Способ катодной защиты трубопровода от коррозии

(19) Г 13/22 51) 5 ОБ Т КСАН ИЕ АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТ 8твенный научно-исктный институт нефтал- рро и др. Защитат подземной158, 181.ьство СССР3/02, 1981.977956, кл, С 3Изобретение относится к области защи-ми, ты металлов от коррозии, а более конкретно жен - к способам катодной защиты одновремен- .но наружной и внутренней поверхностей нео подземных, наземных и подводных трубоп-. про роводов от кОррозии, и найдет применение .бол в нефтегазовой промышленности и ц комму- изго нальном хозяйстве. менбопИзвестен способ катодной защиты на. ружной поверхности трубопроводов от, ляет грунтовой коррозии, включающий приложе- внут ние постоянного напряжения между тру- корр бопроводом и анодным заземлителем в тока грунте. бопНедостатком этого способа является не-теля возможность одновременной защиты внут- труб ренней поверхности трубопроводов отго с коррозии. щенИзвестен способ катодной защиты внут- като ренней поверхности трубопроводов, вклю- вне чающий приложение постоянного ним напряжения между трубопроводом и анода- - верх ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР1 ГОСПАТЕНТ СССР)(54) СПОСОБ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДА ОТ КОРРОЗИИ(57) Сущность изобретения; способ включает прилокение постоянного электрического напряжения между трубопроводом и анодом, размещеннымв 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. соединенными с тбкопроводом, проло ным в трубойроводе по всей его длине; Недостатками этого способа явл ются бходимость в низком продольном сотивлении токопровода, требующая д ьшого расхода цветного металла для его товления, и невозможность одновреной защиты наружной поверхности труровода.Д Наиболее близким к предлагаемому яв- СЬ ся способ катодой защиты наружной и (Ь ренней поверхностей трубопровода от . озии, включающий подачу защитногоот источника постоянного тока к труроводу посредством анодного заземлидля защиты наружной поверхностиеаееЬ опровода и отвод части тока, стекающеанодного заземлителя на анод. разменый внутри трубопровода, посредством дных заземлителей, располокенных трубопровода и соединенных с внутрен- и анодами, для защиты внутренней поности трубопровода.Этот способ позволяет одной катоднойустановкой защищать одновременно наружную и внутреннюю поверхности трубопровода. Однако из-за высокогосопротивления (омического и поляризационного) цепей катодных заземлиФелей ивнутренних анодов требуется приложениевысокого напрякения на трубопровОд, чтоприводит к перезащите наружной поверхности трубойровода, А это вызывает разрушение ,изоляции трубопроводавыделяющимися на оголенных участках водородоми щелочью и снижение механиче-ской прочности металла за счетнаводороживания этим ке водородом, т.е, в 15конечном счете к снижению эффективностизащиты,Цель изобретения - повышение эффек-тивности защиты трубопровода от коррозии; ., 20Эта цель достигается тем, что в способекатодной защиты трубопровода от коррозии, включающем приложение постоянногоэлектрического напрякения между трубопроводом и анодом, размещенным в трубопроводе, через землю посредством катадныхзаземлителей, соединенных с внутренним" анодом, новым является та, чта параллельно к постоянному напряжению прикладывают знакопеременное напряжение с 30амплитудой, превышающей величину постоянного напряжения, причем токи в цепяхкатодных заземлителей выпрямля 1 от,При изучении других известнь 1 х решений в данной области техники признаки, 35- Ьтличающие заявленное изобретение отпрототипа, не выявлены, Некоторую анало- .гию имеет способ катодной защиты подземных трубопроводов, включающий подачу натрубопровод посредством аноднога заземлителя постоянного напряжения, получае-мого двухполупериодным выпрямителем помостовой схеме. При этом на выходе выпрямителя получается, строго говоря, йе йостаянное по величине, а пульсирующее 45напряжение, которое можно рассматриватькак Сумму постоянного и знакопеременнагонесинусоидального напряжений. Однакои 3-за того, что амплитуда переменной составляющей равна величине постоянной саставляющей, в сумме получается"знакопостоянное пульсирующее напряжение. Такое напряжение при катодной защите действует точно так же, как и постоянноенайряжение, если ега среднее значение 55равно величине постоянного напряжения. В.предложенном способе к постоянному илизнакопостаянному напряжению прйкладывают знакапеременное напряжение; амплитуда которого превышает величину постоянного или среднее значение знакопостаяннога напряжения, При этом в сумме получается знакопеременнае напрякение с постоянной составляющей. В предложенном способе именно наличие напрякений 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 напрякений на выходе источника тока; на фиг. 3 - временные диаграммы напряжения; приложенного к внутреннему аноду.Способ осуществляется следующим образом.Для катадной защиты от грунтовой коррозии трубопровода 1 (см. фиг. 1) диаметром д=0,3 м, длиной 2 км, с сопротивлением наружной изоляции 1000 Ом м между анод 2ным заэемлителем 4 с сопротивлением 0,5 Ом, удаленным от трубопровода 1 на 200 м и представляащим 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 0=.1 В, обеспечивающее наложенную разность потенциалов "трубаэемля" около Ьр=0,5 В. и среднюю плотность тока защиты )1=-0,5 мА м .гПри отсутствии изоляции внутренней поверхности трубопровода 1, транспортируащего нефтепрамысловую сточную воду 2, для полной 3 ащиты внутренней поверхности требуется плотность тока р=42 .мА/м .г Для обеспечения такой плотности тока внутри трубопровода по всей его длине устанавливаот титановый проволочный анод б диаметром 5 мм с анодностойким покрытием толщиной 10 мкм из двуокиси рутения, который через каждый 1= - 200 м соединяют с катадными 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 эаземлителем составляет при указанных параметрах 8=1,5 Ом. Защитный ток трубопровода в пределах каждой секции длиной=200 м составляет з= лсЦ =,7 г, 0,3 200 0,042=8 А. Величина тока, втекающего в каждый катодный заземлитель, определяется разностью потенциалов грунта, где расположен катодный заэемлитель, 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 О=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 = Ьр/В=.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 Оп=72 В со 20 средним значением напряжения при однополупериодном выпрямлении Оср=Ощ/ж =72/д=23 В;Такое напряжение создает разность потенциалов "грунт-труба", равную Ь/= О Ьр =., 0,5=11,5 В, которая обесО 23 25Ф печит ток в цепи каждого диода= Ьр/В=11 5/1,5=7,7 А, Суммарный ток будег равен (с=+ =0,33+7,7=8,03 А, что близко к требуемому, равному з=8 А. Сле-.30 довательно, амплитуда переменного напряжения найдена правильно.Количественно превышение амплитуды переменного напряжения над напряжением постоянно.о тока зависит от многих фак торов иопределяется расчетом. Но основными исходными параметрами грубопровода, от которых зависит это превы-. шение, являются плотность защитнОго токавнутренней поверхности трубопровода, со 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): 2=10 мА/м,=100 м, В=1 Ом, остальные параметры те же, Тогда защитный ток для одной секции, включающей одно катодное заземление и соответствующую часть внутреннего анода, будет равен з= л 0,3 100 0,01=0,94 А, из нйх 0,33 А обеспечивается постоянным напряжением, следовательно,. наложением переменного напряжения требуется получить еще=э-=0,94-0,33=0,67 А, что потребует создания дополнительной разности потенциалов "грунт-труба" Ь/= В=0,61 1,5=0,915 В, Для этого необходимо наложить переменное напряжение со среднимЬ 0,915значением Оср=О , =1=1,83 В, аамплитуда такого напряжения при однополупериодном выпрямлении составит О= Жср=Л 1,83=5,75 В.Как видно, в последнем примере амплитуда знакопеременного напряжения превышает постоянное напряжение всего Оп/О=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 заэемлителей, соединенных с внутренним анодом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты; параллельно к постоянному напряжению прикладывают энакопеременное напряжение с амплитудой, превышающей величину постоянного напряжения, причем токи в цепях катодных заземлителей выпрямляют,1784662 Составитель ф, Даутов УМ. д,Редактор Техред М.Моргентал Корректор И. Шула КНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 з 4349 ТиражВНИИПИ Гсударственного комитета113035, Москва, ж Подписноезобретениям и открытиям прРаушская наб., 4/5