Способ катодной защиты трубопровода от коррозии

Способ катодной защиты трубопровода от коррозии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: способ включает приложение постоянного электрического напряжения между трубопроводом и анодом, размещенным в трубопроводе, через землю посредством катодных заземлителей, соединенных с внутренним анодом, и преломление параллельно к постоянному напряжению знакопеременного напряжения с амплитудой, превышающей величину постоянного напряжения, причем токи в цепях катодных заземлителей выпрямляют. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 F 13/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4868336/26 (22) 21,09.90 (46) 30. 12. 92. Бюл. N 48 (71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Ф.И. Даутов (56) Стрижевский И,В, и др. Защита металлических сооружений от подземной коррозии, М.: Недра, 1981, с. 158, 181.

Авторское свидетельство СССР

M 1018451, кл, С 23 F 13/02, 1981.

Патент США М 3977956, кл. С 23 F

13/00, 1977.. Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, а более конкретно — к способам катодной защиты одновременно наружной и внутренней поверхностей подземных, наземных и подводных трубоп-. роводов от кОрРозии, и найдет применение в нефтегазовой промышленности и ц коммунальном хозяйстве..

Известен способ катодной защиты на.ружной поверхности трубопроводов от грунтовой коррозии, включающий приложение постоянного напряжения между трубопроводом и анодным заземлителем в грунте.

Недостатком этого способа является невозможность одновременной защиты внутренней поверхности трубопроводов от коррозии.

Известен способ катодной защиты внутренней поверхности трубопроводов, включающий приложение постоянного напряжения между трубопроводом и анода,, Ы„„1?84662 A l (54) СПОСОБ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДА 0Т КОРРОЗИИ (57) Сущность изобретения: способ включает прило>кение постоянного электрического напряжения между трубопроводом и анодом, размещенным в трубопроводе. через землю посредством катодных заземлителей, соединенных с внутренним анодом, и преломление параллельно к постоянному напряжению знакопеременного напряжения с амплитудой, превышающей величину постоянного напряжения, причем токи в Цепях катодных заземлителей выпрямляют.

3 ил.

Ф ми, соединенными с тбкопроводом, проло-женным в трубойроводе по всей его длине;

Недостатками этого способа явл> ются необходимость в низком продольном сопротивлении токопровода, требующая . большого расхода цветного металла для его изготовления, и невозможность одновременной защиты наружной поверхности трубопровода. ф.

Наиболее близким к предлагаемому яв- СЬ ляется способ катод ой защиты наружной и (Ь внутренней поверхностей трубопровода от коррозии, включающий подачу защитного тока от источника постоянного тока к трубопроводу посредством анодного заземлителя для защиты наружной поверхности ей трубопровода и отвод части тока, стекающего с анодного заземлителя на анод. размещенный внутри трубопровода, посредством катодных заземлителей, ðàñïî.-оженных вне трубопровода и соединенных с внутренними анодами, для защиты внутренней поверхности трубопровода.

Этот способ позволяет одной катодной установкой защищать одновременно наружную и внутреннюю поверхности трубопровода. Однако из-за высокого сопротивления (омического и поляризаци- 5 он ного цепей катодн ых заземл имел ей и внутренних анодов требуется приложение высокого напря>кения на трубопровод, что приводит к перезащите наружной поверхности трубойровода, А это вызывает разру- 10 шение изоляции трубопровода выделя ющимися на оголенных участках водородом и щелочью и снижение механиче-.. ской прочности металла за счет наводороживания этим >ке водородом, т.е, в 15 конечном счете к снижению эффективности защиты, Цель изобретения — повышение эффективности защиты трубопровода от коррозии; .. 20

Эта цель достигается тем, что в способе катодной защиты трубопровода от коррозии, включающем приложение постоянного электрического напpA>KBHI между трубопроводом и анодом, размещенным в трубоп- 25 роводе, через землю посредством катодных заземлителей, соединенных с внутренним

" анодом, новым является то, что параллельно к постоянному напряжению прикладывают знакопеременное напряжение с 30 амплитудой, превышающей величину постоянного напряжения, причем токи в цепях катодных заземлителей выпрямля1от, При изучении других известных решений в данной области техники признаки, 35 — Ьтличающие заявленное изобретение от прототипа, не выявлены, Некоторую анало- . гию имеет способ катодной защиты подземных трубопроводов, включающий подачу на трубопровод посредством анодного зазем- 40 лителя постоянного напряжения, получае- ° мого двухполупериодным выпрямителем по мостовой схеме. При этом на выходе выпрямителя получается, строго говоря, йе йостоянное по величине, а пульсирующее 45 напряжение, которое можно рассматривать как Сумму постоянного и знакопеременного несинусоидального напряжений. Однако из-за тбго, что амплитуда переменной составляющей равна величине постоянной со- 50 ставляющей, в сумме получается

"знакопостоянное пульсирующее напря>кение. Такое напряжение при катодной защите действует точно так же, как и постоянное найряжение, если его среднее значение 55 равно величине постоянного напряжения. В. предложенном способе к постоянному или знакопостоянному напряжению прйкладывают знакопеременное напряжение; амплитуда которого превышает вели чину постоянного или среднее значение знакопостояннога напряжения, При этом в сумме получается знакопеременнае напря>кение с постоянной составляющей. В предложенном способе именно наличие напря>кений противоположного знака придает способу новое свойство — препятствует избыточной поляризации наружной поверхности трубопровода, не снижая поляризацию внутренней поверхности за счет выпрямления тока, отводящегося для защиты внутренней поверхности трубопровода.

На фиг, 1 изображена схема катодной защиты наружной и внутренней поверхно.стей подземного трубопровода, перекачивающего агрессивную воду; на фиг. 2— временные диаграммы напря>кений на выходе источника тока; на фиг. 3 — временные диаграммы напряжения, прило>кенного к внутреннему аноду.

Способ осуществляется следующим образом.

Для катодной защиты от грунтовой коррозии трубопровода 1 (см. фиг. 1) диаметром

d=0,3 м, длиной 2 км, с сопротивлением наружной изоляции 1000 Ом м между анодг ным заэемлителем 4 с сопротивлением 0,5

Ом, удаленным от трубопровода 1 на 200 м и представляющим собой графитовый электрод диаметром 100 мм, длиной 50 м, уложенный в грунт с удельным сопротивлением

15 Ом м на глубине 2 м от поверхности земли, и трубопроводом 1 посредством источника 3 прикладывают постоянное напряжение U=1 В, обеспечивающее наложенную разность потенциалов "трубаэемля" около Ьр=0,5 В. и среднюю плотность тока защиты jl=-0,5 мА/м . г

При отсутствии изоляции внутренней поверхности трубопровода 1, транспортирующего нефтепромысловую сточную воду

2, длл полнбй 3 ащ ит ы внутренней поверхности требуется плотность тока р=42 .мА/M . г

Для обеспечения такой плотности тока внутри трубопровода по всей его длине устанавливают титановый проволочный анод б диаметром 5 мм с анодностойким покрытием толщиной 10 мкм из двуокиси рутения, который через каждый L=200 м соединяют с катодными заэемлителями 5, размещенными вертикально в грунте на расстоянии 20 м от трубопровода и представляющими собой стальные трубчатые электроды диаметром

100 мм и длиной 10 м, через диоды 7. Суммарное сопротивление каждой секции внутреннего анода с диодом и катодным заземлителем составляет при указанных ïàраметрах R=1,5 Ом. Защитный ток трубопровода в пределах каждой секции длиной

1784662

L=200 м составляет Ь= лбЦ = т 0,3 200

0,042=8 А. Величина тока, втекающего в каждый катодный заземлитель, определяется разностью потенциалов грунта, где расположен катодный заземлитель, и трубы, 5 которая, как приведено выше, составляет

0,5 В, и сопротивлением цепи катодного заземлителя, составляющим 1,5 Ом. Следовательно, источник постоянного тока 3 с выходным напряжением U=1 8, 10 обеспечивающий разность потенциалов

"грунт-труба" Ьр=0,5 В, создает ток.для защиты внутренней поверхности трубы в цепи каждого катодного заземлителя всего

l= hp/R=.0,5/1,5=0,33 А вместо требуемых 8 15

А, Поэтому для полной защиты внутренней поверхности необходимо дополнительно к постоянному напряжению приложить знакопеременное синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц с амплитудой Urn=72 В со 20 средним значением напряжения при однополупериодном выпрямлении Ucp=Um/êÃ

=72/ 23 В;Такое напряжение создает разность потенциалов "грунт-труба", равную

Ь/ = U Ьр =-, 0,5=11,5 В, которая обесИ, 23 25 печит ток в цепи каждого диода

I = hp/R=11,5/1,5=7,7 А, Суммарный ток будет равен Ic I+I =0,33+77=8,03 А, что близко к требуемому, равному 1>--8 А. Сле- 30 довательно, амплитуда переменного напряжения найдена правильно.

Количественно. превышение амплитуды переменного напряжения над напряжением постоянного тока зависит от многих фак- 35 торов и определяется расчетом. Но основными исходными параметрами грубопровода, от которых зависит это превы-. шение, являются плотность защитного тока внутренней поверхности трубопровода, со- 40 противление цепи каждого катодного заземлителя с соответствующей частью внутреннего анода, расстояние между катодными заземлителями, Покажем это на другом примере с иными основными исходными параметрами трубопровода (обозначения прежние): jz=10 мА/м, L=100 м, R=1

Ом, остальные параметры те же, Тогда защитный ток для одной секции, включающей одно катодное заземление и соответствующую часть внутреннего анода, будет равен з= х 00,3 100 0,01=.0,94 А, из нйх 0,33 А обеспечивается постоянным напряжением, следовательно,. наложением переменного напряжения требуется получить еще

1 =Is-l=0,94 — 0,33=0,67 А, что потребует создания дополнительной разности потенциалов "грунт-труба" hp=l R=0,61

1,5=0,915 В, Для этого необходимо наложить переменное напряжение со средним Ы 0,915 значением Оср=U =1 =1,83 В, а ! амплитуда такого напряжения при однополупериодном выпрямлении составит Um- cp=,,й 1,83=5,75 В.

Как видно, в последнем примере амплитуда знакопеременного напряжения превышает постоянное напряжение всего

Um/0=5,75/1=5,75 раза, Формула изобретения

Способ катодной защиты трубопровода от коррозии, включающий приложение постоянного электрического напряжения между трубопроводом и анодом, размещенным в трубопроводе, через землю, посредством катодных заземлителей, соединенных с внутренним анодом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты; параллельно к постоянному напряжению прикладывают знакопеременное напряжение с амплитудой, превышающей величину постоянного напряжения, причем токи в цепях катодных заземлителей выпрямляют, 1784662

Составитель Ф, Даутов УМ. 8.

Техред М.Моргентал Корректор И. Шула

Редактор

Заказ 4349 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101