Автор: А.А. Фатхуллин (ОАО «Татнефть», ТатНИПИнефть им. В.Д. Шашина).
Опубликовано в журнале Химическая техника №2/2014
На объектах ОАО «Татнефть» для продления срока службы нефтепромыслового оборудования от коррозии широко используются методы электрохимической защиты, которая (протекторная или катодная) осуществляется наложением на защищаемое сооружение постоянного тока отрицательной полярности.
1 – дренажный провод; 2 – защищаемый трóбопровод; 3 – протеêтор; Iпр – тоê
протеêтора; Iут – тоê óтечêи
Для защиты от грунтовой коррозии наружной поверхности трубопроводов, днищ резервуаров типа РВСи емкостей в основном используются протекторы на основе магния. Применяются стержневые протекторы с центральной армирующей стальной проволокой, служащей для электрического соединения протекторов между собой в группы, и протекторы, упакованные в заводских условиях в активатор и хлопчатобумажный мешок.
Основные характеристики наиболее распространенных типов протекторов приведены в табл. 1.
Таблица 1.
Характеристики протекторов
| Тип протектора | Марка сплава | Марка протектора, кг | Диаметр условного прохода, мм | Длина, м | Потенциал по МЭС, В | Максимальный КПД, в % |
| ПМ 15-80 | МП-1 | 15 | 80 | 1,2 | –1,60 | 55 |
| ПМ 10У (Mg) | МП-2 | 10/30* | 100/200* | 0,6/0,7* | – 1,55 | 60 |
| ПМ 20У(Mg) | МП-2 | 20/60* | 150/270* | 0,61/0,71* | –1,55 | 60 |
| ПАКР-18 (Al) | АЦ5Мг5 | 18,0 | 65 | 2,0 | –1,0 | 70 |
| ПАКР-18 (Al) | АЦ5Мг5 | 20,0 | 87 | 1,2 | –1,0 | 70 |
| АП-4Н (Al) | АП-4Н | 20,0 | 87 | 1,2 | –1,1 | 55 |
| *В знаменателе – масса с активатором, диаметр и длина упакованных протекторов | ||||||
В ОАО «Татнефть» все вновь строящиеся трубопроводы должны быть обеспечены протекторной защитой в обязательном порядке, если для них не предусмотрена катодная защита.
Протекторную защиту применяют преимущественно для трубопроводов с качественной наружной изоляцией, электрическое сопротивление которой составляет не менее 500 Ом⋅м2, проложенных в грунтах со средним по трассе удельным электрическим сопротивлением не более 50 Ом⋅м.
1 – водовод; 2 – элеêтроизолирóющие соединения; 3 – алюминиевый
протеêтор ПАКР-18; 4 – точêи измерения потенциалов
Необходимым условием эффективной работы систем протекторной защиты подземных трубопроводов от коррозии является применение электроизолирующих соединений (ЭИС), обеспечивающих электрическое разъединение защищаемого катодной поляризацией объекта от незащищаемого (рис. 1). При электрохимической защите трубопровода электроизолирующие соединения устанавливают на обоих концах этого трубопровода непосредственно перед или на точках врезки в другие трубопроводы.
Таблица 2.
Результаты электрометрических работ
| Место измерения потенциала |
Значение естественного потенциала относительно МЭС, В |
Значение защитного потенциала относительно МЭС, В |
Катодная поляризация (смещение) Δϕ, В |
Ток алюминиевого протектора I, мА |
| КНС | –0,67 | –0,99 | 0,33 | 12,8 |
| М. вр. скв. №27190 | –0,65 | –1,0 | 0,35 | 12,8 |
При электрическом разъединении трубопроводов, транспортирующих электропроводную жидкость, только один из которых имеет электрохимзащиту, возникает проблема внутренней утечки защитного тока через ЭИС. Защитный ток от протектора входит в незащищенный участок трубопровода и стремится к точке дренажа. Так как трубопровод электрически разъединен, ток стекает по электропроводящей жидкости. Это приводит к усилению внутренней коррозии незащищенного трубопровода [1].
Для того чтобы уменьшить токи внутренней утечки на электроизолирующих соединениях, по концам защищаемого участка трубопровода необходимо поддерживать минимально допустимые защитные потенциалы.
Так как алюминиевый протектор по сравнению с магниевым имеет более положительный электродный потенциал, для защиты от наружной коррозии трубопроводов относительно небольшой длины с качественным наружным изоляционным покрытием предложена протекторная защита с использованием алюминиевого протектора типа ПАКР-18.
Для проведения промысловых исследований Минилаборатория BALTECH OA-5800выбран водовод КНС-114 – м. вр. скв. № 27190 НГДУ «Альметьевнефть». Схема водовода представлена на рис. 2.
Технические параметры водовода КНС-114 – м.вр.скв. №27190: длина – 889 м; диаметр и толщина стенки – 89⋅7 мм; тип наружного изоляционного покрытия – усиленная полиэтиленовая изоляция; сопротивление наружной изоляции – 17 000 Ом⋅м2; среднее удельное электрическое сопротивление грунта в месте прокладки водовода – 32 Ом⋅м.
С целью проверки работоспособности установки протекторной защиты, ввода его в действие и установления режима, обеспечивающего защиту трубопровода от грунтовой коррозии, проведены пусконаладочные работы. Результаты электрометрических работ представлены в табл. 2.
Для повышения срока службы и стабильности потенциала алюминиевого протектора ПАКР-18 необходимо использовать активатор, который служит для снижения зависимости потенциала и сопротивления растеканию тока протектора от влажности грунта и представляет собой смесь глинопорошка (бентонит) и гипса (CaSО4⋅2H2О) в соотношении 1:1.
Промысловые исследования показали эффективность применения алюминиевых протекторов типа ПАКР-18.
Использование протекторов на основе алюминия целесообразно при защите трубопроводов с экструзионной полимерной наружной изоляцией, транспортирующих электропроводные жидкости (сточная вода, обводненная нефть с деэмульгатором).
При защите трубопроводов относительно небольшой длины протекторную защиту можно размещать на одном или обоих концах трубопровода на близком расстоянии от электроизолирующих соединений.
Список литературы
- Фатхуллин А.А., Кайдриков Р.А., Журавлев Б.Л., Ткачева В.Э. Электроизолирующие соединения в системах электрохимической защиты. Уч. пособие. Казань: Казан. гос. технол. ун-т., 2011. 132 с.
