различных моделей анодного заземления, как для поверхностного размещения, так и для установки на значительной глубине. В каждом конкретном случае монтажа этого оборудования, количество необходимых элементов должно быть правильно рассчитано и отображено в плане.

Немаловажным условием эффективности защиты, является выбор качественного устройства и надёжной питающей станции. Как правило, такие устройства реализуются в комплекте, состоящем из 10 — 20 заземлителей и одного источника питания. Из поверхностных заземлителей наиболее часто для защиты подземных металлических объектов используется следующие модели:

  • «Менделеевец»–ММ — данный вид поверхностного заземлителя позволяет осуществлять эффективно предотвращать разрушение подземных коммуникаций. «Менделеевец»–ММ применяется преимущественно в сфере нефтегазовых коммуникаций, но может быть использован и для других подземных объектов, которые могут подвергаться коррозии. Скорость анодного растворения электрода составляет 300 г/год, поэтому при массе в 43 кг, защита может эффективно использоваться не менее 100 лет.
  • «Менделеевец»–МТП — магнетитовый поверхностный заземлитель предназначенный для защиты магистральных трубопроводов. Особенностью этой модели, является возможность установки электродов для защиты портовых сооружений. Установленные заземлители отлично справляются с предохранением металлических сооружений, от возникновения коррозионных процессов в высокоагрессивной среде. «Менделеевец»–МТП отличнозагерметизирован в месте подключения питающего провода. Питание осуществляется рабочей электрической станцией, которая входит в комплект данного защитного устройства.

Среди глубинных моделей наибольшее распространение получили следующие приборы:

  • «ГАЗ-М» — глубинный заземлитель отличного качества. Данный прибор отлично справляется с задачей предохранения подземных металлических объектов, в том случае, когда установка более дешёвого варианта поверхностной защиты невозможна. Рабочий ресурс заземлителя составляет не менее 30 лет, а максимальныйрабочий ток — 10 А.
  • «Менделеевец»-МРКГ — малорастворимый глубинный заземлитель, который используется преимущественно в грунте с высоким удельным сопротивлением.
Читайте также:  Как выбрать материал дачных дорожек — популярные виды покрытий

Данное устройство может быть размещено в одной скважине, в количестве до 24 шт. что позволяет защитить подземные объекты максимально эффективно.

Минимальный эксплуатационный срок, данного устройства составляет не менее 30 лет, при условии что монтаж анодного заземлителя был произведён по всем правилам.

Сравнительный анализ и область применения основных материалов анодных заземлителей

Анодные заземлители ( АЗ) предназначены для использования в качестве малорастворимых элементов установок катодной защиты от коррозии магистральных трубопроводов и других подземных металлических сооружений. Классификация АЗ на глубинные , подповерхностные и протяжённые указывает на особенности их конструкции и способ установки ( монтажа). В то время как область их применения определяется , в первую очередь , материалом рабочего электрода анодного заземлителя.

С развитием современных технологий , а также с возможностью закупать рабочие элементы для анодов на мировом рынке , появилось большое количество новых анодных заземлителей из разных материалов. При этом заявленные технические характеристики даже однотипных материалов у разных производителей могут сильно отличаться. Создавшаяся ситуация ставит перед проектными организациями и специалистами по противокоррозионной защите непростую задачу выбора наиболее подходящих анодных заземлителей для конкретных условий эксплуатации. В данной статье приведён анализ эксплуатационных свойств основных материалов анодных заземлителей и , основываясь на ограничениях , присущих каждому материалу , приводится рекомендуемая область их применения. Рассмотрены такие материалы как смешанные маталлоксиды ( ММО), диоксид марганца , графит , ферросилид и магнетит.

Автор — Першуков В.В. Закрытое акционерное общество « Производственная компания „Химсервис“ имени А.А. Зорина» ( ЗАО « Химсервис»)

Основное назначение анодного заземлителя — обеспечить стекание защитного тока в грунт. Как известно , в металлах электропроводность осуществляется за счёт электронов , поэтому ток в металлах по носителям заряда называется электронным. В электролитах носителями зарядов являются ионы , поэтому ток в электролитах называется ионным. За счёт протекания электрохимических реакций на анодном заземлении происходит преобразование электронного тока в ионный.

При этом на анодном заземлении возможно протекание следующих реакций:

1) образование кислорода из воды грунтового электролита:

2) реакция растворения материала анода:

Ме → Ме n+ + nе ‑ . ( 2)

В качестве анодного материала может использоваться любой токопроводящий материал. В зависимости от вклада реакции ( 2) в процесс преобразования электронного тока в ионный , материалы АЗ подразделяются на растворимые, нерастворимые и малорастворимые.

В качестве растворимых анодных материалов ещё недавно широко применялись сплавы на основе железа в виде отходов труб , рельсов Скорость анодного растворения железа составляет около 10 кг/А·год. При использовании заземлителей из растворимых материалов очень сильно загрязняются ионами железа грунтовые воды. Дополнительным негативным фактором является отсутствие электропроводности у продуктов растворения таких АЗ , что очень быстро приводит к их неработоспособности. В настоящее время данные материалы запрещены к применению.

При стекании тока с нерастворимых ( инертных) анодов , на их поверхности происходит в основном выделение кислорода по реакции ( 1), растворение материала анода по реакции ( 2) практически отсутствует. К инертным материалам относятся материалы платиновой группы , которые , вследствие дефицитности и высокой стоимости , на практике применяются в виде тонких оксидных покрытий на подложках из коррозионностойких электропроводящих ( вентильных) материалов. Общепринятое международное название: Mixed Metal Oxide ( ММО).

Поскольку на поверхности нерастворимых анодов протекает только реакция ( 1), потенциал анода необходимо сместить в положительную область до потенциала выделения кислорода , увеличить напряжение источника тока. В процессе эксплуатации необходимо контролировать уровень потенциала анода , так как в качестве подложки чаще всего используется титан. При потенциале около 7,5 В происходит разрушение оксидной плёнки титана с интенсивным растворением титановой подложки и выходом из строя анодного заземлителя.

Как следствие , использование нерастворимых материалов в качестве точечных ( поверхностных и глубинных) анодных заземлителей для установки в грунтах с сопротивлением выше 10 Ом·м нецелесообразно. Такие материалы хорошо зарекомендовали себя в химической промышленности , а также для защиты морских платформ и судов. Оптимальной областью применения являются высоко агрессивные среды и морская вода с низким удельным сопротивлением. Также возможно использование ММО материалов в виде проволоки с коксовой засыпкой в качестве протяжённых гибких анодов с учётом ограничений по напряжению.

Наибольший интерес представляют анодные заземлители из малорастворимых материалов , для которых соотношение « срок службы/стоимость» наиболее оптимально [1]. К малорастворимым анодным материалам относятся ферросилид , магнетит и все графитсодержащие материалы. Сейчас на рынке появился новый материал — диоксид марганца.

Среди малорастворимых материалов наибольшую скорость анодного растворения имеет графит — до 1,2 кг/А∙год. На графитовых электродах анодные реакции более сложные , и дополнительно происходит окисление углерода с образованием газа:

Графитсодержащие материалы обладают существенными недостатками , такими как подверженность « холодному горению» ( когда на поверхности анода образуется газ по реакции ( 3), вызывающий резкое увеличение переходного сопротивления), высокое продольное сопротивление графита , низкая рабочая плотность тока , высокая чувствительность к влажности грунта. Возникают сложности в оценке скорости анодного растворения таких материалов ввиду наличия в материале неэлектропроводных связующих. В зависимости от используемых связующих , материалы делятся на жёсткие ( графитопласты) и гибкие ( графитонаполненные полимеры или резина). При превышении рекомендуемой плотности тока полимеров или резины происходит интенсивное выделение кислорода , что приводит к деструкции полимерной матрицы и разрушению таких материалов ( рис. 1). Кроме того , графитопласт обладает очень высокой хрупкостью ( рис. 2). Данные недостатки сдерживают широкое применение графитсодержащих материалов для изготовления анодных заземлителей. Однако благодаря гибкости некоторых составов материала , они нашли применение в качестве протяжённых анодов , для которых требуется низкая плотность тока.

Рис. 1. Деструкция полимера

Рис. 2. Разрушение АЗ при транспортировке

Аноды из диоксида марганца получают осаждением данного соединения на подложку из вентильного металла — титана. По конструкции они схожи с анодами ММО. Материал имеет достаточно низкую скорость растворения до 0,04 кг/А∙год. Технология нанесения не позволяет получать достаточную толщину покрытия , что обуславливает малый ресурс данных анодов. Вследствие того , что используется титановая подложка , данные аноды имеют упомянутое выше ограничение потенциала на уровне 7,5 В. Кроме того , очень велика вероятность отслаивания материала от подложки. Целесообразность применения анодов ( их работоспособность в реальных условиях эксплуатации) на данный момент не доказана.

Ферросилид представляет собой сплав железа с кремнием и имеет скорость анодного растворения до 0,5 кг/А∙год. При работе ферросилида на его поверхности одновременно с реакцией восстановления кислорода ( 1) протекает реакция растворения сплава. Выход ионов железа приводит к растворению анода. Свободному выходу железа из ферросилида препятствует наличие ионов кремния: вследствие большего сродства к кислороду ионы кремния легче соединяются с кислородом , образуя труднорастворимый оксид кремния. Оксид со временем покрывает всю поверхность анодного заземлителя и препятствует выходу ионов железа , растворению анода , и при этом обладает хорошей электропроводностью [2].

Скорость электрохимических процессов на анодном заземлении зависит от величины стекающего , защитного тока. Зависимость скорости растворения от плотности тока представлена на графике ( рис. 3).

Рис. 3. График скорости растворения ферросилида

Необходимо учитывать , что на конечный период эксплуатации плотность защитного тока как минимум в три раза превышает начальную в связи с уменьшением геометрических размеров анодов. Однако не только плотность тока определяет скорость растворения ферросилида. Очень важно , чтобы сплав был однородным по химическому составу , без газовых включений и других дефектов. Все эти параметры влияют на реальный срок службы АЗ.

Длительное и повсеместное использование ферросилида в различных грунтах доказало его высокую эффективность в качестве точечных АЗ ( поверхностных и глубинных).

Ещё большими перспективами и широкой областью применения обладает магнетит. Очень низкая скорость растворения ( до 0,04 кг/А∙год) позволяет изготавливать достаточно легкие и компактные конструкции АЗ , благодаря чему их с легкостью можно монтировать вручную ( рис. 4). В связи с низкой скоростью растворения геометрические размеры заземлителя в процессе эксплуатации изменяются незначительно , что обеспечивает стабильное сопротивление растеканию тока [2]. В мировой практике магнетитовые аноды успешно используются уже десятки лет.

Рис. 4 — Монтаж магнетитовых АЗ

Механизм анодного растворения магнетита отличается от растворения ферросилида , т.к. материал состоит из оксидов железа , но суть протекающих на аноде процессов одинаковая. Аноды производятся методом литья без использования вентильных металлов. Ограничения по напряжению в данном случае отсутствуют. Ввиду большой допустимой плотности тока ( до 500 А/м 2 ), магнетит предполагает наиболее широкое использование в различных грунтах , а также морской воде.

С 2008 года магнетитовые аноды успешно используются для ремонта отработавших свой срок скважин ГАЗ ( глубинных заземлителей из металлических труб). Для выполнения данного вида работ разработан типовой проект , позволяющий с минимальными затратами восстановить работоспособность анодного заземления.

Единственным существенным недостатком магнетита является относительно высокая цена , которая в основном определяется сложной технологией изготовления данного материала. Локализация производства магнетита в России даёт надежды на определённое снижение цены , и , как следствие , открывает возможность достойного и широкого распространения данных анодных заземлителей.

Представленные анодные материалы сильно различаются по свойствам , и для того , чтобы правильно их применять при капитальном ремонте и строительстве систем ЭХЗ , необходимо учитывать все их достоинства и недостатки. Понимание процессов , протекающих на анодном заземлителе , позволит проектировщикам и специалистам ЭХЗ грамотно выбрать их материал и обоснованно прогнозировать эксплуатационные затраты и срок их службы.

Результаты анализа анодных материалов с указанием рекомендуемой области применения представлены в таблице 1.

Виды анодных заземлителей

Что такое анодные заземлители?

Анодные заземлители — это рабочие электроды, используемые для обеспечения антикоррозионной защиты подземных сооружений. Благодаря этому способу электрохимзащиты металла от окисления возможна эксплуатация различных металлических объектов под землей.

Устройство

Металлы, расположенные в электролите, характеризуются разными электродными потенциалами. Поэтому они могут выполнять по отношению к обычной стали функцию анода. Происходит это следующим образом: по трубопроводу пускают «минус» от постоянного источника электричества, а рядом с трубой устанавливают электрод, который состоит из цинка, алюминия или магния. К последнему подводят «плюс», так что он превращается в анод. В результате анод саморазрушается в почве, принимая на себя губительное воздействие коррозии и отводя его от катода, т. е. газопроводной трубы, других коммуникаций или емкостей.

Чтобы обеспечить катодную защиту объектов из металла, используют анодное заземление на основе следующих видов заземлителей:

  • поверхностных;
  • глубинных.

Поверхностные

Данный заземлитель устанавливают на одной глубине с защищаемым сооружением. Он отличается компактными габаритами и небольшим радиусом действия. Представляет собой электрод, состоящий из магниевого или цинкового сплава, с кабелем для подключения к питающей станции. Современные модели изготавливаются из железокремниевого сплава, что удешевляет конструкцию без ущерба качеству.

Устройства для такого заземления выполняются в форме стержней с круглой отливкой и изолированными участками присоединения контактного кабеля. Каждый стержень подсоединяют к магистральной линии посредством термитной сварки или с помощью зажимов.

Глубинные

Эти заземлители решают те же задачи, что поверхностные аналоги, но отличаются особенностями монтажа и строения. Глубина установки их может доходить до 40 м.

Подобные приборы покрываются коксо-минеральным веществом, что значительно увеличивает их массу. Повышаются и затраты на их установку за счет необходимости использования механизированного бурения. Если бурение самоходными машинами невозможно, монтаж осуществляют с использованием переносных буровых установок.

Несмотря на сложный процесс монтажа данное оборудование отличается эффективностью: с его помощью защищают металлоконструкции, расположенные в почве на значительном расстоянии. Этот метод особо актуален в условиях города, где многочисленные работы по установке поверхностного заземления затруднены или невозможны.

Глубинные устройства дают возможность сократить расходы на электричество благодаря большому радиусу действия. Их сопротивление не зависит от времени года. К тому же электроды находятся на такой глубине, где промерзание грунта исключено. Стоимость такого заземления выше, чем с устройствами предыдущего типа, а срок эксплуатации немного меньше и составляет в среднем 30 лет.

Читайте также:  4 основных этапа установки электрической железобетонной опоры

Лучшие модели анодного заземления

На рынке представлено множество различных моделей анодных заземлителей для размещения на поверхности или на значительной глубине. От качества устройств зависит эффективность электрохимической защиты. Изделия обычно реализуются в комплекте, включающем 10-20 заземлителей и 1 источник питания.

Наиболее востребованными среди современных заземлителей считаются следующие:

  • «Менделеевец»-ММ (поверхностный);
  • «ГАЗ-М» (глубинный).

Электрод под названием «Менделеевец»-ММпозволяет предотвратить разрушение коммуникаций, расположенных под землей. Он используется в основном в сфере нефтегазовых коммуникаций, а также подходит для защиты других подземных объектов. Скорость анодного растворения этого электрода составляет 300 г в год, благодаря чему при массе в 43 кг устройство эффективно используется на протяжении 100 лет и более.

«ГАЗ-М» устанавливается на глубине и прекрасно справляется с задачей предохранения металлоконструкций от воздействия коррозии. Используется в тех случаях, когда монтаж более дешевого поверхностного аналога невозможен. Максимальный рабочий ток электрода составляет 10 А. Срок службы — от 30 лет.

Принципы работы и использование различных видов анодных заземлителей

Принципы работы анодных заземлителей

Примерно в середине XX века ученые осознали, что преодолеть развитие коррозии расположенных под землей металлических конструкций за счет одних только защитных покрытий не представляется возможным. По причине неоднородной структуры, высокой влажности и кислотности грунта на поверхности металла возникают участки с противоположными электродными потенциалами. В результате возникают гальванические коррозионные образования.

Коррозионное разрушение металла дополнительно провоцируется воздействием блуждающих токов. Такие токи время от времени появляются в почве, на поверхности которой проходит электрический транспорт, расположены электроподстанции, сотовые вышки и т. п.

Чтобы избежать коррозионных процессов, используются установки катодной защиты. Объект оказывается в условиях отрицательной поляризации, где выступает в качестве катода. Роль анода отдается специальному заземлительному устройству.

Находясь в электролитной среде, разные виды металлы имеют отличные друг от друга электродные потенциалы. Если в стальном трубопроводе запустить минус от постоянного источника электричества, а рядом с трубой установить электрод из цинка, алюминия или магния с подведенным к нему плюсом, цветной металл выступит в качестве анода. Электролизная реакция на поверхности металла запускает восстановительные процессы, ржавление становится менее интенсивным, а анод подвергается разрушению. Такие аноды называют жертвенными электродами.

По указанной схеме защищаются всевозможные металлические конструкции, находящиеся под землей, в том числе емкости, колонны, трубопроводы. Для организации эффективной защиты важно не только правильно подобрать анодный заземлитель, но и безошибочно выполнить монтажные работы.

В условиях плотной застройки в городах анодный заземлитель часто невозможно разместить по горизонтали. Существует вероятность его отрицательного воздействия на окружающие объекты. В связи с этим американские ученые выдвинули предложение возможности установки заземляющих устройств на большой глубине в вертикальном положении. Первое воплощение идеи увидело свет в 1952 году в США. Анодный заземлитель был установлен на глубину 90 метров.

В дальнейшем на практике было доказано, что глубинные заземлители подходят не только для городов, но и для использования на участках, где верхние пласты почвы отличаются повышенным удельным сопротивлением. Удаляясь от поверхности, сопротивление должно сокращаться. Неприменима технология глубинного заземления только для скальных пород и заболоченной местности.

Схема горизонтальной установки поверхностных заземлителей (в траншее)

  • HСКВ – глубина скважины для установки анодных заземлителей;
  • DСКВ – диаметр скважины для установки анодных заземлителей;
  • AТР – ширина траншеи для укладки магистрального кабеля;
  • LАЗ – расстояние между анодными заземлителями;
  • LПАЗ – протяженность поля анодного заземления

Если у Вас возникла потребность в закупке, просьба обратиться к специалисту компании или можете отправить запрос на эектронный адрес указанный в шапке сайта.

Виды анодных заземлителей

Катодная защита объектов, изготовленных из металла, осуществляется не только глубинными, но и поверхностными заземлительными устройствами. Поверхностный анодный заземлитель находится на одном уровне с защищаемой конструкцией. Такие заземлители характерны компактностью и ограниченным радиусом действия. Поверхностная система — электрод, произведенный из цинкового или магниевого сплава, соединенный кабель с источником электропитания.

Чтобы получить более дешевую конструкцию и не потерять в качестве, современные устройства производятся из железокремниевого материала, отличающегося стойкостью к ржавлению. Поверхностные заземлительные системы чаще всего выглядят как стержень с круглой отливкой и заизолированными участками соединения контактного проводника с заземлителем.

Обратите внимание! Количество анодных заземляющих устройств определяется специалистом на основе анализа многочисленных факторов окружающей среды.

Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами. Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте.

Глубинные заземлители используются с той же целью, что и поверхностные устройства. Однако монтаж и конструкция глубинных систем существенно отличаются. Глубинные аноды стоят значительно дороже, а потому их использование оправдано только в случае невозможности монтажа поверхностной системы.

Глубинные системы отличаются большой массой из-за дополнительного элемента — коксо-минеральной смеси, наносимой на анодный заземлитель. Глубина заземления достигает 40 и более метров. Это еще одна причина дороговизны монтажных работ: необходимо механизированное бурение с помощью буровых установок.

Несмотря на большую стоимость, заземление глубинного типа значительно эффективнее поверхностного, когда речь идет о защите больших территорий. В условиях плотной городской застройки часто проще установить один заземлитель глубокого заложения, чем создавать множество поверхностных систем. Еще один довод в пользу глубокого заземления — меньшие расходы на электроэнергию, что обеспечивается значительным радиусом действия системы.

Обратите внимание! Сопротивление в анодном заземляющем устройстве не зависит от сезона. Электрод расположен на глубине, где исключено промерзания грунта. Стабильное сопротивление — веский аргумент для использования именно этой методики.

Глубинные заземлительные контуры характеризуются менее длительным сроком эксплуатации в сравнении с поверхностными. Объясняется это большим давлением почвы на конструкцию. В среднем система глубокого заложения функционирует в течение трех десятилетий.

Комплектация

Поставка анодных заземлителей производится комплектами или под конкретный заказ. При­веденный в данном издании комплект постав­ки соответствует стандартной комплектации. По желанию Заказчика комплектация может меняться, что необходимо указывать в заказе. При производстве анодных заземлителей «Менделеевец» могут использоваться различ­ные типы кабелей присоединения: ВПП, ВППО, ПКЗ­ПвП, ПКЗ­ПвПп, ПКЗ­ФФ­нг(А). В комплект поставки входят все необходимые расходные материалы для изготовления и изо­ляции кабельных соединений. Кабельные соединения могут быть изготовле­ны с помощью кабельных зажимов (КЗ), тер­митной сварки (ТС) или с помощью кабельных наконечников (ТМ). Для надежной и герметичной изоляции гото­вых кабельных соединений, независимо от способа их изготовления, используются термо­усаживаемые муфты. Состав монтажных комплектов по изготов­лению и изоляции кабельных соединений рассчитывается исходя из количества заказы­ваемых анодных заземлителей (для поверх­ностных заземлителей) или исходя из планируемого количества кабельных соединений (для глубинных заземлителей). При монтаже глубинных заземлений количе­ство кабельных соединений определяется спо­собом подключения анодных кабелей в КИП. Если анодные кабели подключаются в при­скважинный КИП, то кабельные соединения не выполняются. При удаленном расположе­нии КИП осуществляется подземная проклад­ка магистрального кабеля, к которому присое­диняются кабели анодных заземлителей.Серийному выпуску анодных заземлителей марки «Менделеевец» предшествовали опыт­но­промышленные испытания. Все анодные заземлители «Менделеевец» успешно прошли испытания и рекомендованы к применению в системах противокоррозионной защиты тру­бопроводов.Малорастворимые сплавы, используе­мые в конструкциях анодных заземлителей «Менделеевец», в совокупности с примене­нием специальных материалов и комплектую­щих обеспечивают работоспособность зазем­лителей в течение 30 лет и более.Технические характеристики анодных зазем­лителей приведены в соответствующих разде­лах каталога.­

Термитная сварка кабелей

Особенности проектирования и установки

Проектирование и монтаж глубинного заземляющего устройства осуществляются в соответствии с определенными правилами:

  1. Электроды, входящие в гирлянду, устанавливают исключительно ниже уровня промерзания почвы. Особенно четко это условие следует соблюдать в регионах с многолетними мерзлыми грунтами.
  2. При превышении силы тока на катодной станции 25 Ампер понадобится установка на гирлянду перфорированной трубки для удаления газов, выделившихся в процессе работы оборудования. В противном случае газовая оболочка, возникающая возле анода, увеличивает сопротивление и сокращает радиус действия системы.
  3. Чтобы продлить срок службы электродов, скважину засыпают не землей, а коксовой крошкой.

Лучшие модели анодного заземления

На рынке представлено множество различных моделей анодных заземлителей для размещения на поверхности или на значительной глубине. От качества устройств зависит эффективность электрохимической защиты. Изделия обычно реализуются в комплекте, включающем 10-20 заземлителей и 1 источник питания.

Наиболее востребованными среди современных заземлителей считаются следующие:

  • «Менделеевец»-ММ (поверхностный);
  • «ГАЗ-М» (глубинный).

Электрод под названием «Менделеевец»-ММ позволяет предотвратить разрушение коммуникаций, расположенных под землей. Он используется в основном в сфере нефтегазовых коммуникаций, а также подходит для защиты других подземных объектов. Скорость анодного растворения этого электрода составляет 300 г в год, благодаря чему при массе в 43 кг устройство эффективно используется на протяжении 100 лет и более.

«ГАЗ-М» устанавливается на глубине и прекрасно справляется с задачей предохранения металлоконструкций от воздействия коррозии. Используется в тех случаях, когда монтаж более дешевого поверхностного аналога невозможен. Максимальный рабочий ток электрода составляет 10 А. Срок службы — от 30 лет.

Устройство и принцип действия

Такой способ антикоррозионной защиты применяется не только для защиты объектов из стали, но и оборудования, изготовленного из таких материалов, как цинк, медь, алюминий, олово, свинец, титан, никель и их сплавы. Защищаемый объект становится катодом при подключении его к отрицательному полюсу источника питания, а подключенный к положительному полюсу анод растворяется и разрушается в процессе защиты, сохраняя объект неповрежденным.

Степень растворения анодного заземлителя зависит от параметров окружающей его среды, от плотности протекающего тока и от материала самого заземлителя. Поэтому электроды выполняются из коррозионно-стойкого железно-кремниевого сплава – ферросилида ЧС-15 (ГОСТ 7769-86) цилиндрической формы. Электрод прочно устанавливается в корпус заземлителя и надежно изолируется эпоксидным компаундом. Кроме того заземлитель имеет контактный узел, герметизированную муфту для соединения с линией магистрального кабеля станции катодной защиты и специальный провод с медной жилой с усиленной изоляцией.

Конструкция изделий

Глубинными называются те заземлители, которые устанавливаются вертикально в скважину глубиной более 15 м. Такое оборудование должно поддерживать уровень сопротивления растеканию анодного тока не выше 4 Ом.

Первые из заземляющих анодов представляли собой цельные чугунные трубы или старые рельсы. Однако обычный металл разрушается очень быстро, а для того, чтобы стоимость бурения и оборудования скважины окупалась, анод должен прослужить как можно дольше. Поэтому учёные постоянно экспериментируют с материалами и конструкцией заземлителей.

Современный глубинный анодный заземлитель – это гирлянда из электродов, объединённых при помощи кабелей. Длину кабелей рассчитывают при проектировании оборудования.

Для производства электродов используют:

  1. Металлосодержащие материалы: титаново-вольфрамовые сплавы, ферросилид, магнетит.
  2. Неметаллические материалы: графитированные, графитопласты.

Электроды из конструкционного графита выгодно отличаются от металлосодержащих высокой устойчивостью к действию агрессивных сред. Графит экологически безвреден, удобен в хранении и перевозке. При эксплуатации трубчатые графитовые электроды (ЭГТ) растворяются равномерно и очень медленно.

Чтобы анодное оборудование прослужило дольше, каждый электрод заключают в корпус из оцинкованной стали. Пространство между сердечником и цилиндром засыпают коксовой или графитной крошкой. Наполнитель защищает электрод от разрушения и продлевает срок его службы.

Анодная растворимость сплава

Анодная растворимость сплава анодного заземлителя АЗМ-3Х зависит от среды, в которой работает заземлитель, и плотности тока, и составляет от 0,1 до 0,5 кг/А в год.

Окружающая средаПлотность тока, А/кв. дмРастворимость, кг/А в год
Грунты средней агрессивности0,1-0,30,15
Грунты высокой агрессивности0,1-0,50,50
Пресная вода0,1-0,30,15
Соленая вода0,1-0,50,50
Сухая коксовая засыпка0,1-0,5ничтожно мала
Влажная коксовая засыпка0,1-0,50,1

Назначение и область применения

Анодные заземлители АЗМ-3Х представляют собой элементы, на которых создается положительный потенциал при катодной защите трубопроводов, магистралей и других металлических конструкций, скрытых под землей или под морской водой.

Заземлители являются универсальными анодными элементами, предназначенными для работы практически во всех климатических зонах (температурный дапазон окружающей среды от 0˚С до 40˚С ), в грунтах высокой и средней коррозийной активности (при удельном сопротивлении грунта до 100 Ом*м), в пресной и морской воде (увеличивается содержание хрома в составе сплава на 4,5%).

Читайте также:  Идеи для заработка в декрете на дому

Использование различных анодных заземлителей

ГОСТ Р 58344-2019

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЗАЗЕМЛИТЕЛИ И ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Общие технические требования к анодным заземлениям установок электрохимической защиты от коррозии

Grounding conductors and grounding devices for different purposes. General technical requirements for anode grounding of installations of electrochemical protection against corrosion

Дата введения 2019-06-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью “Ресурсосберегающие специальные технологии и системы”

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 336 “Заземлители и заземляющие устройства различного назначения”

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ “О стандартизации в Российской Федерации”. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе “Национальные стандарты”, а официальный текст изменений и поправок – в ежемесячном информационном указателе “Национальные стандарты”. В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя “Национальные стандарты”. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования – на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт общих технических требований разработан на основе межгосударственных и национальных стандартов Российской Федерации, отраслевых стандартов, технических условий, определяющих требования к анодным заземлениям установок электрохимической (катодной) защиты от коррозии.

Настоящий стандарт не имеет международного аналога и учитывает положительный опыт эксплуатации и применения (как отечественный, так и зарубежный) современных технических решений в области анодных заземлителей систем электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии на таких объектах, как подземный трубопроводный транспорт (магистральные нефте- и газопроводы, тепловые сети, трубопроводы бытового назначения и т.д.), а также существующие и перспективные требования по надежности, безопасности и рискам при эксплуатации объектов магистрального и промыслового трубопроводного транспорта.

Целью разработки настоящего стандарта является обеспечение безопасности и эффективности работы анодных заземлений установок электрохимической (катодной) защиты от коррозии.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на анодные заземления установок электрохимической (катодной) защиты от коррозии (далее – анодные заземления) и устанавливает общие технические требования к анодным заземлителям систем катодной защиты металлических сооружений от коррозии (далее – анодные заземлители), включая подземный трубопроводный транспорт (магистральные нефте- и газопроводы, тепловые сети, трубопроводы бытового назначения и т.д.), а также классификацию, систему образования марок, требования к конструкции, сырью, материалам, покупным изделиям, комплектности, упаковке, маркировке, требованиям безопасности, требованиям по транспортированию и хранению анодных заземлителей в составе анодных заземлений.

Настоящий стандарт не распространяется на анодные заземления установок катодной защиты судов и внутренней поверхности емкостей и резервуаров, а также на анодные заземления, применяемые в качестве временных (экспериментальных) при коррозионных обследованиях и контроле состояния изоляции подземных сооружений (например, газопроводов и др.).

Требования настоящего стандарта являются обязательными.

Настоящий стандарт обязателен к применению всеми организациями, осуществляющими проектирование, изготовление, приемку, испытания, поставку и эксплуатацию анодных заземлений и заземлителей.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9.602 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.007 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.044 (ИСО 4589-84) Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

ГОСТ 12.2.007.0 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.007.14 Система стандартов безопасности труда. Кабели и кабельная арматура. Требования безопасности

ГОСТ 12.3.009 Система стандартов безопасности труда. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности

ГОСТ 15.309-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения

ГОСТ 17.2.3.02 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов загрязняющих веществ промышленными предприятиями

ГОСТ 20.57.406-81 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний

ГОСТ 166 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 427 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 515 Бумага упаковочная битумная и дегтевая. Технические условия

ГОСТ 2990 Кабели, провода и шнуры. Методы испытания напряжением

ГОСТ 5151 Барабаны деревянные для электрических кабелей и проводов. Технические условия

ГОСТ 6433.2 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрического сопротивления при постоянном напряжении

ГОСТ 6433.3 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрической прочности при переменном (частоты 50 Гц) и постоянном напряжении

ГОСТ 7229 Кабели, провода и шнуры. Методы определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников

ГОСТ 7502 Рулетки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 9142 Ящики из гофрированного картона. Общие технические условия

ГОСТ 10198 Ящики деревянные для грузов массой св. 200 до 20000 кг. Общие технические условия

ГОСТ 10354 Пленка полиэтиленовая. Технические условия

ГОСТ 12177 Кабели, провода и шнуры. Методы проверки конструкции

ГОСТ 12182.5 Кабели, провода и шнуры. Методы проверки стойкости к растяжению

ГОСТ 14192 Маркировка грузов

ГОСТ 15150 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 15543.1 Изделия электротехнические и другие технические изделия. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 16511 Ящики деревянные для продукции электротехнической промышленности. Технические условия

ГОСТ 17441 Соединения контактные электрические. Правила приемки и методы испытаний

ГОСТ 17675 Трубки электроизоляционные гибкие. Общие технические условия

ГОСТ 18690 Кабели, провода, шнуры и кабельная арматура. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

ГОСТ 22261 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

ГОСТ 22483 (IEC 60228:2004) Жилы токопроводящие для кабелей, проводов и шнуров. Основные параметры. Технические требования

ГОСТ 23216 Изделия электротехнические. Хранение, транспортирование, временная противокоррозионная защита, упаковка. Общие требования и методы испытаний

ГОСТ 30631-99 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам при эксплуатации

ГОСТ Р 8.568 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

ГОСТ Р 12.1.019 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ Р 51164 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ Р 51908 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части условий хранения и транспортирования

ГОСТ Р 57190-2016 Заземлители и заземляющие устройства различного назначения. Термины и определения

Примечание – При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования – на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю “Национальные стандарты”, который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя “Национальные стандарты” за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение следует применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 57190*.
________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 57190-2016. – Примечание изготовителя базы данных.

4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

Глубинный анодный заземлитель и его применение

Ещё в первой половине XX века выяснилось, что практически невозможно победить коррозию трубопроводов, металлических свайных фундаментов и других, заглублённых в землю металлоконструкций одним лишь нанесением защитного покрытия. Из-за неоднородности структуры, влажности, кислотности грунта на поверхности трубопровода появляются области с противоположным электродным потенциалом, что приводит к возникновению гальванических коррозионных элементов.

Электрокоррозионное разрушение металла усиливается под действием блуждающих токов, неизбежно возникающих в грунте, по поверхности которого перемещается электротранспорт.

История создания глубинных анодных заземлителей

Для предотвращения коррозии металла применяются УКЗ – установки катодной защиты. Защищаемый объект отрицательно поляризуется, ему отводится роль катода, в качестве анода используется специальный заземлитель. В результате электролиза на поверхности объекта происходят восстановительные процессы, коррозия значительно замедляется, а анод постепенно разрушается (поэтому его называют жертвенным электродом).

Но в условиях плотной городской застройки сложно разместить анодный заземлитель горизонтально. К тому же, при таком его расположении возникает опасность негативного влияния на другие объекты. Поэтому американский учёный Роберт Кун предложил устанавливать заземлители на большой глубине и вертикально. Впервые идея была реализована в 1952 году в Новом Орлеане, где анод опустили в скважину глубиной 90 м.

Позднее выяснилось, что глубинный анодный заземлитель – оптимальный вариант не только для городов, но и в тех случаях, когда верхние пласты грунта характеризуются высоким удельным сопротивлением, а по мере удаления от поверхности оно уменьшается. Эта технология не подходит лишь для скальных пород и заболоченных участков.

Конструкция изделий

Глубинными называются те заземлители, которые устанавливаются вертикально в скважину глубиной более 15 м. Такое оборудование должно поддерживать уровень сопротивления растеканию анодного тока не выше 4 Ом.

Первые из заземляющих анодов представляли собой цельные чугунные трубы или старые рельсы. Однако обычный металл разрушается очень быстро, а для того, чтобы стоимость бурения и оборудования скважины окупалась, анод должен прослужить как можно дольше. Поэтому учёные постоянно экспериментируют с материалами и конструкцией заземлителей.

Современный глубинный анодный заземлитель – это гирлянда из электродов, объединённых при помощи кабелей. Длину кабелей рассчитывают при проектировании оборудования.

Для производства электродов используют:

  1. Металлосодержащие материалы: титаново-вольфрамовые сплавы, ферросилид, магнетит.
  2. Неметаллические материалы: графитированные, графитопласты.

Электроды из конструкционного графита выгодно отличаются от металлосодержащих высокой устойчивостью к действию агрессивных сред. Графит экологически безвреден, удобен в хранении и перевозке. При эксплуатации трубчатые графитовые электроды (ЭГТ) растворяются равномерно и очень медленно.

Чтобы анодное оборудование прослужило дольше, каждый электрод заключают в корпус из оцинкованной стали. Пространство между сердечником и цилиндром засыпают коксовой или графитной крошкой. Наполнитель защищает электрод от разрушения и продлевает срок его службы.

Особенности проектирования и монтажа

При проектировании и монтаже глубинного анодного заземлителя следует придерживаться нескольких правил:

  • все электроды в гирлянде должны располагаться ниже уровня промерзания грунта. Особенно важно соблюдать это условие для многолетнемёрзлых грунтов;
  • если сила тока катодной станции больше 25 А, необходимо оснастить гирлянду перфорированной трубкой для отвода газов, выделяющихся при эксплуатации оборудования. Газовая оболочка, образующаяся вокруг анода, повышает сопротивление среды и уменьшает радиус действия УЗК;
  • электроды прослужат дольше, если скважину заполнить не грунтом, а коксовой крошкой.

Установка катодной защиты с глубинным анодным оборудованием позволяет значительно продлить срок эксплуатации трубопроводов, промплощадок и других важных объектов.

Ссылка на основную публикацию