Способ катодной защиты подземного объекта

Авторы патента:

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

Владельцы патента RU 2768063:

Общество с ограниченной ответственностью "Завод нефтегазовой аппаратуры Анодъ" (RU)

Изобретение относится к катодной защите подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано при электрохимической защите трубопроводов, проложенных в грунте. Способ включает соединение подземного объекта со станцией катодной защиты, размещение вблизи защищаемого объекта анодных заземлителей, связанных со станцией катодной защиты, при этом на одном участке подземного объекта, исходя из требуемых значений защитных электрических характеристик и свойств грунта на этом участке, определяют необходимое количество анодных заземлителей и определяют необходимые материалы анодных заземлителей, далее на участке формируют анодное поле, размещая на нем не менее двух различных анодных заземлителей, у которых материал выполнения одного анодного заземлителя отличается от материала другого анодного заземлителя. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности катодной защиты подземного объекта. 1 ил.

Изобретение относится к катодной защите подземных металлических сооружений от коррозии, может использоваться при электрохимической защите трубопроводов, проложенных в грунте.

Известна система катодной защиты группы скважин и устройство для обнаружения дефектов скважин с двойным анодом по патенту Китая CN208995604, C23F13/10, C23F13/22, 2019г. Данный аналог содержит устройство дистанционного мониторинга, шкаф цифрового мониторинга, скважину с двойным анодом. Двойной анод состоит из корпуса вспомогательного анода и корпуса основного анода, причем корпус вспомогательного анода устанавливают внутри корпуса основного анода. Вспомогательный анод выполняют из жаропрочного алюминиевого сплава, основной анод выполняют из высококремнистого чугуна. Система катодной защиты не обладает достаточной надежностью. При изменении внешних условий происходит ухудшение работы такого двойного анода, это приводит к тому, что характеристики анодного поля не стабильны во времени.

Известен способ эксплуатации трубопроводов системы нефтесбора и поддержания пластового давления нефтяного месторождения по патенту РФ №2303122, E21B 41/02, C23F 13/00, 2007г. Данный аналог включает монтаж установки катодной защиты, создание разности потенциалов между трубопроводами и анодными заземлителями. Анодные заземлители устанавливают по обе стороны от трубопровода. При включении катодной защиты и установке необходимой величины защитного тока формируется защитная зона, которая защищает трубопровод от коррозии. Недостатком является возможность ухудшения анодного поля при сезонных изменениях погодных условий, невысокая эффективность защиты в определенные периоды работы установки катодной защиты.

В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран способ защиты от электрохимической коррозии участка стального подземного сооружения, находящегося в агрессивной окружающей среде по патенту РФ №2609121, C23F13/02, 2017г. Данный способ включает в себя установку дополнительных источников постоянного тока с точками дренирования, установку дополнительных анодных заземлителей, формирование защитных зон. Анодные заземлители выполняют из материалов, стойких к электролитическому растворению, а количество анодных заземлителей определяют, исходя из величины переходного сопротивления анодного заземления и требуемой величины катодного тока для защиты сооружения. Каждый дополнительный источник тока, подключенный к основной электрозащитной установке, обеспечивает свою эффективную зону защиты сооружения. В аналоге исключают образование на защищаемом подземном сооружении анодных зон, приводящих к коррозионным разрушениям. Это достигают за счет увеличения количества анодных заземлителей. Однако анодное поле, создаваемое анодами одного типа, изменяет защитные свойства в разные периоды работы при изменении внешних условий. В какие-то периоды времени возможно ускоренное растворение анодов и неравномерность характеристик защиты. Недостатком является малая эффективность коррозионной защиты, необходимость использования средств для управления и регулирования защитными характеристиками.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности катодной защиты подземного объекта.

Технический результат достигается за счет того, что в способе катодной защиты подземного объекта, включающем соединение защищаемого объекта со станцией катодной защиты и формирование анодного поля защищаемого объекта, согласно изобретению, анодное поле формируют, размещая вблизи защищаемого объекта не менее двух анодных заземлителей, связанных с единой станцией катодной защиты, при этом используют анодные заземлители, у которых материал выполнения одного анодного заземлителя отличается от материала другого анодного заземлителя.

Технический результат обеспечивается тем, что используют анодные заземлители, выполненные из разных материалов и обладающие разными свойствами. Использованием различных типов анодов создают единое анодное поле объекта. Защитные характеристики металлических, графитовых, графитопластовых, полимерных анодных заземлителей неодинаковы при одних и тех же внешних условиях работы, таких как влажность грунта, проводимость, удельное сопротивление, сопротивление растеканию электрического тока. Сочетание анодных заземлителей из разных материалов, применяемых в одной системе катодной защиты, позволяет повысить эффективность действия анодного поля на защищаемый объект. Так, например, возможность держать большие токовые нагрузки и малое сопротивление растеканию в низкоомных грунтах обеспечивают за счет использования металлических анодов, малое сопротивление растеканию в высокоомных грунтах, малую растворимость и долгий срок службы обеспечивают применением полимерных анодов. В различное время года меняется удельное сопротивление грунта, весной и осенью сопротивление грунта низкое, зимой - высокое, в результате изменяется и созданное анодное поле электрохимической защиты. Использование хотя бы двух анодных заземлителей из разных материалов, например, из металла и полимера, или из металла и графита, позволяет получить стабильные защитные характеристики, в частности, стабильные характеристики сопротивления растеканию. Материалы анодов для конкретного участка выбирают исходя их свойств этого участка таким образом, чтобы сочетание создаваемых электрических характеристик обеспечивало эффективную защиту объекта на данном участке при любом изменении внешних условий.

На фигуре представлена структурная схема катодной защиты трубопровода с применением анодов из различных материалов.

Анодные заземлители 1, 2, 3 состоят из токопроводящих электродов, корпуса которых выполнены из разных токопроводящих материалов, таких как, металл, графит, полимерный токопроводящий материал, возможно использование композитного материала, содержащего соединение металла или полимера с электропроводящим графитом или техуглеродом. Например, в анодах марки «Менделеевец» применяют металл или сплавы металла, в анодах ЭГТ применяют графит и композиты или полимеры с электропроводящим графитом, в анодах АЗП-РА - композиты или полимеры с электропроводящим техническим углеродом.

Способ электрохимической защиты подземных металлических сооружений осуществляют следующим образом.

К защищаемому объекту, например, трубопроводу 4, находящемуся в почве, от отрицательного полюса источника тока 5 подводят кабель. В качестве источника тока 5 может использоваться катодная станция. Положительный полюс источника тока 5 соединяют с анодными заземлителями 1, 2, 3 выполненными из разных токопроводящих материалов и размещенными в грунте ниже защищаемого трубопровода 4. Необходимое количество анодных заземлителей и материалы заземлителей определяют исходя из требуемых значений защитных электрических характеристик и свойств грунта на участке вблизи защищаемого объекта 4. После подключения анодных заземлителей 1, 2, 3 к положительному полюсу источника тока 5, а защищаемого сооружения 4 - к отрицательному полюсу, защищаемый объект 4 становится катодом. Ток идет по цепи: анодный заземлитель 1, 2, 3 - почвенный электролит - объект защиты от коррозии 4. В процессе защиты электроды 1, 2, 3 растворяются и разрушаются, сохраняя неповрежденным объект защиты 4. Правильный выбор материалов заземлителей позволяет обеспечивать эффективность катодной защиты, тем самым гарантируя долговечность и работоспособность защищаемой металлической конструкции 5. Каждый из анодных заземлителей 1, 2, 3 выполняют из материла отличного от соседнего анодного заземлителя. Могут использовать металл, графит, полимерный токопроводящий материал, или композитный материал, содержащий соединение металла или полимера с электропроводящим графитом или техуглеродом. Различные типы анодов обладают различными уникальными свойствами. Помимо металлических анодных заземлителей используют слаборастворимые железокремнистые или ферросилидовые материалы. Условия эксплуатации ферросилидовых электродов - это среды с высокой и средней коррозионной агрессивностью при удельном электрическом сопротивлении грунта до 100 Ом*м. В качестве материала анодов могут применять магнетит, он имеет очень низкую скорость растворения до 0,04 кг/А⋅год. В связи с низкой скоростью растворения геометрические размеры такого заземлителя во время эксплуатации изменяются незначительно, что обеспечивает практически стабильное сопротивление растеканию тока. Ввиду большой допустимой плотности тока, магнетит используют в разное время года, в различных грунтах с широким спектром свойств, в морской и пресной воде, а также в прочих средах с высокой коррозионной агрессивностью. В качестве малорастворимого материала анодного заземлителя могут использовать графит, электронная проводимость с удельным электрическим сопротивлением, которого равна 2÷5^*10⁻⁵Ом*м, плотность - 1600-2100 кг/м³. Скорость растворения графита слабо зависит от плотности анодного тока. Условия эксплуатации графитовых электродов - это грунты с пониженной влажностью. Применяя различные типы анодов в системе катодной защиты, относящейся, например, к одному участку, на котором работает одна станция катодной защиты, получают стабильные характеристики сопротивления растеканию. Эффективность работы системы катодной защиты повышается за счет того, что при использовании анодов различных по составу, создаются стабильные защитные характеристики на протяжении всего времени работы анодных заземлителей вне зависимости от погодных условий и состава грунта.

Таким образом, предлагаемый способ электрохимической защиты позволяет повысить эффективность работы системы катодной защиты.

Способ катодной защиты подземного объекта, включающий его соединение со станцией катодной защиты, размещение вблизи защищаемого объекта анодных заземлителей, связанных со станцией катодной защиты, отличающийся тем, что на одном участке подземного объекта, исходя из требуемых значений защитных электрических характеристик и свойств грунта на этом участке, определяют необходимое количество анодных заземлителей и определяют необходимые материалы анодных заземлителей, далее на участке формируют анодное поле, размещая на нем не менее двух различных анодных заземлителей, у которых материал выполнения одного анодного заземлителя отличается от материала другого анодного заземлителя.

Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано для защиты газопроводов, нефтепроводов и других подземных металлических сооружений при их пролегании в зоне движения рельсового электротранспорта. Устройство содержит трансформатор, выпрямитель, фильтр, анодные заземлители основного и дополнительных металлических сооружений, силовые ключи, вентили, фильтры, интеграторы, модуляторы, датчики и задатчики защитного потенциала, блоки сравнения, корректоры, масштабирующие усилители, датчики вхождения и покидания зоны защиты электротранспортом, блоки радиопередачи, триггеры, сумматор, блоки памяти, корректирующие регистры, элементы контроля коррозии, сумматоры расчета действия коррозии, интегральные корректоры коррозии по потенциалу основного и дополнительных защищаемых сооружений.

Устройство комбинированной катодной защиты с автономным питанием от возобновляемых источников энергии // 2752495

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных и подводных сооружений от коррозии. Устройство содержит фотоэлектрические панели, ветрогенератор, блок формирования амплитуды импульсов, анодный заземлитель, электрод сравнения, протектор, размыкатель.

Устройство электрохимической защиты стальных трубопроводов от коррозии // 2748188

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.

Способ защиты от коррозии подземного трубопровода // 2746108

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 характеризуется тем, что на участке пересечения стального подземного трубопровода и футляра с железной дорогой, расположенных в зоне защиты от катодного преобразователя на расстоянии свыше 500 м от точки дренирования катодного преобразователя, устанавливают две протекторные группы, расположенные вправо и влево от полотна железной дороги, подключенные дренажным кабелем через блок регулируемых сопротивлений, установленных в отдельных контактных устройствах, с медно-сульфатными электродами сравнения на трубопроводе и футляре, и осуществляют непрерывную во времени катодную поляризацию стального подземного трубопровода и стального подземного футляра на участке пересечения с железной дорогой за счет наведения величины защитного суммарного и поляризационного потенциала, требуемого для защиты трубопровода и футляра.

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 содержит солнечную батарею, электрод сравнения, электромагнитный размыкатель, электрическую систему преобразования тока, при этом оно содержит нерастворимый анод и электроизмерительные приборы в виде потенциометра и амперметра, электрическая система преобразования тока выполнена в виде импульсного преобразователя постоянного тока, при этом выводы солнечной батареи соединены с питающими входами импульсного преобразователя постоянного тока, электропитание катушки электромагнитного размыкателя выполнено от импульсного преобразователя постоянного тока, минусовой его выход электрически соединен с защищаемым сооружением, а плюсовой выход соединен с нерастворимым анодом через переключающий контакт электромагнитного размыкателя, амперметр установлен в разрыв цепи питания нерастворимого анода, потенциометр одним зажимом соединен с электродом сравнения, а другим зажимом соединен с защищаемым сооружением.

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.