RU2768063C1 - Method for cathodic protection of an underground facility - Google Patents
Method for cathodic protection of an underground facility Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768063C1 RU2768063C1 RU2021110776A RU2021110776A RU2768063C1 RU 2768063 C1 RU2768063 C1 RU 2768063C1 RU 2021110776 A RU2021110776 A RU 2021110776A RU 2021110776 A RU2021110776 A RU 2021110776A RU 2768063 C1 RU2768063 C1 RU 2768063C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- cathodic protection
- electrodes
- underground facility
- protection
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
- C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
Abstract
Description
Изобретение относится к катодной защите подземных металлических сооружений от коррозии, может использоваться при электрохимической защите трубопроводов, проложенных в грунте.The invention relates to the cathodic protection of underground metal structures against corrosion, can be used in the electrochemical protection of pipelines laid in the ground.
Известна система катодной защиты группы скважин и устройство для обнаружения дефектов скважин с двойным анодом по патенту Китая CN208995604, C23F13/10, C23F13/22, 2019г. Данный аналог содержит устройство дистанционного мониторинга, шкаф цифрового мониторинга, скважину с двойным анодом. Двойной анод состоит из корпуса вспомогательного анода и корпуса основного анода, причем корпус вспомогательного анода устанавливают внутри корпуса основного анода. Вспомогательный анод выполняют из жаропрочного алюминиевого сплава, основной анод выполняют из высококремнистого чугуна. Система катодной защиты не обладает достаточной надежностью. При изменении внешних условий происходит ухудшение работы такого двойного анода, это приводит к тому, что характеристики анодного поля не стабильны во времени.A known cathodic protection system for a group of wells and a device for detecting well defects with a double anode according to the Chinese patent CN208995604, C23F13/10, C23F13/22, 2019. This analog contains a remote monitoring device, a digital monitoring cabinet, a well with a double anode. The double anode consists of an auxiliary anode body and a main anode body, the auxiliary anode body being installed inside the main anode body. The auxiliary anode is made of heat-resistant aluminum alloy, the main anode is made of high-silicon cast iron. The cathodic protection system is not sufficiently reliable. When external conditions change, the operation of such a double anode deteriorates, which leads to the fact that the characteristics of the anode field are not stable over time.
Известен способ эксплуатации трубопроводов системы нефтесбора и поддержания пластового давления нефтяного месторождения по патенту РФ №2303122, E21B 41/02, C23F 13/00, 2007г. Данный аналог включает монтаж установки катодной защиты, создание разности потенциалов между трубопроводами и анодными заземлителями. Анодные заземлители устанавливают по обе стороны от трубопровода. При включении катодной защиты и установке необходимой величины защитного тока формируется защитная зона, которая защищает трубопровод от коррозии. Недостатком является возможность ухудшения анодного поля при сезонных изменениях погодных условий, невысокая эффективность защиты в определенные периоды работы установки катодной защиты.A known method of operating pipelines of the oil gathering system and maintaining reservoir pressure of an oil field according to the patent of the Russian Federation No. 2303122, E21B 41/02, C23F 13/00, 2007. This analogue includes the installation of a cathodic protection installation, the creation of a potential difference between pipelines and anode ground electrodes. Anode ground electrodes are installed on both sides of the pipeline. When cathodic protection is turned on and the necessary value of the protective current is set, a protective zone is formed that protects the pipeline from corrosion. The disadvantage is the possibility of deterioration of the anode field with seasonal changes in weather conditions, low protection efficiency during certain periods of operation of the cathodic protection unit.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран способ защиты от электрохимической коррозии участка стального подземного сооружения, находящегося в агрессивной окружающей среде по патенту РФ №2609121, C23F13/02, 2017г. Данный способ включает в себя установку дополнительных источников постоянного тока с точками дренирования, установку дополнительных анодных заземлителей, формирование защитных зон. Анодные заземлители выполняют из материалов, стойких к электролитическому растворению, а количество анодных заземлителей определяют, исходя из величины переходного сопротивления анодного заземления и требуемой величины катодного тока для защиты сооружения. Каждый дополнительный источник тока, подключенный к основной электрозащитной установке, обеспечивает свою эффективную зону защиты сооружения. В аналоге исключают образование на защищаемом подземном сооружении анодных зон, приводящих к коррозионным разрушениям. Это достигают за счет увеличения количества анодных заземлителей. Однако анодное поле, создаваемое анодами одного типа, изменяет защитные свойства в разные периоды работы при изменении внешних условий. В какие-то периоды времени возможно ускоренное растворение анодов и неравномерность характеристик защиты. Недостатком является малая эффективность коррозионной защиты, необходимость использования средств для управления и регулирования защитными характеристиками.As the closest analogue to the claimed technical solution, a method of protection against electrochemical corrosion of a section of a steel underground structure located in an aggressive environment is chosen according to the patent of the Russian Federation No. 2609121, C23F13 / 02, 2017. This method includes the installation of additional DC sources with drainage points, the installation of additional anode ground electrodes, and the formation of protective zones. Anode earth electrodes are made of materials resistant to electrolytic dissolution, and the number of anode earth electrodes is determined based on the value of the transient resistance of the anode earth and the required cathode current to protect the structure. Each additional current source connected to the main electrical protection installation provides its own effective protection zone for the structure. In analog, the formation of anode zones on the protected underground structure, leading to corrosion damage, is excluded. This is achieved by increasing the number of anode ground electrodes. However, the anode field created by anodes of the same type changes the protective properties in different periods of operation when external conditions change. In some periods of time, accelerated dissolution of the anodes and uneven protection characteristics are possible. The disadvantage is the low efficiency of corrosion protection, the need to use tools to control and regulate the protective characteristics.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности катодной защиты подземного объекта. The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of cathodic protection of an underground facility.
Технический результат достигается за счет того, что в способе катодной защиты подземного объекта, включающем соединение защищаемого объекта со станцией катодной защиты и формирование анодного поля защищаемого объекта, согласно изобретению, анодное поле формируют, размещая вблизи защищаемого объекта не менее двух анодных заземлителей, связанных с единой станцией катодной защиты, при этом используют анодные заземлители, у которых материал выполнения одного анодного заземлителя отличается от материала другого анодного заземлителя.The technical result is achieved due to the fact that in the method of cathodic protection of an underground object, including the connection of the protected object with the cathodic protection station and the formation of the anode field of the protected object, according to the invention, the anode field is formed by placing at least two anode ground electrodes connected to a single cathodic protection station, while using anode earth electrodes, in which the material of execution of one anode earth electrode differs from the material of another anode earth electrode.
Технический результат обеспечивается тем, что используют анодные заземлители, выполненные из разных материалов и обладающие разными свойствами. Использованием различных типов анодов создают единое анодное поле объекта. Защитные характеристики металлических, графитовых, графитопластовых, полимерных анодных заземлителей неодинаковы при одних и тех же внешних условиях работы, таких как влажность грунта, проводимость, удельное сопротивление, сопротивление растеканию электрического тока. Сочетание анодных заземлителей из разных материалов, применяемых в одной системе катодной защиты, позволяет повысить эффективность действия анодного поля на защищаемый объект. Так, например, возможность держать большие токовые нагрузки и малое сопротивление растеканию в низкоомных грунтах обеспечивают за счет использования металлических анодов, малое сопротивление растеканию в высокоомных грунтах, малую растворимость и долгий срок службы обеспечивают применением полимерных анодов. В различное время года меняется удельное сопротивление грунта, весной и осенью сопротивление грунта низкое, зимой - высокое, в результате изменяется и созданное анодное поле электрохимической защиты. Использование хотя бы двух анодных заземлителей из разных материалов, например, из металла и полимера, или из металла и графита, позволяет получить стабильные защитные характеристики, в частности, стабильные характеристики сопротивления растеканию. Материалы анодов для конкретного участка выбирают исходя их свойств этого участка таким образом, чтобы сочетание создаваемых электрических характеристик обеспечивало эффективную защиту объекта на данном участке при любом изменении внешних условий.The technical result is ensured by the use of anode earth electrodes made of different materials and having different properties. Using different types of anodes create a single anode field of the object. The protective characteristics of metal, graphite, graphite-plastic, polymer anode ground electrodes are not the same under the same external operating conditions, such as soil moisture, conductivity, resistivity, resistance to the spread of electric current. The combination of anode ground electrodes made of different materials used in one cathodic protection system makes it possible to increase the efficiency of the anode field effect on the protected object. For example, the ability to hold high current loads and low spreading resistance in low-resistance soils is provided by the use of metal anodes, low spreading resistance in high-resistance soils, low solubility and long service life are provided by the use of polymer anodes. At different times of the year, the soil resistivity changes, in spring and autumn the soil resistance is low, in winter it is high, as a result, the created anode field of electrochemical protection also changes. The use of at least two anode earth electrodes made of different materials, such as metal and polymer, or metal and graphite, makes it possible to obtain stable protective characteristics, in particular, stable spreading resistance characteristics. Anode materials for a particular section are chosen based on their properties of this section in such a way that the combination of electrical characteristics created provides effective protection of the object in this section under any change in external conditions.
На фигуре представлена структурная схема катодной защиты трубопровода с применением анодов из различных материалов.The figure shows a block diagram of the cathodic protection of the pipeline using anodes of various materials.
Анодные заземлители 1, 2, 3 состоят из токопроводящих электродов, корпуса которых выполнены из разных токопроводящих материалов, таких как, металл, графит, полимерный токопроводящий материал, возможно использование композитного материала, содержащего соединение металла или полимера с электропроводящим графитом или техуглеродом. Например, в анодах марки «Менделеевец» применяют металл или сплавы металла, в анодах ЭГТ применяют графит и композиты или полимеры с электропроводящим графитом, в анодах АЗП-РА - композиты или полимеры с электропроводящим техническим углеродом.
Способ электрохимической защиты подземных металлических сооружений осуществляют следующим образом.The method of electrochemical protection of underground metal structures is carried out as follows.
К защищаемому объекту, например, трубопроводу 4, находящемуся в почве, от отрицательного полюса источника тока 5 подводят кабель. В качестве источника тока 5 может использоваться катодная станция. Положительный полюс источника тока 5 соединяют с анодными заземлителями 1, 2, 3 выполненными из разных токопроводящих материалов и размещенными в грунте ниже защищаемого трубопровода 4. Необходимое количество анодных заземлителей и материалы заземлителей определяют исходя из требуемых значений защитных электрических характеристик и свойств грунта на участке вблизи защищаемого объекта 4. После подключения анодных заземлителей 1, 2, 3 к положительному полюсу источника тока 5, а защищаемого сооружения 4 - к отрицательному полюсу, защищаемый объект 4 становится катодом. Ток идет по цепи: анодный заземлитель 1, 2, 3 - почвенный электролит - объект защиты от коррозии 4. В процессе защиты электроды 1, 2, 3 растворяются и разрушаются, сохраняя неповрежденным объект защиты 4. Правильный выбор материалов заземлителей позволяет обеспечивать эффективность катодной защиты, тем самым гарантируя долговечность и работоспособность защищаемой металлической конструкции 5. Каждый из анодных заземлителей 1, 2, 3 выполняют из материла отличного от соседнего анодного заземлителя. Могут использовать металл, графит, полимерный токопроводящий материал, или композитный материал, содержащий соединение металла или полимера с электропроводящим графитом или техуглеродом. Различные типы анодов обладают различными уникальными свойствами. Помимо металлических анодных заземлителей используют слаборастворимые железокремнистые или ферросилидовые материалы. Условия эксплуатации ферросилидовых электродов - это среды с высокой и средней коррозионной агрессивностью при удельном электрическом сопротивлении грунта до 100 Ом*м. В качестве материала анодов могут применять магнетит, он имеет очень низкую скорость растворения до 0,04 кг/А⋅год. В связи с низкой скоростью растворения геометрические размеры такого заземлителя во время эксплуатации изменяются незначительно, что обеспечивает практически стабильное сопротивление растеканию тока. Ввиду большой допустимой плотности тока, магнетит используют в разное время года, в различных грунтах с широким спектром свойств, в морской и пресной воде, а также в прочих средах с высокой коррозионной агрессивностью. В качестве малорастворимого материала анодного заземлителя могут использовать графит, электронная проводимость с удельным электрическим сопротивлением, которого равна 2÷5*10−5 Ом*м, плотность - 1600-2100 кг/м3. Скорость растворения графита слабо зависит от плотности анодного тока. Условия эксплуатации графитовых электродов - это грунты с пониженной влажностью. Применяя различные типы анодов в системе катодной защиты, относящейся, например, к одному участку, на котором работает одна станция катодной защиты, получают стабильные характеристики сопротивления растеканию. Эффективность работы системы катодной защиты повышается за счет того, что при использовании анодов различных по составу, создаются стабильные защитные характеристики на протяжении всего времени работы анодных заземлителей вне зависимости от погодных условий и состава грунта.To the object to be protected, for example, pipeline 4, located in the soil, a cable is connected from the negative pole of the
Таким образом, предлагаемый способ электрохимической защиты позволяет повысить эффективность работы системы катодной защиты.Thus, the proposed method of electrochemical protection makes it possible to increase the efficiency of the cathodic protection system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110776A RU2768063C1 (en) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | Method for cathodic protection of an underground facility |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110776A RU2768063C1 (en) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | Method for cathodic protection of an underground facility |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2768063C1 true RU2768063C1 (en) | 2022-03-23 |
Family
ID=80819846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021110776A RU2768063C1 (en) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | Method for cathodic protection of an underground facility |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2768063C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5040599A (en) * | 1989-12-04 | 1991-08-20 | Phillips Petroleum Company | Cathodic protection |
RU2303122C1 (en) * | 2006-09-27 | 2007-07-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Operation method for oil discharge and oil reservoir pressure maintenance systems |
RU144567U1 (en) * | 2014-05-22 | 2014-08-27 | Всеволод Всеволодович Притула | ELECTROCHEMICAL PROTECTION DEVICE |
RU2690581C1 (en) * | 2016-02-29 | 2019-06-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Завод Нефтегазовой Аппаратуры "Анодъ" (Ооо "Знга Анодъ") | Anode bed |
-
2021
- 2021-04-16 RU RU2021110776A patent/RU2768063C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5040599A (en) * | 1989-12-04 | 1991-08-20 | Phillips Petroleum Company | Cathodic protection |
RU2303122C1 (en) * | 2006-09-27 | 2007-07-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Operation method for oil discharge and oil reservoir pressure maintenance systems |
RU144567U1 (en) * | 2014-05-22 | 2014-08-27 | Всеволод Всеволодович Притула | ELECTROCHEMICAL PROTECTION DEVICE |
RU2690581C1 (en) * | 2016-02-29 | 2019-06-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Завод Нефтегазовой Аппаратуры "Анодъ" (Ооо "Знга Анодъ") | Anode bed |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gummow et al. | AC corrosion-a new challenge to pipeline integrity | |
RU2768063C1 (en) | Method for cathodic protection of an underground facility | |
CN103668221A (en) | Transformer substation grounding grid corrosion prevention protection construction method | |
CN104611707B (en) | A kind of cathode protecting process for subterranean pipe line and device | |
CN104767042A (en) | Anti-corrosion resistance reduction grounding electrode | |
Sundaravaradan et al. | How is earthing done? | |
KR101518182B1 (en) | A electrode unit for measuring anticorrosion potential of underground metal structure | |
Math et al. | Galvanic Anode Cathodic Protection System Performance in the Presence of Vapor Corrosion Inhibitors for Aboveground Storage Tank Application | |
EP2641454A1 (en) | Method for protecting electrical poles and galvanized anchors from galvanic corrosion | |
Hamzah et al. | Performance of Active Electrical Earthing Systems: Results and Discussion | |
CN204481142U (en) | Corrosion-preventing and resistance-reducing grounding pole | |
Rajani et al. | Protection of ductile iron water mains against external corrosion: review of methods and case histories | |
US2584623A (en) | System and method for protecting pipes and other current conducting structures against electrolytic corrosion | |
RU203965U1 (en) | Gas pipeline corrosion protector | |
Abomadina | Design of Cathodic Protection for Underground Crude-Oil Pipeline by sacrificial anodes systems | |
Banerjee et al. | Cathodic protection-A proven corrosion control means in immersed or buried pipelines in oil, natural gas and Petrochemical Industries | |
RU2752012C1 (en) | Protective grounding of electrical installations | |
Abreu | Experience in material selection for grounding systems for power transmission towers | |
JPS609887A (en) | Electrolytic protection method of underground buried material | |
RU142911U1 (en) | COUPLING OF CORROSION PROTECTION | |
Rohmannuddin et al. | Effects of backfill type variations on current protections in impressed current cathodic protection using battery current sources | |
Nagy et al. | Developed software for cathodic protection of storage tanks | |
RU2561194C2 (en) | Anode earthing electrode | |
RU2075542C1 (en) | Method of protection from corrosion | |
Sen et al. | Corrosion and steel grounding |