Протектор со сменным активным элементом Российский патент 2023 года по МПК C23F13/18 

Изобретение относится к системе электрохимической защиты от коррозии морских сооружений с использованием протекторной защиты. Основной отличительной особенностью метода является возможность ремонта протектора путем замены израсходованных ячеек протекторного сплава (активного элемента) на работающей системе протекторной защиты. Протектор со сменным активным элементом может быть использован для долговременной защиты подводных морских сооружений, как для уже эксплуатирующихся объектов с вышедшей из строя протекторной защитой, так и для вновь вводимых в эксплуатацию, с возможностью продления остаточного ресурса протекторной защиты.

Известно «Устройство для защиты от коррозии подводной части металлических конструкций» (см. патент RU №124263, МПК C23F 13/06 от 20.01.2013) содержащее анод с местом для присоединения электрического проводника, который выполнен в виде плиты из протекторного сплава, закрепленной на дне водоема при помощи основания, размещаемого на сваях, при этом длина и ширина анода превышают его высоту.

Недостатками указанного технического решения являются:

- сложность замены протектора в процессе эксплуатации без проведения большого объема дорогостоящих водолазных строительно-монтажных работ, в том числе из-за большого веса протектора;

- только один вариант исполнения устройства с возможностью установки на морское дно и только на сваях.

Известна полезная модель «Браслет из протекторов для защиты от коррозии подводной части металлических конструкций сооружения» (см. патент RU №2270277, МПК C23F 13/06 от 20.02.2006) имеющая сходство с заявленным техническим решением. В ней описывается браслет, который состоит из протекторов с опорными элементами, жестко связанными с несущей арматурой, выполненной в виде связанных между собой двух полуцилиндров. Протекторы выполнены в виде плит, расположенных равномерно на несущей арматуре с зазором относительно друг друга, а плиты жестко связаны между собой через соответствующие опорные элементы несущей арматуры.

Недостатками указанного технического решения являются:

- невозможность замены активных элементов протектора в процессе эксплуатации без проведения большого объема дорогостоящих водолазных сварочно-монтажных работ;

- отсутствие возможности выносного исполнения данной конструкции. «Протектор для защиты от коррозии» (см. патент RU №85161, МПК C23F 13/08, F16B 35/00 от 27.07.2009 г.) подобен заявленному техническому решению. Он состоит из разрушаемого электрода и резьбового крепежного элемента. Разрушаемый электрод выполнен в виде призматической детали из протекторного сплава, а головка резьбового крепежного элемента расположена в теле призматической детали со смещением верхней и боковых поверхностей от наружной поверхности призматической детали. Полезная модель относится к машиностроению, к устройствам катодной защиты металлических конструкции от коррозии, в частности для защиты корпусов и днищ автомобилей.

Недостатками указанного технического решения являются:

- устройство не предназначено для использования в морских условиях;

- небольшие размеры протектора, которые не позволяют использовать устройство на большинстве нефтегазовых объектов.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности подводных морских объектов за счет создания протекторной защиты с возможностью ремонтопригодности оборудования в морских условиях. В качестве основного критерия для определения массы протекторного сплава при проектировании морских систем протекторной защиты является необходимый общий защитный ток, стекающий с протектора, который должен быть равен произведению нормируемой защитной плотности тока и площади защищаемого сооружения.

При проектировании протекторной защиты проектный срок службы систем обычно составляет 30 лет, но зачастую, уже в начале эксплуатации системы протекторной защиты общий ток защиты превышает расчетные значения и не уменьшается со временем. Это может привести к усиленному расходу активного элемента протектора и, как следствие, к снижению срока службы протектора с опасностью возникновения аварийных ситуаций на подводном сооружении из-за коррозионного разрушения. До настоящего времени ремонт или восстановление активного элемента протектора на подводном объекте было практически невозможно, но заявленное техническое решение способно решить эту задачу.

Указанная задача решается тем, что для осуществления электрохимической защиты в качестве активного элемента протектора используются стержни, внутри которых проходит арматурный каркас с захватами на концах активных элементов, при помощи этих захватов телеуправляемый аппарат может заменить истощенный (израсходованный) стержень на новый. Стержни устанавливаются в основание протектора (базу). Для каждого стержня в базе имеется соединительный разъем, который подключен к установленной внутрь базы системе коррозионного мониторинга или к общему кабельному выводу, соединенному с защищаемым сооружением. Количество и геометрические параметры ячеек (стержней) рассчитываются в соответствии с площадью защищаемого сооружения. При установке протектора на морское дно (выносное исполнение) основание протектора соединяется с защищаемым сооружением посредством кабеля (кабельного вывода).

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность проведения ремонта изношенного протекторного сплава протектора на подводном защищаемом объекте без необходимости замены всего протектора, что удешевляет процедуру ремонта системы ЭХЗ.

На фиг. 1 представлен протектор, который устанавливается на морское дно: 1 - сменные активные элементы протектора, 2 - основание протектора, 3 - кабельный вывод, 4 - защищаемое сооружение (труба), 6 - захваты для замены истощенного элемента.

На фиг. 2 представлен протектор со сменными активными элементами, устанавливаемый на трубу, в разрезе: 1 - активные элементы протектора, 2 - основание протектора, 3 - кабельный вывод, 4 - защищаемое сооружение (труба), 5 - контактные разъемы, 6 - захваты для замены активных элементов, 7 - кожух или другой элемент крепления на трубу. На фиг. 3 представлен вид сверху на протектор, установленный на трубе.

Протектор со сменным активным элементом состоит из сменных активных элементов 1, ток с которых за счет создаваемой разности потенциалов между сталью защищаемого сооружения 4 и сплава активных элементов протектора 1 стекает на поверхность защищаемого стального подводного сооружения 4, защищая его от коррозии. Сменные активные элементы 1 при этом растворяются.

Создается электрическая цепь: защищаемое сооружение 4 - кабельный вывод 3 - основание 2 - активные элементы протектора 1 - защищаемое сооружение 4. На участке «защищаемое сооружение 4 - кабельный вывод 3 - основание 2 - активные элементы протектора 1» ток протекает по проводникам первого рода (с электронной проводимостью - металл), а на участке «активные элементы протектора 1 - защищаемое сооружение 4» ток протекает по проводнику второго рода (с ионной проводимостью - море).

Сменные активные элементы 1, установленные в основание 2, подключены кабелем 3 через контактные разъемы 5 к защищаемому сооружению 4.

При полном растворении одного или нескольких активных элементов 1 производится их замена. Для этого, телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТНПА) подплывает к протектору и манипулятором захватывает захват 6 активного элемента 1. Далее, ТНПА отсоединяет стержень 1 от контактного разъема 5 основания протектора 2 и проделывает текущую операцию со всеми растворенными активными элементами 1. Установка нового активного элемента 1 происходит в обратном порядке. Телеуправляемый подводный аппарат с захваченным в манипулятор захватом 6 с устанавливаемым новым активным элементом 1 подплывает к протектору и вставляет стержень 1 в контактный разъем 5.

В частном случае в протекторе со сменными активными элементами 1 контактные разъемы 5 могут быть выполнены как с резьбовым, так и с другим узлом крепления, в т.ч. без резьбового соединения.

Изобретение относится к системе электрохимической защиты от коррозии морских сооружений с использованием протекторной защиты. Протектор со сменным активным элементом для электрохимической защиты морских сооружений содержит по крайней мере один активный элемент, основание протектора и кабельный вывод, через который основание протектора соединено с защищаемым сооружением. Основание выполнено в виде ячеек, внутри которых проходит арматурный каркас, а на концах активных элементов расположены захваты для замены этих элементов при истощении в процессе эксплуатации сооружения. Техническим результатом является возможность проведения ремонта изношенного протекторного сплава протектора на подводном защищаемом объекте без необходимости замены всего протектора. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Протектор со сменным активным элементом для электрохимической защиты морских сооружений, характеризующийся тем, что содержит по крайней мере один активный элемент, основание протектора и кабельный вывод, через который основание протектора соединено с защищаемым сооружением, при этом основание выполнено в виде ячеек, внутри которых проходит арматурный каркас, а на концах активных элементов расположены захваты для замены этих элементов при истощении в процессе эксплуатации сооружения.

2. Протектор со сменным активным элементом по п. 1, отличающийся тем, что основание протектора установлено на защищаемое сооружение.

3. Протектор со сменным активным элементом по п. 1, отличающийся тем, что основание протектора вынесено с возможностью установки на морское дно.

4. Протектор со сменным активным элементом по пп. 1, 2, 3, отличающийся тем, что контактные разъемы на основании выполнены с резьбовым соединением.

5. Протектор со сменным активным элементом по пп. 1, 2, 3, отличающийся тем, что контактные разъемы на основании выполнены без резьбового соединения.