Анодне заземлення, контент-платформа

Анодне заземлення призначене для створення низкоомного електрич-ного контакту позитивного полюса джерела струму СКЗ з грунтом при накладенні на газопровід зовнішнього струму.

Конструктивно анодне заземлення складається з одного або декількох ра-бочих електродів (заземлювачів), з'єднаних між собою кабелем або з-ліровать сталевою шиною, які підключаються до сполучних прово-дам джерела струму СКЗ.

Класифікація анодних заземлень.

Розрізняють такі основні типи анодних заземлень:

- за матеріалом робочих електродів - металеві (сталеві, чавунні і железокремніевие) і неметалеві (графітові, графітопласто-ші і вугільні);

- за характером засипки - голі (встановлені безпосередньо в грунт) і з засипанням (коксової, вугільної, графитной або комбінованої);

- по розташуванню робочих електродів - вертикальні, горизонтальні і комбіновані;

- по конфігурації - однорядні, дворядні і складної конфігурації;

по глибині установки - поверхневі (глибина установки менше 15 м) і глу-бінние (глибина установки більше 15 м);

- - в залежності від розміщення по довжині газопроводу - точкові, сосредото-нені і розподілені;

- в залежності від відстані до газопроводу - віддалені (понад 500 м) і наближені;

- по розташуванню щодо точки дренажу СКЗ - протилежні і ви-носно.

Сталеві анодні заземлення.

У практиці електрохімічного захисту МГ найбільш широке розповсюдження-страненіе отримали сталеві анодні заземлення - так як ці аноди вимагають невеликих монтажних витрат, дешеві, добре витримують механічні навантаження і досить стійкі при транспортуванні.

Конструкція сталевого анодного заземлення створюється шляхом зварювання ус-новлюють вертикально або горизонтально робочих електродів з кинути-вих труб, стрижнів (прутків) або фасонної прокатної сталі (куточків, рейок і

Відстань між робочими електродами анодного заземлення вибираючи-ється виходячи з умов зменшення екрануючого ефекту току розтікання. На СКЗ магістральних трубопроводів мінімальна відстань між робо-чими електродами прийнято рівним 5 м.

Термін служби анодів залежить від щільності стікає з них струму, властивостей матеріалу, з яких вони виготовлені, і використовуваного активатора.

Істотним недоліком анодів зі сталі є низька стійкість до електролітичному розчиненню. Практичний знос сталевих анодів, уста-новлених безпосередньо в грунт, становить 10 кг | (А * год) і на одну захистів-ву установку з токоотдачи 15 А потрібно близько 1,5 тонн стали, щоб забезпе-чити 10-річний термін служби.

Щоб продовжити термін служби, сталеві заземлення встановлюють не безпосередньо в грунт, а в електропровідний нейтральний заповнювач: коксову, кам'яновугільну дрібниця чи графитную крихту. При цьому змінює-ся характер роботи заземлювача. Одночасно з іонною провідністю на кордоні "сталеве заземлення - грунт", пов'язаної з розчиненням металу, по-є електронна провідність на кордоні "сталеве заземлення - запол нітелей".

Частка електронної провідності збільшується зі збільшенням товщини шару засипки. Таким чином, стікання електричного струму в грунт з утрамбованої крихти знижує розчинення анодного електрода. Такий метод зменшення розчинення анодних заземлень знайшов широке застосування на газопроводах.

Слід, однак, зауважити, що такі засипки для збільшення терміну служби анодних заземлень доцільно застосовувати лише в сухих грунтах з високим питомим опором.

Для зниження опору розтікання струму сталевих заземлювачів в коксової засипці застосовують активатори у вигляді сольових добавок хлористого натрію, хлористого кальцію, їдкого натру, вапна, мінеральних добрив і

При установці сталевих електродів в коксову засипку їх знос сущест-венно зменшується і становить 3. 4кг / (А * год), витрата коксу при цьому становить приблизно 2 кг / (А * год).

Конструкція анодного заземлення з уголковой стали з коксової засинаючи-кою приведена на рис.3.

Для прискорення монтажу анодних заземлень дуже часто застосовують упаковані сталеві аноди, що представляють собою сталеві стрижні, упаковані в коксову засипку, армовану покрівельним залізом. Для вуст-ройства анодних заземлень в даний час промисловість випускає упаковані сталеві електроди типу ЗКА і АК.

Мал. 1. Конструкція упакованих сталевих анодів:

Ці заземлювачі являє собою сталевий електрод з підключений-ним до нього провідником, упакований разом з коксової дрібницею в сталевий кожух. Питомий опір коксової засипки становить не більше 0,2 Ом-м. Заземлювачі виготовляються в заводських умовах, де ретельно кон-контролюється якість коксової засипки, щільність її набивання в кожусі, одно-народностей складу і вологості. Це дозволяє максимально знизити електролітів-тическое розчинення сталевого електрода на першому етапі роботи заземлите-лей в умовах повної герметичності зовнішнього кожуха.

Слід зазначити, що засипка вуглецевими матеріалами не позволя-ет значно підвищити довговічність анодних заземлень в різних грунтово-грунтових умовах. Тому, все більше застосування знаходять робочі електроди з малорозчинних матеріалів.

Железокремністие анодні заземлення.

Одним з найбільш стійких матеріалів до електролітичному розчині-нию є ферросілід.

Железокремністие заземлювачі в грунті характеризуються значно меншим зносом, ніж сталь - близько 0,2 кг / (А-рік), а практичний знос цих електродів з коксової засипанням - близько 0,1 кг / (А-рік), що є їх нез- Але вони дуже гідністю. Істотний недолік цих сплавів - їх дуже ви-сокая твердість і крихкість, тому ферросілідние аноди виготовляються тільки методом лиття, а виливки з ферросілідов через крихкість вимагають ос-торожного звернення при транспортуванні і монтажі. Вони не піддаються обра-лення різанням, тому подальша механічна обробка здійснює-ся зазвичай за допомогою абразивів.

Заземлення, встановлені на глибину понад 15 м від поверхні зем-ли, називають глибинними. У вітчизняній практиці застосовують заземлені-ня зі сталевих труб діаметром 300 мм, що встановлюються на глибину до 75 м. На всю глибину труби по її центру може бути опущений сталевий електрод або железокремністие електроди з коксової засинаючи-кою. Зовнішня труба є обсадної. Комбіноване заземлення може використовуватися двічі: спочатку СКЗ підключають до обсадної трубі, а після її руйнування - до центрального сталевому або железокремністим електродів.

Глибинні заземлення мають наступні переваги:

-усуваються екранування з боку інших підземних споруд і вплив змін метеорологічних умов на роботу заземлення;

-знижується небезпека пошкодження заземлений при земляних роботах. що проводяться поблизу траси газопроводу;

-поліпшуються умови розтікання струму, що особливо важливо при захисті обсадних труб свердловин підземних сховищ газу.

Однак при установці цих заземлений необхідно примі-няти бурові верстати, такі заземлення недоступні для огляду і ре-монта.

Мал. 2. Глибинний вертикальний анодний заземлювач

з железнокремністих електродів в коксової засипці,

поміщених в сталеву обсадних труб:

а - включення заземлювача в ланцюг СКЗ; б - загальний вид заеемлітеля; 1 - труба ка-кабельні введення; 2 - щкаф з вимикачем; 3 - труба для монтажу проводу; 4 - провід ізольований; 5 - плашковий затиск; б - ЛЕП випрямленої струму-/ - опора; 8 - дротяний бандаж; 9 - хомут для кріплення шафи; 70 - ка-бель; 11 - контакт кабелю з обсадної трубою (кабелями железокремністих еле-ктродов); 12 - електрична перемичка обсадних труб; 13 - обсадна труба (діаметр 426 мм, товщина стінки труби 10 мм); 14 - обсадна труба (діаметр 325 мм, товщина стінки труби 9 мм); 15 - черевик труби (діаметр 325 мм); 16 - портланд-цемент тампонажний; 17 - залозок ремністий електрод - 18 - дріб'язок засипка; 19 - контакт електрода; 20 - черевик труби (діаметр 426 мм); 21 - глинистий розчин (закачується для ущільнення контакту заеемлітеля з грунтом); 22 - кабель електрода; 23 - кабельний ввід заземлювача; 24 - болт; 25 - дахів-ка; 26 - фланець.

Термін служби сталевого анодного заземлення, встановленого в грунт, визначають за формулою:

де Т - час експлуатації, роки; G - загальна маса робочих електродів заземлення, кг; I - сила струму в ланцюзі СКЗ (середня за час експлуата-ції), А.

На практиці цей термін може виявитися менше внаслідок самопр-довільно відключення окремих електродів при розчиненні горизон-тальної шини.

Монтаж електродів анодного заземлення.

Для монтажу АЗ з вертикальними робочими електродами риють траншею глибиною 0,8-1 м і шириною 0,8 м. В її дні бурять свердловини глибиною до 2,8 мі діаметром 40 см на відстані 5 м один від одного. У них встановлюють робочі електроди, потім з'єднують в загальний контур приваркой до них сталевої штаби, прутка або труб, покладених в траншею, засипають коксової крихтою. Для продовження терміну служби горизонтальну сполучну шину ретельно ізолюють або монтують над поверхнею землі,

Для монтажу АЗ з горизонтальними робочими електродами риють траншею глибиною 2-2,5 м і шириною до 2,5 м. АЗ виконують у вигляді одного або декількох електродів наглухо з'єднаних привареними шинами, засипають коксової крихтою. З'єднувальні дроти вводять в контрольно-вимірювальний пункт.

Мал. 3. Установка анодних заземлень з застосуванням коксового дріб'язку:

а - комбіноване заземлення з вертикальними електродами і горизонтальної шиною з уголковой стали; б - горизонтальне заземлення зі смугової сталі;

1 - вертикальний електрод з уголковой стали; 2 - коксовий дріб'язок; 3 - горизон-тальна сполучна шина з уголковой стали; 4 - шини анодного дроти СКЗ; 5 - ізоляція шин; 6 - смугова сталь.

Мал. 4. Анодное заземлення з електродів АК-1:

а - загальний вигляд електрода; б - вертикальна установка електродів; в - горизон-тальна установка електродів; / - нижня кришка з листового заліза; 2 - ци-Ліндрен з листового заліза; 3 - пруток сталевий; 4 - пояс жорсткості; 5 - прес-сова дріб'язок крихта з інгібітором; 6 - контакт ізольованого проводу з прутком; 7 - епоксидна ізоляція; 8 - верхня кришка з листового заліза; 9 - скоба з катанки для перенесення електрода; 10 - ізольований провід електрода; 11 - контакт проводів; 12 - ізольований від проводу; 13 - опора повітряної лінії анодного заземлення; 14 - електрод АК-1.

Роїс. 5. Установка анодних заземлень з застосуванням коксового дріб'язку:

а - комбіноване заземлення з вертикальними електродами і горизонтальної шиною з уголковой стали;

б - горизонтальне заземлення зі смугової сталі;

1 - вертикальний електрод з уголковой стали;

2 - коксовий дріб'язок;

3 - горизон-тальна сполучна шина з уголковой стали;

4 - шини анодного дроти СКЗ;

5 - ізоляція шин;

6 - смугова сталь.

Мал. 7. Анодное заземлення з електродів АК-1: