Устройство электрохимической защиты стальных трубопроводов от коррозии

Авторы патента:

C23F13/02 - катодной; выбор условий, параметров или способов катодной защиты, например электрического режима

Владельцы патента RU 2748188:

Бурбулис Антон Геннадьевич (RU)

Изобретение относится к защите объектов от коррозии, а именно к устройствам электрохимической протекторной защиты нефтепроводов и газопроводов - промысловых, скважинных, магистральных, трубопроводов нефтеперерабатывающих заводов, водопроводов и т.п. Устройство содержит фланцевую вставку 1, установленную в трубопроводе 2, трибогенератор 3, рабочие элементы которого выполнены в виде сменных картриджей, каждый из которых представляет из себя диск 4 с отверстиями 5, между которыми на противоположных торцах диска расположены стержни 6, на торце фланцевой вставки установлен алюминиевый токоотвод 7, при этом картриджи соединены между собой и с фланцевой вставкой алюминиевым проводом 8, а токоотвод соединен алюминиевым проводом 9 с углубленным в грунт алюминиевым протекторным элементом 10. Использование предложенного устройства позволяет на 70-80% снизить скорость коррозии трубопровода, что увеличивает срок межремонтного периода трубопровода и, соответственно, сокращает эксплуатационные расходы. 2 ил.

Изобретение относится к защите объектов от коррозии, а именно: к устройствам электрохимической защиты стальных нефтепроводов и газопроводов - промысловых, скважинных, магистральных, трубопроводов нефтеперерабатывающих заводов, водопроводов и т.п.

При транспортировке перекачиваемой среды по стальному трубопроводу происходят процессы как химической, так и электрохимической коррозии, вызывая различные виды коррозионного повреждения металла, такие как межкристаллитная коррозия, питтинговая коррозия, структурно-избирательная, подповерхностная, язвенная и т.д., что является основной причиной разгерметизации трубопроводов.

Известен гальванический способ и электрохимическое устройство защиты стальных трубопроводов от коррозии, согласно которому защищаемая конструкция контактирует с протекторной пластиной, изготовленной из металла, имеющего меньший, чем у него стандартный электрохимический потенциал, например, никель, цинк, алюминий и их сплавы.

(см. Краткая химическая энциклопедия. Статья «Защита металлов электрохимическая - протекторная система катодной защиты» М., Изд-во «Советская энциклопедия»,», 1967 г. т. II, с. 87).

Функцию анода в данном устройстве выполняют оба металла, при этом электрохимическое растворение металла протекторной пластины обеспечивает протекание через защищаемую конструкцию необходимого минимума катодного тока. К недостаткам этого устройства относится быстрое разрушение пластины.

Известно, также, устройство электрохимической защиты стальных трубопроводов от коррозии, характеризуемое подводом к металлу трубопровода отрицательных электрических зарядов от источника постоянного тока, с возможностью измерения напряжения между металлом трубопровода и Землей.

(см. Краткая химическая энциклопедия. Статья «Защита металлов электрохимическая - катодная защита с наложенным током» М., Изд-во «Советская энциклопедия», 1967 г. т. II, с. 86)

При наложении катодного тока с помощью катодной станции, за счет смещения естественного коррозийного потенциала металла трубопровода в отрицательную сторону, скорость окисления и растворения металла, из которого изготовлен трубопровод, уменьшается.

Ограничением применения этого устройства является необходимость подведения внешнего источника питания и постоянного контроля за величиной подаваемого тока.

Этот недостаток преодолен в известном устройстве электрохимической защиты стальных трубопроводов от коррозии, содержащем фланцевую вставку, внутри которой установлен трибоэлектрический генератор, рабочие элементы которого выполнены в виде соединенных между собой перфорированных алюминиевых дисков, установленных внутри трубопровода с возможностью электрического контакта со стенкой трубопровода, и углубленный в грунт протекторный элемент.

(см. Патент ЕА №031694, МПК C23F 13/02, 2018)

Указанное устройство по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предлагаемому техническому решению и, поэтому, принято в качестве его прототипа.

Согласно известному изобретению устройство содержит автоматический выпрямитель с аналоговым управлением, электрически соединенный со стальной стенкой трубопровода и углубленным в грунт протекторным элементом. Трубопровод оснащен стальной фланцевой вставкой, в проточной части которой, установлен трибоэлектрический генератор (трибогенератор), в виде перфорированных дисков из алюминия Д16, имеющих жесткий контакт со стенкой вставки, а через нее электрический контакт со стенкой трубопровода. Благодаря этому осуществляется дополнительный подвод к стенкам трубопровода отрицательных электрических зарядов, вырабатываемых за счет трения прокачиваемого потока о стенки отверстий.

Использование дополнительного источника постоянного тока в виде трибогенератора, позволяет сократить затраты энергии на эксплуатацию внешнего источника постоянного тока.

Однако это устройство обладает рядом недостатков, снижающих его эффективность. К их числу относиться низкая выработка статического электричества, а также быстрый износ рабочих элементов. Это требует внеочередных ремонтов, что усложняет эксплуатацию устройства.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности устройства электрохимической защиты трубопроводов от коррозии.

Указанный технический результат достигается устройством электрохимической защиты стальных трубопроводов от коррозии, содержащем фланцевую вставку, внутри которой установлен трибоэлектрический генератор, рабочие элементы которого выполнены в виде соединенных между собой перфорированных алюминиевых дисков, установленных внутри трубопровода с возможностью электрического контакта со стенкой трубопровода, и углубленный в грунт протекторный элемент, при этом рабочие элементы выполнены в виде заменяемых картриджей, каждый из которых представляет из себя диск с отверстиями, между которыми на противоположных торцах диска расположены стержни, на торце фланцевой вставки установлен алюминиевый токоотвод, при этом рабочие элементы соединены между собой и с фланцевой вставкой алюминиевым проводом, а токоотвод соединен алюминиевым проводом с углубленным в грунт алюминиевым протекторным элементом.

Увеличение эффективности устройства достигается за счет обеспечения возможности генерации электрических зарядов в количестве достаточном для защиты металла трубопровода от коррозии, без использования внешнего источника электропитания, при этом заземление рабочих элементов трибогенератора балансирует происходящие электрохимические процессы, что существенно замедляет процесс их разрушения, а их разветвленная поверхность обеспечивает максимальный фрикционный контакт с перекачиваемой средой. Эти положительные факторы являются неожиданным результатом использования предложенного технического решения.

Согласно изобретению, используют оборудование соответствующее ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии», ГОСТ 9.602-2016 «Единая система защиты от коррозии и старения».

На фиг. 1 представлена схема устройства электрохимической защиты трубопроводов от коррозии.

На фиг. 2 - заменяемый картридж трибогенератора.

Устройство содержит (фиг. 1) фланцевую вставку 1, установленную в трубопроводе 2, трибогенератор 3, рабочие элементы (фиг. 2) которого выполнены в виде сменных картриджей, каждый из которых представляет из себя диск 4 с отверстиями 5, между которыми на противоположных торцах диска расположены стержни 6, на торце фланцевой вставки установлен алюминиевый токоотвод 7, при этом картриджи соединены между собой и с фланцевой вставкой алюминиевым проводом 8, а токоотвод, соединен алюминиевым проводом 9 с углубленным в грунт алюминиевым протекторным элементом 10.

При сборке устройства, трибогенератор 3, в виде соединенных между собой алюминиевым проводом 8 картриджей, таким же проводом подсоединяют к фланцевой вставке 1 и устанавливают в проточной части трубопровода, а затем заземляют, соединяя токоотвод 7 алюминиевым проводом 9 с углубленным в грунт протекторным элементом 10. Для трубопроводов, в полости которых производится очистка при помощи прогона поршней, устройство монтируется в лупинге. Использование нескольких точек трибоэлектрической генерации постоянного тока на одном участке эксплуатируемого трубопровода с возможностью заземления, создает максимальный уровень защиты металла трубопровода от коррозии.

Устройство работает следующим образом.

При открытых задвижках (на чертеже не показаны) на трубопроводе 2 прокачиваемый поток (показан стрелкой) проходит по трубопроводу, внутри которого установлен трибогенератор 3, где электризуется за счет трения о разветвленную поверхность его рабочих элементов - отверстий 5 и стержней 6 на дисках 4, соединенных друг с другом при помощи многожильного алюминиевого провода 8. Получаемый при этом постоянный электрический ток, который возникает на рабочих элементах, по такому же проводу подается на фланцевую вставку 1, и используется для снижения разности потенциалов между стенками трубопровода и потоком перекачиваемой среды. Поскольку все детали трибогенератора изготовлены из алюминия, имеющего значение стандартного электродного потенциала меньшее, по сравнению с железом, из которого изготовлен трубопровод, электрохимическое растворение металла рабочих элементов трибогенератора обеспечивает протекание через стенки трубопровода необходимого количества катодного тока. За счет отведения избыточного потенциала, через токоотвод 7 на землю, путем присоединения его алюминиевым проводом 9 к углубленному в грунт алюминиевому протекторному элементу 10, поддерживают требуемое значение потенциалов, что существенно замедляет процесс их разрушения.

Использование предложенного устройства позволяет на 70-80% снизить скорость коррозии трубопроводов, что увеличивает срок межремонтного периода трубопроводов и, соответственно, сокращает эксплуатационные расходы.

Устройство для электрохимической защиты стального трубопровода от коррозии, содержащее фланцевую вставку, внутри которой установлен трибоэлектрический генератор, рабочие элементы которого выполнены в виде соединенных между собой перфорированных алюминиевых дисков, установленных внутри трубопровода с возможностью электрического контакта со стенкой трубопровода, и углубленный в грунт протекторный элемент, отличающееся тем, что рабочие элементы выполнены в виде заменяемых картриджей, каждый из которых представляет из себя диск с отверстиями, между которыми на противоположных торцах диска расположены стержни, на торце фланцевой вставки установлен алюминиевый токоотвод, при этом рабочие элементы соединены между собой и с фланцевой вставкой алюминиевым проводом, а токоотвод соединен алюминиевым проводом с углубленным в грунт алюминиевым протекторным элементом.

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии протяженных объектов с помощью станций катодной защиты (далее СКЗ). В заявленном способе в программное обеспечение контроллеров СКЗ и в программное обеспечение контроллера центра управления заводят номера всех точек соединения трубопровода со СКЗ и всех точек соединения трубопровода с контрольно-измерительными пунктами (далее КИП).

Интеллектуальное устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений // 2741398

Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано для защиты газопроводов, нефтепроводов и других подземных металлических сооружений. Устройство содержит трансформатор, выпрямитель, фильтр, анодные заземлители основного и N дополнительных металлических сооружений, силовые ключи, усилители, интеграторы, широтно-импульсные модуляторы, блоки управления силовыми ключами, датчики разности потенциалов, защитного потенциала, задатчик потенциала, блоки сравнения, корректоры задатчиков, масштабирующие усилители, первые и вторые датчики вхождения и покидания зоны защиты основного и N дополнительных защищаемых сооружений электротранспортом, блоки радиопередачи и радиоприема, триггеры, задатчики коррекции защитного потенциала, ключи коррекции, сумматор задатчика, блоки памяти и корректирующие регистры прохождения электротранспорта, сумматоры коррекции и корректоры потенциалов основного и N дополнительных защищаемых сооружений.

Способ совместной катодной защиты от электрохимической коррозии стальных подземных трубопроводов и футляров на участке пересечения с электрифицированной железной дорогой // 2736599

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии металлов, в частности, к защите подземных трубопроводов, выполненных из углеродистых и низколегированных сталей.

Способ определения срока вывода в ремонт анодного заземления // 2721250

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии подземных трубопроводов. В начальный момент времени ввода установки катодной защиты УКЗ в эксплуатацию выполняют измерение значения сопротивления растеканию тока с анодного заземления, входящего в состав УКЗ участка трубопровода, и выходного напряжения преобразователя УКЗ, рассчитывают токовый параметр УКЗ, периодически корректируют и измеряют выходное напряжение преобразователя УКЗ, требуемое для обеспечения эффективной защиты участка трубопровода, на основании данных измерений выходного напряжения с применением рассчитанного токового параметра определяют расчетное значение сопротивления растеканию тока с анодного заземления, строят график изменения сопротивления растеканию тока с анодного заземления во времени, отмечают предельное значение сопротивления растеканию тока с анодного заземления для данных грунтовых условий, которое экстраполируют линейной функцией во времени, и определяют время достижения сопротивления растеканию тока с анодного заземления критического значения, которое определяет срок вывода анодного заземления в ремонт.

Устройство для катодной защиты с автономным питанием // 2713898

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии и может быть использовано в коррозионно-активных электролитических средах, в частности в морской среде.

Устройство для катодной защиты подземных металлических сооружений // 2691917

Изобретение относится к устройствам для катодной защиты подземных металлических сооружений. Устройство содержит станцию катодной защиты, выполненную с возможностью подключения к защищаемому сооружению, соединенные с ней блок контроля, анодный заземлитель, измерительные блоки с электродом сравнения и канал передачи данных.

Автономное устройство для катодной защиты подземных сооружений // 2690261

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии. Автономное устройство содержит: корпус в виде стойки контрольно-измерительного пункта, оснащенного откидным кожухом, электронный блок, аккумулятор, клеммную панель, датчик и замок, размещенные на торцевом основании корпуса внутри откидного кожуха, на двухскатной крыше которого размещены солнечные панели, размещенные за пределами корпуса электрод сравнения, блок пластин-индикаторов скорости коррозии, протектор, управляемый вентильный элемент, соединительные кабели для подключения к клеммной панели, соответственно, электрода сравнения, блока пластин-индикаторов скорости коррозии, протектора, а также защищаемого сооружения, при этом электронный блок содержит входной коммутатор, преобразователь сигналов, контроллер измерения и управления, приемопередатчик с встроенной антенной и интерфейс, оснащенный соединителем для подключения внешних устройств.

Способ катодной защиты подземного стального трубопровода // 2671224

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии. Способ включает чередование контрольного и рабочего циклов, при этом в течение контрольного цикла снимают поляризационную кривую зависимости защитного потенциала участка трубопровода, расположенного в непосредственной близости от катодной станции, от логарифма выходного тока катодной станции, определяют верхний и нижний пределы регулирования защитного потенциала, выбирают значение, находящееся между верхним и нижним пределами регулирования потенциала, которое поддерживают на протяжении последующего рабочего цикла, вблизи нижнего предела регулирования, при этом в качестве верхнего предела принимают значение защитного потенциала, соответствующее резкому изменению крутизны поляризационной кривой, при этом в контрольном цикле перед процедурой снятия поляризационной кривой осуществляют дистанционную катодную поляризацию наиболее удаленных участков трубопровода, расположенных на границах защитной зоны катодной станции, до нормированного значения (-0,85 В) при отсутствии выходного тока катодной станции с помощью расположенных вблизи упомянутых удаленных участков измерительных пунктов, содержащих измеритель потенциала, датчик потенциала, протектор, размыкатель, автономный источник питания и приемопередатчик, а значение катодного потенциала (-0,85 В), до которого поляризуют наиболее удаленные участки трубопровода, принимают в качестве нижнего предела диапазона регулирования защитного потенциала.

Способ измерения поляризационного потенциала стальных трубопроводов // 2645424

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для оценки поляризационного потенциала подземных трубопроводов в процессе их электрометрического обследования.Сущность заявленного технического решения заключается в том, что предлагается в способе измерения поляризационного потенциала стального трубопровода изменение тока поляризации осуществлять путем изменения сопротивления электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных первого, второго и третьего резисторов и подключенной к двум входам схемы измерения поляризационного потенциала трубопровода, соединенным соответственно с пунктом измерения и электродом сравнения, при этом вначале усиливают и измеряют падение напряжения U1 от протекающего тока поляризации на первом и втором резисторах, подключенных к выходу пункта измерения, а далее увеличивают ток поляризации путем шунтирования первого и второго резисторов электрической цепи, измеряют усиленное падение напряжения U2 и определяют поляризационный потенциал Up по формуле где R1 - сопротивление первого резистора, подключенного к выходу пункта измерения; R 2 - сопротивление второго резистора; R 3 - сопротивление третьего резистора, подключенного к выходу электрода сравнения; Ky - коэффициент усиления падения напряжения; Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности измерения поляризационного потенциала без изменения энергетических параметров станции катодной защиты и достоверности сведений о защищенности стальных трубопроводов.

Способ катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии // 2636540

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при защите обсадных колонн и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии. Способ включает бурение шурфов до глубины, большей длины соответствующего анодного заземлителя, разбуривание каждого шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, установку ковера, по окончании бурения непосредственно перед спуском анодных заземлителей в шурф, осуществление закачки до верхнего уровня ковера глинистого раствора и токопроводящего кольматирующего раствора, спуск анодного заземлителя, установку защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты (СКЗ), регулирование параметров катодной защиты на соответствующем катодном кабеле, при этом шурфы бурят на проектном расстоянии от обсадных колонн скважин, определяют группы скважин с одинаковыми конструктивными параметрами по соответствующим сопротивлениям, между каждыми группами скважин прокладывают соответствующий общий катодный кабель, соединенный с СКЗ и параллельно с каждой из обсадных колонн скважин, а скважины с отличающимися сопротивлениями снабжают индивидуальными катодными кабелями с СКЗ, при этом анодные заземлители параллельно соединяют с общим анодным кабелем, который подсоединяют к СКЗ, а параметры катодной защиты на катодных кабелях по защитному току регулируют так, чтобы разброс параметров от среднего значения не превышал 10%.