СТЕРЖЕНЬ ПРОТЕКТОРНЫЙ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающему оборудованию, конкретно к устройствам для предотвращения его коррозии.
Известен протектор (устройство для электрохимической защиты) по патенту РФ на полезную модель №132080, МПК C23F 13/06, опубл 10.09.2013 г.
Устройство электрохимической защиты от внутренней коррозии трубопроводной арматуры, включает корпус и запорный элемент с кинематическим элементом привода, содержащее в качестве анода - протекторы, выполненные с возможностью закрепления на запорном элементе с помощью коррозионно-стойкого резьбового крепежа, отличающееся тем, что оно снабжено неразъемными или условно-разъемными металлическими соединениями, образующими единую электрическую цепь с катодом и протекторами с суммарным электрическим сопротивлением по металлу в сухом состоянии величиной не более 0,1 Ом, при этом в качестве катода используются корпус и запорный элемент с кинематическим элементом привода трубопроводной арматуры, а материал протектора выбран в зависимости от материала катода и концентрации в рабочей среде коррозионно-активных компонентов и из условия 0,4B≤Δϕ≤0,5B, где Δϕ - алгебраическая разность электрохимических потенциалов катода и анода.
Недостатки трудности в организации серийного производства устройства, связанные с подбором материала для каждого протектора.
Известен протектор по патенту РФ на полезную модель №123009, МПК C23F 13/00, опубл 27.12.2012 г.
Протектор для защиты от коррозии трубопровода выполнен из двух одинаковых первого и второго полуколец, изготовленных из протекторного сплава, при этом каждое из полуколец имеет, по меньшей мере, один внутренний арматурный стержень, концентрично установленный относительно поверхности полукольца, длина дуги арматурного стержня больше 180°, концы арматурного стержня выполнены отогнутыми в одну сторону, при этом концы арматурных стержней первого и второго полуколец соединены между собой внахлест, при этом с одной стороны соединения конец арматурного стержня первого полукольца расположен под ответным концом арматурного стержня второго полукольца, а с другой стороны соединения конец арматурного стержня первого полукольца расположен над ответным концом арматурного стержня второго полукольца, и внутренняя поверхность первого и второго полуколец выполнена гладкой.
Недостаток необходимость сборки на месте установки протектора.
Известен протектор скважинный по патенту РФ на полезную модель №112291, МПК F04B 47/00, опубл 10.01.2012 г.
Протектор скважинный содержит корпус, электрод, изготавливаемый из магниевого сплава, изоляторы и соединительные муфты, при этом корпус протектора с концентрично расположенным внутри него электродом, заполненным электролитом, например 10%-ным раствором NaCl, свинчен с перфорированным патрубком, расположенным в его верхней части, нижняя часть устройства ввернута в патрубок шламонакопительный, закрываемый резьбовой заглушкой, сам протектор скважинный устанавливается ниже фильтра.
Недостаток узкоспециализированное применение.
Известен анод-протектор по патенту РФ на полезную модель №111856, МПК C23F 13/00, опубл 27.12.2011 г.
Анод-протектор содержит цилиндрическое тело из магниевого сплава с гнездом по оси в одном из его торцов, а также контактный стержень из стали, выполненный с резьбовым участком на одном из концов и с длиной, меньшей длины цилиндрического тела, в котором он зафиксирован по оси заливкой с расположением резьбового участка в гнезде торцом ниже плоскости торца цилиндрического тела.
Недостатки сложность конструкции.
Известен протектор (устройство для защиты от коррозии) по патенту РФ на полезную модель №137329, МПК E21B 41/02, опубл 10.02.2014 г., прототип.
Устройство для защиты от коррозии погружного скважинного оборудования, содержащее длинномерный протектор со стержневым армирующим элементом, отличающееся тем, что на поверхности части армирующего элемента, выступающей за край протектора, нанесена резьба, на поверхности части армирующего элемента, находящейся в теле протектора, выполнены выемки, на наружной поверхности протектора выполнены продольные ребра.
Недостатки сложность конструкции и как следствие нетехнологичность и относительно высокая стоимость.
Задачей создания полезной модели является упрощение конструкции протектора
Достигнутый технический результат упрощение конструкции протектора
Решение указанных задач достигнуто в стержне протекторном, содержащем внутренний стальной длинномерный стержень и наружный протектор цилиндрической формы из протекторного металла, тем, что он содержит оголовок цилиндрической формы жестко связанный с внутренним стальным длинномерным стержнем, а протектор выполнен с осевым отверстием, в котором размещен внутренний стальной длинномерный стержень. Внутренний стальной длинномерный стержень выполнен из двух участков разного диаметра, при этом участок, установленный внутри оголовка, выполнен меньшего диаметра, чем участок, установленный внутри основной части. На внутреннем стальном длинномерном стержне могут быть выполнены кольцевые проточки. Протектор может быть выполнен из алюминиевого сплава Протектор может быть выполнен из сплава, содержащего цинк 4%…5%, остальное алюминий. Длина внутреннего стального длинномерного стержня может быть выполнена равной 0,5…0,7 от длины протектора.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах (фиг. 1…6), где:
- на фиг. 1 приведен чертеж устройства,
- на фиг. 2 приведен вид оголовка в сборе,
- на фиг. 3 приведен вид A,
- на фиг. 4 приведен внутренний стальной длинномерный стержень,
- на фиг. 5 приведен оголовок,
- на фиг. 6 приведено соединение оголовка со стержнем.
Стержень протекторный содержит (фиг. 1…6) внутренний стальной длинномерный стержень 1 и наружный протектор 2 цилиндрической формы из протекторного металла, внутренний стальной длинномерный стержень 1 предпочтительно выполнить из Ст20.
Протектор 2 выполнен методом литья. Кроме того устройство содержит оголовок 3 с центральным отверстием 4 Материал оголовка 3 сталь, предпочтительно Ст 20. Оголовок 3 соединен с внутренним стальным длинномерным стержнем 1 сваркой 5 (фиг. 6). Внутренний стальной длинномерный стержень 1 может быть выполнен из двух участков разного диаметра: первого 6 и второго 7, при этом участок 7 установленный внутри оголовка 3 предпочтительно выполнить меньшего диаметра, чем участок 6, установленный внутри наружного протектора 2. На внутреннем стальном длинномерном стержне 1 могут быть выполнены кольцевые проточки 8 (фиг. 1 и 5) для исключения разборки устройства. Протектор может быть выполнен из алюминиевого сплава. Наиболее оптимален сплав содержащий 4…5% цинка. В этом случае стоимость сплава будет минимальной, а его эффективность высокой.
Длина внутреннего стального длинномерного стержня 1 может быть выполнена равной 0,5...0, 7 от длины протектора 2:
l=(0,5…0,7)L, где:
l - длина внутреннего стального длинномерного стержня,
L - длина протектора.
Выполнение относительной длины внутреннего стального длинномерного стержня 1 большей, чем 0,7 приведет к затруднениям в сборке. При меньшей относительной длине, чем 0,5 - уменьшится площадь контакта двух разнородных металлов.
При эксплуатации параллельно подземному трубопроводу в грунт зарывают стержни протекторные и гальванические токи разрушают протектор 2.
Метод электрохимической защиты был изобретен и впервые применен в Англии в 1824 году для защиты обшивки кораблей от коррозии. Электрохимическая протекторная защита металлов от коррозии основана на прекращении коррозии металлов под действием постоянного электрического тока. Поверхность любого металла гальванически неоднородна, что и является основной причиной его коррозии в растворах электролитов, к которым относятся морская вода, все пластовые и все подтоварные воды. При этом в первую очередь разрушаются участки поверхности металла с наиболее отрицательным потенциалом (аноды), с которых ток стекает во внешнюю среду, а участки металлов с более положительным потенциалом (катоды), в которые ток втекает из внешней среды, не разрушаются. Механизм действия протекторной защиты заключается в превращении всей поверхности защищаемой металлической конструкции в один общий неразрушающийся катод. Анодами при этом будут являться подключенные к защищаемой конструкции электроды из более электроотрицательного металла - протекторы. Электрический защитный ток получается вследствие работы гальванической пары протектор-защищаемая конструкция. При своей работе протекторы постепенно изнашиваются (анодно растворяются), защищая при этом
основной металл, поэтому за рубежом протекторы называют «жертвенными анодами». Электрохимическая защита одинаково эффективна как для строящихся, так и для находящихся в эксплуатации судов, резервуаров и другого оборудования. Протекторная защита обычно применяется совместно с лакокрасочными покрытиями. Такое сочетание пассивной, какой является окраска, и активной защиты, к которой относится протекторная, позволяет уменьшить расход протекторов и тем самым увеличить срок их службы, обеспечить более равномерное распределение защитного тока по поверхности защищаемых конструкций и, наконец, компенсировать все дефекты покрытия, связанные с неизбежным его разрушением при монтаже, транспортировке и процессе эксплуатации, в том числе вследствие естественного старения (набухания, вспучивания, растрескивания, отслаивания). При этом следует отметить, что на оголенной поверхности металла при его катодной поляризации в морской, пластовой и подтоварной водах выпадает катодный солевой осадок, состоящий из нерастворимых солей кальция и магния и играющий роль дополнительного покрытия.
Поскольку основная масса металлических конструкций делается, как правило, из стали, в качестве протектора могут использоваться металлы с более отрицательным, чем у стали электродным потенциалом. Среди основных их три - цинк, алюминий и магний. Использовать чистые металл в качестве протекторов не всегда целесообразно. Так, например, чистый цинк растворяется неравномерно из-за крупнозернистой дендритной структуры, поверхность чистого алюминия покрывается плотной оксидной пленкой, магний имеет высокую скорость собственной коррозии. Для придания протекторам требуемых эксплуатационных свойств в их состав вводят легирующие элементы.
Магниевые протекторы
Из-за высокого рабочего потенциала магниевого протекторного сплава (минус 1,45 В по хлорсеребряному электроду сравнения) происходит быстрый износ протекторов и поэтому не представляется возможным с помощью этих протекторов осуществить защиту на приемлемый для практики длительный срок. Следует отметить также, что у магния и магниевых сплавов, в отличие от цинка и алюминия, отсутствует поляризация, сопровождаемая уменьшением токоотдачи.
Алюминиевые протекторы
Короткозамкнутые протекторы из сплава с повышенной анодной активностью предназначены для защиты днищ резервуаров, подверженных накоплению песчано-парафиновых отложений, удельная электропроводность которых значительно ниже, чем у пластовых вод. Такой материал характеризуется величиной рабочего и стационарного отрицательного потенциала по водородному электроду сравнения соответственно 850-900 мВ. Применение таких сплавов позволяет также обеспечить защиту конструкции при наличии в агрессивной среде сульфатвосстанавливающих бактерий, присутствующих в нефти практически всегда. Браслетные алюминиевые протекторы позволяют защитить сварные стыковые соединения промысловых трубопроводов, которые наиболее уязвимы для коррозии.
Применение полезной модели позволило:
- максимально упростить конструкцию устройства и обеспечить технологичность ее изготовления, так протектор изготавливается методом литья.
- снизить стоимость стержня протекторного,
- упростить сборку изделия
- минимизировать затраты на изготовление и материалы.
Изготовлен и успешно испытан опытный образец стержня протекторного 67.7707.00.00СБ.