Фатхуллин А.А¹., к.т.н. Ткачева В.Э²., д.т.н. Кайдриков Р.А².,
д.х.н. Журавлев Б.Л².

¹ ОАО “Татнефть” ТатНИПИнефть, РТ, г. Бугульма

² Казанский национальный исследовательский технологический университет, РТ, г. Казань

Система показателей электроизолирующих соединений в системах электрохимической защиты

Защиту подземных трубопроводов от грунтовой коррозии осуществляют комплексным методом, включающим нанесение на наружную поверхность
трубопровода антикоррозионного покрытия и электрохимическую защиту,
которая должна обеспечивать в течение всего срока эксплуатации непрерывную по времени катодную поляризацию трубопровода на всем его протяжении.

Для повышения эффективности электрохимической защиты трубопроводы разделяют на области защиты, границы которых определяются установкой электроизолирующих соединений (ЭИС), электрически разъединяющих один участок трубопровода от другого, что позволяет значительно снижать потери защитного тока. Электроизолирующие соединения используются также для электрического разъединения трубопровода и обсадной колонны скважины, трубопровода и системы подземных сооружений на промышленных площадках.

Электроизолирующие соединения кроме выполнения основной функции, должны обеспечивать сохранение механической прочности и герметичности места соединения. Существенным недостатком большинства известных
конструкций электроизолирующих соединений является внутренняя коррозия участков трубопровода, незащищенных электрохимической защитой (рис. 1, 2). Для защиты трубопроводов от внутренней коррозии используют электроизолирующие соединения с внутренними протекторами.

Основными эксплуатационными характеристиками работы электроизолирующих соединений являются внутреннее сопротивление и ток утечки, величина которых зависит от параметров системы, в которую они включены.

Рис. 1 Коррозионные разрушения с анодной стороны ЭИС

Рис. 2. Порыв в результате внутренней коррозии ИФС

Коррозионно-электрохимические условия внутри электроизолирующих соединений изучали путем моделирования с помощью лабораторной установки (рис. 3). Она включает в себя кювету, представляющую собой продольную половину полиэтиленовой трубы с герметизированными торцами, в которую заливают образцы сточной воды и устанавливают стальные электроды, изготовленные из элементов труб. В комплект установки также входят: источник стабилизированного питания, сопротивления, электроды сравнения и приборы для измерения тока и потенциала. Воздействие

внешней протекторной защиты трубопроводов на внутреннюю поверхность ЭИС имитируется электрическим режимом пропускания тока между анодной и катодной частями установки, а потенциалы, реализующиеся на этих внутренних элементах, измеряются с помощью электродов сравнения. Исследования проводятся в режиме стабилизации напряжения.

Поскольку задачей ЭИС является уменьшение рассеивания защитного тока протекторов защищаемого трубопровода по другим соединенным с ним подземным сооружениям, то в качестве основной характеристики ЭИС предложено использовать коэффициент эффективности электроизолирующих свойств. Этот коэффициент показывает долю тока защиты, которую удается сохранить в результате установки ЭИС:

К_эфф = ((I_зам - I_ут)/I_зам)× 100%, (1)

где I_ут = I_общ – I_тр ; I_зам = I_общ׳ – I_тр׳ , I_тр׳ и I_общ׳ – соответствует случаю
замыкания ЭИС.

Влияние внутренних протекторов на сопротивление ЭИС предложено оценивать с помощью коэффициента, представляющего собой отношение тока утечки через ЭИС без протекторов к току утечки через ЭИС с протекторами:

К_R = I^*₁ / I₁, (2)

где I^*₁ – ток утечки в отсутствии протектора; I₁ – ток утечки при наличии
протектора.

Изучено влияние добавочного сопротивления в цепи протектора анодной части на распределение тока утечки между протектором и анодной частью ЭИС. В качестве параметра, характеризующего это распределение, предложено использовать «коэффициент снижения коррозионной опасности», представляющий собой отношение тока, стекающего с протектора к току утечки:

К_{ско =} ( I₂ / I₁ )×100 %, (3)

где I₂ – ток в цепи протектора, расположенного в анодной части ЭИС;
I₁ - ток утечки.

Литература

1. Фатхуллин, А.А. Электроизолирующие соединения в системе электрохимической защиты. Конструкции. Моделирование. Расчеты: монография / А.А. Фатхуллин, Р.А. Кайдриков, Б.Л. Журавлев, В.Э. Ткачева. – Казань: Казан. нац. исслед. технол. ун-т, 2011. – 173 с.