УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КОРРОЗИИ
DEVICE FOR CORROSION PREVENTION

Изобретение относится к области подавления коррозии и защиты от коррозии металлических объектов, в том числе конструкций и сооружений, а также трубопроводов, транспортирующих жидкие и газообразные вещества.
Известны устройства для защиты токоизоляционного соединения трубопровода без диэлектрической изоляции и трубопровода с наружной диэлектрической изоляцией и электрохимической защитой, выполненные в виде многослойного токоизоляционного средства, имеющего наружный металлический слой с внутренним диаметром, равным или большим внутреннему диаметру трубы без диэлектрической изоляции, а внутренний металлический слой с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра наружного слоя средства не менее чем на 0,25 мм, средний слой выполнен из диэлектрического материала, который заполняет кольцевой зазор между наружным и внутренним слоями и покрывает оставшуюся свободной внутреннюю поверхность наружного слоя, при этом наружный и внутренний слои жестко соединены и имеют электрический контакт с трубой без диэлектрической изоляции, а длина внутреннего металлического слоя составляет не более 0,95 длины наружного металлического слоя (патент №2333415, М.кл. F16L 25/03, опубл. 10.09.2008 г.) (аналог).
Однако такие устройства не позволяют эффективно защищать трубопроводы от коррозии.
Известны устройства катодной защиты от коррозии внутренних поверхностей трубопроводной арматуры, содержащие фланцевые соединения, прокладки, расположенные между фланцами, диэлектрический патрубок в непосредственной близости от защищаемой арматуры, анод, выполненный в виде полого цилиндра, имеющего площадь поверхности, контактирующей со средой в трубопроводе, равной или большей площади внутренних поверхностей арматуры, и запрессованный в патрубок, установленный в трубопроводе вплотную к его внутренней поверхности, при этом фланцевые соединения арматуры с трубопроводом содержат упругие диэлектрические прокладки, диэлектрические втулки и шайбы, установленные соответственно на стержни и под головки болтов и гайки, причем отверстия под болты во фланцах расточены до величины наружного диаметра втулок, а диэлектрический патрубок и анод выполнены каждый из двух отдельных отрезков, разделенных арматурой, и на конце каждого отрезка анода, обращенного к арматуре, расположена запрессованная и законтренная на нем заклепками с потайными головками металлическая тонкостенная втулка с воротником, зажатым между упругой диэлектрической прокладкой и фланцем арматуры, при этом поверхность втулки с воротником, кроме участков, контактирующих с фланцем арматуры и анодом, облицована коррозионно-стойким диэлектрическим покрытием (патент №2260072, М.кл. C23F 13/00, опубл. 10.09.2005 г.) (аналог).
Подобные устройства имеют сложное конструктивное исполнение и не всегда эффективны, поскольку отдельные узлы изолированы друг от друга диэлектрическими прокладками.
Известны устройства для антикоррозионной обработки перекачиваемой по трубопроводу среды, содержащие корпус с размещенными в нем инверсором и магнитным активатором и снабженные ионизатором, размещенным между инверсором и активатором, при этом активатор выполнен в виде группы последовательно и коаксиально размещенных в корпусе соленоидов и снабжен кабельным вводом (патент №2175737, М.кл. F16L 58/00, опубл. 10.11.2001 г.) (аналог).
Такие устройства предназначены лишь для обработки перекачиваемой жидкости, что влияет на процесс коррозии только косвенно.
Известно также устройство для предотвращения коррозии и отложения парафина в колонне нефтяных труб, состоящей из труб, муфт и/или переводников, выполненное в виде, по меньшей мере, одного постоянного магнита, при этом функцию магнитопровода выполняет переводник, а постоянный магнит изготовлен из магнитопласта и содержит не менее одной пары частей, обращенных противоположными полюсами навстречу друг другу (патент РФ №2417303, М.кл. E21B 37/00, опубл. 27.04.2011 г.) (прототип).
Недостатками такого устройства являются:
а) используемая обойма имеет сложную форму;
б) обойма должна быть изготовлена из немагнитного металла, который помимо большой стоимости имеет отличный от стали потенциал, что может дополнительно вызвать коррозионный процесс контактирующих металлов;
в) магнитные поля преимущественно направлены в радиальном направлении, действуют только в локальной области, и магниты практически не создают магнитное поле вдоль оси трубы;
г) для эффективной работы требуется большое количество постоянных магнитов с заданной ориентацией;
д) работоспособность устройства в целом сомнительна, поскольку ферромагнитные частицы будут притягиваться к соответствующим магнитам и дополнительно создавать условия для очагов коррозии (кстати, и к дополнительному отложению парафина).
Задачами (целью) изобретения являются упрощение принципиальной схемы, рациональное ориентирование магнитного поля на всем протяжении защищаемого объекта и повышение эффективности защиты от коррозии.
Указанные задачи достигаются тем, что в устройстве для предотвращения коррозии, содержащем узел для создания магнитного поля и магнитопроводы, узел для создания магнитного поля представляет собой электромагнит и выполнен в виде, по меньшей мере, одного соленоида, а магнитопровод представляет собой замкнутый сердечник, частью которого является защищаемый объект. В случае когда защищаемый объект представляет собой набор протяженных нитей (например, нити трубопроводов), изготовленных из ферромагнитного материала, то соленоиды установлены на участке одной из нитей, а сердечник сформирован путем соединения, по крайней мере, с одной из рядом расположенных нитей посредством перемычек из ферромагнитного материала. Перемычки, как часть магнитопровода, могут быть изготовлены из гибких ферромагнитных материалов, например троса. При потребности обеспечения необходимой напряженности магнитного поля узел для создания магнитного поля сформирован из последовательно расположенных соленоидов с индивидуальными замкнутыми сердечниками, полюса которых ориентированы так, чтобы магнитные поля от смежных соленоидов не гасили друг друга.
На фиг.1 представлена общая схема устройства для предотвращения коррозии на основе одного соленоида; на фиг.2 показана схема устройства с несколькими соленоидами; на фиг.3 приведена схема устройства с гибкими перемычками; на фиг.4 представлена схема устройства для защиты нескольких объектов (нитей), проложенных рядом друг с другом; на фиг.5 показан вариант устройства, в котором один из защищаемых объектов использован в качестве сердечника; на фиг.6 приведен вариант устройства, в котором соленоид установлен непосредственно на перемычке, соединяющей рядом пролегающие объекты (нити).
Устройство для предотвращения коррозии содержит узел для создания магнитного поля, выполненный в виде соленоида (катушки) 1, подключаемого к источнику постоянного или переменного тока 2. Внутри соленоида расположен сердечник 3, который посредством перемычек 4 и 5 из ферромагнитного материала соединен с защищаемым объектом 6 (например, нить трубопровода, резервуар, арматура и т.д.). В совокупности сердечник 3, перемычки 4 и 5 и защищаемый объект 6 образуют замкнутый магнитопровод. Перемычки, как часть магнитопровода, могут быть изготовлены также из гибких ферромагнитных материалов, например троса 7. Магнитопровод совместно с соленоидом 1 образуют узел для создания магнитного поля.
Таким образом, узел для создания магнитного поля представляет собой электромагнит и выполнен в виде, по меньшей мере, одного соленоида, а магнитопровод представляет собой замкнутый сердечник, частью которого является защищаемый объект.
Для защиты протяженных объектов применяется несколько узлов для создания магнитного поля, расположенных последовательно на всем протяжении защищаемого объекта. Таким образом, при потребности обеспечения необходимой напряженности магнитного поля узел для создания магнитного поля сформирован из последовательно расположенных соленоидов с индивидуальными замкнутыми сердечниками.
При этом полюса соленоидов, как правило, ориентированы так, чтобы магнитные поля от смежных соленоидов не гасили друг друга.
При наличии двух и более протяженных защищаемых объектов, например, проложенных рядом друг с другом нитей трубопроводов 6 и 8, изготовленных из ферромагнитного материала, один и тот же узел для создания магнитного поля подсоединен посредством перемычек 9 и 10 из ферромагнитного материала одновременно к нескольким защищаемым объектам (фиг.4). При этом подобные узлы могут быть расположены последовательно друг за другом на протяжении защищаемых объектов. В целях экономии материала перемычки 9 и 10 могут быть заменены только одной перемычкой.
Также при наличии двух и более защищаемых объектов соленоид 1 можно установить непосредственно на одной из защищаемых объектов, то есть в этом случае в качестве сердечника использован непосредственно сам защищаемый объект (фиг.5). В одном из вариантов соленоид 1 может быть установлен непосредственно на самой перемычке 11, являющейся в данном случае сердечником узла для создания магнитного поля, а замкнутый контур формируется путем установки дополнительной перемычки 12 (фиг.6).
В простейшем случае вместо электромагнита можно использовать постоянный магнит.
Устройство работает следующим образом.
Защита объекта от коррозии осуществляется путем создания магнитного поля в защищаемом объекте. При подаче тока в соленоид 1 от источника тока 2 формируется магнитное поле в замкнутом контуре магнитопровода, составленного из сердечников 3 (11), перемычек из ферромагнитного материала и участка защищаемого объекта 6 и 8. При подаче постоянного тока в замкнутом контуре узла формируется постоянное магнитное поле. При этом магнитное поле, возникающее в защищаемом участке объекта, уменьшает коррозионную активность материала объекта.
При подаче переменного тока в соленоид в замкнутом контуре узла формируется магнитное поле с изменяющейся полярностью. На коррозионные процессы в этом случае действует мгновенные состояния магнитного поля. Эти явления приводят к подавлению процесса коррозии.
Таким образом, устройство позволяет повысить эффективность задержки развития коррозии, что в конечном итоге позволяет предотвращать разрушение конструкции. Создавая локальные магнитные поля, можно добиться рационального ориентирования магнитного поля на всем протяжении защищаемого объекта и повысить эффективность защиты от коррозии. Устройство имеет простую принципиальную схему и малые габариты. В частности, данная разработка особенно важна для поддержания в работоспособном состоянии действующих трубопроводов разных диаметров и форм сечений.