Способ защиты токоизолирующего соединения двух участков трубопровода от внутренней коррозии Российский патент 2024 года по МПК F16L25/03 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при электрическом разъединении трубопроводов и/или их участков с электрохимической защитой.

Известен способ изготовления токоизолирующей вставки для трубопровода (патент RU №2406007, МПК F16L 25/03, опубл. 10.12.2010, бюл. №34), включающий размещение неразъемного соединения электрически изолированных патрубков муфтой путем их совместной радиальной раздачи. Внутреннюю поверхность патрубков футеруют полимерной оболочкой, концы которой закрепляют и герметизируют металлическими наконечниками. В случае установки токоизолирующей вставки на трубопроводе, перекачивающем электропроводную коррозионно-активную жидкость, внутри наружных концов патрубков закрепляют гальванические протекторные вставки, электрически соединенные с патрубками. Гальванические протекторные вставки защищают внутреннюю поверхность токоизолирующей вставки от коррозии.

Недостатком способа является то, что гальванические протекторные вставки являются расходным материалом. Защищая внутреннюю поверхность токоизолирующей вставки (токоизолирующего соединения), они подвергаются процессу потери массы. Защитный процесс прекращается после полной потери массы протекторных вставок.

Также известно устройство для защиты токоизоляционного соединения трубопровода без диэлектрической изоляции и трубопровода с наружной диэлектрической изоляцией и электрохимической защитой (патент RU №2331013, МПК F16L 25/03, опубл. 10.08.2008, бюл. №22), выполненное многослойным, наружный и внутренний слои - металлические, между ними размещен диэлектрический изоляционный слой, внутренний металлический слой жестко соединен с наружным металлическим слоем, внутренний металлический слой не связан с герметичностью трубопровода и размещается в анодной зоне токоизоляционного соединения. Таким образом, данный слой, подвергаясь коррозионному износу, защищает от коррозии внутреннюю поверхность токоизоляционного соединения.

Недостатком способа является то, что внутренний металлический слой также является расходным материалом. Защищая внутреннюю поверхность токоизоляционного соединения (токоизолирующего соединения), он подвергается процессу потери массы. Защитный процесс прекращается после полной потери массы внутреннего металлического слоя.

Также известен способ защиты токоизолирующего соединения двух участков трубопровода от внутренней коррозии, вызываемой наружной электрохимической защитой одного из участков трубопровода, включающий установку в токоизолирующее соединение внутреннего диэлектрического элемента (Герцберг М.Б., Кадров А.В. Трубопроводные изолирующие соединения для магистральных подземных трубопроводов и коммунальных городских сетей // Территория нефтегаз. - 2003. - №8-9). Токи утечки защитного катодного потенциала, подаваемого на защищаемый участок трубопровода, проходят не только по телу стального трубопровода, что устраняется кольцевой вставкой из электроизолирующего материала, но и через перекачиваемую жидкость, если она является электролитом. Данные токи утечки создают анодную зону на внутренней поверхности трубопроводного изолирующего соединения с незащищенной стороны трубопровода, вызывая коррозионное разрушение. Для уменьшения утечек защитного потенциала предлагается увеличить протяженность внутреннего диэлектрического элемента трубопроводного изолирующего соединения до значений, когда омическое сопротивление столба среды, отделяющего защищаемую часть трубопровода от незащищаемой, станет достаточным для существенного снижения тока утечек.

Недостатком способа является то, что габаритная длина трубопроводных изолирующих соединений (токоизолирующих соединений) может составить такое значение, при котором могут возникнуть проблемы при их транспортировке (необходим дорогостоящий длинномерный транспорт) и установке в трубопровод по причине ограниченности размеров мест монтажа (например, из-за наличия на трубопроводе поворотов, фланцев, задвижек и т.д.). Кроме того, увеличение габаритных размеров трубопроводных изолирующих соединений приводит к повышению материалоемкости изготовления и, как следствие, их стоимости. Ограничение длины трубопроводных изолирующих соединений и, как следствие, внутреннего диэлектрического элемента не позволяет снизить скорость их внутренней коррозии (по причине тока утечки), при которой срок службы соединений соответствовал бы сроку службы трубопровода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ защиты токоизолирующего соединения двух участков трубопровода от внутренней коррозии (патент RU №2587735, МПК F16L 25/03, опубл. 20.06.2016, бюл. №17), включающий установку в токоизолирующее соединение внутреннего диэлектрического элемента, диэлектрический элемент герметично наносят на внутреннюю поверхность участка трубопровода, имеющего наружную электрохимическую защиту, при этом диэлектрический элемент выполняют длиной, позволяющей снизить ток утечки защитного потенциала по перекачиваемой электропроводной среде до такого значения, при котором внутренняя коррозия токоизолирующего соединения протекала бы дольше срока службы всего трубопровода. На внутреннюю поверхность отдельных деталей участка трубопровода, имеющего наружную электрохимическую защиту, устанавливают отдельные диэлектрические элементы, которые герметично соединяют между собой и с диэлектрическим элементом токоизолирующего соединения диэлектрическим материалом или диэлектрическими вставками таким образом, чтобы их суммарная длина позволяла снизить ток утечки защитного потенциала по перекачиваемой электропроводной среде до такого значения, при котором внутренняя коррозия токоизолирующего соединения протекала бы дольше срока службы всего трубопровода.

Недостатком способа является сложность его осуществления и высокая трудоемкость, связанные с необходимостью герметичного нанесения диэлектрического элемента, его максимально плотного прилегания к внутренней образующей поверхности трубопровода, а также ограниченностью размеров мест монтажа при установке (например, из-за наличия на трубопроводе поворотов, фланцев, задвижек и т.д.). Также недостатками являются высокая стоимость токоизолирующего соединения, металлоемкость за счет увеличения его длины, а также увеличенная длина токоизолирующего соединения.

Техническими задачами изобретения являются снижение трудоемкости способа защиты токоизолирующего соединения двух участков трубопровода от внутренней коррозии.

Технические задачи решаются способом защиты токоизолирующего соединения двух участков трубопровода от внутренней коррозии, вызываемой наружной электрохимической защитой одного из участков трубопровода, включающим установку в токоизолирующее соединение внутреннего диэлектрического элемента.

Новым является то, что диэлектрический элемент наносят на внутреннюю поверхность участка трубопровода путем герметичного крепления одного конца диэлектрического элемента на конце токоизолирующего соединения и свободного введения второго конца диэлектрического соединения, выступающего за пределы токоизолирующего соединения, в полость трубопровода на длину, позволяющую исключить ток утечки защитного потенциала по перекачиваемой электропроводной среде или снизить его до такого значения, при котором внутренняя коррозия токоизолирующего соединения протекала бы дольше срока службы всего трубопровода, причем при врезке токоизолирующего соединения в существующий трубопровод диэлектрический элемент выполняют из эластичного диэлектрического материала, который вводят в трубопровод по ходу движения перекачиваемой среды, при установке токоизолирующего соединения в процессе строительства трубопровода диэлектрический элемент выполняют из твердого диэлектрического материала.

На фиг. 1 изображены токоизолирующее соединение трубопровода и схема возникновения токов утечки по электропроводящей жидкости.

На фиг. 2 изображено токоизолирующее соединение с увеличенной длиной диэлектрического элемента, введенного одним концом в полость участка трубопровода без внутреннего покрытия с электрохимической защитой наружной поверхности от коррозии.

На фиг. 3 изображено токоизолирующее соединение с увеличенной длиной диэлектрического элемента, введенного одним концом в полость участка трубопровода с внутренним покрытием с электрохимической защитой наружной поверхности от коррозии.

Способ осуществляют следующим образом.

При электрическом разъединении двух участков подземного трубопровода, транспортирующего электропроводную жидкость, один из которых 1 (фиг. 1) имеет электрохимическую защиту (ЭХЗ) наружной поверхности от коррозии, возникает проблема внутренней утечки защитного тока через их токоизолирующее соединение 2 по электропроводной среде, перекачиваемой по трубопроводу. Как правило, токоизолирующие соединения 2 изготавливают в цеховых условиях в виде двух патрубков 3, электрически разъединенных диэлектрической прокладкой 4, с последующей врезкой токоизолирующего соединения 2 в трубопровод в виде вставки. Сварные соединения 5 и 6 токоизолирующего соединения 2 с трубопроводом выполняют как правило, без обеспечения токоизолирующих свойств. Защитный ток I от протектора 7 входит в незащищенный средствами ЭХЗ участок трубопровода 8 и стремится к точке дренажа 9 протектора 7 (направление тока I изображено стрелками). Так как трубопровод электрически разъединен диэлектрической прокладкой 4 токоизолирующего соединения 2, то ток I стекает по электропроводной среде. Это приводит к внутренней коррозии зоны сварного шва 5 токоизолирующего соединения 2 со стороны незащищенного средствами ЭХЗ участка трубопровода 8. Для борьбы с данным явлением увеличивают длину L токоизолирующего соединения 2 и его внутреннего диэлектрического элемента 10 с целью увеличения внутреннего расстояния между участком трубопровода 8 без ЭХЗ и участком трубопровода 1 с ЭХЗ для повышения сопротивления току утечки I по столбу электропроводной среды, перекачиваемой по трубопроводу.

В предлагаемом способе сопротивление току утечки предлагается повышать не за счет увеличения длины L токоизолирующего соединения 2 совместно с внутренним диэлектрическим элементом 10, а за счет увеличения только длины L₁ (фиг. 2) диэлектрического элемента 10. Длина диэлектрического элемента 10 превышает длину токоизолирующего соединения 2. Один конец диэлектрического элемента 10 герметично крепят (например, путем приклеивания, защемления) на конце токоизолирующего соединения 2 возле торца под сварной шов 5 (в цеховых условиях). Другой конец диэлектрического соединения 2, выступающий за пределы токоизолирующего соединения 2, вводят свободно с торца под сварной шов 6 при монтаже в полость участка трубопровода 1 (в полевых условиях). После этого выполняют сварные швы 5 и 6. В процессе дальнейшей эксплуатации трубопровода с ЭХЗ защитный ток I от протектора 7 будет стремиться войти в незащищенный средствами ЭХЗ участок трубопровода 8 и далее к точке дренажа 9 протектора 7. При этом ему надо пройти отрезок L₁ (длину диэлектрического элемента 10) от сварного шва 5. Длину диэлектрического элемента 10 выполняют таким образом, чтобы исключить ток I утечки защитного потенциала по перекачиваемой электропроводной среде за счет ее сопротивления или снизить его до такого значения, при котором внутренняя коррозия токоизолирующего соединения протекала бы дольше срока службы всего трубопровода. При врезке токоизолирующего соединения 2 в существующий трубопровод диэлектрический элемент 10 выполняют из эластичного диэлектрического материала, например, из полиэтилена, пропилена и т.д., для возможности изгиба при вводе в трубу. При этом диэлектрический элемент 10 вводят в трубопровод по ходу движения перекачиваемой среды для исключения его схлопывания при эксплуатации.

В случае наличия на участке трубопровода 1 (фиг. 3) внутреннего антикоррозионного покрытия с диэлектрическими свойствами ток I утечки будет проходить расстояние L₁ (длину диэлектрического элемента 10) и еще расстояние L₂, равное нахлесту диэлектрического элемента 10 и внутреннего покрытия 11, до внутренней зоны сварного соединения 6 без покрытия 11. В данном случае длина диэлектрического элемента 10 токоизолирующего соединения 2 L₁ может быть короче на L₂ по сравнению с трубопроводом 1 (фиг. 2) без внутреннего покрытия 11 (фиг. 3).

При установке токоизолирующего соединения 2 в процессе строительства трубопровода диэлектрический элемент 10 может быть выполнен из твердого диэлектрического материала (например, стеклопластика, текстолита, эбонита и т.д.), так как при последовательной сборке трубопровода он может беспрепятственно введен в полость трубы.

Предлагаемый способ снижает трудоемкость осуществления способа, стоимость конструкции токоизолирующего соединения за счет сокращения длины его металлической части. Кроме того, способ позволяет сократить монтажную длину на участке трубопровода, что актуально при стесненных условиях его прокладки.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для защиты от внутренней коррозии токоизолирующего соединения двух участков трубопровода, вызываемой наружной электрохимической защитой одного из участков трубопровода. Способ включает установку в токоизолирующее соединение внутреннего диэлектрического элемента. Диэлектрический элемент наносят на внутреннюю поверхность участка трубопровода путем герметичного крепления одного конца диэлектрического элемента на конце токоизолирующего соединения и свободного введения второго конца диэлектрического соединения. Второй конец выступает за пределы токоизолирующего соединения в полость трубопровода на длину, позволяющую исключить ток утечки защитного потенциала по перекачиваемой электропроводной среде или снизить его до такого значения, при котором внутренняя коррозия токоизолирующего соединения протекала бы дольше срока службы всего трубопровода. При врезке токоизолирующего соединения в существующий трубопровод диэлектрический элемент выполняют из эластичного диэлектрического материала, который вводят в трубопровод по ходу движения перекачиваемой среды. При врезке токоизолирующего соединения в процессе строительства трубопровода диэлектрический элемент выполняют из твердого диэлектрического материала. Способ снижает трудоемкость осуществления способа, позволяет сократить длину металлической части токоизолирующего соединения, и монтажную длину, что актуально при стесненных условиях прокладки. 3 ил.

Способ защиты токоизолирующего соединения двух участков трубопровода от внутренней коррозии, вызываемой наружной электрохимической защитой одного из участков трубопровода, включающий установку в токоизолирующее соединение внутреннего диэлектрического элемента, отличающийся тем, что диэлектрический элемент наносят на внутреннюю поверхность участка трубопровода путем герметичного крепления одного конца диэлектрического элемента на конце токоизолирующего соединения и свободного введения второго конца диэлектрического соединения, выступающего за пределы токоизолирующего соединения, в полость трубопровода на длину, позволяющую исключить ток утечки защитного потенциала по перекачиваемой электропроводной среде или снизить его до такого значения, при котором внутренняя коррозия токоизолирующего соединения протекала бы дольше срока службы всего трубопровода, причем при врезке токоизолирующего соединения в существующий трубопровод диэлектрический элемент выполняют из эластичного диэлектрического материала, который вводят в трубопровод по ходу движения перекачиваемой среды, при установке токоизолирующего соединения в процессе строительства трубопровода диэлектрический элемент выполняют из твердого диэлектрического материала.