Коррозионно-стойкий модуль трубопровода для участков с повышенной динамической нагрузкой Советский патент 1992 года по МПК C23F13/00 

Изобретение относится к электрохимической защите металлов от коррозии, точнее к коррозионно-стойким модулям трубопроводов, которые могут быть использованы на участках с повышенной динамической на-, грузкой, например на трубопроводных переходах под автомобильными и железными дорогами.

Известно устройство для противокоррозионной защиты трубопровода, проложенного под автомобильными или железными дорогами, которое содержит металлический кожух (стальная трубная секция большого диаметра), концы которого герметизированы уплотняющими заглушками. При этом защищаемый трубопровод, имеющий защитную футеровку, размещен непосредственно на внутренней поверхности кожуха. Кожух снимает механические нагрузки с находящегося внутри него участка трубопровода и одновременно выполняет (в сочетании с заглушками) функцию физического барьера между коррозионно-агрес- сивным грунтом и поверхностью трубопровода.

Однако при этом металлический кожух экранирует действие катодной защиты трубопровода на окруженном им участке.

VJ

ю N VI со

Между тем, с течением времени торцы кожуха становятся проницаемыми для электролита грунта, что делает участок трубопровода под кожухом, незащищенным от коррозии. Кроме того, необходи- мость индивидуальной защиты самого кожуха делает все устройство в целом громоздким и сложным.

Известно устройство для защиты металлической арматуры опор, содержащее ар- мирующийнаружныйкожух,

устанавливаемый с зазором на опору, причем зазор заполнен противокоррозионной жидкостью, а на внутренней поверхности кожуха закреплены перфорированные про- кладки для фиксации опоры внутри кожуха, обеспечивающие свободный ток противокоррозионной жидкости.

Однако при условии применения устройства для защиты трубопровода неизбежна быстрая диффузия противокоррозионной жидкости из полости кожуха в грунт вследствие недостаточной герметичности торцов кожуха. В результате поверхность металла под кожухом лишается пассивирующего воздей- ствия ингибитора и термодинамическая возможность протекания коррозионных процессов восстанавливается. Кроме того, в результате встречной диффузии ионов электролита грунта под кожух неизбежно локаль- ное искажение защитного поля взаимодействия ингибитора с защищаемой поверхностью. Таким образом, известное устройство не может обеспечить надежную защиту участка трубопровода без постоянной подкачки ингибирующей жидкости под кожух, а это практически неосуществимо.

Наиболее близким к изобретению явля- ется устройство для катодной защиты трубы в защитном кожухе. Устройство содержит металлический кожух, охватывающий защищаемую поверхность металлической трубы с образованием зазора, торцовые уплотня- ющие заглушки, укрепленные на кожухе, линейные протекторы (гальванические аноды), изолированные от трубы снизу специальными прокладками и снабженные контакторами для подключения к трубе, и опорные элементы с изолирующими фиксаторами -держателями трубы. При этом высота изолирующих прокладок протекторов меньше высоты опорных элементов.

В известном устройстве противокорро- зионная защита поверхности трубы обеспечивается электрохимическими процессами ее катодной поляризации, протекание которых обусловливается размещенными под кожухом и электрически замкнутыми на поверхность трубы прутковыми протекторами

при электролитическом замыкании внешней цепи протектор-труба.

Однако устройство не обеспечивает надежной защиты поверхности трубы от коррозии, так как не позволяет исключить коррозию трубы в тонких пленках влаги, конденсирующейся на ее поверхности (действие протектора ограничено локальными участками поверхности трубы, имеющими непрерывный токопроводящий контакт с протектором через слой электролита), а также из-за быстрого срабатывания протектора как вследствие проникновения электролита в полость под кожухом и замыкания гальванической пары протектор-труба, так и вследствие усиленной поляризации трубы в указанной гальванопаре. Замена протектора требует полного демонтажа кожуха. Сложность конструкции делает процесс осуществления защиты трудоемким и повышает вероятность нарушений в комплексе требований для эффективного функционирования устройства, т.е. тоже способствует снижению надежности защиты.

Цель изобретения - повышение надежности электрохимической защиты от коррозии трубопровода на участках с повышенной динамической нагрузкой, что обеспечивает экологически чистую эксплуатацию участка трубопровода в экстремальных условиях в течение более чем 10 лет без замены.

Коррозионно-стойкий модуль трубопровода для участков с повышенной динамической нагрузкой содержит отрезок трубы, металлический кожух, установленный с концентрическим зазором вокруг отрезка трубы, укрепленные на кожухе торцовые уплотняющие заглушки, хотя бы один линейный протектор с изолирующей прокладкой и контактором для подключения к трубопроводу и опорные элементы, кожух, выполненный с патрубками, размещенными на его боковой поверхности , зазор заполнен стабилизированным ингибитором уплотнение смонтировано на наружной поверхности манжеты меньшего диаметра в каждой из заглушек, изолирующая прокладка протектора размещена между ним и внутренней поверхностью кожуха, протектор выполнен П-образной формы с высотой стойки, равной величине зазора, опорные элементы выполнены в виде кольцевой диафрагмы, протектор размещен в радиальной либо в поперечной плоскости сечения модуля, зазор заполнен коксоуглеродными бензолами стадии 100, стабилизированными дисперсионно-измельченным вулкани- затом, патрубки размещены на боковой

поверхности кожуха диагонально противоположно.

Нафиг.1 изображен коррозионно-стойкий модуль трубопровода с протектором размещенным в радиальной плоскости его сечения; на фиг.2 -разрез А-А на фиг,1; на фиг.З - коррозионно-стойкий модуль трубопровода с протектором.размещенным в поперечной плоскости его сечения; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З; на фиг.5 - коррозионно-стойкий модуль с диагонально-противоположными патрубками кожуха.

Коррозионно-стойкий модуль трубопровода для участков с повышенной динамической нагрузкой содержит металлический (например, стальной), кожух 1, на торцах которого укреплены уплотняющие заглушки 2. У каждой из заглушек 2 наружная поверхность манжеты 3 меньшего диаметра снабжена уплотнением 4. Кожух 1 выполнен с патрубками 5, по меньшей мере двумя, размещенными на его боковой поверхности, например на одной образующей (фиг.1) или диагонально противоположно (фиг.5).

Кожух 1 установлен с концентрическим зазором на отрезок трубы 6. В зазоре под кожухом размещен стабилизированный ингибитор 7. Такой ингибитор может быть получен, в частности, из коксоуглеводных бензолов стадии 100, стабилизированных дисперснонно-измельченным вулканиза- том, например, в виде порошкового реагента типа Диспор, тонко измельченного резинового порошка ТИРП и т.п.

Линейные протекторы 8 (фиг.1 - три, фиг.З - два) размещены под кожухом 1 либо в радиальной (фиг.1), либо в поперечной (фиг.З) плоскостях сечения модуля и контакторами 9 (например, точечными сварными контактами) подключены к отрезку трубы 6. Изолирующие прокладки 10 размещены между протекторами 8 и внутренней поверхностью кожуха 1. Каждый протектор 8 выполнен П-образной формы с высотой стойки, равной величине зазора в плоскости размещения протектора. Опорные элементы 11 размещены под отрезком трубы 6 и выполнены в виде кольцевой диафрагмы 12, например, с круговым отверстием радиуса R.

Ингибитор 7 заполняет весь зазор и в рабочем состоянии модуля имеет твердую консистенцию. Ингибитор в виде коксоуглеводных бензолов стадии 100, стабилизированных дисперсно нно-измельченным вулканизатором, позволяет обеспечить сохранность ингибирующих свойств при любых фазовых переходах, возможных при эксплуатации трубопровода. Слой ингибитора выполняет функцию физического

барьера между открытой поверхностью отрезка трубы б и коррозионно-опасным электролитом грунта (в случае попадания последнего под кожух 1) и препятствует

диффузии электролита грунта в зазоре под кожухом. Та часть электролита, которая все же попадает в зазор, имеет преимущественный путь распространения по границе раздела размещенного в ингибиторе 7 и

0 электрически подключенного к трубе 6 фигурного, П-образного протектора 8. В per зультате электрическое замыкание внешней цепи протектора создает защитное поле тока катодной поляризации повер5 хности трубы практически на всех участках, которые со временем могут подвергнуться коррозионному влиянию электролита грунта. Стабильность такого состояния обеспечивает форма протектора, фиксирующего

0 положение трубы 6 под кожухом 1, т.е. выполняющего одновременно функцию опоры. Это предотвращает возможные перемещения отрезка трубы 6 при температурных или других подвижках трубопровода

5 в целом в процессе эксплуатации.

При размещении протектора 8 в радиальной плоскости сечения модуля обеспечивается наиболее равномерное распределение тока защиты, что продляет срок службы про0 тектора. В случае размещения протектора в поперечной плоскости сечения модуля его опорно-фиксирующие функции могут быть обеспечены при меньшем расходе .протекторов, хотя равномерное распределение то5 ка защиты в этом случае обеспечивается на меньшей защищаемой поверхности трубы по сравнению с предыдущим вариантом.

Для исключения возможности преждевременного срабатывания протектора 8 в ре0 зультате короткого замыкания с внутренней поверхностью кожуха на верхнюю часть протектора нанесено изоляционное покрытие - изолирующие прокладки 10. При старении и срабатывании стабилизированного

5. ингибитора 7 он может быть восстановлен без вскрытия всего кожуха путем растворения остатков в полости зазора , продувании их и замены путем закачки новой порции аналогичного ингибитора. Все эти

0 операции осуществляют через патрубки 5, соединяющие зазор под кожухом с внешней средой. При этом наиболее эффективная полная очистка полости зазора может быть осуществлена при диагонально противопо5 ложном размещении патрубков. Однако выполнение кожуха с таким размещением патрубков технологически сложнее, чем при размещении их на одной образующей. В случае применения ингибитора длительного действия допустимо сбосное расположение

патрубков, обеспечивающих только отвод посторонних газообразных или транспортируемых- продуктов.

Возможность таких операций обеспечи- ваеттакже наличие по меньшей мере одного сквозного отверстия (любой формы) в опорной диафрагме 12 под трубой 6. В случае необходимости замены протекторов эта операция может быть осуществлена без замены заглушек путем поперечного разреза трубопровода и вытягивания из него наружу отрезка трубы, находящегося под кожухом. Для сохранения герметичности заглушек при обратном вталкивании отрезка трубы 6 меньшая манжета каждой заглушки имеет уплотнение как на внутренней, так и на внешней поверхности. За счет этого она герметично охватыает трубу в вывороченном состоянии после обратного введения обустроенной протектором трубы обратно под кожух . Таким образом обеспечивается возможность долгосрочной работы модуля.

Коррозионно-стойкий модуль не менее чем на 30% повышает эффективность и надежность электрохимической защиты трубы под кожухом по сравнению с известными в этой области техники техническими решениями.

Технологически монтаж и эксплуатация модуля отличаются простотой, экологиче- ской чистотой, не требуют больших трудо- временных затрат и дорогостоящих материалов. Гарантированный срок безремонтной работы участка трубопровода с использованием модуля не менее 10 лет.

Формула изобретения

1. Коррозионно-стойкий модуль трубопровода для участков с повышенной динамической нагрузкой, содержащий отрезок трубы, металлический кожух, установленный с концентрическим зазором вокруг отрезка трубы, укрепленные на кожухе торцовые заглушки с манжетами и уплотнениями, линейный протектор с изолирующей прокладкой и контактором для подключения к трубопроводу и опорные элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты путем исключения коррозии в тонких пленках влаги, он снабжен дополнительными уплотнениями, кожух выполнен с патрубками, размещенными на его боковой поверхности, зазор заполнен стабилизированным ингибитором, дополнительное уплотнение смонтировано на наружной поверхности манжеты меньшего диаметра каждой заглушки, изолирующая прокладка размещена между протектором и внутренней поверхностью кожуха, протектор выполнен П-образной формы с высотой стойки, равной величине зазора, а опорные элементы выполнены в виде кольцевой диафрагмы.

2.Модуль по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что протектор размещен в радиальной плоскости егё сечения.

3.Модуль по п. 1,отличающийся тем, что протектор размещен в поперечной плоскости его сечения.

4.Модуль по п. 1,отличающийся тем, что зазор заполнен коксоуглеводными бензолами стадии 100, стабилизированными дисперсно измельченным вулканизатором.

5.Модуль по п. 1,отличающийся тем, что патрубки на боковой поверхности кожуха размещены диагонально противоположно.

xl-Д

Ъ.Ь

Изобретение относится к защите от коррозии, а именно к устройствам для электрохимической защиты трубопроводов на участках повышенных динамических нагрузок. Цель изобретения - повышение надежности электрохимической защиты трубопровода на переходах под автомобильными и железными дорогами. Участок трубопровода защищают от повышенных динамических нагрузок путем совмещения противодействия коррозионному электролиту грунта со стороны стабилизированного ингибитора, протекторов и кожуха с заглушками. Кожух с заглушками и уплотнениями на манжетах, а также слой стабилизированного ингибитора обеспечивают образование физико-механического барьера между поверхностью трубопровода и электролита. Благодаря П-образной форме линейные протекторы выполняют дополнительно функцию опорно-фиксирующих элементов. Изолирующие прокладки на верхней части протекторов исключают замыкание на внутреннюю поверхность кожуха. Введение в полость под кожух ингибитора и его замену при срабатывании осуществляют через патрубки в кожухе. Распределение ингибитора под кожухом обеспечивают благодаря сквозным отверстиям в опорных кольцевых диафрагмах. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

4

N