способ антикоррозионной защиты внутренней и внешней поверхностей металлических трубопроводов наложением переменного тока

Формула изобретения

Способ антикоррозионной защиты внутренней и внешней поверхностей металлических трубопроводов, включающий воздействие на защищаемый трубопровод переменным током, отличающийся тем, что на участки трубопровода контактно воздействуют переменным током инфранизкой частоты, при этом участки трубопровода электрически разделяют с помощью изолирующей вставки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к антикоррозионной защите металлических трубопроводов для предотвращения коррозионного разрушения их внутренних и наружных поверхностей, может быть использовано в нефтегазовой промышленности и сфере коммунального хозяйства для снижения аварийности при эксплуатации трубопроводов, проложенных подземным, наземным и надземным способом, транспортирующих коррозионноактивные вещества.

Известен способ подавления роста сульфатовосстанавливающих бактерий для антикоррозионной защиты трубопроводов воздействием магнитного поля на промысловые воды в системах подготовки и транспортировки нефти (п-т РФ № 2268593; 29.04.2004 г.), а также способ антикоррозионной защиты металлических трубопроводов от внутренней коррозии (п-т РФ № 2347012; 20.02.2009 г.).

В отличие от традиционных методов ингибиторной и катодной защиты металлических трубопроводов, эффективность работы которых зависит от электрохимических свойств транспортируемого продукта и окружающей среды, например, кислотности, аэрированности, проводимости и так далее, а также обновляемости и объемов транспортировки продукта, способ защиты магнитной обработкой (МО) от них не зависит, так как воздействие на физико-химические свойства транспортируемого продукта и на торможение анодно-катодных процессов происходит бесконтактно. Недостатком способа является то, что антикоррозионный эффект воздействия магнитного поля достигается не за счет повышения устойчивости металлического трубопровода к внутренней коррозии, а за счет уменьшения бактериальной и физико-химической активности добываемого и транспортируемого продукта и его отложений по отношению к поверхности трубопровода. Этот недостаток проявляется в том, что результат антикоррозионного воздействия МО на отдельные компоненты транспортируемого продукта различный, соответственно, выбор оптимальной величины напряженности магнитного поля и длительность обработки конкретного компонента разделившегося продукта должны быть различными. В связи с этим эффективная одновременная антикоррозионная защита трубопровода от агрессивных компонентов транспортируемого продукта невозможна.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предложенного способа антикоррозионной защиты внутренней и внешней поверхностей металлических трубопроводов наложением переменного тока является способ антикоррозионной защиты металлических трубопроводов от внутренней коррозии (п-т РФ № 2347012; 20.02.2009 г.).

Суть способа состоит в том, что участок защищаемого трубопровода размещается в переменном электромагнитном поле, что приводит к возникновению в трубопроводе индукционного тока, обусловленного возникающим в проводнике переменным электрическим полем. Результатом взаимодействия наведенного индукционного тока с коррозионным током гальванических пар на поверхности трубопровода является предупреждение образования новых коррозионных пар (анод-катод) и прекращение активности действующих. Указанный результат достигается тем, что знакопеременные индукционные токи, создавая в определенные моменты времени суперпозицию постоянным коррозионным токам отдельных макро- и микро-пар, приводят к нарушению физико-химических условий их образования, требующих после электромагнитного воздействия длительного времени релаксации.

Существенным недостатком способа является то, что для достижения антикоррозионного эффекта необходима инфранизкая частота излучения переменного электромагнитного поля, перпендикулярно направленного на защищаемый участок металлического трубопровода, наводящего знакопеременные индукционные токи от воздействия магнитной составляющей для оптимальной временной скоррелированности процесса суперпозиции коррозионным токам отдельных макро- и микрогальванопар защищаемой конструкции и нарушения физико-химических условий их образования, а так как по закону Фарадея:

индуцированная ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока, то эффективность наведения индукционных токов для инфранизких частот будет крайне мала.

Задачей настоящего изобретения является решение проблемы антикоррозионной защиты внутренних и наружных поверхностей металлических трубопроводов методом воздействия переменного электрического тока инфранизкой частоты на защищаемые участки трубопроводных систем.

Предлагаемый способ антикоррозионной защиты металлических трубопроводов от внутренней и внешней коррозии заключается в контактном наложении переменного тока инфранизкой частоты на защищаемые участки трубопроводных систем, электрически разделенные с помощью стандартной изолирующей вставки (ВЭИ). Результатом воздействия наложенного переменного тока на коррозионные токи гальванических пар на внутренней и наружной поверхностях, защищаемых участков трубопровода является предупреждение образования новых коррозионных пар (анод-катод) и прекращение активности действующих. Указанный результат достигается тем, что наложенный переменный ток, изменяя поляризацию защищаемых участков трубопроводной системы, контактирующих с внешним (окружающим грунтом) и внутренним (транспортируемым продуктом) электролитом одновременно, создает суперпозицию постоянным коррозионным токам отдельных макро- и микропар, приводит к изменению условий протекания окислительно-воссстановительных электродных реакций и нарушению процессов образования коррозионных пар за счет повышения отрицательной поляризации катодных зон и пассивации анодных зон за счет положительной поляризации последних в определенные моменты времени.

Изобретение поясняется фиг.1, фиг.2 и фиг.3. На фиг.1 показаны 1 и 2 - участки трубопровода с коррозионными гальваническими элементами А (анод) - К (катод) и междуэлектродными токами I _e (электронный ток по телу трубопровода) и I₊ (ионный ток по прилегающему электролиту грунта), 3 - вставка стандартная электроизолирующая (ВЭИ) и 4 - устройство для наложения переменного тока инфранизкой частоты - стандартный генератор электрических колебаний (на фиг.1 отключено).

Фиг.1 - это частный случай расположения электродов коррозионных элементов, векторы которых могут изменяться от 0 до 360°, при этом процесс коррозии относится к наружной поверхности трубопровода.

На фиг.2 и фиг.3 показано взаимодействие локальных токов I₊ и I_e гальванических пар, защищаемых участков, разделенных ВЭИ с переменным наложенным током I _нал. от устройства 4, подключенного к фланцам ВЭИ. Причем, фиг.2 иллюстрирует момент времени, когда происходит процесс повышения отрицательной поляризации катодных зон участка 1 и пассивации анодных зон участка 2, а фиг.3 иллюстрирует момент времени, когда происходит процесс повышения отрицательной поляризации катодных зон участка 2 и пассивации анодных зон участка 1.

Очевидно, что вышеприведенные пояснения могут быть отнесены и к процессам, происходящим на внутренней поверхности трубопровода, контактирующей с транспортируемым коррозионноактивным продуктом или его фракциями.

Таким образом, сущность изобретения заключается в том, что при контактном наложении переменного тока инфранизкой частоты на участки трубопроводных систем, разделенные ВЭИ, происходит его взаимодействие с коррозионными токами гальванических пар на внутренней и наружной поверхностях каждого из указанных участков, что приводит к предупреждению образования новых коррозионных пар (анод-катод) и прекращению активности действующих.

Повышение устойчивости металлического трубопровода к внутренней и внешней коррозии достигается тем, что наложенный переменный ток, изменяя поляризацию защищаемых участков трубопроводной системы, контактирующих с внешним (окружающим грунтом) и внутренним (транспортируемым продуктом) электролитом одновременно, создает суперпозицию постоянным коррозионным токам отдельных макро- и микропар, приводит к изменению условий протекания окислительно-воссстановительных электродных реакций и нарушению процессов образования коррозионных пар за счет повышения отрицательной поляризации катодных зон и пассивации анодных зон за счет положительной поляризации последних в определенные моменты времени.

Внедрение способа антикоррозионной защиты металлических трубопроводов наложением переменного тока на трубопроводных транспортных системах нефтегазовой промышленности и коммунального хозяйства позволит значительно снизить аварийность при эксплуатации трубопроводов, проложенных подземным, наземным и надземным способами, транспортирующих коррозионноактивные вещества.

Литература

1. Патент РФ № 2268593 от 29.04.2004 г., C23F 15/00. Способ подавления роста сульфатовосстанавливающих бактерий.

2. Патент РФ № 2347012 от 20.02.2009 г., C23F 15/00. Способ антикоррозионной защиты металлических трубопроводов от внутренней коррозии.