Результат интеллектуальной деятельности: Протектор для защиты от коррозии труб с утяжеляющим покрытием

Протектор для защиты от коррозии труб с утяжеляющим покрытием относится к элементам системы электрохимической защиты от коррозии стальных сооружений, имеющих конструкцию с внешней металлополимерной оболочкой («труба в трубе»).

Наиболее близким к данному техническому решению является протектор для защиты от коррозии трубопровода, описанный в патенте RU 123009 U1 "Протектор для защиты от коррозии трубопровода".

Известный протектор выполнен из двух одинаковых полуколец, изготовленных из протекторного сплава. Полукольца имеют арматурные стержни с длинами дуги больше 180°, отогнутыми и соединенными внахлест друг с другом.

Недостатками известного устройства являются:

- при расчете катодной защиты в соответствии с нормативными документами DNV В 401 [1] и ISO 15589-2 [2] на несколько труб (обычно более 10) требуется наличие только одного протектора, что не гарантирует полной защиты всех 10 труб, особенно при применении конструкции «труба в трубе» с внешней металлополимерной оболочкой;

- сложность установки протектора на трубу и изоляция боковой поверхности протекторного сплава от контакта с оболочкой и арматурным каркасом бетона;

- трудоемкость осуществления контакта протектора с трубой и изолирования места приварки кабеля к трубе;

- при общепринятом использовании одного протектора на несколько труб и контактирующего с внешним электролитом, а не с электролитом под металлполимерной оболочкой, защита от коррозии каждой трубы не гарантируется;

- возможность повреждения протектора при укладке трубопровода трубоукладчиком на морское дно;

- сложность изготовления и сборки конструкции.

Задачей, решаемой с помощью заявленного технического решения, является обеспечение надежной электрохимической защиты от коррозии с установлением защитного потенциала в дефектах покрытия каждой трубы с утяжеляющим покрытием, конструкции типа «труба в трубе» с внешней металлополимерной оболочкой.

Поставленная задача решается тем, что под металлополимерную оболочку каждой трубы с утяжеляющим покрытием, конструкция типа «труба в трубе», помещается протектор, выполненный в виде ленты и изготовленный из протекторного сплава (ГОСТ 26251-84). Протектор оборачивают поверх изоляционного покрытия, его края после установки на поверхность трубы стягивают, накладывают один край на другой внахлест и фиксируют между собой винтами из одного с трубой материала (например, стальными) для лучшей проводимости. Механически контакт протектора с трубой для осуществления электрохимической защиты осуществляется винтами, ввернутыми в протектор, и проходящими насквозь через изоляционное покрытие до металла трубы. Предотвращение металлического контакта протектора с металлополимерной оболочкой осуществляется путем нанесения поверх протектора синтетической сетки, которая крепится к трубе синтетическими хомутами. Слой утяжеляющего покрытия при этом располагается между протектором и металлополимерной оболочкой.

Как вариант, крепление протектора к трубе может быть осуществлено одним винтом в месте нахлеста. Или винтами в диаметрально противоположных направлениях, например, в месте нахлеста и на 180° по окружности трубы с другого конца.

Техническим результатом, который может быть достигнут с помощью заявленного технического решения, является создание надежной защиты от коррозии каждой трубы, покрытой утяжеляющим бетонным покрытием, имеющим металлополимерную оболочку.

На фиг. 1 представлен протектор для защиты от коррозии труб с утяжеляющим покрытием. Устройство, изображенное на чертеже, состоит из трубы 1, металлополимерной оболочки 2, изоляционного покрытия 3, ленты-протектора 4, стальных винтов 5, хомутов 6, синтетической сетки 7, бетонного покрытия 8.

Протектор 4, изображенный на фиг. 1, установлен на трубу 1, с нанесенным изоляционным покрытием 3. На изоляционное покрытие 3 нанесено бетонное покрытие 8, которое ограничено с внешней стороны металлополимерной оболочкой 2. Протектор 4 крепится на трубе 1 хомутами 6 и обхватывает всю окружность трубы 1. В месте нахлеста два витка протектора 4 скреплены стальными винтами 5, проходящими насквозь через протектор 4, изоляционное покрытие 3 и контактирующие с трубой 1. Посредством стальных винтов 5 создается металлический контакт протектора 4 и трубы 1.

Для надежности крепления протектора 4 к трубе 1 в нижней части трубы также предусмотрены винты 5. Только в данном случае они пронизывают один слой протектора 4 и изоляционное покрытие 3, контактируя с металлом трубы 1.

Обеспечение надежной защиты от коррозии металла трубы достигается следующим образом. При нахождении трубы 1 в электролите (грунт, морская вода) происходит проникновение электролита через открытые торцы в бетонное покрытие 8, вызывая появление электролитической проводимости бетонного покрытия 8. При возникновении дефекта в изоляционном покрытии 3 с оголением металла трубы 1, контактирующего с бетонным покрытием 8, начинает протекать ток катодной защиты от протектора 4, выступающего в данном случае в качестве анода. Труба 1 при этом становится катодом. От протектора 4 по проводнику первого рода (протектор 4 - стальные винты 5 - труба 1) протекают электроны, смещая потенциал трубы 1 в отрицательном направлении (катод), протектор 4 при этом растворяется (анод), формируя катионы, которые движутся по проводнику второго рода (электролит в бетонном покрытии 8) к местам дефектов в изоляционном покрытии 3. Протектор 4 при возникновении дефектов в любой части трубы 1 способен защитить от коррозии всю поверхность. Применение протекторов на каждой трубе под металлополимерной оболочкой 2 и находящихся в бетонном покрытии 8, гарантирует защиту от коррозии каждой отдельно взятой трубы 1.

Установка протектора осуществляется следующим образом. Полоса ленты-протектора 4 наматывается внахлест на трубу 1. Сквозь протектор 4 ввинчиваются винты 5. Далее протектор накрывается синтетической сеткой 7 и стягивается на трубе 1 хомутами 6. Применение протектора 4 в виде изгибающейся полосы (ленты) облегчает установку при наматывании. В общепринятом исполнении протектор состоит из двух отлитых половинок, приваренных друг к другу с помощью кабеля к трубе. Место приварки кабеля к трубе при этом предварительно зачищают от изоляционного покрытия, приваривают кабель, а затем снова изолируют. В нашем случае изоляционное покрытие 3 остается без изменений, появляется только прокол, который заполнен винтом 5, создающим контакт между металлом трубы 1 и протектором 4.

Протектор находится в бетонном покрытии под металлополимерной оболочкой. Данное исполнение обеспечивает механическую защиту протектора при транспортировке, укладке и эксплуатации труб.

Настоящая конструкция обладает следующими преимуществами:

- защита от коррозии каждой отдельно взятой трубы трубопровода;

- уменьшение трудозатрат при установке протектора на трубу и осуществлении контакта протектора с трубой;

- защита протектора от повреждений при транспортировке, укладке и эксплуатации труб.

Литература

1 DNV-RP-B401 Cathodic protection design.

2 ISO 15589-2:2012 Petroleum, petrochemical and natural gas industries -- Cathodic protection of pipeline transportation systems -- Part 2: Offshore pipelines.