Система катодной защиты подводного объекта

СИСТЕМА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА Изобретение относится к защите подводных объектов от коррозии электрохимическим способом. Увеличение защитного потенциала на объект достигается за счет выполнения системы в виде цепи последовательно соединенных гальванических элементов. Цепь одним концом соединена с защищаемым объектом, другим - с электродом, расположенным вблизи защищаемого объекта. Анод одного гальванического элемента соединен с катодом соседнего гальванического элемента металлическим проводником. Расстояние между катодом и анодом каждого гальванического элемента не менее чем в 1,1 раза меньше расстояния между анодом одного гальванического элемента и катодом соседнего гальванического элемента. Цепь гальванических элементов,соединенных металлическими проводниками, расположена в направлении, перпендикулярном оси защищаемой трубы. Электролитом гальванических элементов является водная среда. Редекоп Александр Гарольдович (RU) Бутолина А.В. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ МАТЕРИАЛЬНОТЕХНИЧЕСКОГО СНАБЖЕНИЯ Изобретение относится к эксплуатации подводных частей нефте- и газопроводов, в частности к средствам их защиты от коррозии электрохимическим способом. Известен браслет из протекторов для защиты от коррозии подводной части металлических конструкций сооружения по патенту РФ на изобретение 2270277, C23F 13/06, 2006. Браслет состоит из протекторов в виде плит с опорными элементами, жестко связанными с несущей арматурой. Несущая арматура представляет собой связанные между собой два полуцилиндра. Недостатком изобретения является трудоемкость установки браслета на подводной конструкции, невысокий защитный потенциал, создаваемый на защищаемом объекте. Известно устройство катодной защиты для морской конструкции по заявке США на изобретение 2008199258. Устройство катодной защиты для морской конструкции содержит вертикальные колонны,установленные в дно под водой вокруг защищаемой конструкции. Аноды колонн электрически соединены с морской конструкцией. Недостатком является сложность установки большого количества колонн,необходимого для создания требуемого защитного потенциала. В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран патент США на изобретение 6461082, согласно которому катодная система антикоррозионной защиты включает удлиненный держатель анодов, выполненный в виде трубы, размещенной на дне. На трубе вдоль ее длины устойчиво закреплено множество жертвенных анодов, связанных с трубой. Труба связана электрическим проводником с подводным защищаемым объектом. Недостатком является то, что материалы анодов сплавы алюминия, цинка или магния - обладают большей электрохимической активностью по отношению к материалу трубы стали. Между трубой - держателем анодов и анодами происходят электрохимические процессы, в результате чего катодной защите подвергается не только защищаемый объект, но и стальная труба, на которой крепятся аноды. Эффективность же процесса восстановления металла поверхности защищаемого объекта снижается. Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение защитного потенциала на защищаемом объекте. Технический результат достигается за счет того, что система катодной защиты подводного объекта,состоящая из электродов и проводников, размещенных в воде, согласно изобретению выполнена в виде одного или нескольких последовательно соединенных гальванических элементов, катод одного гальванического элемента соединен с анодом соседнего гальванического элемента металлическим проводником, цепь гальванических элементов с одного конца соединена с защищаемым объектом, другой ее конец соединен с электродом, расположенным вблизи защищаемого объекта, расстояние между гальваническими элементами составляет не менее чем 1,1 расстояния между электродами каждого гальванического элемента. Цепь гальванических элементов, соединенных металлическими проводниками, расположена в направлении, перпендикулярном оси защищаемой трубы. Электролитом гальванических элементов является водная среда. Технический результат обеспечивается тем, что электрод, расположенный вблизи защищаемого объекта, соединен с гальваническим элементом или с цепью последовательно соединенных гальванических элементов. Каждый гальванический элемент представляет собой два разнородных электрода, контактирующих с электролитом, которым является вода, в которую они помещены. Анод, расположенный вблизи защищаемого объекта, в совокупности с самим защищаемым объектом также является гальваническим элементом, в котором вырабатывается электрическая энергия в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций. В цепи гальванических элементов катод каждого элемента имеет потенциал выше, чем анод этого же элемента. Анод и катод двух соседних гальванических элементов соединены удлиненным металлическим проводником. Сопротивление среды между анодом одного гальванического элемента и катодом другого гальванического элемента значительно выше, чем внутреннее сопротивление между электродами этих гальванических элементов. Поэтому встречный по отношению к гальваническому элементу ток будет (I = U/R) значительно слабее тока, возникающего внутри гальванического элемента. Ток в цепи анод одного гальванического элемента катод следующего будет протекать по металлическому проводнику, соединяющему их. Сопротивление проводника значительно ниже сопротивления воды, являющейся электролитом для гальванических элементов, U встречное в проводнике = IR, R0 = U встречное в проводнике 0. Поэтому паразитным током в проводнике можно пренебречь. А ток цепи последовательно соединенных проводников будет направлен в соответствии с направлением тока гальванических элементов. Разность потенциалов в цепи гальванических элементов складывается из разности потенциалов на электродах каждого гальванического элемента, т.е.U общ=U1+U2+Un. Расстояние между анодом и защищаемым объектом, так же как и расстояние между катодом и анодом каждого гальванического элемента не менее чем в 1,1 раза меньше расстояния между анодом предыдущего и катодом последующего гальванических элементов. Катод одного гальванического элемента удален от анода соседнего гальванического элемента так, чтобы между ними не возникало электрохимическое взаимодействие. Электрохимическая реакция протекает лишь между электродами одного гальванического элемента, а в случае анода, расположенного вблизи защищаемого объекта, между ним и за-1 023227 щищаемым объектом. При значительном удалении анода от защищаемого объекта снижается активность электрохимических процессов. При данном выполнении системы катодной защиты отсутствуют потери,связанные с электрохимическими реакциями между анодами-протекторами и удлиненными металлическими держателями анодов ближайшего аналога. Таким образом, возрастание защитного потенциала обеспечивается за счет использования цепи гальванических элементов и за счет выполнения проводников, соединяющих гальванические пары удлиненными. На чертеже представлена схема системы катодной защиты подводного объекта. Система катодной защиты подводного объекта включает анод 1, расположенный под водой вблизи защищаемой трубы 2. Анод 1 соединен с катодом 3 к удлиненным металлическим проводником 4, возле катода 3 к установлен анод 3 а, образующий с катодом 3 к гальванический элемент, электролитом между электродами данного гальванического элемента является вода, в которой находится защищаемая труба 2. Анод 3 к соединен удлиненным металлическим проводником 4 со следующей парой электродов, образующих гальванический элемент 5 к и 5 а, или с защищаемой трубой 2. Цепь гальванических элементов nк+ na, соединенных металлическими проводниками 4, расположена в направлении, перпендикулярном оси защищаемой трубы 2, которое обеспечивает максимальное удаление гальванических элементов от защищаемой трубы 2. Наиболее удаленный гальванический элемент расположен на расстоянии от оси трубы 2 около 200 м. Электроды гальванических элементов закрепляют на дне. В процессе катодной защиты между электродами каждого гальванического элемента возникает электрический ток. Защищаемая труба 2 оказывается в замкнутой электрической цепи. Потеря электронов на ее поверхности, связанная с коррозией металлов, восполняется электронами, образующимися в результате электрохимической реакции внутри гальванических элементов, и между анодом 1 и защищаемой трубой 2. Аноды гальванических элементов выполнены из протекторных сплавов, например алюминия и цинка. Катоды могут быть выполнены из меди, нержавеющей стали. Использование данной системы в реке Кама показало, что в гальванической паре анод-защищаемый объект первоначальное напряжение составляет 0,9 В. Присоединение вышеуказанным способом каждой последовательно соединенной гальванопары повышает значение величины напряжения между защищаемым объектом и расположенным вблизи него анодом на 1,68 В. Таким образом, изобретение позволяет увеличить защитный потенциал на защищаемом объекте. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система катодной защиты подводного объекта, состоящая из электродов и проводников, размещенных в воде, отличающаяся тем, что выполнена в виде одного или нескольких последовательно соединенных гальванических элементов, анод одного гальванического элемента соединен с катодом соседнего гальванического элемента металлическим проводником, цепь гальванических элементов с одного конца соединена с защищаемым объектом, другой ее конец соединен с электродом, расположенным вблизи защищаемого объекта, расстояние между гальваническими элементами составляет не менее чем 1,1 расстояния между электродами каждого гальванического элемента. 2. Система катодной защиты подводного объекта по п.1, отличающаяся тем, что цепь гальванических элементов, соединенных металлическими проводниками, расположена в направлении, перпендикулярном продольной оси защищаемого объекта. 3. Система катодной защиты подводного объекта по п.1, отличающаяся тем, что электролитом гальванических элементов является водная среда.