устройство для снижения скорости коррозии нефтепровода путем удаления электростатического заряда

Формула изобретения

Устройство для снижения скорости коррозии нефтепровода путем удаления электростатического заряда, включающее корпус, монтируемый на трубопроводе с помощью фланцевого соединения, в котором установлен разрядный электрод в виде игл, отличающееся тем, что разрядные электроды выполнены в виде винта, втулки и игл из хромоникелевой стали, выступающих из изолирующей полиэтиленовой трубы в поток эмульсии, установлены радиально в три ряда под углом 45 градусов и обжаты стальными пластинами в виде полуколец, а электростатические заряды отводятся по дренажному кабелю на заземлитель.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче и транспорту нефти.

Известно устройство для нейтрализации статического электричества, так высоковольтный нейтрализатор статического электричества предназначен для снижения уровня электростатических зарядов путем ионизации среды коронным разрядом, создаваемым электродами, находящимися под высоким напряжением. Устройство состоит из корпуса и электродов, от которых ионизированная среда потоком воздуха подается к поверхности заряженных объектов рабочей зоны [высоковольтный нейтрализатор статического электричества IZS31 Компания SMC Corporation, http://www.smc-pneumatik.ru].

Недостатком данного устройства являются большие энергетические затраты на ионизацию среды.

Известно устройство, описанное в способе нейтрализации статического электричества в потоке вещества. В устройстве на основе трехфазного статора создают вращающееся магнитное поле и дополнительное стационарное электрическое поле между входным металлическим патрубком и разрядными металлическими струнами [Патент РФ № 2351100, кл. H05F 3/02, опуб. 27.03.2009].

Недостатком данного устройства являются энергетические затраты на создание дополнительного стационарного электрического поля, возможность монтирования только на входах в резервуары.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является нейтрализатор зарядов статического электричества в жидкости, в нейтрализационной камере которого расположен стержневой разрядный электрод с иглами. Процесс нейтрализации происходит за счет ионизационных процессов, развивающихся вблизи разрядного электрода и игл при наличии значительной разности потенциалов между жидкостью, заполняющей камеру, и разрядным электродом [патент РФ № 1355100, кл. H05F 3/02, опуб. 10.07.1996].

Недостатком указанного технического решения является крепление разрядного электрода с иглами в индукционной камере в одной точке, что может послужить причиной его быстрого выхода из строя при значительной скорости движения потока, кроме того, малая площадь разрядных игл снижает производительность устройства.

Задачей изобретения является повышение надежности и производительности конструкции и эффективности удаления электростатических зарядов за счет изменения расположения разрядных игл в нейтрализационной камере и увеличения их площади.

Указанная задача решается тем, что в предлагаемом устройстве для снижения скорости коррозии нефтепровода путем удаления электростатического заряда, состоящем из корпуса, монтируемого на трубопроводе с помощью фланцевого соединения, в котором установлен разрядный электрод в виде игл, согласно предлагаемому изобретению разрядные электроды выполнены в виде винта, втулки и игл из хромоникелевой стали, выступающих из полиэтиленовой изолирующей трубы в поток эмульсии, установлены радиально в три ряда под углом 45 градусов и обжаты стальными пластинами в виде полуколец, а электростатические заряды отводятся по дренажному кабелю на заземлитель.

Сущность изобретения: монтаж на нефтепроводе с помощью фланцевого соединения устройства с разрядным электродом в виде игл для удаления электростатического заряда из промысловой жидкости и с поверхности футерованного нефтепровода для уменьшения скорости коррозии металла нефтепромыслового оборудования.

Важным показателем коррозионного разрушения оборудования является скорость коррозии металла, т.е. способность металла в течение определенного времени растворяться необратимо. При движении промысловой среды по стальным изолированным трубопроводам с внутренней футеровкой и без нее происходит перераспределение электростатических зарядов между трубопроводом и жидкостью. При этом, как правило, отрицательные заряды накапливаются на трубопроводе, а положительные сосредотачиваются в нефти за счет образования карбокатионов. Увеличение окислительно-восстановительного потенциала системы приводит к увеличению скорости коррозии металлического оборудования. Это приводит к дальнейшему развитию коррозионных поражений и выходу оборудования из строя. Таким образом, накопление электростатических зарядов промысловой средой значительно увеличивает склонность металла технологического оборудования к коррозии. Для снижения скорости коррозии металла в промысловой среде необходимо нейтрализовать электростатические заряды. Этот процесс можно осуществить применением специальных устройств для отведения зарядов статического электричества из потока нефтепродукта на заземлитель.

Экспериментально установлено, что с применением предложенного устройства электростатические заряды отводятся из технологического потока на заземлитель. Таким образом, снижается накопление электростатического заряда в промысловой среде, что предотвращает увеличение скорости коррозии металла нефтепромыслового оборудования.

На фиг.1 представлен общий вид устройства и его разрез по сечению А-А, на фиг.2 представлен разрядный электрод, где позициями обозначены: 1 - винт разрядного электрода, 2 - втулка разрядного электрода, 3 - игла из хромоникелевой стали, 4 - кожух стальной, 5 - стальная катушка, 6 - полиэтиленовая труба ПНП 200СЛ (ГОСТ 18599-73), 7 - стальной наконечник, 8 - пластина стальная, 9, 10 - прокладка резиновая, 11 - фланец приварной, 12 - дренажный кабель, 13 - отверстие.

Разрядный электрод состоит из винта 1 и втулки 2 из углеродистой качественной стали, в винт вставляется игла 3 из хромоникелевой стали. Разрядные электроды защищены с помощью кожуха 4, собранного из полукожухов. Корпус устройства представляет собой стальную катушку 5, в которую помещена изолирующая полиэтиленовая труба 6, которая защемляется с двух сторон стальными наконечниками 7. Для надежного обеспечения электрического контакта между всеми разрядными электродами предусмотрены стальные пластины 8 в виде полуколец. Детали устройства при монтаже соединяются друг с другом стандартными крепежными изделиями: болтами, гайками и шайбами. Для обеспечения герметичного соединения кожуха с корпусом устройства используются прокладки 9 из листовой технической резины по ГОСТ 7338-85.

Полиэтиленовая труба 6 из-за низкой плотности с натягом вставляется в стальную катушку 5 и защемляется наконечником 7. Защемление осуществляется с помощью дорна под давлением. Полиэтиленовая труба 6 предотвращает излом кончиков игл 3 при удалении отложений и защищает внутреннюю поверхность устройства от коррозии. При очистке устройства механическим способом иглы 3 изгибаются под действием скребка и ложатся на полиэтилен, вследствие их эластичности. К стальной катушке 5 с двух концов привариваются фланцы 11. Внутренняя поверхность фланцев 11 и наконечников 7, а также наружная поверхность устройства окрашиваются эмалью ЭП-51 (ГОСТ 9640-85).

Соединение разрядных электродов с катушкой 5 осуществляется с помощью конической дюймовой резьбы, которая обеспечивает герметичность соединения. При ввинчивании винта 1 в катушку 5 игла 3 проникает сквозь полиэтиленовую трубу 6 и на 5-7 мм выступает из нее в поток эмульсии. Разрядные электроды расположены радиально в три ряда под углом 45 градусов. Изолированный медный кабель 12 соединяют креплением стальных пластин 8 и выводят через отверстие, предусмотренное в кожухе 4, на заземлитель, установленный, определенную глубину в грунт.

Нефтяная эмульсия, проходя через стальную катушку 5 устройства, контактирует с иглой 3 разрядного электрода. Электростатические заряды, наведенные в эмульсии, улавливаются иглами 3 из хромоникелевой стали, выступающими из изолирующей полиэтиленовой трубы 6 в поток эмульсии, и через них выводятся по дренажному кабелю 12 на стальное заземление с сопротивлением растеканию тока не более 4 Ом.

Расположение разрядных электродов радиально в три ряда под углом 45 градусов обеспечивает полное удаление электростатических зарядов внутренней поверхности трубопровода, к тому же такая конструкции устройства позволяет устанавливать его не только на входах в резервуары, и на промысловых и магистральных нефтепроводах.

Технико-экономический эффект от внедрения изобретения обеспечивается уменьшением затрат на ремонт промысловых трубопроводов и последствий аварийных ситуаций при их разрушении.