Анодный заземлитель предназначен для использования в системе антикоррозионной защиты металлических конструкций, которые расположены под землей. Основная задача анодных заземлителей – направить стекание электрического тока в грунт. Агрегаты используют в нефтегазовой промышленности. С помощью АЗ благополучно защищают от коррозии подземные металлические коммуникации. Существуют несколько видов анодных заземлителей, каждый из них имеет свои характеристики и особенности.
Устройство анодного заземлителя
Схема электрохимической защиты представляет собой металлическую конструкцию, находящуюся под землей. Устройство анодных заземлителей сводится к тому, что к трубопроводу от источника электропитания подсоединяют минусовой контакт. В непосредственной близости от объекта располагают электрод из токопроводящего материала. Он будет служить анодом после подведения к нему плюсового контакта.
Под воздействием электротока происходит разрушение анода, который отводит от катода воздействие коррозии и принимает его на себя. Важную роль в системе ЭХЗ играет скорость разрушения анода. От этого зависит срок его эксплуатации, частота замены, а преждевременное разрушение может привести к плачевным последствиям. Помимо этого в системе используется и другое оборудование: датчики сравнения, датчики скорости коррозии и т.д.
Виды анодных заземлителей
Для защиты от коррозии металлических объектов могут использоваться четыре вида анодных заземлителей:
- поверхностные;
- глубинные;
- протяженные;
- внутренние.
Они отличаются расположением на местности и принципом работы.
Глубинный анодный заземлитель
Анодные заземлители глубинного типа считаются весьма эффективными. Монтаж АЗ выполняют на глубину до 40 метров. Устанавливать заземлитель можно на значительном расстоянии от защищаемого объекта. Корпус глубинного анодного заземлителя изготовлен из коксо-минерального вещества. Это сказывается на весе каждого агрегата. Установка анодного заземлителя выполняется при помощи буровых установок. За счет этого повышается стоимость на монтаж.
Глубинное анодное заземление подходит для защиты объектов, которые находятся на территории городов. Возможность установки на значительном расстоянии позволяет монтировать из вне населенных пунктов, где могут быть затруднены подобные работы. Большим преимуществом анодных заземлителей можно считать независимость от времен года и сокращение энергопотребления. Кроме того, глубинный анодный заземлитель располагается ниже уровня промерзания грунта. АЗ может быть использован в течение 30 лет с момента установки.
Протяженный анодный заземлитель
Протяженный анодный заземлитель по своим характеристикам схож с поверхностным типом. Отличает их внешний вид и способ установки. Рабочий элемент протяженного анодного заземлителя имеет удлиненную цилиндрическую форму. С обоих концов АЗ находятся кабель выводы. Корпус размещен в специальную оболочку, а активатор находится под ней. Особенность монтажа анодного заземлителя заключается в том, что его располагают непосредственно вдоль трубопровода. Возможна укладка в ту же траншею, куда укладываются трубы. Протяженный АЗ подходит для использования в скалистой местности и в сухих грунтах.
Поверхностный анодный заземлитель
Установка поверхностного анодного заземлителя выполняется на одном уровне с защищаемым объектом. Это компактное устройство, которое имеет сравнительно небольшой радиус действия. Поверхностные модели изготавливают из полимера, что значительно снижает их стоимость, упрощает установку и повышает срок эксплуатации.
Внутренний анодный заземлитель
Самый малораспространенный вид АЗ ввиду его высокой стоимости. Установка анодных заземлителей внутреннего типа выполняется непосредственно внутрь защищаемого объекта. Отличается простотой монтажа: для этого не требуется специальной техники и инструментов, все работы выполняются вручную.
Принцип работы анодных заземлителей
Коррозионные изменения металлических объектов находящихся под землей связаны с повышенной влажностью, кислотностью грунта и его неоднородной структурой. Кроме того, появление коррозии обуславливается блуждающими токами, которые периодически появляются в результате расположенных на местности электроподстанций, вышек сотовой связи и пр.
Принцип работы анодных заземлителей заключается в образовании вокруг трубопровода электролитной среды. Таким образом создается электролитная реакция, когда происходит запуск восстанавливающих процессов, замедление развития коррозии и прочих процессов. Монтаж анодного заземлителя будет эффективен не только на коммуникационные трубы, которые находятся под землей, но и на другие металлические объекты (емкости, колонны, иные конструкции).
Монтаж анодных заземлителей
Установка анодного заземлителя начинается с проектирования, где учитывается особенности защищаемой конструкции и тип грунта. В процессе проектирования учитывают уровень промерзания. Кроме того, место, где будет установлен АЗ, должно быть обозначено специальной табличкой. Монтаж заземлителей выполняют исключительно ниже уровня промерзания грунта.
При этом учитывается сила тока. Если показатель превышает 25 А, то рекомендуется установить на гирлянду из АЗ трубку для удаления образующихся газов. Если этого не сделать, то образовавшаяся газовая оболочка вокруг анода способна уменьшить радиус его действия, а также увеличить сопротивление анодного заземлителя. Для увеличения срока эксплуатации гирлянд анодного заземления, пространство вокруг заполняют коксовой крошкой.
Чтобы избежать нарушений в процессе работы АЗ важно не допускать их соприкосновения с другими объектами, которые не были включены в схему ЭХЗ. Монтаж устройств можно выполнять в диапазоне температур от +10 до +40 градусов Цельсия. Перед укладкой АЗ нужно проверить устройство на отсутствие видимых дефектов и повреждений. Поврежденные заземлители запрещено использовать для подземной защиты металлических конструкций.
Виды материалов для анодных заземлителей
В зависимости от типа анодных заземлителей они могут быть изготовлены из растворимых, малорастворимых и совершенно нерастворимых токопроводящих материалов. В качестве основных материалов принято выделять:
- Железо. Это растворимый тип материала, который отличается высокой скоростью растворения – 10 кг/А в год.
- Графит – малорастворимый материал. Заземлители, изготовленные из графита имеют более длительный срок эксплуатации. Однако, скорость растворения самая высокая среди других малорастворимых материалов. Скорость растворения составляет 1 кг/А в год.
- Полимеры – нерастворимый материал, который имеет свои особенности. АЗ из полимеров привлекают своей стоимостью, которая сравнительно ниже в отношении других материалов. Однако такие электроды имеют высокое электрическое сопротивление и низкие показатели анодного тока.
- Ферросилид является сплавным материалом. Его получают путем сплавления кремния и железа. Ферросилидовые анодные заземлители хорошо препятствуют электрохимическим разрушениям металла. Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации на поверхности заземлителя образуется проводящая пленка диоксида кремния. Такие АЗ могут использоваться в разных типах грунта без снижения эффективности ЭХЗ. Скорость растворения ферросида – до 0,5 кг/А в год.
- Магнетит. Данный материал изготавливают путем сплава оксидов железа. Использовать такие АЗ можно не только во всех типах грунта, но также и в морской воде. Скорость растворения магритта не превышает 0,02 кг/А в год.
- Платиновые материалы в изготовлении заземлителей применяются совместно с медью из которой изготавливают сердечник. Изделия трубчатой формы диаметром до 25,6 мм. Заземлители покрыты слоем платины не менее 20 мкм. Скорость растворения материала составляет до 0,15/А в год.
Составляя проект электрохимической защиты объекта нужно учитывать все особенности материалов анодных заземлителей.