Способ регулирования параметров катодной защиты участков подземных трубопроводов

Изобретение относится к области защиты подземных сооружений от коррозии, в частности, к регулированию потенциалов катодной защиты участков подземных трубопроводов. Способ включает снятие катодной поляризационной кривой, подбор и поддержание выбранного потенциала катодной защиты, при этом подбор потенциала катодной защиты осуществляют по градиенту логарифма тока по потенциалу, значение потенциала катодной защиты поддерживают на 0,03-0,06 В меньше по модулю, чем то, при котором происходит изменение градиента логарифма тока по потенциалу. Технический результат - повышение степени защиты участка газопровода. 2 ил.

 

Изобретение относится к области защиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано в процессе регулирования параметров катодной защиты участков подземных трубопроводов различного назначения.

Известна автоматическая катодная установка, при осуществлении работы которой реализуется способ автоматического поддерживания защитного потенциала участков газопроводов, подверженных коррозионным воздействиям [см. Авт. свид. SU №146628, кл. 48d.6, опубл. 1962 г.].

Недостатком этого способа является то, что значение защитного потенциала задается произвольно в пределах, нормируемых ГОСТ Р 51164-98, и не зависит от изменяющихся параметров коррозионных процессов.

Известен способ определения степени защищенности подземных магистральных трубопроводов, заключающийся в определении градиента потенциалов при инфранизкочастотном диапазоне тока катодной защиты [см. Авт. свид. SU №998584, кл. C23F 13/00, опубл. 23.02.1983 г.].

Недостатком является необходимость физического нахождения дефектов изоляции на трассе МГ, длительность процессов измерений, неопределенность влияния дефектов изоляции покрытия на коррозионные процессы, особенно при катодной защите трубопровода, и отсутствие возможности определения потенциала катодной защиты.

Известна импульсная катодная станция, основанная на способе автоматического изменения параметров защищаемой цепи (частоты защитного тока) при изменении резонансной частоты защищаемой цепи [см. Авт. свид. SU №1090758, кл. C23F 13/00, опубл. 07.05.1984 г.].

Недостатком указанного технического решения является то, что резонансная частота защищаемой цепи может быть нарушена не только коррозионными, но и другими, в частности, тепловыми процессами.

Известен способ определения степени катодной защиты металла от коррозии, сущность которого заключается в снятии кривой катодной поляризации и определении поляризационного сопротивления и поляризуемости при двух потенциалах [см. Авт. свид. SU №1595943, кл. C23F 13/00, опубл. 30.09.1990 г.]. Указанный способ является наиболее близким аналогом для заявляемого нами технического решения и взят нами в качестве прототипа.

Недостатком данного способа является то, что после снятия поляризационных кривых, определяются значения параметров поляризационных сопротивлений, которые могут изменяться в широких пределах. Недостаток заключается также в сложности точного определения предельного диффузионного тока, а также в отсутствии возможности регулирования потенциала катодной защиты.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение степени защиты участка трубопровода.

Поставленная задача в способе регулирования параметров катодной защиты участков подземных трубопроводов, включающем снятие кривой катодной поляризации, подбор и поддержание выбранного потенциала катодной защиты, решается тем, что подбор потенциала катодной защиты осуществляют по градиенту логарифма тока по потенциалу, а значение потенциала катодной защиты поддерживают на 0,03-0,06 В меньше по модулю, чем то, при котором происходит изменение градиента логарифма тока по потенциалу.

Существенными отличительными признаками заявленного нами технического решения являются:

- подбор потенциала катодной защиты осуществляют по градиенту логарифма тока по потенциалу;

- значение потенциала катодной защиты поддерживают на 0,03-0,06 В меньше по модулю, чем то, при котором происходит изменение градиента логарифма тока по потенциалу.

Вышеприведенные существенные отличительные признаки нам были неизвестны из общедоступных источников патентной и научно-технической информации, поэтому мы считаем, что заявленное нами техническое решение соответствуют условию патентоспособности «Новизна».

Приведенные выше существенные отличительные признаки для специалиста в данной области явным образом не следуют из уровня техники, поэтому мы считаем, что заявленное нами техническое решение соответствуют условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Заявленный нами способ успешно прошел лабораторные испытания, а также испытания в трассовых условиях на установках катодной защиты ЛПУМГ КС-10 ООО «Севергазпром», и мы можем утверждать, что описываемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».

Указанная выше совокупность условий патентоспособности заявленного нами технического решения позволяет идентифицировать его как изобретение.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показан вид катодной поляризационной кривой в полулогарифмических координатах, а на фиг.2 - блок-схема автоматизированной системы управления защитным потенциалом трубопроводов.

Регулирование параметров катодной защиты, предлагаемым способом осуществляют следующим образом.

Снимают катодную часть поляризационной кривой (вольт-амперную характеристику) (фиг.1), которая состоит из двух участков, кривой восстановления кислорода «Зона а» и кривой восстановления воды «Зона b». Эти участки имеют различные углы наклона, т.е. различные значения градиента логарифма тока по потенциалу. Идентифицируют точку перехода одного отрезка в другой Uкр и задают значение потенциала ниже определенного на 0,03-0,06 В. Эти значения обусловлены следующим, на первом отрезке происходит восстановление адсорбированного кислорода, а на втором - восстановление воды с выделением водорода. В точке перехода Uкр скорости этих процессов сравниваются. При изменении потенциала на 0,03 В скорость процессов изменяется в 10 раз, поэтому при уменьшении значения потенциала катодной защиты на 0,03 В скорость процесса восстановления воды уменьшается в 10 раз, соответственно при значениях на 0,06 В меньше скорость еще уменьшается в 10 раз. Т.е. при потенциалах катодной защиты на 0,03-0,06 В меньше по модулю переходного потенциала Uкр скорость процесса восстановления воды (выделения водорода) становится несравнимой (меньше в 10-100 раз) со скоростью восстановления адсорбированного кислорода.

Пример.

Известно, что увеличение потенциала катодной защиты сопровождается ростом тока защиты. При этом вольт-амперная характеристика имеет, как установлено опытным путем, линейный вид в полулогарифмических координатах с характерным изломом при потенциале, равном Uкр, физически соответствующем переходу процесса восстановления кислорода в присутствии воды в процесс восстановления воды с выделением водорода.

Управление изменением потенциала защиты осуществляют на основе измерения скорости изменения (производной) логарифма тока катодной защиты по напряжению. «Зона а» (фиг.1) характеризуется скоростью изменения тока защиты Va, который определяют по формуле

,

где Δlg(Ia) - изменение логарифма тока катодной защиты в «Зоне а» вольт-амперной характеристики;

ΔU - изменение потенциала катодной защиты.

«Зона b» (фиг.1) характеризуется скоростью изменения тока защиты Vb, которую определяют по формуле

,

где Δlg(Ib) - изменение логарифма тока катодной защиты в «Зоне b» поляризационной кривой.

Скорости изменения тока Va и Vb определяют с помощью управляющего программного обеспечения, установленного на компьютерной станции слежения (КСС), которая обеспечивает:

- периодический (программно-установленный) контроль токов и напряжений катодной защиты нефтегазопровода;

- определение (расчет) скорости изменения логарифма тока от напряжения;

- определение, автоматическую установку и поддержание оптимального (критического) значения напряжения защиты Uкр.

Для реализации способа на фиг.2 представлена схема автоматизированного контроля и управления электрическими параметрами защиты нефтегазопроводов, где: СКЗ - станция катодной защиты; КСС - компьютерная станция слежения; V - вольтметр для измерения напряжения на выходе СКЗ; А - амперметр для измерения тока катодной защиты; ЭС - электрод сравнения; ТР - защищаемый трубопровод; 1 - линия управления током и напряжением СКЗ; 2 - линия контроля тока защиты; 3 - линия контроля потенциала защиты. Основным управляющим элементом является КСС, по команде которой производят периодический (1 раз в месяц, 1 раз в неделю, ежедневно или по команде оператора) опрос электрических параметров катодной защиты (линия 3). При этом по сигналу с КСС на выходе СКЗ устанавливают наименьшее напряжение защиты, далее осуществляют плавное повышение напряжения катодной защиты с шагом 0,03 В (линия 1), на каждом шаге повышения напряжения осуществляют измерение и запись в память КСС значений тока, его логарифма и потенциала катодной защиты непосредственно на защищаемом участке ТР (линия 2 и 3), повышение напряжения на СКЗ происходит до максимального значения напряжения катодной защиты. После чего на основании компьютерного анализа полученных данных (логарифма тока и потенциала катодной защиты) определяют значение Uкр, и по команде с КСС устанавливают значение напряжения на 0,03-0,06 В меньше по модулю этого значения.

Таким образом, при данных значениях потенциалов не происходит выделения водорода, что повышает устойчивость полимерного или иного покрытия труб, периодическое определение критической точки дает возможность поддерживать такие значения потенциалов, которые соответствуют коррозионным процессам, происходящим в данный период времени, что повышает степень защищенности трубопровода.

Способ регулирования параметров катодной защиты подземных трубопроводов, включающий снятие катодной поляризационной кривой, подбор и поддержание выбранного потенциала катодной защиты, отличающийся тем, что подбор потенциала катодной защиты осуществляют по градиенту логарифма тока по потенциалу, при этом значение потенциала катодной защиты поддерживают на 0,03-0,06 В меньше по модулю, чем значение, при котором происходит изменение градиента логарифма тока по потенциалу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к защите подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано для корректировки режима катодной защиты подземных трубопроводов с учетом электролитического наводороживания их.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано для защиты протяженных трубопроводов, металлических резервуаров, а также в качестве источника тока в различных областях техники.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты трубопроводов от блуждающих токов, вызываемых рельсовым электротранспортом. .

Изобретение относится к области катодной защиты от коррозии. .

Изобретение относится к области защиты от коррозии металлоконструкций, постоянно или периодически эксплуатирующихся в природных средах, преимущественно корпуса судна, находящегося в морской воде.

Изобретение относится к средствам электрохимической защиты подземных сооружений. .

Изобретение относится к оборудованию для защиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано при реализации автоматической катодной защиты для трубопроводов различного назначения.

Изобретение относится к аккумуляторному водонагревателю и способу защиты резервуара водонагревателя от электрохимической коррозии

Изобретение относится к области защиты металлических изделий от коррозии

Изобретение относится к антикоррозионной защите металлических трубопроводов для предотвращения коррозионного разрушения их внутренних и наружных поверхностей и может быть использовано в нефтегазовой промышленности, сфере коммунального хозяйства для снижения аварийности при эксплуатации трубопроводов, транспортирующих коррозионно-активные вещества, проложенных подземным, наземным и надземным способом. На защищаемые участки трубопроводных систем контактно воздействуют током инфранизкой частоты, при этом участки трубопровода электрически разделяют с помощью изолирующей вставки. Повышается устойчивость металлического трубопровода к внутренней и внешней коррозии. 3 ил.

Изобретение относится к области защиты металлических изделий от коррозии. Устройство для защиты трубопровода от воздействия натекающих и стекающих постоянного и переменного токов, наводимых от внешних источников блуждающих токов, содержит конденсаторный блок для фильтрации переменного тока, размещенный в электрическом шкафу, при этом оно выполнено с возможностью подключения к станции катодной защиты (СКЗ) и дополнительно содержит выпрямительный диодный мост с возможностью подключения между анодным заземлителем СКЗ и защищаемым трубопроводом параллельно выходу СКЗ, и балластный нагрузочный резистор, подсоединенный к выходу выпрямительного диодного моста параллельно конденсаторному блоку. Технический результат: повышение надежности устройства защиты трубопровода от воздействия внешних источников постоянного и переменного токов и упрощение его конструкции. 1 ил.

Изобретение относится к области катодной защиты металлических объектов от коррозии и может быть использовано для объектов, находящихся в контакте с электропроводной жидкостью. Устройство содержит антенный электрод для подачи электрического нагрузочного тока в электропроводную жидкость, защитный электрод, источник защитного тока, электрически связанный с проводящей частью поверхности и защитным электродом, при этом источник защитного тока выполнен с возможностью изменения защитного тока в ответ на изменение в нагрузочном токе. Способ включает подачу нагрузочного тока в электропроводную жидкость, изменение защитного тока в ответ на изменение в нагрузочном токе, причем защитный ток протекает между электропроводной частью поверхности и защитным электродом. Процессорное устройство содержит компьютерную программу для осуществления управления катодной защитой объекта указанным способом. Изобретение позволяет повысить эффективность коррозионной защиты. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области защиты подземных трубопроводов от коррозии и может быть использовано для защиты трубопроводов, проложенных на территории компрессорных и насосных станций. Способ включает определение коэффициента влияния каждой станции катодной защиты (СКЗ) на потенциал в контрольных точках трубопроводов по формуле Aji=ΔUji/Ij, где ΔUji - наложенный потенциал, B, при силе тока Ij, A, в j-й станции, измеренный в i-й точке контроля, расчет оптимальных значений силы тока каждой станции при значении потенциала в контрольных точках, близком к критериальному значению, и установку оптимальных значений силы тока на выходе СКЗ, при этом выявляют наиболее нагруженную СКЗ по максимальной силе катодного тока на выходе станции, определяют периодическими измерениями в течение года максимальное и минимальное годовые значения силы тока на выходе выявленной наиболее нагруженной СКЗ до регулирования параметров катодной защиты и текущее значение силы тока, измеренное на момент регулирования, и определяют критериальное значение потенциала по формуле: где Umax и Umin - максимальный и минимальный по модулю защитные потенциалы, B; Iиз, Imax, Imin - текущее, максимальное и минимальное годовые значения силы тока на выходе наиболее нагруженной станции, A. Технический результат: повышение эффективности катодной защиты подземных трубопроводов в условиях изменения электрических свойств грунта. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области защиты металлических сооружений от электрохимической коррозии и грозовых разрядов. Способ включает использование системы катодной защиты от коррозии, содержащей источник постоянного тока и углеграфитовое анодное заземление, с системой молниезащиты, содержащей стержневой молниеприемник и токоотвод, посредством контактного устройства и стального электрода сравнения, при этом углеграфитовое анодное заземление системы катодной защиты используют в качестве контура заземления молниезащиты, устанавливают режимы работы «режим без грозы» и «режим гроза», причем катодную поляризацию металлических объектов обеспечивают в постоянном режиме, а режим грозоотведения подключают к системе катодной защиты в период опасности грозовых разрядов, при этом обеспечивают отведение грозовых разрядов от защищаемого объекта путем наведения на систему молниезащиты положительного электрохимического потенциала, величина которого не превышает 90 В относительно стального электрода сравнения. Технический результат - обеспечение сохранности производственных объектов от грозовых разрядов, предотвращение коррозионных разрушений элементов системы молниезащиты, защищаемых сооружений и подземных трубопроводов. 3 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области катодной защиты металлической поверхности от коррозии в грунте или другой токопроводящей среде и может быть использовано в системе трубопроводного транспорта. Способ включает пропускание постоянного электрического тока между сооружением и группой анодов с обеспечением защитного потенциала на сооружении за счет постепенного растворения анодов, при этом периодически проводят электрохимическую активацию группы анодов путем подачи между анодами переменного тока одновременно с подачей постоянного тока с помощью станции катодной защиты. В качестве источника переменного тока используют вторичную обмотку понижающего трансформатора станции катодной защиты, а периодическую подачу переменного тока осуществляют в течение 15 минут в час. Технический результат изобретения - снижение сопротивления растеканию анодов катодной защиты при эксплуатации за счет активации анодов переменным током. 1 пр., 1 ил.

Изобретение относится к области защиты от коррозии металлоконструкций и может быть использовано для защиты корпуса корабля, находящегося в морской воде. Система катодной защиты от коррозии корпуса корабля содержит источник эталонного напряжения, отрицательный выход которого соединен с корпусом корабля, электрод сравнения и аноды, при этом источник эталонного напряжения соединен с одним входом дифференциального операционного усилителя (ОУ), второй вход которого соединен с электродом сравнения, а выход соединен первым входом измерительного ОУ, второй вход которого соединен с выходом опорного напряжения фазосдвигающего ШИМ-конвертора, вход которого соединен с выходом измерительного ОУ, выходы которого через последовательно включенный разделительный конденсатор соединены с первичной обмоткой высокочастотного трансформатора, вторичная обмотка которого через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр соединена положительным выводом с анодами, а отрицательным выводом - с корпусом корабля. Технический результат: повышение скрытности корабля за счет снижения пульсаций выходного тока, снижение габаритов и веса устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области защиты подземных сооружений от коррозии, в частности, к регулированию потенциалов катодной защиты участков подземных трубопроводов

Наверх