NL8204941A

NL8204941A - Inrichting voor het regelen van een katodisch beschermingssysteem.

Info

Publication number: NL8204941A
Application number: NL8204941A
Authority: NL
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1982-01-04
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1983-08-01
Also published as: GB2113405A; GB2113405B; NO830006L; CA1220164A; NO162973C; NO162973B; US4489277A

Description

-"lp*· .......... '

K 8741 NET

INRICHTING VOOR HET REGELEN VAN EEN KATHODISCH BESCHERMINGSSYSTEEM

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een werkwijze en inrichting voor het regelen van het effect van een kathodisch beschermingssysteem dat aangebracht is op een zich onder water bevindende metalen constructie.

5 Kathodische bescherming is een methode voor het bestrijden van corrosie van metalen die blootgesteld zijn aan de inwerking van water, zoals in het geval van offshore boor- en produktie-platforms en pijpleidingen. Het doel van kathodische bescherming is het tegengaan of voorkomen van door zuurstof veroorzaakte 10 corrosie van staal of andere metalen ih een gegeven milieu, bijvoorbeeld zeewater of zouthoudende modder. De corrosie van metaal in een elektrolyt bij omgevingstemperatuur is een elektrochemisch proces waarbij een elektronenstroom in metalen en ionen in elektrolyten optreedt. De corrosie kan worden tegengegaan 15 door het aanleggen van een stroom afkomstig van een uitwendige ' spanningsbron, bijvoorbeeld een generator of gelijkrichter, of van een galvanische opofferingsanode, die alle stroom benodigd voor de elektrochemische reductie van de corrosieve zuurstof levert door middel van een andere bron dan het corroderende 20 staal. Indien alle stroom voor de elektrochemische reductie geleverd wordt door de externe bron, zal de corrosie van het staal tot staan worden gebracht. Volledige bescherming van de constructie blijkt uit de verschuiving in potentiaal van het staal van de aanvankelijk vrij corroderende potentiaal van 25 ongeveer -500 tot -600 millivolt, ten opzichte van een zilver/ zilverchloride referentiecel, naar waarden beneden -780 millivolt wanneer de kathodische bescherming wordt toegepast.

In het algemeen wordt galvanische kathodische bescherming van offshore constructies verkregen door grote aantalen opoffe- 8204941 * * 2 ringsanoden van een aluminiumlegering op de constructie aan te brengen. De gemiddelde stroomdichtheid die geleverd wordt door het kathodische . beschermingssysteem is buitengewoon belangrijk voor het verkrijgen van volledige bescherming van de constructie, 5 en voor het verkrijgen van een indicatie van de levensduur van de galvanische anoden. Er zijn reeds galvanische kathodische beschermingssystemen ontworpen met een vooraf vastgestelde stroomdichtheid geleverd door een vooraf vastgesteld aantal opofferingsanoden, elk met een vooraf vastgesteld(e) gewicht 10 en grootte. Aangezien er tot nu toe echter geen middelen waren waarmee de werkelijk kathodische stroomdichtheid, verschaft door het beschermingssysteem, kon worden gemeten, zijn deze systemen in het algemeen op de gebruikelijke wijze ontworpen, om ervoor te zorgen dat de juiste mate van bescherming wordt 15 verkregen; dit leidt tot het plaatsen van meer anoden dan in werkelijkheid nodig zijn voor het verkrijgen van de juiste mate van bescherming. Deze extra opofferingsanoden zijn duur en verhogen het gewicht van de constructie en de door de golfslag op de constructie uitgeoefende krachten. Dientengevolge moet 20 de constructie zodanig worden ontworpen dat zij het extra gewicht van de onnodige anoden kan dragen, en de door de anoden en de door de grotere constructie veroorzaakte grotere krachten van de golfslag kan weerstaan, hetgeen leidt tot aanzienlijke en onnodige kosten bij het bouwen van de constructie.

25 De onderhavige uitvinding heeft derhalve ten doel het ver schaffen van een inrichting en een werkwijze voor het regelen van een kathodisch beschermingssysteem op een offshore constructie, ten einde een indicatie te verkrijgen van de stroomdichtheid verschaft door het kathodisch beschermingssysteem.

30 De onderhavige uitvinding heeft derhalve betrekking op een inrichting voor het regelen van een kathodisch beschermingssysteem op een zodanig in water geplaatste constructie dat een deel van de constructie zich onder het oppervlak van het water bevindt, waarbij deze inrichting gekenmerkt is door: een 8204941 3 ............., .4" ' isolatiemiddel dat tegen de constructie onder het oppervlak van het water wordt aangebracht; een metalen lichaam dat zodanig tegen het isolatiemiddel wordt aangebracht dat het lichaam ten opzichte van de constructie elektrisch geïsoleerd is; een middel 5 om het lichaam elektrisch te verbinden met de constructie op een punt boven het oppervlak van het water; en een middel om de hoeveelheid stroom te meten die door de elektrische verbindingen loopt.

In voordelige uitvoeringsvormen kan het metalen lichaam 10 bestaan uit een plaat die ten opzichte van de constructie geïsoleerd is, bijvoorbeeld door middel van een laag rubber die iets groter is dan de plaat om ervoor te zorgen, dat de plaat ten opzichte van de constructie elektrisch geïsoleerd is. De plaat kan bijvoorbeeld gemaakt zijn van staal. De laag rubber en de-- · 15 metalen plaat worden om een constructiedeel gewikkeld waardoor zij in hoofdzaak aan de vorm van het constructiedeel zijn aangepast. In een andere voordelige uitvoeringsvorm wordt een refe-rentiecel bij het lichaam geplaatst, zodat het potentiaalverschil tussen het lichaam en de referentiecel kan worden bepaald. In 20 nog een andere voordelige uitvoeringsvorm kunnen middelen voor het bepalen van de stroomdichtheid op het lichaam worden aangebracht. Verder kunnen middelen voor het registreren van de metingen van de stroommeters aanwezig zijn. Met de gegevens die door middel van de onderhavige uitvinding worden verkregen kan 25 derhalve bepaald worden of het kathodisch beschermingssysteem dat op de huidige constructie aangebracht is, beperkt kan worden wanneer het op toekomstige constructies aangebracht wordt, ten einde de kosten van het kathodisch beschermingssysteem en van de constructie zelf tot een minimum te beperken, terwijl daarbij 30 gezorgd wordt dat voldoende bescherming wordt verkregen. Bovendien maken de door de onderhavige uitvinding verkregen gegevens het ook mogelijk de levensduur van het kathodisch beschermingssysteem te berekenen, waardoor men vooraf gewaarschuwd wordt dat onderhoudswerkzaamheden noodzakelijk zijn.

8204941

It

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het regelen van een kathodisch beschermingssysteem op een constructie die zodanig in water is geplaatst dat een deel van genoemde constructie zich onder het oppervlak van 5 genoemd water bevindt, gekenmerkt door het aanbrengen van een isolatiemiddel tegen genoemde constructie onder het oppervlak van genoemd water; het zodanig aanbrengen van een metalen lichaam tegen genoemd isolatiemiddel dat genoemd lichaam ten opzichte van de constructie elektrisch geïsoleerd is; het elektrisch 10 verbinden van genoemd lichaam met genoemde constructie op een punt boven het oppervlak van genoemd water; en het meten van de hoeveelheid stroom die door genoemde elektrische verbindingen loopt.

De uitvinding zal nu bij wijze van voorbeeld nader worden 15 toegelicht aan de hand van de tekeningen, waarin:

Figuur 1 een doorsnede in zijaanzicht is van een offshore constructie, waarbij een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding is toegepast.

Figuur 2 een schematisch blokdiagram is dat een kathodisch 20 beschermingsregelsysteem volgens de onderhavige uitvinding toont.

Figuur 1 toont een regelelement dat aangeduid is met het verwijzingsgetal 10 en dat aangebracht is op een rond deel 12 van een offshore constructie. Het regelelement 10 bestaat uit een isolatielaag 1it, die aangebracht is rondom een deel 12, en 25 een metalen plaat 16 die om de isolatielaag 1U gewikkeld is.

De isolatielaag lit is langer dan de plaat 16, en de plaat 16 is zodanig geplaatst dat een deel van de isolatielaag Ut aan beide uiteinden van plaat 16 uitsteekt, om ervoor te zorgen dat de plaat 16 ten opzichte van het deel 12 elektrisch geïsoleerd is.

30 Een geïsoleerde draad 18 is met de plaat 16 verbonden door een lasverbinding of op een andere geschikte manier, en door een buis 20 geleid naar een punt dat boven het oppervlak van het water gelegen is. Een referentiecel 22 bevindt zich nabij de plaat 16; de uitgang van de cel 22 wordt geleverd via een draad 35 2it die door een buis 26 naar een punt boven het oppervlak van het water wordt geleid.

8204941 5

Figuur 2 toont een schematisch blokdiagram van een katho-disch beschermingsregelsysteem volgens de onderhavige uitvinding. Het regelelement 10 en de referentiecel 22 zijn door middel van stippellijnen 28 schematisch weergegeven als delen die zich 5 onder het oppervlak van het water bevinden. Het regelelement 10 is door middel van de draad 18 verbonden met een shunt 30. De shunt 30 is verbonden met de constructie zoals is aangegeven met het massasymbool 32, en is ook verbonden met een keten/ recorder 34. De referentiecel 22 is door middel van een draad 24 10 verbonden met de keten/recorder 34. De keten/recorder 34 registreert het spanningsverschil tussen de referentiecel 22 en het regelelement 10 en ook de spanning over de shunt 30, zijnde een functie van de stroom die loopt van het regelelement 10 door de shunt 30 naar het punt 32 van de constructie en de "vóóraf 15 vastgestelde weerstand van de shunt 30. De keten/recorder 34 kan de spanningen continu registreren, of kan een tijdregelaar bevatten waardoor de registratie met vooraf vastgestelde tussenruimten, bijvoorbeeld ieder uur, mogelijk is. Indien gewenst, kan de uitgang van de shunt 30 zodanig door de keten/recorder 34 20 worden gewijzigd dat het geregistreerde signaal de eenheden ampère per vierkante voet van het regelelement 10 weergeeft.

Twee van de kathodische beschermingsregelsystemen volgens de onderhavige uitvinding werden op 40 en 175 voet onder het oppervlak van het water op een offshore platform geplaatst.

25 Deze regelsystemen werden gedurende een jaar op het platform beproefd, waarbij de gegevens ieder uur werden geregistreerd.

De regelelementen 10 die hieronder nader worden beschreven bleken tijdens de beproevingsperioden goed te functioneren. Opgemerkt dient te worden dat de volgende specifieke gegevens van de 30 regelelementen die tijdens de proef werden gebruikt als toelichting worden gegeven en niet in beperkende zin dienen te worden opgevat. De isolatielaag 14 bestaat uit een stuk rubber dat 48 inch lang en een halve inch dik was en zo breed dat de laag om een rond deel van de constructie met een diameter van 14 inch 8204941 6 paste. De metalen plaat 16 bestond uit een stalen plaat die 36 inch lang en 3/16 inch dik vas en zo breed dat hij om de isolatielaag 1k gewikkeld kon worden. De plaat 16 werd zodanig op de isolatielaag ih geplaatst dat ongeveer 6 inch van de 5 isolatielaag lit uitstak boven en onder de plaat 16. De draad 18 bestond uit ^/0 geïsoleerd koperdraad, en de cel 22 bestond uit een zilver/zilverchloride referentiecel.

Er wordt op gewezen dat in de onderhavige uitvinding wijzigingen en veranderingen kunnen worden aangebracht zonder 10 van de strekking van de uitvinding af te wijken. Er wordt ook op gewezen dat de strekking van de onderhavige uitvinding niet beperkt is tot de hierin beschreven specifieke uitvoeringsvormen, doch moet worden opgevat in overeenstemming met de aangehechte conclusies en met bovenstaande uiteenzetting. - -- · 8204941

Claims

1. Inrichting voor het regelen van een kathodisch beschermingssysteem op een constructie die zodanig in water is geplaatst, dat een deel van genoemde constructie zich onder het oppervlak van genoemd water bevindt, gekenmerkt door een isolatiemiddel dat 5 tegen genoemde constructie onder het oppervlak van genoemd water is aangebracht; een metalen lichaam dat zodanig tegen genoemd isolatiemiddel is aangebracht dat genoemd lichaam ten opzichte van genoemde constructie elektrisch geïsoleerd is; een middel, voor het elektrisch verbinden van genoemd lichaam met genoemde 10 constructie op een punt boven het oppervlak van genoemd water; en een middel voor het meten van de hoeveelheid stroom die door genoemde elektrische verbindingen loopt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door een cel die geplaatst is nabij genoemd lichaam; en een middel dat verbonden 15 is met genoemd lichaam en genoemde cel voor het meten van het spanningsverschil ova* genoemd lichaam en genoemde cel.

3· Inrichting volgens conclusie 2, gekenmerkt doordat genoemd lichaam een plaat is. k. Inrichting volgens conclusie 3, gekenmerkt doordat genoemd 20 isolatiemiddel gemaakt is van rubber.

5. Inrichting volgens conclusie k, gekenmerkt doordat genoemde plaat gemaakt is van staal.

6. Inrichting volgens conclusie 2 of 5, gekenmerkt door een middel dat verbonden is met genoemd stroommeetmiddel voor het 25 bepalen van de stroomdichtheid op genoemd lichaam.

7. Inrichting volgens conclusie 2 of 5» gekenmerkt door een middel dat verbonden is met genoemd stroommeetmiddel voor het registreren van de metingen gedaan met genoemd stroommeetmiddel. 8204941

8. Inrichting volgens conclusie 5» gekenmerkt doordat genoemde cel een zilver/zilverchloride referentiecel is.

9. Werkwijze voor het regelen van een kathodisch beschermingssysteem op een constructie die zodanig in water is geplaatst dat 5 een deel van genoemde constructie zich onder het oppervlak van genoemd water bevindt, gekenmerkt door het aanbrengen van een isolatiemiddel tegen genoemde constructie onder het oppervlak van genoemd water; het zodanig aanbrengen van een metalen lichaam tegen genoemd isolatiemiddel dat genoemd lichaam ten opzichte 10 van genoemde constructie elektrisch geïsoleerd is; het elektrisch verbinden van genoemd lichaam met genoemde constructie op een punt boven het oppervlak van genoemd water; en het meten van de hoeveelheid stroom die door genoemde elektrische verbindingen loopt. 8204941