состав для изготовления анодных заземлителей
| Классы МПК: | C23F13/12 электроды, отличающиеся материалом |
| Автор(ы): | Зенцов Вячеслав Николаевич (RU), Ахметов Арслан Фаритович (RU), Рабаев Руслан Уралович (RU), Исламов Роберт Рашитович (RU), Ивушкина Дарья Викторовна (RU) |
| Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2011-05-03 публикация патента:
10.07.2012 |
Изобретение относится к электрохимии и электротехнике, в частности к составам для изготовления оболочек анодных заземлителей, применяемых для защиты от электрохимической коррозии подземных сооружений и трубопроводов. Состав состоит из гранулированного сыпучего материала и содержит, мас.%: графитированный коксовый орех 65-72 и битум 28-35, при этом графитированный коксовый орех содержит частицы размером: 3,0-2,0 мм 15 мас.%; 2,0-1,2 мм 15 мас.%; 1,2-0,7 мм 10 мас.%; 0,7-0,4 мм 10 мас.%; <0,4 мм 50 мас.%. Техническим результатом изобретения является исключение выделения канцерогенных веществ при получении анодной массы и увеличение качественных характеристик состава, позволяющих достичь в готовом изделии минимального удельного электрического сопротивления и повысить его механическую прочность. 2 табл.
Формула изобретения
Состав для изготовления анодного заземлителя, состоящий из гранулированного сыпучего материала, смесь которого состоит из фракций частиц, отобранных по массовой доле и размеру, и термопластичного связующего, отличающийся тем, что в качестве гранулированного сыпучего материала содержит графитированный коксовый орех, а в качестве термопластичного связующего содержит битум при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| графитированный коксовый орех | 65-72 |
| битум | 28-35 |
при этом графитированный коксовый орех содержит, мас.%, частицы размером:
| 3,0-2,0 мм | 15 |
| 2,0-1,2 мм | 15 |
| 1,2-0,7 мм | 10 |
| 0,7-0,4 мм | 10 |
| <0,4 мм | 50 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электрохимии и электротехнике, в частности к составам для изготовления оболочек анодных заземлителей, применяемых для защиты от электрохимической коррозии подземных сооружений и трубопроводов.
Известен материал для изготовления анодных заземлителей (Авт. свид. № 615720, С23F 13/00, 2000 г.) на основе токопроводящего связующего, содержащего фенолформальдегидную смолу и графитовый порошок с отвердителем - n-толуолсульфохлоридом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| фенолформальдегидная смола | 50-55 |
| графитовый порошок | 42-48 |
| n-толуолсульфохлорид | 2-3 |
Однако известный состав не нашел применения в производстве анодных заземлителей ввиду его дороговизны и токсичности отвердителя - n-толуолсульфохлорида, который вводят в состав в количестве до 3 мас.%. включительно.
Известен материал для изготовления анодных заземлителей (Авт. свид. № 2229537, С23F 13/14, 2002 г.) на основе токопроводящего связующего, содержащего нефтяную прокаленную коксовую мелочь, карбамидоформальдегидную смолу и хлористый аммоний NH4 Cl в качестве отвердителя при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| нефтяная прокаленная коксовая мелочь | 48-60 |
| карбамидоформальдегидная смола | 35-46 |
| хлористый аммоний | 5-6 |
Основным недостатком этого электропроводного состава является низкая долговечность за счет интенсивной растворимости в грунтах и низкая токоотдача.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является состав для изготовления анодных заземлителей (SU, а.с. 831867, С23F 13/00), содержащий: нефтяную прокаленную коксовую мелочь - 65-72% от массы смеси, с соотношением:
| 1,0-8,0 мм | 28,0-29,6 мас.% |
| 0,16-1,0 мм | 13,6-16,0 мас.% |
| до 0,16 мм | 27,8-28,8 мас.% |
и каменноугольный пек - 28-35%, нагретый до температуры 120-140°С.
Недостатком известного состава является выделение канцерогенного вещества - бенз(а)пирена при разогреве анодной массы.
Задачей изобретения является создание композиционного состава для изготовления анодных заземлителей, исключающего выделение канцерогенных веществ при получении анодной массы и с более высокими качественными характеристиками.
Указанная задача решается тем, что состав для изготовления анодных заземлителей, состоящий из гранулированного сыпучего материала, смесь которого состоит из фракций частиц, отобранных по массовой доле и размеру, и термопластичного связующего, согласно изобретению в качестве гранулированного сыпучего материала содержит графитированный коксовый орех, а в качестве термопластичного связующего содержит битум, при следующем соотношении компонентов, мас.%: графитированный коксовый орех 65-72, битум 28-35; при этом графитированный коксовый орех содержит частицы размером:
| 3-2 мм | 15 мас.% |
| 2-1,2 мм | 15 мас.% |
| 1,2-0,7 мм | 10 мас.% |
| 0,7-0,4 мм | 10 мас.% |
| <0,4 мм | 50 мас.%. |
Предлагаемый состав подобран опытным путем и соответствует максимальной упаковке частиц полидисперсных материалов, позволяющей достичь минимального удельного электрического сопротивления и повысить механическую прочность.
Предлагаемый состав для изготовления анодных заземлителей готовят следующим образом. Рассеянный по фракциям и смешанный в заданных соотношениях графитированный коксовый орех смешивают в обычных условиях с битумом (размер частиц 0,2-0,4 мм) в заданных соотношениях без разогрева до однородной массы. Далее полученную массу разогревают до 150-160°С. Полученный состав загружается в специальную форму с центральным стержнем, который в свою очередь зачищен и обезжирен. Далее состав прессуется так, чтобы материал полностью прилегал ко всей поверхности стержня. После остывания готовый анодный заземлитель извлекают из формы.
Графитированный коксовый орех в количестве 71 мас.%.
Битум в количестве 29 мас.%.
Механическая прочность полученного материала 219,0 кгс/см2.
Пористость 9,2%.
Удельное электросопротивление 313,0 Ом×мм 2/м.
Электрохимический эквивалент 1,4 кг/А×год.
В таблице 1 представлены показатели анодного заземлителя по прототипу. В таблице 2 приведены показатели анодного заземлителя, изготовленного из состава по предлагаемому изобретению.
Как видно из таблицы 2, показатели готового анодного заземлителя, изготовленного на основе предлагаемого состава, выше, чем у анодного заземлителя, изготовленного по прототипу: пористость ниже на 12%, механическая прочность предлагаемого состава приблизительно равна прототипу, удельное электросопротивление на 20% ниже, чем у прототипа. Кроме того, анодный заземлитель, изготовленный на основе предлагаемого состава, в 1,6 раз долговечнее, чем анодный заземлитель, изготовленный по прототипу.
| Таблица 1 | ||||||
| Прототип | Образец № | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Состав для изготовления анода | ||||||
| Нефтяная прокаленная коксовая мелочь | 62 | 65 | 71 | 72 | 72 | 75 |
| Каменноугольный пек | 38 | 35 | 29 | 28 | 28 | 25 |
| Качество изготовленного анода | ||||||
| Пористость, % | 12,5 | 15,6 | 10,5 | 9,6 | 9,8 | 12,2 |
| Механическая прочность, кгс/см2 | 200 | 114 | 207 | 212 | 275 | 152 |
| Удельное электрическое сопротивление, Ом×мм2/м | 460 | 490 | 392 | 390 | 420 | 453 |
| Электрохимический эквивалент, кг/А×год | 2,6 | 2,8 | 2,2 | 2,2 | 2,3 | 2,4 |
| Таблица 2 | ||||||
| Предложенное изобретение | Образец № | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Состав для изготовления анода | ||||||
| Графитированный коксовый орех | 65 | 67 | 68 | 70 | 71 | 72 |
| Битум | 35 | 33 | 32 | 30 | 29 | 28 |
| Качество изготовленного анода | ||||||
| Пористость, % | 9,7 | 9,1 | 8,8 | 8,3 | 9,2 | 10,1 |
| Механическая прочность, кгс/см2 | 234 | 235 | 240 | 202 | 219 | 190 |
| Удельное электрическое сопротивление, Ом×мм2/м | 415 | 398 | 321 | 297 | 313 | 290 |
| Электрохимический эквивалент, кг/А×год | 1,8 | 1,7 | 1,4 | 1,3 | 1,4 | 1,5 |
Технология изготовления состава проста и экологична, что позволит широко использовать ее в производстве анодных заземлителей, применяемых для защиты подземных сооружений от коррозии и передачи постоянного тока по системе провод-земля, и может найти применение в нефтегазовой и энергетической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.