Способ защиты от коррозии подземных металлических сооружений

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты подземных металлических сооружений в агрессивной среде, в частности для защиты трубопроводов в водоснабжении, газовой и нефтяной промышленности. Способ включает подачу на защищаемую металлическую поверхность последовательности импульсов тока определенной амплитуды и длительности при заданном диапазоне защитного потенциала защищаемой поверхности, причем значения длительности и амплитуды импульсов определяют следующим образом: изменяют длительность импульсов при начальном значении коэффициента заполнения 2,5% и минимальном значении амплитуды, равном величине постоянного тока, обеспечивающего значение заданного диапазона потенциала защищаемой поверхности, при этом производят постоянное измерение текущего потенциала защищаемой поверхности и сравнение его с заданным диапазоном потенциалов, изменение длительности импульсов продолжают до получения величины коэффициента заполнения ≥80%, затем увеличивают амплитуду импульсов и при достижении значения текущего потенциала защищаемой поверхности выше предельного значения в заданном диапазоне уменьшают длительность импульсов до получения значения, обеспечивающего потенциал в пределах заданного диапазона, затем поддерживают полученные значения длительности и амплитуды импульсов. Диапазон потенциала защищаемой поверхности устанавливают от минус 0,85 В до минус 1,1 В. Технический результат: обеспечение оптимального значения потребляемой в процессе защиты подземных сооружений электрической энергии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты подземных металлических сооружений в агрессивной среде, в частности для защиты трубопроводов в водоснабжении, газовой и нефтяной промышленности.

Известен способ защиты от коррозии подземных металлических сооружений (Патент RU 2377342, опубл. 27.12.2009), который включает подачу на защищаемую поверхность от источника питания переменного тока, у которого величина потенциала в отрицательный полупериод превышает величину потенциала в положительный полупериод, при этом устанавливают величину потенциала в отрицательный полупериод, равную величине потенциала коррозии.

Недостатком этого способа является большая потребляемая мощность, что приводит к повышенному энергопотреблению.

Известен способ защиты от коррозии подземных сооружений импульсным током, подаваемым на защищаемый объект (Патент RU 2172887, опубл. 27.08.2001). В данном способе применяют импульсный источник питания, выдающий импульсы отрицательной полярности. Эти импульсы подают на защищаемый объект, а общий провод импульсного источника питания соединяют с жертвенным электродом, находящимся в той же среде, что и защищаемый объект. Если используют импульсный источник питания, выдающий импульсы положительной полярности, то их подают на жертвенный электрод, а общий провод импульсного источника питания соединяют с защищаемым объектом. Длительность импульсов определяется на основе условия, что отношение временного интервала между импульсами к длительности импульса не должно превышать отношения дрейфовой скорости вызывающих коррозию ионов, к скорости их диффузии в среде, где находится защищаемый объект.

Недостатками данного способа является большая погрешность при определении необходимого условия для длительности импульсов, что, как правило, не всегда обеспечивает минимальное электропотребление. Отсутствие в способе регулирования длительности и амплитуды импульсов тока может привести для определенных параметров защитного покрытия и грунта к увеличению потребления электроэнергии.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ защиты от коррозии подземных металлических сооружений импульсным током, подаваемым на защищаемый объект (Патент US 6224742 В1, опубл. 01.05.2001). Способ включает подачу на защищаемую металлическую поверхность, расположенную в агрессивной среде последовательности импульсов тока определенной амплитуды и длительности при заданном диапазоне защитного потенциала защищаемой поверхности, Длительность импульсов задается в диапазоне 5-100 мкс при коэффициенте заполнения 10%. Дальнейшее регулирование осуществляется только за счет изменения амплитуды импульсов.

Недостатком данного способа является то, что максимальное значение амплитуды имеет ограничение, связанное с условиями эксплуатации подземных металлических сооружений, что может приводить к неадекватному контролю процесса поляризации. Независимая установка амплитуды и длительности импульсов также может приводить к неоптимальному электропотреблению из-за роста электрических потерь.

Технической задачей изобретения является обеспечение оптимального значения потребляемой в процессе защиты подземных сооружений электрической энергии.

Поставленная задача достигается тем, что способ защиты от коррозии подземных металлических сооружений включает подачу на защищаемую металлическую поверхность, расположенную в агрессивной среде, последовательности импульсов тока определенной амплитуды и длительности при заданном диапазоне защитного потенциала защищаемой поверхности. Новым является то, что изменяют длительность импульсов при начальном значении коэффициента заполнения 2,5% и минимальном значении амплитуды, равном величине постоянного тока, обеспечивающего значение заданного диапазона потенциала защищаемой поверхности. При этом производят постоянное измерение текущего потенциала защищаемой поверхности и сравнение его с заданным диапазоном потенциалов. Изменение длительности импульсов продолжают до получения величины коэффициента заполнения ≥80%, затем увеличивают амплитуду импульсов и при достижении значения текущего потенциала защищаемой поверхности выше предельного значения в заданном диапазоне уменьшают длительность импульсов до получения значения, обеспечивающего потенциал в пределах заданного диапазона. Затем поддерживают полученные значения длительности и амплитуды импульсов. Кроме этого диапазон потенциала защищаемой поверхности устанавливают от минус 0,85 В до минус 1,1 В.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема для осуществления способа. Обозначения на схеме: 1 - защищаемый объект; 2 - импульсный преобразователь электрической энергии; 3 - текущий защитный потенциал; 4 - источник заданного значения защитного потенциала; 5 - контроллер; 6 - сигнал управления; 7 - источник электроэнергии; 8 - силовой диод; на фиг. 2 представлен график траектории движения изменяемых при выполнении способа параметров - длительности импульсов (связанного с ним коэффициента заполнения у) и амплитуды импульса тока I.

Способ защиты от коррозии подземных металлических сооружений осуществляется следующим образом. На поверхность металлического сооружения (объекта) 1, расположенного в агрессивной среде, подают последовательность импульсов от импульсного преобразователя 2. Длительность импульсов определена начальным значением коэффициента заполнения 2,5%, а амплитуда соответствует минимальному значению, равному величине постоянного тока, обеспечивающего значение заданного диапазона потенциала поверхности защищаемого объекта (уставке). Величина постоянного тока может быть определена заранее экспериментальным путем для данного металлического объекта. Диапазон защитного потенциала защищаемой поверхности устанавливают от минус 0,85 В до минус 1,1 В. Такой диапазон определен условиями минимальной скорости коррозии в зависимости от характеристик агрессивной среды и площади защищаемого сооружения. Потенциал защищаемой поверхности (уставку) вводят в источник 4 и подают на контроллер 5. При подаче импульсов на защищаемое сооружение (объект) производят постоянное измерение текущего значения потенциала защищаемой поверхности 3 и в контроллере 5 сравнивают его с уставкой. С контроллера 5 подают сигнал управления 6 на импульсный преобразователь 2. Контроллером 5 изменяют длительность импульсов при начальном значении коэффициента заполнения 2,5%, при этом постоянно отслеживают текущее значение потенциала защищаемой поверхности, которое изменяется с изменением длительности импульсов. Величина начального значения коэффициент заполнения 2,5% выбрана из условия стабильности работы импульсного преобразователя в широком диапазоне изменения частоты следования импульсов. При начальном значении коэффициента заполнения 2,5% текущее значение потенциала защищаемой поверхности не соответствует уставке, а при увеличении длительности импульсов текущее значение потенциала становится сопоставимым или равным уставке. Длительность импульсов изменяют до получения величины коэффициента заполнения ≥80%, так как экспериментально установлено, что обеспечение оптимального режима электропотребления в процессе защиты подземных сооружений импульсным током происходит при коэффициенте заполнения меньшем 80%. Затем увеличивают амплитуду импульсов контроллером 5, и отслеживают момент, когда текущее значение потенциала защищаемой поверхности превысит предельное значение заданного диапазона (уставку). Поскольку изменение длительности импульсов позволяет получить значение текущего потенциала сопоставимое с уставкой возможно незначительное изменение амплитуды для того, чтобы текущий потенциал превысил уставку. После этого уменьшают длительность импульсов пока текущее значение потенциала защищаемой поверхности не будет соответствовать уставке. Полученные значения длительности и амплитуды импульсов являются оптимальными, их поддерживают и подают импульсную последовательность на защищаемую металлическую поверхность подземного сооружения. Траектория движения изменяемых при выполнении способа параметров - длительности импульсов (связанного с ним коэффициента заполнения) и амплитуда импульса тока представлена на фиг. 2. Здесь I, А - амплитуда импульса тока в амперах, γ - коэффициент заполнения импульсов в %, равный отношению длительности импульса к величине токовой паузы на одном периоде следования импульсов. Оптимальными значениями параметров импульсного тока являются γ_opt и I_opt. Такой подбор параметров импульсного тока обеспечивает режим оптимального потребления электрической энергии.

В реальных условиях параметры оптимального электропотребления при защите от коррозии конкретного подземного металлического сооружения сложно рассчитать из-за разнообразных условий и явлений, главные из которых: состояние защитного покрытия, агрессивность среды и площадь защищаемого сооружения, определяющая плотность тока защиты и соответственно выходной ток преобразователя. В данном изобретении выходной ток и его дозирование определяются такими параметрами, как амплитуда и коэффициент заполнения импульсов.

Таким образом предложен способ, который позволяет в результате изменения и подбора определенной длительности импульсов и амплитуды установить такой режим потребления в процессе защиты подземных сооружений электрической энергии, который, с одной стороны, является необходимым для защиты от коррозии данного подземного сооружения, а с другой позволяет обеспечить оптимальное (минимальное) значение электропотребления.

1. Способ защиты от коррозии подземных металлических сооружений, включающий подачу на защищаемую металлическую поверхность, расположенную в агрессивной среде, последовательности импульсов тока определенной амплитуды и длительности при заданном диапазоне защитного потенциала защищаемой поверхности, отличающийся тем, что длительность импульсов изменяют при начальном значении коэффициента заполнения 2,5% и минимальном значении амплитуды, равном величине постоянного тока, обеспечивающего значение заданного диапазона потенциала защищаемой поверхности, при этом производят постоянное измерение текущего потенциала защищаемой поверхности и сравнение его с заданным диапазоном потенциалов, изменение длительности импульсов продолжают до получения величины коэффициента заполнения ≥80%, затем увеличивают амплитуду импульсов и при достижении значения текущего потенциала защищаемой поверхности выше предельного значения в заданном диапазоне уменьшают длительность импульсов до получения значения, обеспечивающего потенциал в пределах заданного диапазона, затем поддерживают полученные значения длительности и амплитуды импульсов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диапазон потенциала защищаемой поверхности устанавливают от минус 0,85 В до минус 1,1 В.