СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГЛУБИННОГО АНОДНОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ
METHOD FOR RECOVERY OF DEEP ANODE BED

Изобретение относится к защите подземных сооружений и трубопроводов от электрохимической коррозии и может быть использовано для восстановления глубинных анодных заземлителей.
Известен способ и устройство для повышения качества глубинного анодного заземления, заключающийся в размещении внутри колонны глубинного анодного заземления токоввода в виде трубы с приваренными к ней дисками, полное заполнение межтрубного пространства коксовой мелочью без полостей под дисками и пустот за счет естественного засыпания и уплотнение засыпки коксовой мелочи в межтрубном пространстве путем встряхивания заземлителя и ударов по нему [патент РФ №2213809, кл. C23F 13/08, опубл. 10.10.2003].
Недостатком способа является его неэффективность при восстановлении глубинного анодного заземлителя в силу невозможности его осуществления в части беспустотного заполнения и уплотнения засыпки коксовой мелочи при размещении токоввода непосредственно в колонне глубинного анодного заземления.
Известен способ повышения качества глубинного анодного заземления и устройство для его осуществления, заключающийся в размещении глубинного анодного заземлителя в скважине, заполнении ее поочередно, участками между токовводами заземлителя, засыпкой коксовой мелочи, уплотнении засыпки путем вращения глубинного анодного заземлителя с дополнительным уплотнением пиропатроном [патент РФ №2280100, кл. C23F 13/00, опубл. 20.07.2006].
Недостатками способа являются его ненадежность при восстановлении глубинного анодного заземлителя в силу необходимости приложения в ряде случаев значительного по величине крутящего момента к анодному заземлителю, что может привести к его механическому повреждению при вращении, а также сложность реализации в силу необходимости использования взрывчатых материалов, накладывающих необходимость соблюдения повышенных мер безопасности.
Известен способ сборки скважинного анодного заземления, позволяющий частично решить указанные недостатки в части качества уплотнения околоэлектродной засыпки, заключающийся в опускании в предварительно пробуренную скважину центрального электрода, на который последовательно нанизывают необходимое количество анодных заземлителей, заполнении путем нагнетания пространства между наружной поверхностью заземлителя и внутренней поверхностью скважины электропроводным бетоном [авторское свидетельство СССР №1339164, кл. C23F 13/00, опубл. 23.09.1987].
Недостатками способа являются неэффективность восстановления глубинного анодного заземлителя в силу невозможности устранения имеющегося контактного электрического сопротивления на границе восстанавливаемой колонны глубинного анодного заземления и устанавливаемого анодного заземлителя, а также ограниченный ресурс службы восстановленного заземлителя из-за быстрого фрагментарного нарушения электрического контакта между сопрягаемыми поверхностями заземлителя из-за неоднородности локализации коррозионных процессов на границе «бетон - сталь».
Известен способ восстановления глубинного анодного заземлителя, в соответствии с которым определяют пласты пород с минимальным удельным электрическим сопротивлением методом вертикального электрического зондирования, выполняют расчет параметров глубинного анодного заземлителя из электродов заводского изготовления, проводят промывку заземлителя на проектную глубину, откачку воды, подготовку и спуск электродов заводского изготовления в скважину, засыпку скважины коксо-минеральным активатором (КМА), присоединение заземлителей к станции катодной защиты [см. Восстановление работоспособности глубинного анодного заземления с помощью магнетитовых заземлителей. Менделеевец-МТ / А.А. Зорин, А.И. Пякин, В.М. Лаптев, Д.Ю. Федоров // Коррозия «Территории нефтегаз». - 2008. - №3. - С. 64-66].
Недостатком способа является неэффективность восстановления глубинного анодного заземлителя из-за невозможности устранения контактного электрического сопротивления на поверхности восстанавливаемой колонны глубинного анодного заземлителя вследствие наличия высокоомных отложений на стенках колонны, являющихся продуктами коррозионного растворения стальной колонны заземлителя, невозможности беспустотного заполнения коксо-минеральным активатором колонны глубинного анодного заземлителя после размещения электродов заводского изготовления, обусловленная эффектом сводообразования, что приводит к образованию воздушных полостей, которые являются неэлектропроводными и увеличивают общее сопротивление растекания току заземлителя.
Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ восстановления глубинного анодного заземлителя, включающий диагностирование пластов пород с минимальным удельным электрическим сопротивлением методом вертикального электрического зондирования, расчет параметров глубинного анодного заземлителя из электродов заводского изготовления, промывку заземлителя на проектную глубину, откачку воды, спуск электродов заводского изготовления, засыпку коксо-минеральным активатором, присоединение заземлителей к станции катодной защиты. Дополнительно выполняют диагностирование заземлителя изнутри, разрушают и удаляют коррозионные отложения из заземлителя, а установку электродов заводского изготовления и засыпку коксо-минеральным активатором выполняют с одновременным поэтапным наращиванием и уплотнением. При этом разрушение коррозионных отложений заземлителя выполняют электрогидравлическим способом, уплотнение коксо-минерального активатора - одновременно гидравлическим и электрогидравлическим способом, а диагностирование заземлителя изнутри производят ультразвуковым иммерсионным методом (патент РФ №2541247, кл. C23F 13/00, опубл. 10.02.2015, - прототип).
Недостатком прототипа является малая эффективность восстановления работоспособности анодного заземлителя.
В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности восстановления работоспособности анодного заземлителя.
-2
Задача решается тем, что в способе восстановления работоспособности анодного заземлителя, включающем промывку заземлителя, послойную засыпку, уплотнение и увлажнение активатора и присоединение заземлителей к станции катодной защиты, согласно изобретению в качестве активатора используют гранулы фракции до 5 мм токопроводящего материала с удельным электрическим сопротивлением не более 1·10 Ом·м, при промывке заземлителя закачку воды проводят через газоотводную трубку, а отбор воды с загрязнениями ведут через устье скважины, после промывки продолжают закачку воды до момента прекращения излива воды через устье скважины, а перед засыпкой активатора проводят технологическую выдержку до осушения скважины.
Сущность изобретения
При эксплуатации установок катодной защиты параметры работы анодного заземления (АЗ) вследствие выделения газов и засушливого времени года ухудшаются. То есть прианодное пространство вокруг пустеет и АЗ перестает работать. Заливка воды или глинистого раствора дает временный эффект, которого хватает на несколько месяцев. После чего опять требуется заливка в шурф АЗ раствора соответственно с затратами автотранспорта.
Предлагается на действующих анодных заземлениях, параметры которых не обеспечивают ЭХЗ защищаемых сооружений, проводить восстановление работоспособности способом заполнения пустот прианодного пространства шурфа твердым материалом высокой проводимости. Для этого на аноде открывают ковер для доступа к аноду и проводят работы по очистке ствола скважины на глубину 3-х метров от поверхности ковера до верхнего электрода от остатков глинистого раствора и грунта.
Проводят пробивку пробок в скважине анодного заземления.
Выполняют закачку воды через газоотводную трубку под давлением 0,2-0,3 МПа. Отбор воды с загрязнениями ведут через устье скважины. Продолжают закачку воды до момента прекращения излива воды через устье скважины, т.е. до момента, когда скважина начинает принимать. Останавливают закачку воды.
Проводят технологическую выдержку до осушения скважины.
Затем в подготовленную скважину АЗ производят послойную засыпку активатора с фракцией до 5 мм с заливкой воды для послойного уплотнения засыпанного материала. Засыпку активатора производят до уровня ковера с помощью желоба. Желоб изготавливают из полиэтиленовой трубы диаметром 150 мм и длиной 4 метра, разрезанной вдоль всей длины на половину диаметра. При производстве работ нижний конец желоба устанавливают в шурф АЗ, а верхний конец желоба закрепляют на кузове автомашины, где находится мешок с активатором. Засыпают активатор в желоб с кузова автомашины и корректируют засыпку активатора с нижней части желоба в шурф АЗ.
-2
В качестве активатора используют гранулы фракции до 5 мм токопроводящего материала с удельным электрическим сопротивлением ρ не более 1·10 Ом·м, например коксовую мелочь прокаленную с ρ=0,01 Ом·м (ТУ 14-7-115-89), материал термообработанный углеродистый с ρ=0,002-0,004 Ом·м (ТУ 2162-006-31660374-2010), антрацит прокаленный с ρ=0,001-0,0005 Ом·м (ТУ 48-12-18-88).
Присоединяют заземлитель к станции катодной защиты.
Пример конкретного выполнения
Пример 1. Выполняют восстановление работоспособности анодного заземлителя.
До восстановления состояние следующее: параметры выходного тока и напряжения установки катодной защиты №3/104 составляли I вых.=9 А, Uвых.=44,5 В. Сопротивление растеканию анодных заземлений (2 анода по 8 электродов ГАЗ-М, длина 1 анода составляет 12 метров) составляло при этом R=4,9 Ом.
На аноде открывают ковер для доступа к аноду и проводят работы по очистке ствола скважины на глубину 3-х метров от поверхности ковера до верхнего электрода от остатков глинистого раствора и грунта.
Проводят пробивку пробок в скважине анодного заземления.
Выполняют закачку воды через газоотводную трубку под давлением 0,2 МПа. Отбор воды с загрязнениями ведут через устье скважины. Продолжают закачку воды до момента прекращения излива воды через устье скважины, т.е. до момента, когда скважина начинает принимать. Останавливают закачку воды.
Проводят технологическую выдержку до осушения скважины.
Затем в подготовленную скважину АЗ производят послойную в три приема засыпку активатора - коксовой мелочи прокаленной с ρ=0,01 Ом·м, с фракцией до 5 мм с заливкой воды для послойного уплотнения засыпанного материала. Засыпку активатора производят до уровня ковера.
Присоединяют заземлитель к станции катодной защиты.
Пример 2. Выполняют, как пример 1.
На аноде открывают ковер для доступа к аноду и проводят работы по очистке ствола скважины на глубину 3-х метров от поверхности ковера до верхнего электрода от остатков глинистого раствора и грунта.
Проводят пробивку пробок в скважине анодного заземления.
Выполняют закачку воды через газоотводную трубку под давлением 0,3 МПа. Отбор воды с загрязнениями ведут через устье скважины. Продолжают закачку воды до момента прекращения излива воды через устье скважины, т.е. до момента, когда скважина начинает принимать. Останавливают закачку воды.
Проводят технологическую выдержку до осушения скважины.
Затем в подготовленную скважину АЗ производят послойную в три приема засыпку активатора - материала термообработанного углеродистого с ρ=0,002-0,004 Ом·м фракцией до 5 мм с заливкой воды для послойного уплотнения засыпанного материала. Засыпку активатора производят до уровня ковера.
Присоединяют заземлитель к станции катодной защиты.
Пример 3. Выполняют, как пример 1.
На аноде открывают ковер для доступа к аноду и проводят работы по очистке ствола скважины на глубину 3-х метров от поверхности ковера до верхнего электрода от остатков глинистого раствора и грунта.
Проводят пробивку пробок в скважине анодного заземления.
Выполняют закачку воды через газоотводную трубку под давлением 0,25 МПа. Отбор воды с загрязнениями ведут через устье скважины. Продолжают закачку воды до момента прекращения излива воды через устье скважины, т.е. до момента, когда скважина начинает принимать. Останавливают закачку воды.
Проводят технологическую выдержку до осушения скважины.
Затем в подготовленную скважину АЗ производят послойную в три приема засыпку активатора - антрацита прокаленного с ρ=0,001-0,0005 Ом·м фракцией до 5 мм с заливкой воды для послойного уплотнения засыпанного материала. Засыпку активатора производят до уровня ковера.
Присоединяют заземлитель к станции катодной защиты.
После проведенных мероприятий параметры УКЗ стали следующие: I вых.=9,6 А, Uвых.=10 В. Сопротивление растеканию анодных заземлений при этом составило 1,04 Ом. То есть сопротивление цепи УКЗ снизилось в 4,7 раза.
По прототипу после проведенных мероприятий параметры УКЗ составили: I вых.=9,6 А, Uвых.=15 В. Сопротивление растеканию анодных заземлений при этом составило 1,56 Ом.
Таким образом, согласно предложенному способу сопротивление цепи УКЗ снизилось в 3,1 раза.
При техническом обслуживания УКЗ через 1 год параметры УКЗ следующие: I вых.=9,5 А, Uвых.=10 В. Сопротивление растеканию анодных заземлений при этом составило 1,05 Ом. Наблюдаются стабильные характеристики работы установки катодной защиты после проведенных мероприятий по восстановлению работоспособности анодных заземлений.
По прототипу при проверке технического обслуживания УКЗ через 1 год параметры УКЗ следующие: I вых.=9,5 А, Uвых.=19 В. Сопротивление растеканию анодных заземлений при этом составило 2,0 Ом.
Применение предложенного способа позволит повысить эффективность восстановления работоспособности анодного заземлителя сэкономить затраты на капремонт анодного заземления, увеличить межремонтный период анодного заземления, снизить потребляемую мощность станции катодной защиты и сэкономить электроэнергию.