УСТРОЙСТВО КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ОТСТОЙНИКОВ ОТ ВНУТРЕННЕЙ КОРРОЗИИ

Полезная модель относится к области нефтяной промышленности, и может быть использована для катодной защиты днищ резервуаров и емкостей от коррозии, в частности, горизонтальных отстойников.
Одной из основных причин выхода из строя нефтегазового оборудования на объектах добычи, подготовки, транспорта, переработки и хранения нефти является коррозия металла. Наиболее подвержена коррозии внутренняя поверхность нефтегазового оборудования, находящегося в постоянном контакте с нефтью, подтоварной водой, газовым фактором (промысловые трубопроводы, установки подготовки нефти, резервуары).
Опыт эксплуатации стальных товарных и технологических емкостей показывает, что внутренняя поверхность, как правило, подвергается равномерной и язвенной коррозии. Скорость равномерной коррозии составляет 0,04-1,1 мм/год. Наиболее опасны сквозные поражения, приводящие к утечке продукта. Скорость язвенной коррозии при этом превышает равномерную в 3-6 раз и может достигать 3-8 мм/год. Такие скорости коррозионных процессов сокращают межремонтный срок эксплуатации. Наиболее интенсивной коррозии подвергаются стенки, днища и сварные швы, соприкасающиеся с подтоварной водой.
В настоящее время разработан целый ряд систем защиты от коррозии емкостей в нефтяной промышленности. Эффективными решениями являются применение антикоррозионных покрытий, защита внутренней поверхности протекторами, установками катодной защиты с использованием ферросилидовых или углеграфитовых электродов.
Известно устройство катодной защиты внутренних поверхностей металлических и/или железобетонных изделий или конструкций (патент RU №89116, МПК C23F 13/00, опубл. 27.11.2009), ближайшее по технической сущности к заявляемому устройству и принятое за прототип, содержащее источник постоянного тока, подключенный отрицательным полюсом к изделию или конструкции, а положительным через устройство ввода - к аноду, электрически изолированному от изделия или конструкции и выполненному в виде единого проводника электрического тока, причем проводник электрического тока выполнен в виде электрода, включающего малорастворимый анод из электропроводящего материала, установленный в перфорированной изоляционной оболочке и электрически соединенный с токопроводом, выполненным с возможностью подключения к одному из полюсов станции катодной защиты, а перфорированная изоляционная оболочка выполнена в виде фрагментов мерной длины с эластичностью, меньшей суммарной эластичности малорастворимого анода и токопровода и размещена на аноде с возможностью свободного перемещения вдоль него. В качестве электропроводного малорастворимого материала анода используют эластомерную смесь, в качестве токопровода используют медную многопроволочную жилу.
Наиболее освоенным методом электрохимической защиты внутренней поверхности емкостей от внутренней коррозии является протекторная защита и комплексная защита, предусматривающая совместное применение электрохимической протекторной защиты с изоляционными покрытиями. Катодная защита позволяет существенно снизить эксплуатационные затраты, однако ее применение ограничено в емкостях с низким уровнем водной фазы из-за технологических ограничений: неудобство монтажа, большое количество соединений, при малых уровнях воды защитный потенциал распределяется неравномерно. К такому типу емкостей в нефтяной промышленности относятся горизонтальные отстойники.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание устройства катодной защиты горизонтальных отстойников от внутренней коррозии с использованием эластомерных (гибких) анодных заземлителей при сохранении высокого КПД и низкого энергопотребления, повышении срока эксплуатации, обеспечении экологической чистоты работы.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении эффективности электрохимической защиты горизонтальных отстойников от внутренней коррозии.
Заявляемое устройство поясняется на фигурах.
На фиг. 1 представлено устройство (вид сбоку).
На фиг. 2 представлено устройство (вид сверху).
На фиг. 3 представлено устройство (вид с торца).
Заявляемое устройство состоит из следующих элементов:
1 - эластомерный анодный заземлитель (электрод); 2 - муфта соединительная; 3 - электроды сравнения; 4 - опора крепления электрода; 5 - узел крепления муфты соединительной; 6 - силовой кабель; 7 - узел крепления электрода сравнения; 8 - вводная коробка (на люке).
Эластомерный анодный заземлитель 1 расположен над днищем горизонтального отстойника на опоре 4 на высоте, предпочтительно 0,5 м от днища и имеет П-образную форму, что позволяет создать равномерный защитный потенциал по всей защищаемой поверхности при любом уровне воды. Такое расположение не препятствует чистке отстойника от нефтешлама, увеличивает КПД.
Однослойный протяженный эластомерный электрод 1 имеет металлический сердечник, который является медным токопроводом, и одну рабочую оболочку, выполненную из маслобензостойких эластомерных композиций с заданным постоянным значением удельного объемного электрического сопротивления в диапазоне 0,5-5,0 Ом*м.
Эластомерная основа обладает высокой эластичностью, деформационной упругостью, стойкостью к старению, воздействию агрессивных сред.
Электропроводный эластомер химически инертен, при срабатывании образуется углекислый газ, что обеспечивает экологическую чистоту работы. Анодный заземлитель 1 сверху покрыт полиэтиленовой сеткой, что исключает риск искрообразования при прямом контакте с проводником.
Катодная защита осуществляется наложением постоянного тока от источника постоянного тока, в качестве которого может использоваться станция катодной защиты (СКЗ).
Корпус горизонтального отстойника соединяется с отрицательным полюсом СКЗ и является катодом, а эластомерный анодный заземлитель 1-е положительным полюсом и является анодом.
Соединение анодного заземлителя 1 с источником постоянного тока производится силовым кабелем 6, место соединения кабеля 6 с анодом герметизируется муфтой 2, которая жестко закреплена на узле крепления 5.
Эффективность работы катодной защиты оценивается величиной защитного потенциала горизонтального отстойника относительно водной фазы емкости.
Контроль величины защитного потенциала обеспечивается двумя стальными электродами сравнения (СИЭ) 3, размещенными в нижней и верхней части горизонтального отстойника при помощи узлов крепления 7.
Верхний электрод сравнения располагают на 20 см ниже от максимально возможного верхнего уровня водной фазы, а нижний - на 20 см ниже от максимально возможного нижнего уровня водной фазы при работе горизонтального отстойника.
Установка двух электродов сравнения 3 позволяет контролировать равномерность распределения защитного потенциала по поверхности горизонтального отстойника.
Горизонтальный отстойник относится к емкостям, работающим под давлением, поэтому ввод кабеля осуществляется через герметичную вводную коробку 8, которая для удобства обслуживания установлена на одном из монтажных люков.
Силовой кабель 6 от анодного заземлителя 1 и контрольный кабель от стальных электродов сравнения 3 через вводную коробку 8 выведены наружу горизонтального отстойника.
При этом контрольный кабель от стальных электродов сравнения 3 укреплен на монтажном люке для производства замеров защитного потенциала снаружи горизонтального отстойника.
Силовой кабель подключается к положительному полюсу источника постоянного тока, установленному на площадке рядом с горизонтальным отстойником.
Длина электрода 40 м, диаметр 50 мм, масса 112 кг, при этом масса рабочей эластомерной оболочки 100 кг.
Расстояние между электродом и днищем горизонтального отстойника 0,5-0,7 м, между электродом и боковой поверхностью горизонтального отстойника - 1 м.
Эластомер имеет постоянное значение удельного объемного электрического сопротивления в диапазоне 0,5-5,0 Ом*м.
Допустимая плотность анодного тока 0,25 А/м, суммарный ток защиты 6 А, соотношение удельной плотности и нормативной плотности анодного тока электрода 1,25.
Электрод подключается к анодной линии станции катодной защиты с двух сторон кабелем ВВГ 1×35.
Выходное напряжение станции катодной защиты составляет 6 В, мощность станции катодной защиты составляет 1,2 кВт.