Способ выполнения анодного заземления

Авторы патента:

C23F13/00 - Предотвращение коррозии металлов путем анодной или катодной защиты

Владельцы патента RU 2751713:

Акционерное общество "Гипрогазцентр" (RU)

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от грунтовой коррозии. Бурят скважину, которая на участке действия анодного заземления параллельна защищаемому сооружению и проходит ниже уровня грунтовых вод и уровня промерзания грунта. Измеряют величину потенциала сооружение - земля относительно медно-сульфатного электрода сравнения. Разбивают участок выполнения анодного заземления на интервалы, характеризуемые различным защитным потенциалом. Определяют интервалы влияния защитных заземлений и заземлений молниезащиты на параметры натекания катодного тока на защищаемое сооружение, на которых значение потенциала сооружение - земля снижено по абсолютной величине по причине экранирования тока катодной защиты элементами системы защитного заземления, электрически связанными с катоднозащищаемым сооружением. В пробуренной скважине на данном интервале устанавливают трубы, выполненные в виде двух соединенных полуобечаек из материалов различного электрического сопротивления, при этом при установке труб поворачивают трубу таким образом, чтобы полуобечайка из материала с более высоким электрическим сопротивлением была обращена к защитному заземлению. Конструкцию из двух полуобечаек, сваренных между собой, соединяют с трубами из токопроводящего материала, внутрь при помощи троса протягивают защитные электроды и закачивают электропроводящий раствор. Технический результат - повышение срока службы анодного заземления при наличии негативного влияния элементов системы защитного заземления и молниезащиты на параметры токораспределения в системе катодной защиты. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от грунтовой коррозии и может использоваться с целью ресурсосбережения при устройстве и эксплуатации анодного заземления в составе установок катодной защиты газонефтепроводов и оборудования промышленных площадок.

Известно устройство горизонтального анодного заземления, включающее траншею, которую выполняют вдоль защищаемого сооружения, электроды анодного заземления, размещенные в траншее, контрольно-измерительные колонки для контроля эффективности электрохимической защиты, кабели для соединения электродов и токопроводящий раствор, покрывающий электроды (патент РФ №2407824, опубл. 27.12.2010 г.). Недостатком данного технического решения является трудоемкость его применения в составе установок катодной защиты от коррозии трубопроводов промышленных площадок с целью выравнивания распределения защитного потенциала при наличии влияния смежных систем, например, элементов системы защитного заземления, электрически связанных с катоднозащищаемыми трубопроводами.

Известен способ выполнения анодного заземления, включающий бурение скважины преимущественно горизонтально, вдоль подземного сооружения с выходом на дневную поверхность с обоих концов скважины, обсадку скважины и протягивание в нее электродов с установкой их в горизонтальной части скважины ниже уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта. Скважину обсаживают перфорированными неметаллическими трубами или электропроводными трубами из композиционного материала, а электроды подключают к кабелям, выходящим на дневную поверхность с обоих концов скважины (патент РФ №2521927, опубл. 10.07.2014 г.).

Недостатком способа является неравномерность распределения защитного потенциала по длине трубопровода, в частности наблюдается снижение разности потенциалов «сооружение-земля» при образовании дефектов изоляционного покрытия, при этом существенно повышается риск выхода величины защитного потенциала за пределы минимально допустимых значений (в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164-98) при экранировании токов катодной защиты контурами защитного заземления.

Известен также способ выполнения анодного заземления, взятый нами в качестве прототипа, заключающийся определении уровней грунтовых вод и промерзания грунта на участке выполнения анодного заземления, бурении ниже этих уровней скважины вдоль защищаемого сооружения, предварительном измерении переходного сопротивления изоляционного покрытия сооружения, в состав средств электрохимической защиты которого входит выполняемое анодное заземление, разбивке участка на интервалы, характеризуемые различным сопротивлением покрытия, выбором сопротивления труб из токопроводящего композита, соответствующего каждому интервалу, установкой труб из токопроводящего композита таким образом, чтобы после их размещения в скважине трубы с определенным сопротивлением располагались в соответствующем интервале (патент РФ №2695101, опубл. 19.07.2019 г.).

Однако, при наличии электрического соединения рассматриваемого участка трубопровода, находящегося под действием катодной защиты, с элементами системы защитного заземления и молниезащиты, возникает экранирование катодного тока, вызывающее опасность преждевременного выхода их строя анодных заземлителей, входящих в состав установки катодной защиты, по причине повышения скорости износа материала вследствие нерационального токораспределения в системе катодной защиты независимо от материала, из которого выполнены анодные заземлители, и его удельного электрического сопротивления, что является недостатком данного способа.

Технический результат заключается в повышении срока службы анодного заземления при наличии негативного влияния элементов системы защитного заземления и молниезащиты на параметры токораспределения в системе катодной защиты.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности работы анодного заземления, входящего в состав установки катодной защиты от коррозии трубопроводов, электрически связанных с системой защитного заземления и молниезащиты оборудования промышленных площадок.

Поставленная задача решается путем реализации способа выполнения анодного заземления, включающего определение уровней грунтовых вод и промерзания грунта на участке выполнения анодного заземления, бурение ниже этих уровней скважины вдоль защищаемого сооружения, размещение в скважине труб из токопроводящего материала различного электрического сопротивления, размещение в трубах анодных электродов, подключение электродов к станции катодной защиты, при этом измеряют величину потенциала сооружение - земля относительно медно-сульфатного электрода сравнения, определяют интервалы влияния системы защитных заземлений и заземлений молниезащиты на параметры натекания катодного тока на защищамое сооружение, на которых значение потенциала сооружение-земля снижено по абсолютной величине по причине экранирования тока катодной защиты элементами системы защитного заземления, электрически связанными с катоднозащищаемым сооружением, в пределах установленных интервалов влияния размещают трубы, выполненные в виде двух соединенных полуобечаек из материалов различного электрического сопротивления, при этом при установке труб поворачивают трубу таким образом, чтобы полуобечайка из материала с высоким электрическим сопротивлением была обращена к защитному заземлению.

На фиг. 1 представлена схема установки протяженного анодного заземления 1, входящего в состав станции катодной защиты 2, подключенной к участку подземного трубопровода 3, электрически соединенного с вертикальным стержневым заземляющим электродом 4. В зоне сближения протяженного анодного заземления 1 с вертикальным заземляющим электродом 4 располагается вставка 5 в виде двух полуобечаек, соединенных между собой посредством сварки: одна полуобечайка выполнена из токопроводящего материала с удельным электрическим сопротивлением ρ₁, Ом⋅м, вторая полуобечайка выполнена из токопроводящего материала с удельным электрическим сопротивлением ρ₂, Ом⋅м, причем ρ₂>ρ₁.

Способ выполнения анодного заземления осуществляют следующим образом.

Выполняют анализ гидрогеологических характеристик грунта вдоль защищаемого сооружения. Методом наклонно-направленного либо горизонтально-направленного бурения бурят скважину, которая на участке действия анодного заземления параллельна защищаемому сооружению и проходит ниже уровня грунтовых вод и уровня промерзания грунта. Оба конца скважины выходят на дневную поверхность.

Измеряют величину потенциала сооружение-земля относительно медно-сульфатного электрода сравнения.

Разбивают участок выполнения анодного заземления на интервалы, характеризуемые различным защитным потенциалом. Определяют интервалы влияния защитных заземлений и заземлений молниезащиты на параметры натекания катодного тока на защищаемое сооружение, на которых значение потенциала сооружение-земля снижено по абсолютной величине по причине экранирования тока катодной защиты элементами системы защитного заземления, электрически связанными с катоднозащищаемым сооружением.

В пробуренной скважине на данном интервале устанавливают конструкцию из двух полуобечаек, соединенных между собой посредством сварки, причем материал полуобечаек выбирают таким образом, чтобы удельное электрическое сопротивление материала полуобечайки, расположенной со стороны зоны размещения системы защитного заземления, экранирующего ток катодной защиты, было больше величины удельного электрического сопротивления материала второй полуобечайки.

Конструкцию из двух полуобечаек, сваренных между собой, соединяют с трубами из токопроводящего материала, внутрь при помощи троса протягивают защитные электроды и закачивают электропроводящий раствор.

Пример

На территории газораспределительной станции расположен узел учета расхода газа, оборудование которого заземлено с использованием вертикальных заземляющих электродов длиной 1500 мм, установленных в грунт и соединенных заземляющей шиной, подключенной к общему контуру защитного заземления промышленной площадки. По результатам электрометрического обследования системы катодной защиты подземных технологических трубопроводов и оборудования установлено, что в зоне установки заземляющих электродов наблюдается локальное снижение величины защитного потенциала, что указывает на опасность возникновения и развития коррозии подземных трубопроводов по причине натекания катодного тока на элементы защитного заземления. С целью приведения потенциала «труба-земля» к нормируемому значению в соответствии с ГОСТ Р 51164-98 требуется вдоль рассматриваемого участка требуется установить протяженный анодный заземлитель.

По проектной документации определяют глубину заложения трубопровода, тип и характеристики грунтов, уровень грунтовых вод.

Для установки протяженного анодного заземления выбирают трубы, изготовленные из токопроводящего композита с удельным электрическим сопротивлением, равным 5000 Ом и 10000 Ом⋅м. Из двух полуобечаек, вырезанных из данных труб, например, путем выполнения сварного соединения по продольным швам собирают конструкцию, устанавливаемую в зоне натекания катодного тока на защитное заземление. Соединяют конструкцию из двух полуобечаек и с трубами из токопроводящего композита. При помощи оборудования для наклонно-направленного бурения бурят скважину диаметром 168 мм, которая проходит на глубине заложения нижней образующей трубопровода. В скважину протягивают конструкцию из труб внешним диаметром 120 мм из токопроводящего композиционного материала, поворачивая его таким образом, чтобы полуобечайка с удельным электрическим сопротивлением токопроводящего композита равным 10000 Ом⋅м располагалась со стороны участка, на котором расположены элементы контура защитного заземления, оказывающие экранирующее действие на протекание катодного тока.

В трубу из токопроводящего композита протаскивают протяженный гибкий анод типа ПВЕК по ТУ 3435-005-97598003-2011 длиной 1000 м с кабелями, выходящими на дневную поверхность из обоих концов скважины, и подключают их к станции катодной защиты.

Включают станцию катодной защиты и регулируют силу тока на выходе станции таким образом, чтобы разность потенциалов «сооружение-земля» находилась в пределах диапазона, соответствующего ГОСТ Р 51164-98. Устанавливают, что при силе тока на выходе станции катодной защиты равной 0,12 А разность потенциалов «сооружение-земля» на подводном переходе газопровода соответствует ГОСТ Р 51164-98.

Способ выполнения анодного заземления, включающий определение уровней грунтовых вод и промерзания грунта на участке выполнения анодного заземления, бурение ниже этих уровней скважины вдоль защищаемого сооружения, размещение в скважине труб из токопроводящего материала различного электрического сопротивления, размещение в трубах анодных электродов, подключение электродов к станции катодной защиты, отличающийся тем, что измеряют величину потенциала сооружение - земля относительно медно-сульфатного электрода сравнения, определяют интервалы влияния системы защитного заземления и молниезащиты на параметры натекания катодного тока на защищаемое сооружение, на которых значение потенциала сооружение - земля снижено по абсолютной величине по причине экранирования тока катодной защиты элементами системы защитного заземления, электрически связанными с катоднозащищаемым сооружением, в пределах установленных интервалов влияния размещают трубы, выполненные в виде двух соединенных полуобечаек из материалов различного электрического сопротивления, при этом при установке труб поворачивают трубу таким образом, чтобы полуобечайка из материала с высоким электрическим сопротивлением была обращена к защитному заземлению.

Изобретение относится к протекторной защите и может быть использовано при защите от коррозии скважинного погружного оборудования. Способ включает предварительное прикрепление к нижней части погружного оборудования протектора с образованием гальванической пары, в которой погружное оборудование является катодом, протектор - анодом, а жидкость - электролитом, и с постепенным разрушением протектора, которое контролируют датчиком, размещенным на погружном оборудовании и состоящим из диэлектрической подложки и токопроводящих перемычек разного размера, связанных с единым основанием, путем контроля электрических параметров на выводах от перемычек и от основания, при этом перемычки выполняют из материала протектора электрохимической защиты от коррозии, размеры перемычек выполняют соответствующими различным весовым частям протектора, датчик размещают в одной среде с протектором, контролируют последовательное изменение разницы потенциалов между основанием и перемычками, вычисляют оставшееся время работы протектора до изменения разницы потенциалов между основанием и перемычкой самого большого размера и заменяют протектор до его полного растворения.

Способ и устройство обнаружения участков перезащиты металла трубопровода // 2743885

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии и предназначено для работы в составе системы катодной защиты для выявления участков перезащиты металла подземных сооружений, например трубопроводов. Технический результат заключается в обеспечении безопасного оперативного обнаружения участков перезащиты металла.

Способ противокоррозионной защиты катодно-поляризуемых подземных металлических сооружений со слоем полимерного компаунда в изолирующем покрытии, полимерный компаунд для изолирующего покрытия катодно-поляризуемых подземных металлических сооружений и применение микрочастиц анионита // 2743604

Изобретение может быть использовано при строительстве и ремонте подземных металлических сооружений и, предпочтительно, для промысловых, технологических и магистральных нефте-, газо-, продуктопроводов. Способ противокоррозионной защиты катодно-поляризуемых подземных металлических сооружений с полимерным слоем мастики в изолирующем покрытии заключается в катодной поляризации от внешнего источника постоянного тока металлического сооружения, на котором предварительно формируют изоляционное покрытие, которое на основе праймера адгезионно прилегает к металлической поверхности.

Устройство для электрохимической защиты автомобиля от коррозии // 2742621

Предложено устройство для электрохимической защиты автомобиля от коррозии. Устройство содержит протекторы (1, 2), имеющие отрицательный электродный потенциал по отношению к потенциалу металла кузова (3) автомобиля и прикрепленные к нему.

Способ катодной защиты трубы // 2740024

Изобретение относится к электрохимической защите конструкций от коррозии и может быть использовано при защите металлоконструкций без дополнительного источника питания. Расширение арсенала технических средств, используемых в электрохимической защите от коррозии, путем реализации нового средства и повышение надежности электрохимической защиты достигают тем, что способ катодной защиты металлической трубы от коррозии включает электрическое соединение защищаемой трубы с анодом в виде трубы и создание защитного потенциала, при этом на поверхности защищаемой трубы с натягом устанавливают трубчатый элемент из пьезоматериала, соединенный с натягом с анодом, а для создания защитного потенциала регулируют величину натяга на трубчатый элемент из пьезоматериала, выбирают величину защитного потенциала и обеспечивают постоянное усилие натяга.

Способ гибридной электрохимической защиты металлических резервуаров // 2739387

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для электрохимической защиты металлических резервуаров с агрессивной средой. Способ включает пропускание постоянного электрического тока между резервуаром и группой анодов с обеспечением защитного потенциала на сооружении за счет постепенного растворения анодов, при этом периодически проводят электрохимическую активацию группы анодов путем подачи на аноды тока с другим потенциалом, при этом аноды сверху покрывают металлом, стоящим в ряду напряжений металлов левее, чем металл резервуара, защитный потенциал подают на аноды периодически с замером силы тока с периодами включения защитного потенциала, выбранными для максимальной защиты резервуара от коррозии, при этом подачу на аноды тока с другим потенциалом периодически производят при силе тока, превышающей пороговую силу тока.

Способ и устройство защиты от электрохимической коррозии сварной металлоконструкции // 2734884

Изобретение может быть использовано при изготовлении и ремонте листовых, оболочковых, резервуарных, трубных, а также корпусных, решетчатых и других металлоконструкций, стойких к электрохимической коррозии и выполняемых из взаимозаменяемых заготовок с близкими толщинами и физико-химическими свойствами.

Направляющая насадка гребного винта // 2722082

Изобретение относится к судовым движителям, а именно к направляющей насадке. Направляющая насадка выполнена с возможностью вращения вокруг оси вращения (А) гребного винта, которая включает простирающийся вдоль оси вращения (А) и окружающий гребной винт кожух направляющей насадки с внутренней и наружной поверхностями, совместно образующими обтекаемый профиль, и по меньшей мере с одним жертвенным анодом, расположенным на наружной поверхности кожуха направляющей насадки.

Автономный кожухотрубчатый термоэлектрогенератор // 2715268

(57) Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии в процессе транспортирования в трубах теплоносителей. Термоэлектрогенератор содержит участок трубопровода, на котором расположены продольные теплоэлектрические секции, соединенные перемычками с одноименными коллекторами электрических зарядов, образуя термоэлектрические блоки, снабженные токовыводами с одноименными зарядами, каждая секция состоит из составленных параллельно друг за другом термоэлектрических преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены и соединены между собой, образуя верхние и нижние спаи, причем нижние спаи в каждой теплоэлектрической секции согнуты под углом 90°, продольно соединены сверху уголком, выполненным из материала с высокой теплопроводностью и зажаты с противоположной стороны параллельной крепежной полосой из диэлектрического материала, торцы которой совместно с торцами уголка прижаты к поверхности трубопровода, нижние спаи и нижняя часть термоэлектрических преобразователей покрыты слоем диэлектрического материала, пространство между нижними спаями на высоту крепежных полос заполнено теплоизоляционным материалом, теплоэлектрические секции закрыты цилиндрическим кожухом из коррозионноустойчивого материала и состоящим из двух полуцилиндрических кожухов, снабженных продольными фланцами с крепежными отверстиями и торцевыми крышками, внутренняя поверхность полуцилиндрических кожухов снабжена завихрителями, расположенными относительно оси трубопровода под углом 45°, верхний полукожух снабжен двумя вертикальными заборными трубами по краям полуцилиндрического кожуха, снабженными заборными щелями и заглушенными сверху коническими шляпками, посреди кожуха устроена вертикальная вытяжная труба с дефлектором.

Устройство для разделения контуров катодной защиты и контуров защитных заземлений и молниезащиты // 2700269

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение безопасности и удобства эксплуатации оборудования.

Способ оценки стойкости трубопроводных сталей к "канавочной" коррозии // 2757634

Изобретение относится к области защиты от коррозии промысловых нефтепроводов, работающих под одновременным воздействием агрессивной среды, механических напряжений и абразивных частиц, и может быть использовано для оценки стойкости трубопроводных сталей к "канавочной" или "ручейковой" коррозии. Способ включает изготовление пластины из анализируемой стали, изгиб пластины в скобе до необходимой стрелы прогиба, при этом длина и остаточная стрела прогиба пластины берутся в соотношении, которое обеспечивает возникновение в средней точке пластины уровня остаточных напряжений, имеющего место в трубопроводе, в средней точке пластины с внутренней стороны поперек длины наносится округлый надрез радиусом 0,5 мм и глубиной до 0,3 мм, установку пластины в горизонтальном положении стороной с надрезом вниз в термостат с агрессивной средой, в качестве которой используют водный раствор NaCl концентрации от 2 до 3%, проведение термостатирования при температуре от 55 до 65°С в течение от 5 до 50 часов с подачей потока воздуха к месту надреза и фиксацией времени выдержки, при этом поверхность пластины вокруг надреза покрывают защитным лаком, который перед измерениями удаляют, а глубину надреза до Нi и после Нi* воздействия среды определяют в n ≥10 точках по его длине, при этом пластину размещают под оптическим микроскопом и проводят измерение тонкой фокусировкой расстояния между дном надреза и поверхностью пластины, затем определяют изменение глубины надреза ΔНi в каждой точке, как ΔНi = Нi* - Нi, в результате коррозионного воздействия среды, далее определяют среднее изменение ΔНср, как ΔНср = ΣΔНi / n и рассчитывают скорость коррозии по формуле К = (ΔНср / t) 8760 [мм/год], где ΔНср, мм, t - время термостатирования, час, 8760 - число часов в году. Технический результат - разработка способа оценки коррозионной стойкости трубопроводных сталей в условиях одновременного воздействия на трубу агрессивной среды и механических напряжений. 7 ил., 2 табл.