專利名稱：金屬物體電氣保護(hù)方法及其所用接地電極的制作方法
本申請是申請日為1991年9月14日，申請?zhí)枮?1109057.6的中國發(fā)明專利申請“金屬物體電氣保護(hù)方法及其所用接地電極和電極的組合物”的分案申請。
本發(fā)明涉及物體的電氣保護(hù)，更具體地說，是關(guān)系到金屬物體的電氣保護(hù)方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的接地電極。
本發(fā)明可以用于長形金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕陰極保護(hù)，例如地下干線管道，也可以用于金屬物體的電氣保護(hù)，其中包括結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物體的防外來電壓的保護(hù)。
按照已知的長形金屬物體的陰極防護(hù)方法，在鄰近被保護(hù)的表面的電解質(zhì)媒體中，敷設(shè)包在導(dǎo)電線聚合物護(hù)套內(nèi)的，呈連續(xù)柔性鋼芯形式的長形陽極，其中陽極沿物體敷設(shè)，相隔一定距離，這距離由陽極與被保護(hù)的表面之間絕緣墊層的厚度決定，然后將物體與陽極接到極化電流源(US，A，4487676)。
但這種方法有一系列本質(zhì)上的缺點(diǎn)。如陽極的配置規(guī)定在貼近被保護(hù)表面處，而其間的距離相對于整個(gè)系統(tǒng)的電氣特性并非最佳。這種情況，甚至在平面平行電場的條件下，也使保護(hù)受到限制并引起電位分布不均勻，特別是在絕緣陳舊時(shí)。
此外，采用已知的保護(hù)接地(陽極)布置方法時(shí)，大大增加了排水處過度保護(hù)的危險(xiǎn)，也就是整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)加速報(bào)廢的危險(xiǎn)。
試圖用降低電位的方法來避免過度保護(hù)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)區(qū)的縮短，亦即全面降低保護(hù)效果。
已經(jīng)知道有用柔性長形陽極作長形物體陰極保護(hù)的一種方法，能提供陽極與被保護(hù)表面間距離的最佳化。已知的方法包括，安裝連續(xù)的柔性金屬芯作為長形陽極(金屬芯被與之作電氣接觸的塑性導(dǎo)電聚合物護(hù)套所包圍)裝在電解介質(zhì)中，與物體保持一定的距離；將物體與陽極接到電流源；并使物體對陽極極化。按照這種方法，陽極材料的電阻率應(yīng)在0.1～1000Ω·cm范圍內(nèi)，而縱向電阻率不應(yīng)超過0.03-0.003Ω/m。其中陽極相對于被保護(hù)物體的配置應(yīng)保持比值
式中a-陽極與被保護(hù)物體間的最小距離，b-陽極與被保護(hù)物體間的最大距離，-被保護(hù)物體在垂直于陽極軸方向的最大尺寸(US，A，4502929)。
這一解決辦法，仍然免不了有一系列缺點(diǎn)而不便于采用。例如，這種方法不能保證在長期運(yùn)行中，保護(hù)電位差沿絕緣管道周圍分布應(yīng)有的均勻性，在管道表面上完全沒有絕緣時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生這種相似的負(fù)面效應(yīng)。這與下面的事實(shí)有關(guān)，保護(hù)電位差既包括管子的自身的電位(決定于極化電流線密度的積分值)，又包括周圍介質(zhì)的電位(取決于導(dǎo)電空間體積的每一點(diǎn)上流過的電流微分密度)。后者在其他條件相同時(shí)，在很大程度上不僅決定于陽極與被保護(hù)物體間的距離，也決定于被保護(hù)物體的線性尺度，而且還決定于管道周圍絕緣上存在的缺陷和不完整性，以及其接鄰?fù)寥赖碾娀瘜W(xué)性質(zhì)。在比率
的許多情況下，不能保證在整個(gè)表面上(例如在管道的某些截面)的必要的保護(hù)水平。事實(shí)上，在對φ1400mm管道的相鄰段(其絕緣電阻為300Ω·m與1,000Ω·m)作陰極保護(hù)時(shí)，則為了保證均勻的保護(hù)電位，陰極極化電流密度比應(yīng)符合3∶1。在這種情況下，陽極偏離距離相同時(shí)，管道附近土地最近點(diǎn)的電位也將符合這個(gè)比值。如認(rèn)為b＞＞，a＞＞，則達(dá)到b/a＜2的條件時(shí)，不能補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)電位的不均勻性，K＝3所代表的鄰近部份保護(hù)水平的不均勻性，也不能補(bǔ)償。相似的情況還發(fā)生在管道均勻部分保護(hù)的情形。在這種情形下，離陽極遠(yuǎn)、近處形成管狀的地電位仍不均勻，這樣就引起周圍保護(hù)性電位差的分布不均勻，而降低了保護(hù)水平。限制性關(guān)系式不能避免這種不均勻性，因?yàn)閷τ诠艿?，?dāng)有條件b-a＝ 時(shí)，此關(guān)系式取
的形式，這就使達(dá)到保護(hù)水平均勻的條件不能確定。
除上述以外，該方法的使用范圍還受到整個(gè)結(jié)構(gòu)以及方法中對陽極材料所給定的電阻范圍的限制。達(dá)到這個(gè)范圍時(shí)，陽極截面(不考慮柔性芯子的影響)，應(yīng)該不小于0.33～333m2(直徑0.63～18.3m)，這是完全不現(xiàn)實(shí)的。如果不計(jì)及說明書中所提到的芯子縱向電阻極限值(0.03～0.0003Ω/m)，則其直徑應(yīng)在0.9-8.7mm范圍內(nèi)，考慮到陽極制造與應(yīng)用的工藝方法，這是難以做到的，因?yàn)檫@極大地降低了其堅(jiān)固性與柔性。
既然達(dá)到所要求的保護(hù)水平在總體上取決于保護(hù)電流的絕對值與沿陽極的電流衰減速度，采用上述方法在高電阻的土壤中由于增加了陽極入端電阻或者由于被防護(hù)物體絕緣涂層良好而可能顯得無效。在這些情況下，看來由于陽極過渡電阻很大而不能達(dá)到所需的保護(hù)電流值，而且由于沿陽極的電流傳布常數(shù)已增加而不能達(dá)到所需的保護(hù)電流密度分布。這兩個(gè)因素一般來說都大大限制了已知的長形陽極特別是上述的方法有效應(yīng)用的范圍。
溶解速度低特別是陽極的溶解速度低、電流流動(dòng)的電阻低、以及電極工作表面電流流出均勻，是考慮到土壤電解質(zhì)介質(zhì)中電化學(xué)過程的進(jìn)程特點(diǎn)而對接地電極的基本要求。滿足上述要求就保證了電極工作的耐久性和有效性與周期性。同時(shí)伴隨有循環(huán)負(fù)荷的運(yùn)輸與安裝條件需要電極具有盡可能大的柔性與彈性，以提高其在運(yùn)行中的可靠性。
在大型建筑構(gòu)件的陰極保護(hù)中，電纜型電極(長形電極)優(yōu)于銷釘型電極，因?yàn)殚L形電極的電流輸出是在平面平行的場中實(shí)現(xiàn)的，保證了大的保護(hù)有效工作系數(shù)。
已經(jīng)知道的用于陰極保護(hù)系統(tǒng)的接地電極，采取許多工作元件(硅鐵陽極)的形式，這些元件沿通電的電力電纜分布，并通過特殊結(jié)構(gòu)的接觸接頭電氣連接到電纜上，這種陰極保護(hù)保證了電纜的連續(xù)性與整個(gè)電極的整體性。電極的每個(gè)工作元件包括帶具有錐形部分的中心孔的體部，穿過電極體中孔的連續(xù)電力電纜，以及用于將電極體固定到電纜并同時(shí)保證與電纜間電氣連接的裝置。固定與電氣接觸的裝置由箍住電纜并放在電極體孔內(nèi)的兩個(gè)半套圈來實(shí)現(xiàn)。半套圈有導(dǎo)電材料制的中心部分直接與裸露的電纜接觸，還有兩個(gè)彈性電介材料制的錐形終端襯套。固定裝置的半套圈成對地沿電纜軸分布，并用楔構(gòu)成電極元件的整體連接(US，A，3326791)。
用硅鐵陽極作為工作元件是電極脆性并在運(yùn)輸與安裝中產(chǎn)生大量損失的原因。
帶錐形電介質(zhì)襯套的接觸接頭，由于它在運(yùn)輸與安裝中可能機(jī)械變形而不能保證充分可靠的接觸。此外，這種接頭不能達(dá)到防止通電電纜與電磁介質(zhì)作直接的電氣接觸，這樣會(huì)引起電極過早損壞和報(bào)廢。結(jié)果這種電極工作壽命不長。
已經(jīng)知道對可磁化的金屬制的容器內(nèi)表面受電解質(zhì)介質(zhì)腐蝕進(jìn)行陰極保護(hù)用的柔性長形陽極。該陽極至少包括一個(gè)鋼的主干導(dǎo)體、包圍著導(dǎo)體并與之電氣連接的柔性長形導(dǎo)電聚合物護(hù)套、以及沿陽極軸與護(hù)套作機(jī)械連接或通過粘性層連接的由磁性材料(恒磁體)制的柔性介電質(zhì)層。
磁性介電質(zhì)層將陽極保持在被保護(hù)表面附近，但不讓它與護(hù)套作電氣接觸。在陽極導(dǎo)電聚合物護(hù)套之間放一層多孔材料(多孔附加膜)(US，A，4487676)。
這種方法不能提供在保護(hù)容器與其他相似形狀的物體時(shí)控制電流分布的可能性，亦即有離散微分的表面狀態(tài)質(zhì)量。陽極由于單塊導(dǎo)電護(hù)套中電流衰減不能補(bǔ)償而在保護(hù)區(qū)長度方面受到限制，并且由于磁性介電層必須將陽極直接放在被保護(hù)表面上，在保護(hù)作用范圍(陽極兩側(cè))方面就受到限制。與這些缺點(diǎn)有關(guān)，為了保證在全部被保護(hù)表面上達(dá)到所需的保護(hù)水平，陽極上需要加上更高的電流負(fù)荷，這將使它過早損壞，結(jié)果導(dǎo)致壽命縮短。
在技術(shù)實(shí)質(zhì)方面與所申請的專利最接近的是，用于金屬物體(例如管道)陰極保護(hù)系統(tǒng)的由導(dǎo)電聚合組合物構(gòu)成的長形混合電極。該電極呈帶狀，并包括長形柔性金屬芯與由導(dǎo)電聚合物制成的護(hù)套，該聚合物是基于熱彈性層或聚氯乙烯型塑料，護(hù)套包著芯子與之作電氣接觸并形成電化學(xué)上活性的電極工作表面。電極可以放置在電解質(zhì)不能穿透的附加的介電質(zhì)外層護(hù)套上，該護(hù)套能防止電極工作表面與被保護(hù)物體表面直接接觸(G，A，2100290)。
該電極不具有足夠的堅(jiān)固性，特別是在建筑安裝期間，這與它彈性低且抗寒性低有關(guān)，因?yàn)闇囟鹊陀?10°～15℃時(shí)，護(hù)套材料開始布滿裂紋。電極的這一性質(zhì)對其壽命也不利。此外，電極工作壽命不長還因?yàn)樯锝到庾饔脦淼膿p傷，又因?yàn)樽o(hù)套材料中填料含量較低、填料迅速損耗為電解質(zhì)開放了達(dá)到芯子的通路，這樣又引起損耗加速，還有因?yàn)樵鏊軇┖枯^低(增塑劑散失而電極護(hù)套迅速開裂)，這是由護(hù)套材料中所用熱彈性層與塑料的材料用量低所決定的。
此外，電極結(jié)構(gòu)允許使用有0.5Ωmm2/m電阻的載流芯子(作為比較，銅芯電阻0.018Ωmm2/m，鋼芯電阻0.24Ωmm2/m)。這就在最惡劣的允許電阻0.03Ω/m時(shí)需要保證4.5mm的直徑。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)最好的電阻0.0003Ω/m實(shí)際上是不可能的，因?yàn)樵谥睆綖?5mm時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。這時(shí)護(hù)套聚合物材料電阻不超過10Ω·m。這就不允許充分利用長形電極的優(yōu)越性，這優(yōu)越性是不得小于5.5×10-3I/m的電流衰減常數(shù)所保證的。在這些指標(biāo)下，在電極上電流負(fù)荷增加(特別在接通點(diǎn)附近)，引起其工作壽命縮短。
導(dǎo)電聚合組合物與應(yīng)用這些組合物的電氣裝置是人們熟知的。這些組合物的基本組分是含碳填料(元素碳)與聚合物基料即粘結(jié)劑，而根據(jù)組合物使用目的與條件可以加入不同的添加劑去改變每種組合物的性質(zhì)(US，A，4442139)。
對于接地電極組合物的基本要求是要保證它導(dǎo)電性好，在電解質(zhì)介質(zhì)中的溶解速度小。接地電極的運(yùn)輸、堆放條件及其裝配工藝又要求它們有較高的彈性。
就彈性指標(biāo)而言，由導(dǎo)電聚合物為基礎(chǔ)的組合物制成的各種已知電極，較之以在金屬結(jié)構(gòu)物陰極保護(hù)中使用的以金屬氧化物或硅鐵物質(zhì)為基礎(chǔ)制成的電極是有優(yōu)越性的。
但是，要將高的彈性指標(biāo)(不小于10％)和對于給定該類型(例如，土壤的)電解質(zhì)屬最優(yōu)的導(dǎo)電性和溶解度指標(biāo)(特別是陽極)進(jìn)行穩(wěn)定搭配，這是很復(fù)雜的技術(shù)課題。
已知一種具有高導(dǎo)電率的導(dǎo)電橡膠組合物，它含有導(dǎo)電填料(金屬粉末加瓦斯炭黑)，并含有可與橡膠有限相容的分散性組分，例如聚氯乙烯，聚苯乙烯，尼龍，聚乙二醇，它們?yōu)榱伺c彈性體粘合劑例如天然橡膠、聚丁二烯、聚異戊二烯，乙丙橡膠共聚物能形成混合物，取重量比相應(yīng)為40-60和60-40。組合物中填料與分散劑以及橡膠基料的比例為1.1∶1到5∶1(US，A，4642202)。
在導(dǎo)電填料濃度不大時(shí)，此已知組合物具有不小于106Ω·cm的比電阻。
但是從其可能的應(yīng)用來看，作為接地電極，特別對于陰極保護(hù)系統(tǒng)中的陽極接地裝置來說，它具有一系列嚴(yán)重的缺點(diǎn)。首先，加入組合物的聚氯乙烯和聚苯乙烯類塑料具有形變復(fù)原性能，使其成份彈性不足，特別在低溫下。此外，以聚氯乙烯類塑料為主的成份用料不多，亦即其中填料量不大。而且，金屬粉末填料會(huì)使聚合物急劇氧化，特別在所加電流的作用之下，這導(dǎo)致聚合物出現(xiàn)裂紋和彈性的消失。
電解質(zhì)經(jīng)過空隙和微小裂紋的滲透使金屬溶解，并迅速?zèng)_掉填料，以致在填料含量小的情況下急劇改變組合物的電氣特性。因此，在對這種組合物所用的聚合物基料中的金屬填料會(huì)促使組合物在電解質(zhì)中比電阻很快增加，并造成它對于抗陽極溶解的穩(wěn)定性差。結(jié)果，抗震和抗寒性不足，并使基于該組合物的材料的柔韌性降低，使它事實(shí)上不能用作接地電極。
已知有一種可用作長形導(dǎo)體的涂層的導(dǎo)電性組合物，它含百分重量％導(dǎo)電填料(焙燒焦炭)5-75％；聚合粘合劑(乙烯丙烯酸酯或其他丙醛烯基膠乳聚合物于乳膠中)5-50％，水基溶劑5-50％；表面活性添加劑0-5％；濃縮劑0.1-10％，脂肪族醇C3-C120.01-2.5％；抗微生物腐蝕劑和抗霉菌劑的混合體0.01-2.5％(US，A，4806272)。
以導(dǎo)電涂層的形式使用這種組合物作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的陰極防腐。
但這種組合物不具備足夠的導(dǎo)電性，且其抗陽極溶解穩(wěn)定性也不夠，這是由于羧基的抗水解穩(wěn)定性差，傾向于吸潮，因此提高了陽極溶解度。因此，由這種組合物制的涂層壽命不長。此外，由于丙烯酸酯的彈性不夠而且焦炭和丙烯酸酯類聚合物不相互作用，因此該組合物制成的涂層不具有足夠的彈性。
該組合物只能在陰極聚合結(jié)構(gòu)上以陽極層的形式使用，不可能在傳統(tǒng)的工藝設(shè)備上形成銷釘型接地電極或電纜型接地電極，這就限制了組合物的使用范圍，使它不能用于防護(hù)長形的地下金屬結(jié)構(gòu)。
有一種用于金屬物體(如管道)的陰極防腐系統(tǒng)的柔性長形電極的組合物，在工藝實(shí)質(zhì)上講，與本發(fā)明申請的組合物最接近。該組合物包含的重量％是導(dǎo)電填料(瓦斯炭黑或石墨)23-55；聚合物粘合劑(熱塑性聚合物；聚偏二氟乙烯和丙烯酸類樹脂，氯化聚乙稀)65-44.8；添加劑(抗氧化劑，碳酸鉀)0.1-5.0。該組合物比電阻在23℃時(shí)為0.6-25Ω·cm，它的相對伸長是10％(G，A，2100290)。
從使用該種組合物作為地下建筑陰極防護(hù)的接地電極的可能性看，它有一系列缺點(diǎn)。首先，由于在它的粘合基體中所使用的組分例如氯化聚乙稀，聚丙酸氟化物易于水解，因而在土壤電解質(zhì)中飽吸了組合物的潮氣，因此這種組合物對陽極溶解不穩(wěn)定。其次，作為聚合物基料主要材料的塑料用量不多，也就是說填料的含量有限。由于以上指出的一些原因，填料的沖掉不可避免地導(dǎo)致組合物比電阻急劇增加，也就是說導(dǎo)致失去防護(hù)回路中所給定的必要的電氣特性。此外，此組合物的使用范圍由于它的抗凍性不良而受到限制?？箖鲂圆钍怯捎?，在一切實(shí)現(xiàn)該組合物的方法中，它的粘合基體含有聚合物組分(含有聚合鏈節(jié)的熱塑性聚合物，氯化物或氟化物，它們的結(jié)晶溫度較高)。因此，在低溫下出現(xiàn)組合物的牢固特性和電氣特性的急劇惡化。
此組合物的塑性較低(相對伸長率10％)，因此，組合物質(zhì)的柔性差，疲勞耐久性小也是嚴(yán)重的缺點(diǎn)。以此組合物為基礎(chǔ)的電極對于運(yùn)輸、安裝時(shí)常有的周期性形變就不穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種金屬物體電氣保護(hù)方法及其所用接地電極。
這一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，在金屬物體的電氣防護(hù)法中，將長形的接地電極安裝在電解質(zhì)中，電極距被防護(hù)金屬物體一定距離，將所防護(hù)的金屬物體和長形接地電極與電流源進(jìn)行電氣上的連接，形成防護(hù)回路，并極化被防護(hù)金屬物體，該接地電極內(nèi)含有柔性的中心金屬導(dǎo)體，圍繞中心金屬導(dǎo)體的是可溶性小的導(dǎo)電聚合物材料制成的護(hù)套，根據(jù)發(fā)明，要這樣選擇長形的接地電極和接地金屬物體與電流源的連接區(qū)段，及長形接地電極的幾何尺寸和/或電氣參數(shù)，使防護(hù)回路中的電流傳布常數(shù)值小于或等于10-3m-1。
實(shí)現(xiàn)金屬物體的陰極防護(hù)時(shí)，可以至少利用一個(gè)電流源，而所有的電流源沿長形接地電極按一定間隔接至其上，其間隔要保證防護(hù)回路里的電流衰減指數(shù)小于或等于1.5。
這一目的也可這樣實(shí)現(xiàn)，在含有柔性中心金屬導(dǎo)體以及圍繞中心導(dǎo)體的用溶解度小的導(dǎo)電聚合物質(zhì)制成的護(hù)套的接地電極中，按照本發(fā)明，在中心導(dǎo)體上覆上一層附著層，以保證電氣接觸。
在中心導(dǎo)體和護(hù)套中間，放置具有電子電導(dǎo)的導(dǎo)電性附著層。
最好護(hù)套是兩層的，兩層的導(dǎo)電性不同，而且最好沿電極的長度上，護(hù)套有可變的電氣參數(shù)。
附著層沿電極長度具有可變的電氣參數(shù)看來是有利的，中心導(dǎo)體最好是多股的，被總的附著層裹住，或者其每股被附著層裹住。
可起碼在中心導(dǎo)體的某些部分表面上包上柔性護(hù)套而在整個(gè)接地電極上形成一個(gè)個(gè)區(qū)段，而各個(gè)無柔性護(hù)套的區(qū)段上則有絕緣層，借助用介電材料制成的軸套被部份柔性護(hù)套裹住和有柔性護(hù)套的各區(qū)段相連以形成整體連接。而且軸套的介電材料，柔性護(hù)套的材料，絕緣層的材料，都要選擇合適，使他們具有熱力學(xué)相互親和性。
多股中心導(dǎo)體的每一股可以有具備絕緣層的一些區(qū)段和無絕緣層的一些區(qū)段，而柔性護(hù)套可以包裹所有無絕緣層的區(qū)段，這些區(qū)段借助介電材料的軸套和相應(yīng)各股有絕緣層的區(qū)段相連，那些軸套由一段柔性護(hù)套裹著，并形成整體連接。
利用它作金屬物體陰極防護(hù)時(shí)，多股中心導(dǎo)體中每一股可接到自己的電流源上，該電流源屬于獨(dú)立的防護(hù)回路。
最好至少對一股中心導(dǎo)線來說，有絕緣層的區(qū)段的長度與這區(qū)段上這股導(dǎo)線截面積的比例沿接地電極的長度為變化的。
本發(fā)明可提高接地電極防護(hù)作用的持久性，降低接地電極的電流電阻，提高它電位分布的均勻性，減小其可溶性，增加其耐寒能力。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1是按照本發(fā)明金屬物體電氣防護(hù)法的實(shí)現(xiàn)原理圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明貯存器電氣防護(hù)法的實(shí)現(xiàn)原理圖；圖3和圖1一樣，但是根據(jù)本發(fā)明利用幾個(gè)電流源的情況；圖4表示接地電極的截面；圖5表示接地電極有多層護(hù)套時(shí)的截面；圖6表示具有多股中心導(dǎo)體的接地電極的截面；圖7是具有多股中心導(dǎo)體的接地電極，其另一個(gè)實(shí)施方案的截面；圖8是根據(jù)本發(fā)明，電極另一種實(shí)施方案的截面；圖9是按照本發(fā)明具有兩層護(hù)套和多股中心導(dǎo)體的接地電極截面；圖10是按照本發(fā)明，接地電極的中心導(dǎo)體上帶有鱗刺的實(shí)施方案的縱向截面；圖11為接地電極中心導(dǎo)體的一些部分上有電氣絕緣層的實(shí)施方案的縱向截面；圖12為按照本發(fā)明，具有多股中心導(dǎo)體的接地電極的縱向截面；圖13是根據(jù)本發(fā)明，使用具有多股中心導(dǎo)體的接地電極進(jìn)行金屬物體電氣防護(hù)法的實(shí)現(xiàn)原理圖。
以防護(hù)管道1(圖1)的例子來討論金屬物體的電氣防護(hù)方法，使用長形的接地電極2，它是裝在電解質(zhì)介質(zhì)3中，例如土壤中，其距被防護(hù)的管道1為規(guī)定的距離。
用導(dǎo)體4將管道1，并用導(dǎo)體5將電極2分別和電流源6作電氣連接，形成防護(hù)回路，同時(shí)使管道1極化。
電流源6以負(fù)極接向管道1，而以正極接向電極2。結(jié)果，在工作時(shí)有防護(hù)電流J一直在流過，其方向由箭頭7指出。同時(shí)，管道1和電極2同電流源6的連接區(qū)段，以及電極的幾何尺寸和/或電氣參數(shù)應(yīng)作這樣的選擇，使防護(hù)回路中電流傳布常數(shù)α的值小于或等于10-3/m。這一電流傳布常數(shù)值α不該大于上述數(shù)值，否則電極內(nèi)電流的衰減速度會(huì)增大到很大的程度，結(jié)果實(shí)際上排除了長形電極所固有的電流分布和電流輸出的一切優(yōu)點(diǎn)。
電流源6根據(jù)上述條件，如圖1所示，可安排在靠近接地電極2的任何區(qū)段，在該圖中是表示電流源6′或6″的位置在靠近于管道1的始端或終端。
在圖2中表示存貯器8的電氣防護(hù)方法的實(shí)現(xiàn)原理圖，在其由介電物質(zhì)做成的蓋子9上安裝了控制裝置10，該裝置用導(dǎo)體11和存貯器8的殼體連接，用導(dǎo)體12和電流源13連接，存貯器8的殼體本身也用電極14接地。存貯器8被長形的接地電極15包圍著，該電極和存貯器8的殼體有電氣連接。
在絕緣被擊穿，并在裝置10的殼體上出現(xiàn)電壓時(shí)，這電壓經(jīng)導(dǎo)體11及存貯器8的殼體從長形電極15進(jìn)入防護(hù)接地，防護(hù)電流7從該電極經(jīng)土壤流到工作接地電源13的電極14去，而防護(hù)回路就在電源13處閉合。
圖3中，舉出了用兩個(gè)電流源6和17實(shí)現(xiàn)管道陰極防護(hù)法的方案，這兩個(gè)電流源電氣上既和管道1相連，又與接地電極2相連，連接方式與電流源6在圖1中所示方案的連接方式相同。防護(hù)電流I1和I2(圖3)從電流源6和17流出的方向，由箭頭7指出。此時(shí)，陰極防護(hù)最有效的方法取決于正確選擇兩個(gè)電流源6和17之間的距離L，應(yīng)當(dāng)這樣選擇，要保證防護(hù)回路中電流衰減指數(shù)，亦即乘積，小于或等于1.5。在電流衰減指數(shù)大于1.5時(shí)，防護(hù)回路中電流衰減速度增加得這樣快，以致電極在長L的整個(gè)區(qū)段上會(huì)停止完成其防護(hù)作用。
連續(xù)的柔性長形陽極等距地安放在物體的被防護(hù)表面上，以便形成陰極電流的面平行電場，并引入一些附加限制，這些限制實(shí)際上使導(dǎo)電介質(zhì)(如被防護(hù)管道周圍的土壤)的電位差變平了。
曾在實(shí)際上確定，在利用柔性長形陽極實(shí)現(xiàn)陰極防護(hù)時(shí)產(chǎn)生的面平行電流場條件下，這一限制條件是關(guān)系式a≥ζ(1)其中a-是陽極和被防護(hù)體之間的最小距離，-物體的最大尺寸，ζ-經(jīng)驗(yàn)校正系數(shù)，由于遵循這一關(guān)系式，事實(shí)上排除了由屏蔽現(xiàn)象引起的建筑物的防護(hù)電位差的不均勻性。
為了提高長形電極2的強(qiáng)度和柔韌性，以及，在增加過渡電阻和輸入電阻情況下為了擴(kuò)寬其使用范圍，引入了限制關(guān)系式供選擇電極及經(jīng)電流源6將其向被防護(hù)管道I接連的操作之用，α1≤10α2(2)其中α1，α2-分別為陽極接地點(diǎn)25和被防護(hù)物體23的接通點(diǎn)之間的電流傳布常數(shù)。
在遵循關(guān)系式(1)和(2)的條件(其中包括用平行敷設(shè)法進(jìn)行接向電流源6的兩個(gè)陽極接地)下，令沿接地和被防護(hù)體I的兩個(gè)電流衰減速度，極度地接近，這就提高了有效防護(hù)水準(zhǔn)，并拓寬了在高電阻土壤中接地的應(yīng)用范圍，這是通過最大限度地利用了長形電極2的性能，考慮到在保留由衰減引起的電流密度許可損失的條件下，因增加電流的流散間隔而產(chǎn)生的防護(hù)系統(tǒng)中入端電阻降低引起的電流而實(shí)現(xiàn)的。
作為比較的例子，我們看一下320mm直徑管道區(qū)段陰極防護(hù)的幾個(gè)方法，該管道有形狀復(fù)雜的分叉，總的延伸距離是15.5公里，已運(yùn)行15年，有腐蝕電位0.4伏M.C.Э(在土壤平均比電阻為30或100Ω·m時(shí))。為了保證防護(hù)水平，用兩種方案接入防護(hù)裝置來補(bǔ)償干涉和屏蔽這兩種現(xiàn)象用兩個(gè)或四個(gè)電流源作補(bǔ)償。根據(jù)基本的計(jì)算方法，這些電流源應(yīng)當(dāng)有額定功率300瓦特。它們必須裝備集中的陽極接地，這些陽極接發(fā)相應(yīng)地安放在離管道150或100米處，這些陽極接地相應(yīng)地由20-100個(gè)或56-200個(gè)電極組成。為保證所需的電源工作制度，需要每年250或80瓦電能。
在使用將長形接地電極2連接到防護(hù)設(shè)備的方法時(shí)，有幾種可能的不同方案。我們看其中下述幾個(gè)1)已知的滿足關(guān)系式
的接通方法，其中b-陽極和被防護(hù)物體之間的最大距離；2)同樣的，但相當(dāng)于條件αa≤11αo；3)同樣的，但相當(dāng)于條件a≤4.5；4)滿足關(guān)系式
5)滿足關(guān)系式
6)滿足關(guān)系式αa＝10αo；7)滿足關(guān)系式αa＜10αo；8)滿足關(guān)系式a＝5；9)滿足關(guān)系式a＜6。
所討論的各個(gè)具有不同陽極接地保護(hù)設(shè)備的接通方法，在保證相同的防護(hù)電平條件下的主要工作特性列于表1內(nèi)。
表 1系統(tǒng)參數(shù) 采用長形陽極接地的陰極防護(hù)法各方案1 2 3 4 5 6 7 8 91 2 3 4 5 6 7 8 9 10土壤比電阻歐姆·米30 10030 30 30 30 30 100 100電流源的數(shù)量，個(gè)10060 30 10 10 4 4 8 8陽極接地組成電極數(shù)，個(gè) - - - - - - - - -電纜長度，公里 17.65 15.5 15.515.5 15.5 15.5 15.5 15.5 15.5連接電纜長度，米200120 120 20 40 8 8 8 16年耗電量，仟瓦 0.03 0.054 0.030.33 0.33 0.40.20.26 0.26表1續(xù)陰極防護(hù)法各方案有兩個(gè)電流源集中陽極接地有四個(gè)電流源集中陽極接地11 1230 100 30 1002 24 428 100 56 200300300 400 4000.25 0.25 0.080.08如表1所見，與已知方法相比，按所討論的方法亦即長形陽極接地的方法，實(shí)現(xiàn)的方案保證了最好的結(jié)果，這些接地滿足關(guān)系式b+Da+D≤3;a=5;αa≤10αo]]>因此，提高物體防護(hù)水平和拓寬方法應(yīng)用范圍是靠利用其技術(shù)優(yōu)勢，這些優(yōu)勢在于提高防護(hù)電位分布均勻性及增大其有效系數(shù)，也在于降低接地電極入端電阻，該電極要保證其與被防護(hù)物體間的距離最佳，以及其接地電氣特性最佳。
上述金屬物體電氣防護(hù)方法中所用的接地電極含有長形柔韌的金屬中心導(dǎo)體18(圖4)，以及套在導(dǎo)體18外面的微弱可溶聚合物導(dǎo)電材料制的柔韌護(hù)套19。在導(dǎo)體18上有粘著層保證護(hù)套19和導(dǎo)體18之間的電氣接觸。
粘著層20因采用例如導(dǎo)電釉或?qū)щ娔z而呈導(dǎo)電性，粘著層20密包著導(dǎo)體18并保證導(dǎo)體18和護(hù)套19之間的接觸連接緊密。
護(hù)套19(圖5)有兩層，這兩層21和22是選用不同電導(dǎo)率的層，制成沿電極長度電氣參數(shù)變化的護(hù)套。通過選擇制造護(hù)套19的組合物中填料的含炭濃度來實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。這樣能控制防護(hù)電流的分布，對被防護(hù)物體的不同部位按照需要程度，保證防護(hù)電流的微分密度。
粘著層20沿電極長度也可以有變化的電氣參數(shù)，從而可控制電極的電氣特性，這是通過其中導(dǎo)電填料濃度的可變性達(dá)到的。
圖6中表示出實(shí)現(xiàn)多股中心導(dǎo)體18′的方式，粘著層20包圍著整個(gè)導(dǎo)體18，護(hù)套19是單層的，如圖6所示，或者如圖7中所示，是雙層的。
可按不同的方式制成多股導(dǎo)體18。在圖8中，帶粘著層20的中心導(dǎo)體18被許多股線21包圍，其每股又被自己的粘著層24所包圍。
圖9上示出實(shí)現(xiàn)電極的一種方法，其中的中心導(dǎo)體18″含幾股芯線25，其中的每一股又被自己的粘著層24所包圍。
這些制造電極的方案允許以其接地的工作部位利用電極，此時(shí)保證了電極和電流主導(dǎo)體(在內(nèi)表面上)之間的可靠接觸，保證了主導(dǎo)體對周圍介質(zhì)間的密封，考慮到護(hù)套沿長度方向?qū)щ娐适歉淖兊?，并保證了陽極電流在整個(gè)接地長度上的均勻流散。
所述結(jié)構(gòu)保證了以下接地性能—大大減少了接觸節(jié)點(diǎn)數(shù)，排除了這些接觸接點(diǎn)與周圍介質(zhì)的接壤，這就提高了結(jié)構(gòu)的可靠性；—大大降低了在高電阻土壤中的接地電阻，因?yàn)樵摻拥仉娮枋怯须娏餍孤┑木€性長形電極；—穩(wěn)定了接地電阻隨時(shí)間而變化，因?yàn)橛捎诮档土私拥仉姌O表面上各點(diǎn)的陽極電流密度，減少了潮氣的蒸餾；—由于電極的導(dǎo)電護(hù)套的交替微分電導(dǎo)，在被防護(hù)物體上的電位和防護(hù)電流的分布均勻性有了保證。
如果粘著層是電介質(zhì)時(shí)，為了保證中心導(dǎo)體18和護(hù)套19之間的電氣接觸，中心導(dǎo)體18有許多鱗刺26(圖10)，他們經(jīng)粘著層20′穿入到護(hù)套19中去，此時(shí)，粘著層20′可防止因護(hù)套19上縱向的可能作用力所引起的鱗刺26和護(hù)套19之間接觸的破壞。
柔性護(hù)套19(圖11)最好不沿整個(gè)接地電極長度安裝，而只在其上一部分安裝。所表示的方法中導(dǎo)體18在其長度上被分成兩個(gè)區(qū)段27和28，有護(hù)套19的和沒有護(hù)套的。此時(shí)，無護(hù)套19的區(qū)段27具有絕緣層29，并藉助套管30同帶護(hù)套19的區(qū)段28連接，而套管30本身又被護(hù)套19的一段裹著。套管30由電介質(zhì)例如氯磺聚乙烯，或者丁二烯和苯乙烯的共聚物制成。
套管30與其周圍的護(hù)套19形成整體連接。
套管30，護(hù)套19和電絕緣層29各自所用的材料應(yīng)選擇得使它們具有熱力學(xué)相互親和性。例如，這樣的材料搭配1)護(hù)套19-帶含炭填料的順式-1.4-聚異戊二烯橡膠，套管30-丁二烯和苯乙烯共聚物，絕緣層29-聚丁二??；2)護(hù)套13-聚丁二稀，套管30-氯磺聚乙稀，絕緣層29-丁二烯和硝基丙稀酸的共聚物。
為延長陽極接地的使用壽命，要保證各個(gè)區(qū)段的漏電流密度按規(guī)定交替，利用幾個(gè)相同的接地電極31(圖12)，32和33進(jìn)行陽極接地可以做到這點(diǎn)。
這些電極31-33具有如圖11中表示的結(jié)構(gòu)，但在31-33(圖8)的每個(gè)電極中，區(qū)段27和28的長度各不相同。此外，在接地中，在31-33的任何一個(gè)電極中的出現(xiàn)區(qū)段28處，增加附加護(hù)套19。箭頭34、35和36有條件地表示陽極接地的不同區(qū)段的防護(hù)電流。
此長形電極的中心導(dǎo)體1有幾個(gè)區(qū)段，并具有電氣絕緣層29，這種電極在電氣上是串接的許多單位電流輸出元，以導(dǎo)體的縱向電阻和導(dǎo)電護(hù)套的橫向電阻為特征。正是這兩個(gè)參數(shù)決定著沿電極的電流分配和每個(gè)單元的電流微分輸出，它們是由上述的兩個(gè)電阻比例決定的。當(dāng)導(dǎo)電護(hù)套19所用的組合物在電極內(nèi)的比電阻為常量時(shí)，則通過在電介質(zhì)層29中的導(dǎo)體1長度和截面積比例關(guān)系的可變性來達(dá)到控制電極特征參數(shù)的可能性。例如，假使在減小帶電介質(zhì)層29的導(dǎo)體段長度時(shí)還需要保持最初的特性，那末就要成比例地減小其截面積，即減小它的直徑。若不改變其長度而要在接地的某一局部單元上增加輸出電流，就必須在具有電介質(zhì)層29的相應(yīng)段上增加導(dǎo)體I的截面積。
這種結(jié)構(gòu)的陽極接地是這樣工作的。
為接入工作，該把具有離散性分布的電氣特性的長形陽極接地沿著被防護(hù)物體安排。在把電流源6(圖13)的“負(fù)極”接到這物體I而把“正極”接到接地電極去時(shí)，他們之間開始流過防護(hù)電流，形成平面平行電場，其90-95％在電極間的距離之內(nèi)是閉合的。電流從源6流出，沿著導(dǎo)體18傳布，而其帶護(hù)套19電絕緣層29的區(qū)段27則阻止電流漏入周圍介質(zhì)去。當(dāng)電流到達(dá)護(hù)套19的導(dǎo)流區(qū)段28時(shí)，它獲得了經(jīng)過周圍介質(zhì)流入置于其旁的被防護(hù)物體1去的可能性，這個(gè)被防護(hù)物體有橫向電位梯度。電流流入物體1，就對它進(jìn)行腐蝕破壞的防護(hù)，因?yàn)樵凇拔矬w一介質(zhì)”的邊界上建立了必要的防護(hù)電位電平。電流沿接地電極的這種傳布由“線長度”定律決定。亦即決定于電氣特性接地本身的入端電阻和電流傳布常數(shù)。這就允許離散地選擇護(hù)套19的導(dǎo)流區(qū)段28的單位元尺寸及其間距之間的比例關(guān)系，在這一比例關(guān)系下接地的電氣特性和被防護(hù)物體1的相似電氣特性一致或稍小。此時(shí)達(dá)到了電流在防護(hù)電流的平面平行電場中分布的最佳條件，從而提高防護(hù)的有效作用系數(shù)，從而在其他條件相同的情況下增加陽極接地的使用期。由于套管30的影響，提高了接地工作的可靠性，因?yàn)樘坠軙?huì)阻止導(dǎo)流導(dǎo)體18和其周圍介質(zhì)間提前建立直接的電氣接觸。
在防護(hù)多量物體(例如，兩個(gè)具有顯著不同過渡電阻的平行管道1和1′)時(shí)，調(diào)節(jié)陽極接地輸出電流的必要性特別大，以保證防護(hù)漏電流密度按規(guī)定交替。在要保證防護(hù)電流只流經(jīng)接地電極的單位元37時(shí)，從這些單位元的每一個(gè)向管道1流出電流ia，而向管道1′流出電流ia′。為了在I，I′的每個(gè)管道上達(dá)到必須的防護(hù)水準(zhǔn)，亦即達(dá)到有效電位φ，必須在其上保證正比于防護(hù)電流的公共消耗的共同的電位圖φ1和φ2。如果此時(shí)接地是由兩個(gè)電極31和32組成，而電極上有離散分布的護(hù)套19的導(dǎo)流區(qū)段28，那末從這些區(qū)段28中，就選擇性地流出電流ia和ib。
此時(shí)，電流ib保證了管道1′上的有效電位φ(電位圖φ2)，而管道1的防護(hù)條件保持不變。比較兩張電位圖φ′2和φ2表明，具有電極31和32的陽極接地，其防護(hù)電流的消耗大大減少，因此，在其他條件相同時(shí)，其使用壽命相應(yīng)地長些。
接地電極的組合物中有含炭填料，橡膠基聚合物，增塑劑，殺蟲劑。各組分以下列的重量百分?jǐn)?shù)加入組合物中，含炭填料 40-80橡膠基聚合物 10-49.8增塑劑 9-10殺蟲劑 0.2-1作含炭填料的如瓦斯炭黑或極細(xì)的碳石墨塵粒。這種填料保證了從電極的金屬導(dǎo)流芯體向電極本體的第一類電流輸出的電子機(jī)理。此時(shí)，含炭填料本身具有很好的導(dǎo)電性，大約等于9-35歐姆·米，其陽極可溶性小，這就可以大大降低整個(gè)陽極接地體組合物的陽極可溶性，電極組合物含上述填料為40-80重量％。
在組合物里使用了橡膠基聚合物，氯丁橡膠或丁基橡膠或合成乙丙橡膠可作這種聚合物，而作為增塑劑可用鄰苯二甲酸二丁酯或凡士林油脂或魯勃刺克斯。
將相應(yīng)數(shù)量(10-49％)的上述所列中的任何一種橡膠基聚合物加入組合物中，其中聚合物與含炭填料的相互比例正好處于建議的配比，就可保證組合物的高度彈性(不小于30％)與低的比電阻相搭配，考慮到陰極防護(hù)系統(tǒng)的要求，該比電阻應(yīng)當(dāng)達(dá)40-50歐姆·米。在組合物中加入增塑劑可使彈性穩(wěn)定并使陽極可溶性低(0.24-0.48千克/安培·年)，為增大使用壽命，特別在非滅菌電解質(zhì)介質(zhì)例如泥土中的使用壽命，可加入殺蟲劑(例如秋蘭姆或氯酚或氨基甲酸酯)。
增塑劑和殺蟲劑含量間的比例若改變到超出所建議的極限時(shí)，組合物的基本性能會(huì)極大地變壞。提高橡膠基聚合物含量或相應(yīng)地降低含炭填料的含量，就可以降低增塑劑的含量，會(huì)引起組合物比電阻的急劇增加。降低上述粘結(jié)劑的含量或增加含炭填料的含量則減小了組合物的彈性。為把彈性維持在原有水平上，必須增加增塑劑含量，而這種增加也引起組合物體積比電阻的明顯增加。
把殺蟲劑含量降低到小于0.2％，組合物就喪失抗細(xì)菌的穩(wěn)定性，而把它的含量提高到大于1.0％時(shí)，就會(huì)引起組合物的毒性，這是衛(wèi)生法規(guī)不允許的。
因此，組合物各組分的比例若如上述，就能保證三個(gè)基本的定量指標(biāo)陽極可溶性不大于0.24-0.48千克/安培·年比電阻不大于40-50歐姆·米彈性 不大于30％用以下方法制備接地電極的組合物。
在溫度40-90℃的條件下在捏煉機(jī)上制備橡膠基聚合物，將含炭填料，增塑劑和殺蟲劑加入其中?；旌祥_始時(shí)，在1-5分鐘過程中粘結(jié)劑增韌。然后，在6-9分鐘時(shí)加入增塑劑和殺蟲劑。在10-18分鐘時(shí)加入含炭填料。在19-21分鐘時(shí)結(jié)束攪拌。
在電氣壓力機(jī)中140-160℃的溫度下進(jìn)行硫化。
制出了一些組分的各種混合物，其組分的數(shù)量比不同，加入組分的具體物質(zhì)也不同。各種數(shù)據(jù)列于表2，各組分的數(shù)量對組合物性能影響的研究結(jié)果列于表3。
表 2No 組分含量，重量％組合物號 含炭填料 橡膠基聚合物氯丁橡膠 丁基橡膠 乙丙橡膠1 23 4 51 40 49.8 - -2 40 49.8 - -3 40 49.8 - -4 40 - 49.8 -5 40 - 49.8 -6 40 - 49.8 -7 40 - - 49.8840--49.8940--49.8106029.8 --116029.8 --126029.8 --1360-29.8 -1460-29.8 -1560-29.8 -1660--29.81760--29.81860--29.8198010.0 --208010.0 --218010.0 --2280-10.0 -2380-10.0 -2480-10.0 -2580--10.02680--10.02780--10.0286029.7 --296030.0 --3060-29.7 -3160-30.0 -3260--29.73360--30.0表2續(xù)No組分含量，重量％組合物增 塑 劑殺蟲劑)鄰苯二甲酸二丁酯 凡士林油 魯勃刺克斯1 6 7 8 91 10.0 - - 0.22 9.5- - 0.73 9.2- - 1.04 - 10.0 - 0.25 - 9.5 - 0.76 - 9.2 - 1.07 - - 10.00.28 - - 9.5 0.79 - - 9.2 1.010 10.0 - - 0.211 9.5- - 0.712 9.2- - 1.013 - 10.0 - 0.214 - 9.5 - 0.715 - 9.2 - 1.016 - - 10.00.217 - - 9.5 0.718 - - 9.2 1.719 9.8- - 0.220 9.4- - 0.621 9.0- - 1.022 - 9.8 - 0.223 - 9.4 - 0.624 - 9.0 - 1.025 - - 9.80.2
26- - 9.4 0.627- - 9.0 10.02810.0 - - 0.3299.2- - 0.830- 10.0 - 0.331- 9.2 - 0.832- - 10.00.333- - 9.2 0.8在組合物No.1-3、10-12，19-21，28，29中用了秋蘭姆作殺蟲劑，在組合物No.4-6，13-15，22-24，30，31中-用氨基甲酸酯，在其余的組合物中-用氯酚。
表 3組合物 組合物的 組合物比電阻 彈性 抗菌的組成號陽極可溶性 歐姆·米 ％ 穩(wěn)定性千克/安培·年123 4 51 0.15 50 41 穩(wěn)定2 0.17 50 38 穩(wěn)定3 0.18 48 32 穩(wěn)定4 0.19 50 41 穩(wěn)定5 0.21 50 35 穩(wěn)定6 0.23 45 30 穩(wěn)定7 0.24 50 40 穩(wěn)定
80.26 48 31 穩(wěn)定90.28 40 30 穩(wěn)定10 0.25 50 42 穩(wěn)定11 0.26 48 40 穩(wěn)定12 0.27 45 35 穩(wěn)定13 0.23 48 42 穩(wěn)定14 0.26 45 38 穩(wěn)定15 0.29 40 34 穩(wěn)定16 0.27 48 35 穩(wěn)定17 0.28 46 34 穩(wěn)定18 0.29 39 32 穩(wěn)定19 0.28 46 36 穩(wěn)定20 0.31 38 34 穩(wěn)定21 0.35 34 31 穩(wěn)定22 0.31 44 36 穩(wěn)定23 0.36 36 32 穩(wěn)定24 0.41 32 30 穩(wěn)定25 0.35 42 34 穩(wěn)定26 0.42 30 31 穩(wěn)定27 0.48 28 30 穩(wěn)定28 0.25 48 38 穩(wěn)定29 0.25 48 41 穩(wěn)定30 0.25 50 36 穩(wěn)定31 0.24 49 40 穩(wěn)定32 0.25 49 38 穩(wěn)定33 0.24 50 40 穩(wěn)定從表3可見，由推薦組合物制成的接地裝置，其陽極溶解速度比已知的要小好幾倍。因此，以建議的比例加入鄰苯二甲酸二丁酯和氯丁橡膠型的橡膠基聚合物作增塑劑會(huì)將平均溶解速度降低到原來的1/1.8至1/2.9，亦即由這些組合物制成的接地裝置使用壽命增加到同樣的倍數(shù)。類似使用丁基橡膠型的橡膠基聚合物和凡士林油脂類增塑劑可將平均溶解速度降低到原來的1/1.6至1/2.5，而用合成乙丙橡膠型的橡膠基聚合物和魯勃刺克斯型的增塑劑降低到原來的1/1.4到1/2.2，也就是說，總的是平均。
上述所有不同組成的組合物陽極的可溶性實(shí)際上都較低于已知組合物，這就可使由這類組合物制成的陽極接地裝置的電極的使用壽命提高10-15年。
在組合物成分中加入殺蟲劑在重量濃度不小于0.2％的情況下，可提高抵御細(xì)菌破壞的穩(wěn)定性。
將殺蟲劑的重量含量提高到大于1.0％，會(huì)使制造組合物的工藝過程呈有毒性，而由它制成的制品在許多場合也呈有毒性。必要的保護(hù)措施使組合物制造過程的工藝性不良，而衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)又不允許實(shí)際使用有毒制品。
含具體殺蟲劑(也就是秋蘭姆，氨基甲酸酯，氯苯酚)的組合物例子列舉在表4內(nèi)，其中的其他組分根據(jù)列于表2中3-8欄內(nèi)相應(yīng)組合物編號的那個(gè)比例采用。
表 4No組合物號 秋蘭姆 氨基甲酸酯 氯酚1 23 41 0.2 - -2 0.7 - -3 1.0 - -4 - 0.2 -5 - 0.7 -6 - 1.0 -7 - - 0.28 - - 0.79 - - 1.0
10 0.2 - -11 0.7 - -12 1.0 - -13 -0.2-14 -0.7-15 -1.0-16 -- 0.217 -- 0.718 -- 1.019 0.2 - -20 0.6 - -21 1.0 - -22 -0.2-23 -0.6-24 -1.0-25 -- 0.226 -- 0.627 -- 1.028 0.3 - -29 0.8 - -30 -0.3-31 -0.8-32 -- 0.333 -- 0.8為了改善組合物，它還含有數(shù)量達(dá)到占橡膠基聚合物量10重量％的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑，此時(shí)，假如結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑的量超過了10重量％，那末組合物就超出了最低允許的彈性極限，使電極的機(jī)械性能變壞，并降低其使用壽命。
可使用氯化鎂和氯化鈣的混合物或者硅膠或者經(jīng)煅燒的氧化鎂作為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑。表5內(nèi)列出了含結(jié)構(gòu)混定劑的組合物例子，其中穩(wěn)定劑的含量都相對于上述橡膠基聚合物中每一個(gè)進(jìn)行了選擇。其它組分的含量則按表2中相應(yīng)的組合物號采取。
表 5No 橡膠基聚合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑組合物 氯丁丁基乙丙 氯化鈣氯化鎂 硅膠煅燒橡膠橡膠橡膠混合物 氧化鎂12 3 45 6 7145.27 - - 4.52 --245.27 - - 4.52 --345.27 - - 4.52 --4- 45.27 - - 4.52 -5- 45.27 - - 4.52 -6- 45.27 - - 4.52 4.527- - 45.27 - -4.528- - 45.27 - -4.529- - 45.27 - -4.5210 27.1- - 2.71 --11 27.1- - 2.71 --12 27.1- - 2.71 --13 - 27.09 - - 2.71 -14 - 27.09 - - 2.71 -15 - 27.09 - - 2.71 -16 - - 27.1 - -2.7117 - - 27.1 - -2.7118 - - 27.1 - -2.7119 10.0- - 1.0--20 10.0- - 1.0--21 10.0- - 1.0--22 - 10.0 - - 1.0 -
23- 10.0-- 1.0-24- 10.0-- 1.0-25- - 10.0 - - 1.026- - 10.0 - - 1.027- - 10.0 - - 1.02827.0 - -2.7- -2927.28 - -2.72 - -30- 27.0-- 2.7-31- 27.28 -- 2.72 -32- - 27.0 - - 2.733- - 27.28- - 2.72在No19-27的組合物中，含炭填料的含量為79重量％。
在表6中列舉了某些物理性能，這些物理性能是采用與表2-5中列出的聚合物相對應(yīng)的組合物制成的接地電極所具有的。
表 6No 組合物陽極組合物 彈性 電阻的運(yùn)行 抗細(xì)菌組合物號可溶性 比電阻 ％ 穩(wěn)定性穩(wěn)定性千克/安培·年 歐姆·米 ％1 2 3 4 5 61 0.15 50 41 80 穩(wěn)定2 0.17 50 38 85 穩(wěn)定3 0.18 48 32 95 穩(wěn)定4 0.19 50 41 80 穩(wěn)定5 0.21 50 35 85 穩(wěn)定6 0.23 45 30 95 穩(wěn)定7 0.24 50 41 80 穩(wěn)定
80.26 48 31 85 穩(wěn)定90.28 40 30 95 穩(wěn)定10 0.25 50 42 80 穩(wěn)定11 0.26 48 40 85 穩(wěn)定12 0.27 45 35 95 穩(wěn)定13 0.23 48 42 80 穩(wěn)定14 0.26 45 38 85 穩(wěn)定15 0.29 40 34 95 穩(wěn)定16 0.27 48 35 80 穩(wěn)定17 0.28 46 34 85 穩(wěn)定18 0.29 39 32 95 穩(wěn)定19 0.28 46 36 80 穩(wěn)定20 0.31 38 34 85 穩(wěn)定21 0.35 34 31 95 穩(wěn)定22 0.31 44 36 80 穩(wěn)定23 0.36 36 32 85 穩(wěn)定24 0.41 32 30 95 穩(wěn)定25 0.35 42 34 80 穩(wěn)定26 0.42 30 31 85 穩(wěn)定27 0.48 28 30 95 穩(wěn)定28 0.25 48 38 85 穩(wěn)定29 0.25 48 41 95 穩(wěn)定30 0.25 50 36 85 穩(wěn)定31 0.24 49 40 95 穩(wěn)定32 0.25 49 38 85 穩(wěn)定33 0.24 50 40 95 穩(wěn)定因此，所申請的接地電極用組合物，在制造工藝上很適用，有很高的彈性，很低的比電阻，對陽極溶解的高穩(wěn)定性，抗細(xì)菌破壞。這就允許減少其用量并提高陽極接地中此種電極的壽命平均達(dá)100％，這是極為重要的，因?yàn)榈叵陆ㄖ镫娀瘜W(xué)防腐中建設(shè)費(fèi)用的主要部分是初裝費(fèi)和置換陽極接地的費(fèi)用。
本發(fā)明可用在象地下管道干線這樣長形金屬結(jié)構(gòu)的陰極防腐系統(tǒng)中，也可用來作一些金屬物體的電氣防護(hù)，其中包括形狀復(fù)雜物體對外部電壓的防護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種金屬物體電氣防護(hù)方法，其中長形接地電極(2)包含一個(gè)柔性金屬中心導(dǎo)體(18)和護(hù)套(19)，護(hù)套裹住中心導(dǎo)體(18)，并由溶解度小的導(dǎo)電聚合材料制成，將接地電極裝入電解質(zhì)介質(zhì)中，同被防護(hù)的金屬物體(1)保持給定的距離，在電氣上將被防護(hù)的金屬物體(1)和長形接地電極(2)分別與電流源(6)連接形成防護(hù)回路，并使金屬物體(1)極化，其特征在于選擇長形接地電極(2)和被防護(hù)金屬物體(1)至電流源(6)的連接區(qū)段，以及選擇長形接地電極(2)的尺寸和/或電氣參數(shù)，以使防護(hù)回路中的電流傳布常數(shù)值小于或等于10-3/m。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在實(shí)現(xiàn)金屬物體(1)的陰極防護(hù)時(shí)，還另外使用至少一個(gè)電流源(17)，而且所有電流源(6，17)沿長形接地電極的長度接向接地電極，相隔的間距要保證防護(hù)回路中的電流衰減指數(shù)小于或等于1.5。
3.一種實(shí)現(xiàn)金屬物體電氣防護(hù)方法所用的接地電極，包括長形柔性中心金屬導(dǎo)體(18)和護(hù)套(19)，護(hù)套包裹著中心導(dǎo)體(18)并由可溶性小的導(dǎo)電聚合材料制成，其特征在于在中心導(dǎo)體(18)上有粘著層(20)保證電氣接觸。
4.如權(quán)利要求3所述的接地電極，其特征在于在護(hù)套和中心導(dǎo)體(18)之間具有電子電導(dǎo)的導(dǎo)電粘著層(20)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的接地電極，其特征在于護(hù)套(19)被做成雙層的，兩個(gè)層(21，22)的電導(dǎo)選得不一樣。
6.如權(quán)利要求3或4所述的接地電極，其特征在于護(hù)套(19)具有沿接地電極長度方向變化的電氣參數(shù)。
7.如權(quán)利要5所述的接地電極，其特征在于護(hù)套(19)具有沿電極長度方向變化的電氣參數(shù)。
8.如權(quán)利要求3或4所述的接地電極，其特征在于粘著層(20)具有沿電極長度而變化的電氣參數(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的接地電極，其特征在于粘著層(20)具有沿電極長度而變化的電氣參數(shù)。
10.如權(quán)利要求3或4所述的接地電極，其特征在于中心導(dǎo)體(18)做成多股的，由共同的粘著層(20)所包裹。
11.如權(quán)利要求9所述的接地電極，其特征在于長形中心導(dǎo)體做成多股的，由共同的粘著層(20)所包裹。
12.如權(quán)利要求3所述的接地電極，其特征在于中心導(dǎo)體(18)做成多股的，而粘著層(20)包裹著每一股(23)。
13.如權(quán)利要求10所述的接地電極，其特征在于導(dǎo)體(18)做成多股的，而粘著層(20)包裹著每股線(23)。
14.如權(quán)利要求3或4所述的接地電極，其特征在于至少在中心導(dǎo)體(18)的某些部分上包有柔性護(hù)套(19)，從而在整個(gè)接地電極上形成一些分開的區(qū)段(27，28)，接地電極的區(qū)段(27)無柔性護(hù)套(19)，但有電氣絕緣層(29)，并借助由介電材料制成而被柔性護(hù)套(19)的一部分所包裹的軸套(30)將區(qū)段(27)和具有柔性護(hù)套(19)的區(qū)段(28)連結(jié)起來形成整體連接。
15.如權(quán)利要求6所述的接地電極，其特征在于至少在部分中心導(dǎo)體(18)的某些部分上包有柔性護(hù)套(19)，從而在整個(gè)接地電極上形成一些分開的區(qū)段(27，28)，接地電極的區(qū)段(27)無柔性護(hù)套(19)，但有電氣絕緣層(29)，借助于由介電材料制成而被柔性護(hù)套(19)一部分所包裹的軸套(30)將區(qū)段(27)和具有柔性護(hù)套(19)的區(qū)段(28)相連接形成整體連接。
16.如權(quán)利要求14所述的接地電極，其特征在于軸套(30)的介電材料，柔性護(hù)套(19)的材料和電氣絕緣層(29)的材料要選擇具有熱力學(xué)互相親和性。
17.如權(quán)利要求15所述的接地電極，其特征在于軸套(30)的介電材料，柔性護(hù)套(19)的材料和電氣絕緣層(29)的材料要選擇得具有熱力學(xué)互相親和性。
18.如權(quán)利要求11所述的接地電極，其特征在于多股中心導(dǎo)體中每一股(31-33)具有帶電氣絕緣層(29)的區(qū)段(27)和不帶電氣絕緣層(29)的區(qū)段(28)，而柔性護(hù)套(19)包裹全部無電氣絕緣層(29)的區(qū)段(28)，借助由介電材料制成并被有柔性護(hù)套(19)的一部分所包裹的軸套(30)將區(qū)段(28)和相應(yīng)股線(31-33)的具有電氣絕緣層的各區(qū)段(27)連結(jié)在一起形成整體的連接。
19.如權(quán)利要求18所述的接地電極，其特征在于至少對股線(31-33)中的一股來說，有電氣絕緣層(29)的區(qū)段(27)的長度與在這一區(qū)段(27)上的股線(31-33)的截面積之間的比例，要選擇沿接地電極的長度而變化。
20.如權(quán)利要求13所述的接地電極，其特征在于多股中心導(dǎo)體(18)中的各股(31-33)有帶電氣絕緣層(29)的區(qū)段(27)和無電氣絕緣層(29)的區(qū)段(28)，而柔性護(hù)套(19)包裹所有無電氣絕緣層(29)的區(qū)段(28)，這些區(qū)段借助介電材料制成的且被柔性護(hù)套(19)一部分所包裹的軸套(30)和相應(yīng)股線(31-33)上具有電氣絕緣層(29)的區(qū)段(27)相連結(jié)形成整體的連接。
21.如權(quán)利要求20所述的接地電極，其特征在于至少對于股線(31-33)中一股來說，有電氣絕緣層(29)的區(qū)段(27)的長度和在這區(qū)段(27)上股線(31-33)的橫截面積之間的比例要選得沿接地電極的長度而變化。
全文摘要
一種金屬物體電氣防護(hù)方法,是將長形接地電極裝入電解質(zhì)介質(zhì)內(nèi)并同被防護(hù)的金屬物體保持給定的距離,將物體和接地電極分別與電流源連接,形成防護(hù)回路,并使金屬物體極化。所選進(jìn)行電氣連接的區(qū)段、電極的尺寸和/或電氣參數(shù),應(yīng)使防護(hù)回路內(nèi)電流的傳布常數(shù)值小于或等于10
文檔編號C23F13/06GK1189543SQ9712113
公開日1998年8月5日 申請日期1997年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月15日
發(fā)明者弗謝沃洛德·弗謝沃洛多維奇·普里圖拉, 里馬·瓦西里耶芙娜·庫季諾娃, 伊戈?duì)枴さ旅滋乩镆S奇·亞格穆, 亞里山德·阿列克謝耶維奇·杰列克托斯基, 尤里·格奧爾古耶維奇·涅克捷多夫, 亞里山德·瓦西里耶維奇·祖耶夫, 阿納托利·葉菲莫維奇·科爾涅夫 申請人:Nv雷開股份有限公司