Способ установки подводных анодов для катодной защиты подводных объектов
METHOD FOR INSTALLATION OF UNDERWATER ANODES FOR CATHODIC PROTECTION OF UNDERWATER OBJECTS

Изобретение относится к области предотвращения коррозии металлов подводных объектов путем катодной защиты, в частности, к конструктивным элементам устройств катодной защиты, находящихся в воде. Может быть использовано при защите от коррозии гидротехнических сооружений, например морских платформ, портов.
Известна система эрозионно-коррозионной защиты морской стационарной платформы в ледовых условиях по патенту РФ на изобретение №2459889, C23F 13/06, 2012. Система содержит, как минимум, один анодный узел, размещенный на дне акватории и подключенный питающим кабелем к защищаемому оборудованию. Анодный узел выполнен из, как минимум, одного модуля с положительной плавучестью, якоря и троса. Питающий кабель подключается к анодному узлу при помощи втычного разъемного электрического соединителя с усилием расчленения. Установка, замена и ремонт анодных узлов производятся водолазами. Недостатком системы является то, что для установки, замены или ремонта необходимо привлечение дополнительного персонала, в частности, необходимо привлечение водолазов. Кроме того, не всегда есть возможность доступа людей в места расположения анодов. Таким образом, все это приводит к низкой технологичности процесса установки системы защиты от коррозии.
Известна сменная катодная защита для морских сооружений, установленная на земной поверхности, по патенту США на изобретение US2008199258, C23F 13/18, E02D 31/06, 2009. Данное устройство представляет собой анодную колонну, которая может быть установлена непосредственно на поверхности дна, на забитой в морское дно свае, на ферменной конструкции или иметь конструкцию поплавка, зафиксированного на дне при помощи якоря. Анодная колонна, выполненная в виде поплавка, содержит расходуемые аноды, плавучий анодный держатель, якорь, трос, электрический провод. Для установки анодной колонны необходимо установить на морском дне якорь, присоединить плавучий анодный держатель к якорю тросом, разместить на анодном держателе расходуемые аноды, затем подключить расходуемые аноды электрическим проводом к морскому сооружению. Недостатком изобретения является сложность и высокая трудоемкость установки подводных элементов системы катодной защиты, связанная с необходимостью сборки конструкции под водой с привлечением водолазов, с использованием дополнительного подводного оборудования. Дополнительная сложность создается тем, что анодные колонны могут быть установлены на большой глубине, что затрудняет доступ человека к месту установки на дне водоема. Все это приводит к низкой технологичности процесса установки системы катодной защиты подводных объектов.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрана катодная защита от коррозии подводных трубопроводов по патенту Франции на изобретение FR2455240, C23F 13/02, C23F 13/04, F16L 58/00, 1980. Система включает браслет с седлом для прикрепления поплавка, поплавок с расходным анодом, трос, электрический провод, эластичный проводник, барабаны для троса и электрического провода. Браслет размещают на защищаемом трубопроводе, на внутренней стороне браслета находятся ролики для свободного вращения браслета вокруг трубопровода, браслет присоединяется к трубопроводу при помощи эластичного проводника. Внутри поплавка устанавливают расходный анод, анод подключается к трубопроводу электрическим проводом, электрический провод находится намотанным на барабан внутри поплавка. Поплавок прикрепляют к браслету при помощи троса, намотанного на барабан внутри поплавка. При установке катодной защиты поплавок с анодом размещают в седле браслета и прикрепляют, затем браслет устанавливают на трубопровод, а поплавок с анодом открепляют. Поплавок может быть откреплен при помощи внешнего механического воздействия, за счет разрушения фиксирующего штыря, или при помощи воздействия ультразвука. Недостатком изобретения является невысокая технологичность процесса монтажа элементов системы катодной защиты, связанная со сложностью процесса открепления поплавка, с необходимостью применения дополнительного оборудования для освобождения анода. Кроме того, сам анод, браслет или защищаемый объект могут быть повреждены при освобождении анода.
Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение процесса установки подводных анодов для электрохимической защиты подводных объектов.
Технический результат достигается за счет того, что в способе установки подводных анодов для электрохимической защиты подводного объекта, включающем установку подводных анодов в поплавковых модулях, фиксацию положения поплавковых модулей в устройстве для катодной защиты подводного объекта, размещение под водой устройства для катодной защиты подводного объекта, приведение поплавковых модулей с размещенными в них анодами в плавучее состояние, согласно изобретению, поплавковые модули в устройстве для катодной защиты подводного объекта фиксируют с помощью металлической проволоки, которую закрепляют с охватом поплавковых модулей, поплавковые модули приводят в плавучее состояние разрушением металлической проволоки путем подачи на аноды электрического напряжения.
Технический результат обеспечивается тем, что закрепление поплавковых модулей на платформе устройства для катодной защиты подводного объекта облегчает транспортировку и установку на дно водоема устройства для катодной защиты подводного объекта, а также препятствует спутыванию тросов, на которых закреплены поплавковые модули. При этом установка устройства для катодной защиты подводного объекта на дно водоема не требует дополнительного оборудования для работы под водой, так как платформу с зафиксированными поплавковыми модулями можно установить на дно водоема при помощи грузового крана. Металлическая проволока является доступным материалом простым в применении, поэтому фиксация поплавковых модулей в устройстве для катодной защиты металлической проволокой не требует больших трудозатрат. Разрушение металлической проволоки путем подачи электрического напряжения также упрощает приведение поплавковых модулей в плавучее состояние, не требуя привлечения водолазов для освобождения поплавковых модулей на дне, и позволяет устанавливать устройство для катодной защиты подводного объекта в местах, труднодоступных для человека, облегчает процесс приведения анодов в рабочее состояние. При этом освобождение поплавковых модулей путем электрохимического растворения металлической проволоки-обвязки не повреждает устройство для катодной защиты, сами поплавковые модули и защищаемые объекты. Использование именно металлической проволоки также влияет на достижение технического результата, так как металлическая проволока обладает малым диаметром, следовательно, быстро разрушается.
На фигуре 1 представлено устройство катодной защиты с поплавковыми модулями, зафиксированными на раме металлической проволокой.
На фигуре 2 представлено устройство катодной защиты с поплавковыми модулями в плавучее состоянии.
Устройство для катодной защиты состоит из анодов 1, поплавковых модулей 2, рамы 3, платформы 4, соединительных кабелей 5, общего соединительного кабеля 6, распределительной коробки 7, тросов 8, металлической проволоки 9. Аноды 1 выполняют из токопроводящего материала, например, алюминия, магния. Каждый поплавковый модуль 2 содержит корпус 10 с отверстиями 11 и герметичное воздушное отделение 12 для обеспечения плавучести. Внутри корпуса 10 расположен анод 1. Металлическую проволоку 9 выполняют из стали, например, из углеродистой стали марок Ст.3, Ст.8, Ст.10, Ст.15, Ст.20 и т.п. Диаметр проволоки выбирают, исходя из условий прочности фиксации поплавковых модулей 2.
Способ осуществляют следующим образом.
Несколько анодов 1, например, три, помещают по одному в корпуса 10 поплавковых модулей 2, например, выполненные из пластика. Рама 3 прикреплена к платформе 4, в роли которой может использоваться, например, пластиковый контейнер с песком. Поплавковые модули 2 укладывают на раму 3 и фиксируют металлической проволокой 9, причем металлическую проволоку 9 натягивают так, чтобы она охватывала корпусы 10 и находилась в электромагнитном поле, возникающем при подаче тока на аноды 1. Аноды 1 соединяют соединительными кабелями 5 с распределительной коробкой 7, а распределительную коробку 7 соединяют со станцией катодной защиты (на чертеже не показана) общим соединительным кабелем 6. Платформу 4 с зафиксированными поплавковыми модулями 2 устанавливают на дно водоема при помощи грузового крана (на чертеже не показан) и тросов 8. Затем включают станцию катодной защиты и подают на аноды 1 повышенное напряжение, например, превышающее рабочее напряжение в три раза, на установленное время, например, на начальные 72 часа. При протекании электрического тока через аноды 1 происходит поляризация металлической проволоки 9. Так как анодная растворимость анодов 1, которая составляет 4 г*А/год, значительно ниже, чем растворимость металлической проволоки 9, которая составляет порядка 1500 г*А/год, то происходит быстрое анодное растворение металлической проволоки 9 под влиянием поляризации. Величина повышенного напряжения должна обеспечивать максимально допустимый защитный потенциал для подводного защищаемого объекта. Величина подаваемого на аноды 1 напряжения может быть также равной величине рабочего напряжения, которое должно обеспечивать минимально допустимый защитный потенциал для подводного защищаемого объекта. После растворения металлической проволоки 9 поплавковые модули 2 с анодами 1 освобождаются и принимают плавающее состояние. Если оставить аноды 1, лежащими на платформе 4 на дне водоема, то рабочая поверхность анодов 1 будет меньше, что снизит эффективность электрохимической защиты. Кроме того, может произойти заиливание анодов 1, которое дополнительно сократит рабочую поверхность анодов 1, что также приведет к снижению эффективности электрохимической защиты. Разрушение металлической проволоки 9 за счет подачи электрического тока на аноды 1 позволяет не привлекать водолазов для установки устройства для катодной защиты и использовать минимальное количество техники для установки устройства для катодной защиты, что позволяет упростить процесс установки устройства для катодной защиты. Кроме того, появляется возможность установки устройства для катодной защиты в местах водоемов, труднодоступных для человека, что также упрощает установку устройства для катодной защиты.
Таким образом, изобретение позволяет упростить процесс установки подводных анодов для электрохимической защиты подводных объектов.