EA023227B1 - System of cathode protection for underwater object - Google Patents
System of cathode protection for underwater object Download PDFInfo
- Publication number
- EA023227B1 EA023227B1 EA201300294A EA201300294A EA023227B1 EA 023227 B1 EA023227 B1 EA 023227B1 EA 201300294 A EA201300294 A EA 201300294A EA 201300294 A EA201300294 A EA 201300294A EA 023227 B1 EA023227 B1 EA 023227B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- galvanic
- anode
- cathode
- cell
- protected
- Prior art date
Links
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к эксплуатации подводных частей нефте- и газопроводов, в частности к средствам их защиты от коррозии электрохимическим способом.The invention relates to the operation of underwater parts of oil and gas pipelines, in particular to means for their protection against corrosion by an electrochemical method.
Известен браслет из протекторов для защиты от коррозии подводной части металлических конструкций сооружения по патенту РФ на изобретение № 2270277, С23Р 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.Known bracelet made of protectors for corrosion protection of the underwater part of metal structures of the structure according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2270277, С23Р 13/06, 2006. The bracelet consists of protectors in the form of plates with support elements rigidly connected to the supporting reinforcement. The supporting reinforcement is two half-cylinders connected among themselves. The disadvantage of the invention is the complexity of installing the bracelet on an underwater structure, the low protective potential created at the protected object.
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.A cathodic protection device for a marine structure is known according to the US application for invention No. 2008199258. The cathodic protection device for a marine structure contains vertical columns installed in the bottom underwater around the protected structure. The anodes of the columns are electrically connected to the marine structure. The disadvantage is the difficulty of installing a large number of columns necessary to create the required protective potential.
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.As the closest analogue to the claimed technical solution, US patent No. 6461082 was selected, according to which the cathode anti-corrosion protection system includes an elongated anode holder made in the form of a pipe placed at the bottom. A plurality of sacrificial anodes connected to the pipe are stably fixed to the pipe along its length. The pipe is connected by an electric conductor with an underwater protected object. The disadvantage is that the materials of the anodes alloys of aluminum, zinc or magnesium - have a greater electrochemical activity in relation to the material of the steel pipe. Electrochemical processes take place between the anode holder tube and the anodes, as a result of which not only the protected object is exposed to cathodic protection, but also the steel pipe on which the anodes are mounted. The effectiveness of the process of restoring the metal surface of the protected object is reduced.
Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение защитного потенциала на защищаемом объекте.The technical result of the claimed invention is to increase the protective potential at the protected object.
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.The technical result is achieved due to the fact that the cathodic protection system of an underwater object, consisting of electrodes and conductors placed in water, according to the invention is made in the form of one or more series-connected galvanic cells, the cathode of one galvanic cell is connected to the anode of the neighboring galvanic cell by a metal conductor, a circuit of galvanic cells from one end is connected to the protected object, its other end is connected to an electrode located near the protected about the object, the distance between the galvanic cells is not less than 1.1 distances between the electrodes of each galvanic cell.
Цепь гальванических элементов, соединенных металлическими проводниками, расположена в направлении, перпендикулярном оси защищаемой трубы.A chain of galvanic cells connected by metal conductors is located in a direction perpendicular to the axis of the protected pipe.
Электролитом гальванических элементов является водная среда.The electrolyte of galvanic cells is an aqueous medium.
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 = и/К) 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, и встречное в проводнике 1>К? К 0 > и встречное в проводнике 0. Поэтому параЗитным ТОком в провод- нике 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. и общ=И1+и2+ип.The technical result is ensured by the fact that the electrode located near the protected object is connected to a galvanic cell or to a chain of series-connected galvanic cells. Each galvanic cell consists of two dissimilar electrodes in contact with an electrolyte, which is the water in which they are placed. The anode located near the protected object, together with the protected object itself, is also a galvanic cell in which electric energy is generated as a result of direct conversion of the chemical energy of redox reactions. In a circuit of galvanic cells, the cathode of each cell has a potential higher than the anode of the same cell. The anode and cathode of two adjacent galvanic cells are connected by an elongated metal conductor. The medium resistance between the anode of one galvanic cell and the cathode of another galvanic cell is much higher than the internal resistance between the electrodes of these galvanic cells. Therefore, the current encountered in relation to the galvanic cell will be (I = and / K) much weaker than the current arising inside the galvanic cell. Current in the anode circuit of one galvanic cell, the cathode of the next will flow through a metal conductor connecting them. The resistance of the conductor is much lower than the resistance of water, which is an electrolyte for galvanic cells , and the counter resistance in the conductor is 1> K ? To 0 > and counter in the conductor 0 . Therefore, the vapor pair of the current TO com in the conductor can be neglected. And the circuit current of the series-connected conductors will be directed in accordance with the direction of the current of the galvanic cells. The potential difference in the circuit of the galvanic cells is the sum of the potential difference on the electrodes of each galvanic cell, i.e. and total = I1 + and2 + and n .
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.The distance between the anode and the protected object, as well as the distance between the cathode and anode of each galvanic cell, is not less than 1.1 times less than the distance between the anode of the previous and the cathode of the subsequent galvanic cells. The cathode of one galvanic cell is remote from the anode of a neighboring galvanic cell so that there is no electrochemical interaction between them. An electrochemical reaction proceeds only between the electrodes of one galvanic cell, and in the case of an anode located near the protected object, between it and the protected object. With a significant removal of the anode from the protected object, the activity of electrochemical processes decreases. With this implementation of the cathodic protection system, there are no losses associated with electrochemical reactions between the anode protectors and the elongated metal holders of the anodes of the closest analogue.
Таким образом, возрастание защитного потенциала обеспечивается за счет использования цепи гальванических элементов и за счет выполнения проводников, соединяющих гальванические пары удлиненными.Thus, an increase in the protective potential is provided through the use of a circuit of galvanic cells and due to the implementation of conductors connecting galvanic pairs elongated.
На чертеже представлена схема системы катодной защиты подводного объекта.The drawing shows a diagram of the cathodic protection system of an underwater object.
Система катодной защиты подводного объекта включает анод 1, расположенный под водой вблизи защищаемой трубы 2. Анод 1 соединен с катодом 3к удлиненным металлическим проводником 4, возле катода 3к установлен анод 3а, образующий с катодом 3к гальванический элемент, электролитом между электродами данного гальванического элемента является вода, в которой находится защищаемая труба 2. Анод 3к соединен удлиненным металлическим проводником 4 со следующей парой электродов, образующих гальванический элемент 5к и 5а, или с защищаемой трубой 2. Цепь гальванических элементов пк + па, 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.Underwater object cathodic protection system comprises an anode 1 located underwater near the perimeter of the tube 2. The anode 1 is connected with the cathode 3 by an elongated metal conductor 4, near the cathode 3 is set to the anode 3 while forming the cathode 3 to the electrochemical cell, the electrolyte between the electrodes of the a galvanic cell is the water in which the protected pipe 2 is located. Anode 3 k is connected by an elongated metal conductor 4 to the next pair of electrodes forming a galvanic cell 5 k and 5 a , or with a protected pipe 2. Chain galvanic elements n k + n and connected by metal wires 4 is disposed in a direction perpendicular to the axis of the tube 2 to be protected, which provides maximum distance of electrochemical cells of the protected pipe 2. The outermost galvanic element is disposed at a distance from the axis of the tube 2 is about 200 m. Electrodes galvanic cells are fixed at the bottom. During cathodic protection, an electric current occurs between the electrodes of each galvanic cell. The protected pipe 2 is in a closed electrical circuit. The loss of electrons on its surface due to the corrosion of metals is compensated by electrons formed as a result of an electrochemical reaction inside the galvanic cells, and between the anode 1 and the protected tube 2. The anodes of the galvanic cells are made of tread alloys, for example aluminum and zinc. Cathodes can be made of copper, stainless steel.
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.The use of this system in the Kama River showed that the initial voltage in the galvanic pair of the anode-protected object is 0.9 V. Connection of each galvanic pair connected in the above way increases the value of the voltage between the protected object and the anode located near it by 1.68 V.
Таким образом, изобретение позволяет увеличить защитный потенциал на защищаемом объекте.Thus, the invention allows to increase the protective potential of the protected object.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201300294A EA023227B1 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | System of cathode protection for underwater object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201300294A EA023227B1 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | System of cathode protection for underwater object |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201300294A1 EA201300294A1 (en) | 2014-09-30 |
EA023227B1 true EA023227B1 (en) | 2016-05-31 |
Family
ID=51628521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201300294A EA023227B1 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | System of cathode protection for underwater object |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA023227B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1730201A1 (en) * | 1990-04-23 | 1992-04-30 | Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Освоению Месторождений Нефти И Газа "Гипроморнефтегаз" | Protector for protection of outer surfaces of pipes against corrosion |
JPH0718475A (en) * | 1993-07-06 | 1995-01-20 | Nippon Boshoku Kogyo Kk | Method for installing galvanic anode to underwater steel structure and anode panel used in this method |
RU2070620C1 (en) * | 1993-05-07 | 1996-12-20 | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Method of protecting sea constructions for oil and gas extraction from erosion and corrosion damage in ice conditions |
US7635237B2 (en) * | 2007-02-21 | 2009-12-22 | Lenard Spears | Retrievable surface installed cathodic protection for marine structures |
CN202201980U (en) * | 2011-09-10 | 2012-04-25 | 孙达坤 | Sacrificial anode string for protecting cathode of marine structure |
-
2013
- 2013-03-04 EA EA201300294A patent/EA023227B1/en unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1730201A1 (en) * | 1990-04-23 | 1992-04-30 | Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Освоению Месторождений Нефти И Газа "Гипроморнефтегаз" | Protector for protection of outer surfaces of pipes against corrosion |
RU2070620C1 (en) * | 1993-05-07 | 1996-12-20 | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Method of protecting sea constructions for oil and gas extraction from erosion and corrosion damage in ice conditions |
JPH0718475A (en) * | 1993-07-06 | 1995-01-20 | Nippon Boshoku Kogyo Kk | Method for installing galvanic anode to underwater steel structure and anode panel used in this method |
US7635237B2 (en) * | 2007-02-21 | 2009-12-22 | Lenard Spears | Retrievable surface installed cathodic protection for marine structures |
CN202201980U (en) * | 2011-09-10 | 2012-04-25 | 孙达坤 | Sacrificial anode string for protecting cathode of marine structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201300294A1 (en) | 2014-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1859079B1 (en) | Cylindrical electrode | |
US20170271706A1 (en) | Electrochemical device for storing electrical energy and producing hydrogen, and method for producing hydrogen | |
PE20151703A1 (en) | MEASUREMENT OF ELECTRICAL CURRENT IN AN INDIVIDUAL ELECTRODE IN AN ELECTROLYSIS SYSTEM | |
GB1056889A (en) | Method and apparatus for performing electrolytic processes | |
CN101772594A (en) | Improved electrochemical system for metal recovery | |
EA023227B1 (en) | System of cathode protection for underwater object | |
MA34716B1 (en) | METHOD FOR PROTECTING ELECTRIC POLES AND GALVANIZED ANCHORS AGAINST GALVANIC CORROSION | |
KR101481327B1 (en) | Bipolar type electrolysis reactor | |
CN112877699B (en) | Metal anticorrosion device based on Hall effect | |
US3321335A (en) | Sea water battery | |
RU2542867C2 (en) | Anode earthing electrode | |
RU149465U1 (en) | ELECTROCHEMICAL CURRENT SOURCE FOR CATHODE PROTECTION OF UNDERGROUND STRUCTURES | |
KR20040012848A (en) | Plate-type heat exchanger with anodic corrosion protection | |
KR101329046B1 (en) | Tubular electrolytic cell for producing sodium hypochlorite | |
KR100643005B1 (en) | Hybrid anode structure for cathodic protection | |
EP3362589A1 (en) | Anode for a metal electrowinning process | |
CN202099384U (en) | Automobile electronic antirust device | |
JP6531566B2 (en) | Method of cathodic protection of steel surface | |
SU852969A1 (en) | Deep anode grounding device | |
US20240240331A1 (en) | Two Electrode Electrochemical Purification Cell for Molten Salt | |
Pranav | Solar powered corrosion prevention in iron pipelines using Impressed Current Cathodic Protection | |
CN210886238U (en) | Cathode protection device based on enamel assembling tank | |
RU2355074C1 (en) | Telluric current source | |
CN202099385U (en) | Electronic antirust device for mobile equipment like automobile | |
RU2282680C1 (en) | Electrolyzer for production of aluminum |