способ антикоррозионной защиты металлических трубопроводов от внутренней коррозии

Формула изобретения

Способ антикоррозионной защиты металлических трубопроводов от внутренней коррозии, включающий снижение бактериальной и физико-химической активности транспортируемого коррозионноагрессивного продукта и его отложений на внутренней поверхности трубопровода путем воздействия магнитным полем, отличающийся тем, что воздействуют перпендикулярно направленным переменным электромагнитным полем на защищаемый участок металлического трубопровода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к антикоррозионной защите металлических трубопроводов для предотвращения коррозионного разрушения их внутренних поверхностей и может быть использовано для снижения аварийности при эксплуатации трубопроводов, транспортирующих коррозионно-агрессивные вещества.

Известен способ антикоррозионной защиты трубопроводов для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий воздействием магнитного поля на промысловые воды в системах подготовки и транспортировки нефти, а также устройства, реализующие указанную магнитную обработку (МО) [1-3].

В отличие от традиционных методов ингибиторной и катодной защиты металлических трубопроводов, эффективность работы которых зависит от электрохимических свойств транспортируемого продукта и окружающей среды, например кислотности, аэрированности, проводимости и так далее, а также обновляемости и объемов транспортировки продукта, способ защиты МО от них не зависит, так как воздействие на физико-химические свойства транспортируемого продукта и на торможение анодно-катодных процессов происходит бесконтактно. Бесконтактность способа позволяет избежать, практически, труднорешаемые проблемы рационального использования ингибиторов и создания низкоомной междуэлектродной цепи тока катодной защиты.

Наиболее близким аналогом предложенного способа антикоррозионной защиты металлических трубопроводов от внутренней коррозии является способ подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий (патент РФ №2268593, 29.04.2004 г.).

Суть известного способа состоит в том, что на добываемый и транспортируемый продукт, разделяющийся на отдельные компоненты, например воду и нефть, воздействуют магнитным полем напряженностью 450-655 кА/м в течение 1,2-1,8 секунды. Физико-химические реакции и процессы, протекающие после кратковременного магнитного воздействия в средах продукта приводят к значительному увеличению времени релаксации их в исходное состояние, при этом наблюдается существенное подавление роста сульфатвосстанавливающих бактерий, содержащихся в водяной фракции продукта, доставленной из пластовых вод. Кроме того, за счет воздействия магнитного поля в значительной степени снижается образование асфальтосмолопарафиновых отложений и солей на внутренних стенках, в первую очередь, насосно-компрессорных труб, а также нефтегазотранспортных. Подавление роста бактерий и снижение агрессивных отложений, соответственно, снижает коррозию поверхности трубопроводов.

Существенным недостатком способа является то, что антикоррозионный эффект воздействия магнитного поля достигается не за счет повышения устойчивости металлического трубопровода к внутренней коррозии, а за счет уменьшения бактериальной и физико-химической активности добываемого и транспортируемого продукта и его отложений по отношению к поверхности трубопровода. Этот недостаток проявляется в том, что результат антикоррозионного воздействия МО на отдельные компоненты транспортируемого продукта различный, соответственно выбор оптимальной величины напряженности магнитного поля и длительность обработки конкретного компонента разделившегося продукта должны быть различными. Соответственно, эффективная одновременная антикоррозионная защита трубопровода от агрессивных компонентов транспортируемого продукта невозможна.

Задачей настоящего изобретения является решение проблемы антикоррозионной защиты внутренних поверхностей металлических трубопроводов методом воздействия переменным электромагнитным полем на защищаемые участки нефтегазотранспортных систем.

Предлагаемый способ антикоррозионной защиты металлических трубопроводов от внутренней коррозии включает снижение бактериальной и физико-химической активности транспортируемого коррозионно-агрессивного продукта и его отложений на внутренней поверхности трубопровода путем воздействия магнитным полем, при этом воздействуют перпендикулярно направленным переменным электромагнитным полем на защищаемый участок металлического трубопровода.

Размещение участка защищаемого трубопровода в переменном электромагнитном поле приводит к возникновению в трубопроводе индукционного тока, обусловленного возникающим в проводнике переменным электрическим полем. Результатом взаимодействия наведенного индукционного тока с коррозионным током гальванических пар на поверхности трубопровода является предупреждение образования новых коррозионных пар (анод-катод) и прекращение активности действующих. Указанный результат достигается тем, что знакопеременные индукционные токи, создавая в определенные моменты времени суперпозицию постоянным коррозионным токам отдельных макро- и микро-пар, приведут к нарушению физико-химических условий образования гальванических пар, требующих после электромагнитного воздействия длительного времени релаксации.

Изобретение поясняется фиг.1, где показан защищаемый участок трубопровода с коррозионным гальваническим элементом А (анод) - К (катод) и междуэлектродным током I_е. Участок трубопровода пересекают силовые линии магнитной индукции В переменного электромагнитного поля, приводящего к возникновению переменных индукционных токов в металлической стенке трубопровода I_инд . Силовые линии В направлены перпендикулярно по отношению к оси трубопровода. Фиг.1 и фиг.2 отличаются противоположным направлением магнитного поля (в определенный момент времени) и соответственно, направлением наведенных индукционных токов. Линия уровня транспортируемого продукта указывает на то, что в данном случае коррозионный гальванический элемент образован за счет взаимодействия внутренней стенки трубопровода с агрессивным продуктом и, соответственно, имеет место внутренняя коррозия.

Фиг.1 и фиг.2 - это частный случай расположения электродов коррозионного элемента, вектор которого может изменяться на 360°, соответственно суперпозиция коррозионного тока и индукционного будет различная. Однако в каждом конкретном случае взаимодействие токов будет происходить и в моменты противодействия (фиг.1) переполяризация электродов (анод-катод) приведет к прекращению в этот момент локальных токов соответствующих коррозионных элементов. При этом, учитывая инерционность образования и функционирования локальных коррозионных элементов, связанных с созданием и релаксацией условий для протекания электрохимических (окислительно-восстановительных) реакций, синфазное (фиг.2) воздействие индукционных токов на электроды за такой же промежуток времени (полупериод колебаний наложенного электромагнитного поля) не приведет к восстановлению коррозионного процесса.

Таким образом, сущность изобретения заключается в том, что возникающие в трубопроводе индукционные токи, обусловленные наведенным переменным электрическим полем, взаимодействуют с коррозионными токами гальванических пар на поверхности трубопровода. Результатом такого взаимодействия является предупреждение образования новых коррозионных пар (анод-катод) и прекращение активности действующих.

Повышение устойчивости металлического трубопровода к внутренней коррозии достигается тем, что наведенные в трубопроводе знакопеременные индукционные токи, создавая в определенные моменты времени суперпозицию постоянным коррозионным токам отдельных макро - и микропар, приводят к нарушению физико-химических условий образования гальванических пар, требующих после электромагнитного воздействия длительного времени релаксации.

Пример.

Использовали лабораторную установку, создающую переменное электромагнитное поле, направленное перпендикулярно по отношению к оси участка трубопровода диаметром 58 мм, длиной 1,0 м, заполненного коррозионно-активным 3% солевым раствором NaCl, находящегося в разрезе магнитопровода силового дросселя, потребляющего сетевую мощность промышленного тока 50 Гц - 750 Вт. Установка находилась в непрерывной работе 20 суток.

Аналогичный отрезок трубопровода с солевым раствором, не подверженный воздействию переменного электромагнитного поля, выдерживался также одновременно 20 суток в качестве образца сравнения.

Внутренние поверхности обоих образцов были предварительно тщательно очищены для корректности эксперимента и взвешены.

В результате через 20 суток защищаемый образец после повторного взвешивания потерял 0,001 долю массы (с учетом погрешности измерения не потерял), в то время как незащищаемый образец потерял 0,01 долю массы в виде продуктов коррозии, отложившихся на внутренних поверхностях стенок.

Внедрение способа антикоррозионной защиты металлических трубопроводов от внутренней коррозии на трубопроводных транспортных системах позволит значительно снизить аварийность при эксплуатации трубопроводов, транспортирующих коррозионно-агрессивные вещества.

Источники информации

1. Патент РФ №2268593 от 29.04.2004 г. Способ подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий.

2. Патент РФ №2182888, МКИ C02F 1/48. Устройство для обработки жидкости магнитным полем.

3. Патент РФ №2235690 от 10.09.2004 г. Устройство для магнитной обработки нефти.