PL196518B1 - Sposób elektroimpulsowejochrony przed korozją wzdłużnych, metalowych konstrukcji - Google Patents

Abstract

1. Sposób elektroimpulsowej ochrony przed korozją wzdłużnych metalowych konstrukcji poprzez doprowadzenie do nich impulsów napięciowych, znamienny tym, że jeden z zacisków generatora impulsów łączy się z wyizolowanym elektrycznie odcinkiem metalowej konstrukcji, a drugi z zakopaną w ziemi elektrodą, przy czym wprowadzane do metalowej konstrukcji cykliczne impulsy napięciowe o regulowanej wartości w granicach (0-30) V mają regulowany czas trwania i czas przerw między impulsami.

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196518 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 346945 ^{(51) Int.Cl.}

C23F 13/04 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 05.04.2001 (54) Sposób elektroimpulsowej ochrony przed korozją wzdłużnych, metalowych konstrukcji

	(73) Uprawniony z patentu: Politechnika Poznańska,Poznań,PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 07.10.2002 BUP 21/02	(72) Twórca(y) wynalazku:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	Władysław Opydo,Poznań,PL Zdzisław Kublicki,Poznań,PL Grzegorz Twardosz,Poznań,PL Kurt Kulesza,Poznań,PL
31.01.2008 WUP 01/08	(74) Pełnomocnik: Urbańska-Łuczak Barbara

⁽⁵⁷⁾ 1. Sposób elektroimpulsowej ochrony przed korozją wzdłużnych metalowych konstrukcji poprzez doprowadzenie do nich impulsów napięciowych, znamienny tym, że jeden z zacisków generatora impulsów łączy się z wyizolowanym elektrycznie odcinkiem metalowej konstrukcji, a drugi z zakopaną w ziemi elektrodą, przy czym wprowadzane do metalowej konstrukcji cykliczne impulsy napięciowe o regulowanej wartości w granicach (0-30) V mają regulowany czas trwania i czas przerw między impulsami.

PL 196 518 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób elektroimpulsowej ochrony przed korozją wzdłużnych, metalowych konstrukcji, mający zastosowanie do ochrony metalowych konstrukcji usytuowanych w środowisku wodnym lub w gruncie.

Znane rozwiązania ochrony katodowej lub anodowej, polegają na polaryzacji metalowej konstrukcji ze źródła napięcia stałego lub impulsowego, do wartości określonej przez kryterium potencjałowe skutecznej ochrony przed korozją. W miarę oddalania się od źródła zasilania ochrony, wskutek upływu prądu przez izolację konstrukcji, powodującego spadek napięcia, potencjał konstrukcji ulega zmianie i przy pewnej odległości od źródła jest większy od wartości określonej przez przedział kryterium potencjałowego skutecznej ochrony katodowej lub w przypadku ochrony anodowej - mniejszy od wartości z analogicznego przedziału dla ochrony anodowej. Zwiększenie zasięgu skutecznej ochrony przez wzrost napięcia źródła zasilającego ochronę ma w tym przypadku ograniczenia wynikające z pojawienia się na metalowej konstrukcji, w pobliżu źródła, strefy przechronienia (ochrona nieskuteczna), tj. odcinka chronionej konstrukcji mającego potencjał niższy od wartości określonej przez przedział potencjału skutecznej ochrony (w przypadku ochrony katodowej) lub - wyższy (w przypadku ochrony anodowej).

Celem wynalazku jest zlikwidowanie powyższych wad i niedogodności.

Istotą wynalazku jest sposób elektroimpulsowej ochrony przed korozją wzdłużnych metalowych konstrukcji poprzez doprowadzenie do nich impulsów napięciowych, który polega na tym, że jeden z zacisków generatora impulsów łączy się z wyizolowanym elektrycznie odcinkiem metalowej konstrukcji, a drugi z zakopaną w ziemi elektrodą, przy czym wprowadzane do metalowej konstrukcji cykliczne impulsy napięciowe o regulowanej wartości w granicach (0-30) V mają regulowany czas trwania i czas przerw między impulsami.

Korzystnym jest, gdy do konstrukcji wprowadza się impulsy napięciowe o biegunowości ujemnej.

Również korzystnym jest, gdy do konstrukcji wprowadza się impulsy napięciowe o biegunowości dodatniej.

Zasada działania przedmiotowej ochrony polega na polaryzowaniu chronionej konstrukcji, np. rurociągu lub kabla, impulsami napięciowymi, które rozchodzą się wzdłuż konstrukcji w postaci fali napięciowej, jak w linii elektrycznej długiej. Wskutek upływu prądu przez niedoskonałą izolację konstrukcji impuls napięciowy wraz ze wzrostem odległości od źródła staje się coraz mniejszy. Ta malejąca, wędrowna fala napięciowa po dojściu do otwartego - nieuziemionego końca chronionego i wyizolowanego odcinka konstrukcji, ulega odbiciu i powraca w kierunku źródła. Ponieważ odbicie nastąpiło od otwartego (nieuziemionego) końca metalowej konstrukcji więc fala odbita ma tę samą biegunowość co fala padająca. Obydwie fale wędrowne: padająca i odbita nakładają się i dodają do siebie wzdłuż całego chronionego i wyizolowanego elektrycznie odcinka konstrukcji. Następuje więc częściowa kompensacja, przez falę odbitą, wspomnianego już spadku napięcia, będącego przyczyną znacznego ograniczenia zasięgu skutecznej ochrony przy rozwiązaniach klasycznych. Konstrukcja polaryzowana jest elektrochemicznie przez wypadkową falę napięciową będącą sumą fali padającej i fali odbitej.

Jeżeli impulsy napięciowe zostaną doprowadzone ze źródła do chronionej konstrukcji poprzez diodę, to fala napięciowa odbita od końca, po wędrówce i dotarciu do tej diody na początku odcinka, napotka na bardzo dużą rezystancję diody spolaryzowanej zaporowo dla tego kierunku fali. Fala ta ulegnie więc kolejnemu odbiciu, w ten sam sposób jak od końca odcinka. Zatem po doprowadzeniu impulsu napięciowego do wyizolowanego odcinka konstrukcji, w wyniku wielokrotnych wędrówek fali napięciowej i jej odbić od końca i początku konstrukcji nastąpi polaryzacja konstrukcji przez wypadkową wędrowną falą napięciową. Polaryzacja ta wskutek tego, że fala ta jest wynikiem nakładania się (dodawania) fal napięciowych odbijających się od końca i początku chronionego odcinka będzie w dużo większym stopniu bardziej równomierna, aniżeli przy rozwią zaniu klasycznym, gdy polaryzuje się konstrukcję napięciem stałym, czy też impulsowym, bez wykorzystania fali odbitej. Wykorzystując fale odbite można więc w większym stopniu, aniżeli przy metodzie klasycznej, wyrównać rozkład potencjału wzdłuż polaryzowanej konstrukcji, a zatem można też znacznie wydłużyć odcinek metalowej konstrukcji objętej skuteczną ochroną katodową lub anodową.

PL 196 518 B1

Impulsową ochronę katodową lub anodową rurociągu, kabla (metalowej konstrukcji podziemnej - m.k.p.) z wykorzystaniem fali napięciowej odbitej od końca lub końców m.k.p., realizuje się w ten sposób, że w stacji ochrony elektrochemicznej, która może być zlokalizowana w dowolnym miejscu przy m.k.p. umieszcza się generator impulsów napięciowych połączony jednym zaciskiem z m.k.p. za pośrednictwem diody półprzewodnikowej a drugim z uziemieniem roboczym. Dioda musi być spolaryzowana tak, by przy realizacji ochrony katodowej impuls napięciowy o biegunowości ujemnej z generatora wchodził na m.k.p. Przy ochronie anodowej polaryzacja diody winna umożliwiać wprowadzenie na m.k.p. impulsu napięciowego o biegunowości dodatniej. Zadaniem diody jest zapobieżenie tłumienia wprowadzonej na m.k.p. fali napięciowej przez impedancję wewnętrzną generatora.

Generator impulsów napięciowych powinien generować impulsy napięciowe o kształcie prostokąta bądź trapezu lub trójkąta o regulowanej wartości maksymalnej od zera aż do około 30 V. Ponadto, powinien on umożliwiać regulowanie czasu trwania impulsu od kilkunastu mikrosekund do około kilku milisekund oraz czasu przerwy między impulsami w podobnych granicach.

Wstępna regulacja parametrów realizowanej ochrony polega na doborze czasu trwania impulsu by był on co najmniej rzędu czasu, w którym fala wędrowna przemierza całą długość konstrukcji. Zatem przy konstrukcjach o długości kilku kilometrów będą to czasy równe lub większe od kilkudziesięciu mikrosekund. Czas trwania przerwy między impulsami powinien być kilkakrotnie większy od czasu trwania impulsu.

Regulacja pracy ochrony polega na pomiarze potencjału m.k.p., względem elektrod odniesienia oraz na stopniowym podnoszeniu wartości maksymalnej impulsu napięciowego wytwarzanego przez generator, aż do uzyskania potencjału skutecznej ochrony danej m.k.p. (podobnie jak to się realizuje przy regulacji ochrony klasycznej). Rozkład potencjału ochrony na m.k.p. można poprawić przez zmianę czasu trwania impulsu i czasu trwania przerwy między impulsami.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób elektroimpulsowej ochrony przed korozją wzdłużnych metalowych konstrukcji poprzez doprowadzenie do nich impulsów napięciowych, znamienny tym, że jeden z zacisków generatora impulsów łączy się z wyizolowanym elektrycznie odcinkiem metalowej konstrukcji, a drugi z zakopaną w ziemi elektrodą, przy czym wprowadzane do metalowej konstrukcji cykliczne impulsy napięciowe o regulowanej wartości w granicach (0-30) V mają regulowany czas trwania i czas przerw między impulsami.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do konstrukcji wprowadza się impulsy napięciowe o biegunowości ujemnej.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do konstrukcji wprowadza się impulsy napięciowe o biegunowości dodatniej.