RU142909U1 - PROTECTOR BAR - Google Patents

Abstract

1. Стержень протекторный, содержащий внутренний стальной длинномерный стержень и наружный протектор из протекторного металла, отличающийся тем, что он снабжен оголовком цилиндрической формы, жестко связанным с внутренним стальным длинномерным стержнем, а протектор выполнен цилиндрическим с осевым отверстием, в котором размещен внутренний стальной длинномерный стержень.2. Стержень по п. 1, отличающийся тем, что внутренний стальной длинномерный стержень выполнен из двух участков разного диаметра, при этом участок, установленный внутри оголовка, имеет меньший диаметр, чем участок, установленный внутри основной части.3. Стержень по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на внутреннем стальном длинномерном стержне выполнены кольцевые проточки.4. Стержень по п. 1 или 2, отличающийся тем, что протектор выполнен из алюминиевого сплава.5. Стержень по п. 4, отличающийся тем, что протектор выполнен из сплава, содержащего цинк 4-5 %, остальное - алюминий.6. Стержень по п. 1 или 2, отличающийся тем, что длина внутреннего стального длинномерного стержня равна 0,5-0,7 длины протектора.1. The tread rod, comprising an inner steel long rod and an outer tread made of tread metal, characterized in that it is provided with a cylinder head rigidly connected to the inner steel long rod, and the tread is made cylindrical with an axial hole in which the inner steel long rod is placed .2. The rod according to claim 1, characterized in that the internal steel lengthy rod is made of two sections of different diameters, while the section installed inside the head has a smaller diameter than the section installed inside the main part. The rod according to claim 1 or 2, characterized in that annular grooves are made on the inner steel long rod. 4. The rod according to claim 1 or 2, characterized in that the tread is made of aluminum alloy. The core according to claim 4, characterized in that the tread is made of an alloy containing 4-5% zinc, the rest is aluminum. 6. The rod according to claim 1 or 2, characterized in that the length of the inner steel long rod is 0.5-0.7 tread lengths.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающему оборудованию, конкретно к устройствам для предотвращения его коррозии.The utility model relates to oil and gas production equipment, specifically to devices for preventing its corrosion.

Известен протектор (устройство для электрохимической защиты) по патенту РФ на полезную модель №132080, МПК C23F 13/06, опубл 10.09.2013 г.Known tread (device for electrochemical protection) according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 132080, IPC C23F 13/06, published on 09/10/2013.

Устройство электрохимической защиты от внутренней коррозии трубопроводной арматуры, включает корпус и запорный элемент с кинематическим элементом привода, содержащее в качестве анода - протекторы, выполненные с возможностью закрепления на запорном элементе с помощью коррозионно-стойкого резьбового крепежа, отличающееся тем, что оно снабжено неразъемными или условно-разъемными металлическими соединениями, образующими единую электрическую цепь с катодом и протекторами с суммарным электрическим сопротивлением по металлу в сухом состоянии величиной не более 0,1 Ом, при этом в качестве катода используются корпус и запорный элемент с кинематическим элементом привода трубопроводной арматуры, а материал протектора выбран в зависимости от материала катода и концентрации в рабочей среде коррозионно-активных компонентов и из условия 0,4B≤Δϕ≤0,5B, где Δϕ - алгебраическая разность электрохимических потенциалов катода и анода.The device for electrochemical protection against internal corrosion of pipeline valves, includes a housing and a locking element with a kinematic drive element, containing as an anode, protectors made with the possibility of fastening to the locking element using corrosion-resistant threaded fasteners, characterized in that it is provided with one-piece or conditionally - detachable metal compounds forming a single electrical circuit with a cathode and protectors with a total electrical resistance of metal in dry condition with a value of not more than 0.1 Ohm, while the cathode is a housing and a locking element with a kinematic element for actuating the pipe fittings, and the tread material is selected depending on the cathode material and the concentration of corrosive components in the working medium and from the condition 0.4B ≤Δϕ≤0.5B, where Δϕ is the algebraic difference of the electrochemical potentials of the cathode and anode.

Недостатки трудности в организации серийного производства устройства, связанные с подбором материала для каждого протектора.The disadvantages of the difficulty in organizing mass production of the device associated with the selection of material for each tread.

Известен протектор по патенту РФ на полезную модель №123009, МПК C23F 13/00, опубл 27.12.2012 г.Known protector according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 123009, IPC C23F 13/00, publ. 12/27/2012

Протектор для защиты от коррозии трубопровода выполнен из двух одинаковых первого и второго полуколец, изготовленных из протекторного сплава, при этом каждое из полуколец имеет, по меньшей мере, один внутренний арматурный стержень, концентрично установленный относительно поверхности полукольца, длина дуги арматурного стержня больше 180°, концы арматурного стержня выполнены отогнутыми в одну сторону, при этом концы арматурных стержней первого и второго полуколец соединены между собой внахлест, при этом с одной стороны соединения конец арматурного стержня первого полукольца расположен под ответным концом арматурного стержня второго полукольца, а с другой стороны соединения конец арматурного стержня первого полукольца расположен над ответным концом арматурного стержня второго полукольца, и внутренняя поверхность первого и второго полуколец выполнена гладкой.The tread for corrosion protection of the pipeline is made of two identical first and second half rings made of a tread alloy, each half ring having at least one internal reinforcing bar concentrically mounted relative to the surface of the half ring, the length of the reinforcing bar arc is more than 180 °, the ends of the reinforcing bar are bent to one side, while the ends of the reinforcing bars of the first and second half rings are overlapped, while on the one side of the connection end a the rod of the first half-ring is located under the mating end of the second half-reinforcing rod, and on the other side of the connection, the end of the first half-reinforcing rod is located above the second end of the second half-reinforcing rod, and the inner surface of the first and second half-rings is smooth.

Недостаток необходимость сборки на месте установки протектора.The disadvantage is the need for assembly at the installation site of the tread.

Известен протектор скважинный по патенту РФ на полезную модель №112291, МПК F04B 47/00, опубл 10.01.2012 г.Known downhole protector according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 112291, IPC F04B 47/00, published on January 10, 2012

Протектор скважинный содержит корпус, электрод, изготавливаемый из магниевого сплава, изоляторы и соединительные муфты, при этом корпус протектора с концентрично расположенным внутри него электродом, заполненным электролитом, например 10%-ным раствором NaCl, свинчен с перфорированным патрубком, расположенным в его верхней части, нижняя часть устройства ввернута в патрубок шламонакопительный, закрываемый резьбовой заглушкой, сам протектор скважинный устанавливается ниже фильтра.The downhole protector contains a housing, an electrode made of magnesium alloy, insulators and couplings, while the tread housing with an electrode concentrically located inside it, filled with an electrolyte, for example, a 10% NaCl solution, is screwed with a perforated nozzle located in its upper part, the lower part of the device is screwed into the sludge collecting nozzle, which is closed by a threaded plug; the downhole protector itself is installed below the filter.

Недостаток узкоспециализированное применение.The lack of highly specialized application.

Известен анод-протектор по патенту РФ на полезную модель №111856, МПК C23F 13/00, опубл 27.12.2011 г.Known anode protector according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 111856, IPC C23F 13/00, publ. 12/27/2011

Анод-протектор содержит цилиндрическое тело из магниевого сплава с гнездом по оси в одном из его торцов, а также контактный стержень из стали, выполненный с резьбовым участком на одном из концов и с длиной, меньшей длины цилиндрического тела, в котором он зафиксирован по оси заливкой с расположением резьбового участка в гнезде торцом ниже плоскости торца цилиндрического тела.The anode protector contains a cylindrical body of magnesium alloy with a socket along the axis in one of its ends, as well as a contact rod made of steel, made with a threaded section at one end and with a length shorter than the length of the cylindrical body in which it is fixed axially by filling with the location of the threaded section in the socket end face below the plane of the end face of the cylindrical body.

Недостатки сложность конструкции.Disadvantages of design complexity.

Известен протектор (устройство для защиты от коррозии) по патенту РФ на полезную модель №137329, МПК E21B 41/02, опубл 10.02.2014 г., прототип.Known tread (device for protection against corrosion) according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 137329, IPC E21B 41/02, published on 02/10/2014, prototype.

Устройство для защиты от коррозии погружного скважинного оборудования, содержащее длинномерный протектор со стержневым армирующим элементом, отличающееся тем, что на поверхности части армирующего элемента, выступающей за край протектора, нанесена резьба, на поверхности части армирующего элемента, находящейся в теле протектора, выполнены выемки, на наружной поверхности протектора выполнены продольные ребра.A device for corrosion protection of submersible downhole equipment containing a long tread with a rod reinforcing element, characterized in that a thread is applied on the surface of the part of the reinforcing element protruding beyond the edge of the tread, recesses are made on the surface of the part of the reinforcing element located in the tread body, the outer surface of the tread made longitudinal ribs.

Недостатки сложность конструкции и как следствие нетехнологичность и относительно высокая стоимость.The disadvantages are the complexity of the design and, as a consequence, the low-tech and relatively high cost.

Задачей создания полезной модели является упрощение конструкции протектораThe task of creating a utility model is to simplify the design of the tread

Достигнутый технический результат упрощение конструкции протектораAchieved technical result simplification of the tread design

Решение указанных задач достигнуто в стержне протекторном, содержащем внутренний стальной длинномерный стержень и наружный протектор цилиндрической формы из протекторного металла, тем, что он содержит оголовок цилиндрической формы жестко связанный с внутренним стальным длинномерным стержнем, а протектор выполнен с осевым отверстием, в котором размещен внутренний стальной длинномерный стержень. Внутренний стальной длинномерный стержень выполнен из двух участков разного диаметра, при этом участок, установленный внутри оголовка, выполнен меньшего диаметра, чем участок, установленный внутри основной части. На внутреннем стальном длинномерном стержне могут быть выполнены кольцевые проточки. Протектор может быть выполнен из алюминиевого сплава Протектор может быть выполнен из сплава, содержащего цинк 4%…5%, остальное алюминий. Длина внутреннего стального длинномерного стержня может быть выполнена равной 0,5…0,7 от длины протектора.The solution of these problems was achieved in a tread rod containing an inner steel long rod and an outer tread of cylindrical shape made of tread metal, in that it contains a cylinder head rigidly connected to the inner steel long rod, and the tread is made with an axial hole in which the inner steel long rod. The inner steel long rod is made of two sections of different diameters, while the section installed inside the head is made of a smaller diameter than the section installed inside the main part. On the inner steel long rod, annular grooves can be made. The tread can be made of aluminum alloy. The tread can be made of alloy containing zinc 4% ... 5%, the rest is aluminum. The length of the inner steel long rod can be made equal to 0.5 ... 0.7 of the length of the tread.

Сущность полезной модели поясняется на чертежах (фиг. 1…6), где:The essence of the utility model is illustrated in the drawings (Fig. 1 ... 6), where:

- на фиг. 1 приведен чертеж устройства,- in FIG. 1 is a drawing of the device,

- на фиг. 2 приведен вид оголовка в сборе,- in FIG. 2 shows a view of the head assembly,

- на фиг. 3 приведен вид A,- in FIG. 3 shows a view of A,

- на фиг. 4 приведен внутренний стальной длинномерный стержень,- in FIG. 4 shows the inner steel long rod

- на фиг. 5 приведен оголовок,- in FIG. 5 shows the heading,

- на фиг. 6 приведено соединение оголовка со стержнем.- in FIG. 6 shows the connection of the head with the rod.

Стержень протекторный содержит (фиг. 1…6) внутренний стальной длинномерный стержень 1 и наружный протектор 2 цилиндрической формы из протекторного металла, внутренний стальной длинномерный стержень 1 предпочтительно выполнить из Ст20.The tread rod contains (Fig. 1 ... 6) an inner steel long rod 1 and an outer tread 2 of a cylindrical tread metal, the inner steel long rod 1 is preferably made of St20.

Протектор 2 выполнен методом литья. Кроме того устройство содержит оголовок 3 с центральным отверстием 4 Материал оголовка 3 сталь, предпочтительно Ст 20. Оголовок 3 соединен с внутренним стальным длинномерным стержнем 1 сваркой 5 (фиг. 6). Внутренний стальной длинномерный стержень 1 может быть выполнен из двух участков разного диаметра: первого 6 и второго 7, при этом участок 7 установленный внутри оголовка 3 предпочтительно выполнить меньшего диаметра, чем участок 6, установленный внутри наружного протектора 2. На внутреннем стальном длинномерном стержне 1 могут быть выполнены кольцевые проточки 8 (фиг. 1 и 5) для исключения разборки устройства. Протектор может быть выполнен из алюминиевого сплава. Наиболее оптимален сплав содержащий 4…5% цинка. В этом случае стоимость сплава будет минимальной, а его эффективность высокой.Tread 2 is made by casting. In addition, the device comprises a head 3 with a central hole 4. The material of the head 3 is steel, preferably St 20. The head 3 is connected to the inner steel long rod 1 by welding 5 (Fig. 6). The inner steel long rod 1 can be made of two sections of different diameters: the first 6 and second 7, while the section 7 installed inside the head 3 is preferably made smaller than the section 6 installed inside the outer tread 2. On the inner steel long rod 1 can ring grooves 8 (FIGS. 1 and 5) are made to prevent disassembling the device. The tread can be made of aluminum alloy. The most optimal alloy containing 4 ... 5% zinc. In this case, the cost of the alloy will be minimal, and its efficiency will be high.

Длина внутреннего стального длинномерного стержня 1 может быть выполнена равной 0,5...0, 7 от длины протектора 2:The length of the inner steel long rod 1 can be made equal to 0.5 ... 0, 7 from the length of the tread 2:

l=(0,5…0,7)L, где:l = (0.5 ... 0.7) L, where:

l - длина внутреннего стального длинномерного стержня,l is the length of the inner steel long rod,

L - длина протектора.L is the tread length.

Выполнение относительной длины внутреннего стального длинномерного стержня 1 большей, чем 0,7 приведет к затруднениям в сборке. При меньшей относительной длине, чем 0,5 - уменьшится площадь контакта двух разнородных металлов.The execution of the relative length of the inner steel long rod 1 greater than 0.7 will lead to difficulties in the Assembly. With a smaller relative length than 0.5, the contact area of two dissimilar metals will decrease.

При эксплуатации параллельно подземному трубопроводу в грунт зарывают стержни протекторные и гальванические токи разрушают протектор 2.When operating parallel to the underground pipeline, tread rods are buried in the ground and galvanic currents destroy the tread 2.

Метод электрохимической защиты был изобретен и впервые применен в Англии в 1824 году для защиты обшивки кораблей от коррозии. Электрохимическая протекторная защита металлов от коррозии основана на прекращении коррозии металлов под действием постоянного электрического тока. Поверхность любого металла гальванически неоднородна, что и является основной причиной его коррозии в растворах электролитов, к которым относятся морская вода, все пластовые и все подтоварные воды. При этом в первую очередь разрушаются участки поверхности металла с наиболее отрицательным потенциалом (аноды), с которых ток стекает во внешнюю среду, а участки металлов с более положительным потенциалом (катоды), в которые ток втекает из внешней среды, не разрушаются. Механизм действия протекторной защиты заключается в превращении всей поверхности защищаемой металлической конструкции в один общий неразрушающийся катод. Анодами при этом будут являться подключенные к защищаемой конструкции электроды из более электроотрицательного металла - протекторы. Электрический защитный ток получается вследствие работы гальванической пары протектор-защищаемая конструкция. При своей работе протекторы постепенно изнашиваются (анодно растворяются), защищая при этомThe method of electrochemical protection was invented and first applied in England in 1824 to protect the sheathing of ships from corrosion. Electrochemical tread protection of metals against corrosion is based on the termination of metal corrosion under the influence of direct electric current. The surface of any metal is galvanically heterogeneous, which is the main reason for its corrosion in electrolyte solutions, which include sea water, all produced and all produced water. In this case, first of all, sections of the metal surface with the most negative potential (anodes) from which the current flows into the external environment are destroyed, and areas of metals with a more positive potential (cathodes) into which the current flows from the external environment are not destroyed. The mechanism of action of tread protection is to turn the entire surface of the protected metal structure into one common non-destructible cathode. The anodes will be the electrodes of a more electronegative metal connected to the protected structure - protectors. Electric protective current is obtained due to the operation of a galvanic pair of protector-protected design. During their work, the protectors gradually wear out (dissolve anodically), while protecting

основной металл, поэтому за рубежом протекторы называют «жертвенными анодами». Электрохимическая защита одинаково эффективна как для строящихся, так и для находящихся в эксплуатации судов, резервуаров и другого оборудования. Протекторная защита обычно применяется совместно с лакокрасочными покрытиями. Такое сочетание пассивной, какой является окраска, и активной защиты, к которой относится протекторная, позволяет уменьшить расход протекторов и тем самым увеличить срок их службы, обеспечить более равномерное распределение защитного тока по поверхности защищаемых конструкций и, наконец, компенсировать все дефекты покрытия, связанные с неизбежным его разрушением при монтаже, транспортировке и процессе эксплуатации, в том числе вследствие естественного старения (набухания, вспучивания, растрескивания, отслаивания). При этом следует отметить, что на оголенной поверхности металла при его катодной поляризации в морской, пластовой и подтоварной водах выпадает катодный солевой осадок, состоящий из нерастворимых солей кальция и магния и играющий роль дополнительного покрытия.the base metal, therefore, overseas protectors are called "sacrificial anodes." Electrochemical protection is equally effective for both ships under construction and in operation, tanks and other equipment. Tread protection is usually applied in conjunction with paintwork. This combination of passive, which is the color, and active protection, which includes tread, allows you to reduce the consumption of treads and thereby increase their service life, to ensure a more uniform distribution of the protective current on the surface of the protected structures and, finally, to compensate for all coating defects associated with its inevitable destruction during installation, transportation and operation, including due to natural aging (swelling, swelling, cracking, peeling). It should be noted that on the exposed surface of the metal during its cathodic polarization in marine, stratum and commercial waters, a cathodic salt precipitate is formed consisting of insoluble salts of calcium and magnesium and plays the role of an additional coating.

Поскольку основная масса металлических конструкций делается, как правило, из стали, в качестве протектора могут использоваться металлы с более отрицательным, чем у стали электродным потенциалом. Среди основных их три - цинк, алюминий и магний. Использовать чистые металл в качестве протекторов не всегда целесообразно. Так, например, чистый цинк растворяется неравномерно из-за крупнозернистой дендритной структуры, поверхность чистого алюминия покрывается плотной оксидной пленкой, магний имеет высокую скорость собственной коррозии. Для придания протекторам требуемых эксплуатационных свойств в их состав вводят легирующие элементы.Since the bulk of metal structures are made, as a rule, of steel, metals with a more negative electrode potential than steel can be used as a tread. Among the main three are zinc, aluminum and magnesium. Using pure metal as protectors is not always advisable. For example, pure zinc dissolves unevenly due to the coarse-grained dendritic structure, the surface of pure aluminum is covered with a dense oxide film, and magnesium has a high rate of its own corrosion. To give the treads the required operational properties, alloying elements are introduced into their composition.

Магниевые протекторыMagnesium protectors

Из-за высокого рабочего потенциала магниевого протекторного сплава (минус 1,45 В по хлорсеребряному электроду сравнения) происходит быстрый износ протекторов и поэтому не представляется возможным с помощью этих протекторов осуществить защиту на приемлемый для практики длительный срок. Следует отметить также, что у магния и магниевых сплавов, в отличие от цинка и алюминия, отсутствует поляризация, сопровождаемая уменьшением токоотдачи.Due to the high working potential of the magnesium tread alloy (minus 1.45 V over the silver chloride reference electrode), treads quickly wear and therefore it is not possible to protect them for a long acceptable period for practical use. It should also be noted that in magnesium and magnesium alloys, unlike zinc and aluminum, there is no polarization, accompanied by a decrease in current efficiency.

Алюминиевые протекторыAluminum protectors

Короткозамкнутые протекторы из сплава с повышенной анодной активностью предназначены для защиты днищ резервуаров, подверженных накоплению песчано-парафиновых отложений, удельная электропроводность которых значительно ниже, чем у пластовых вод. Такой материал характеризуется величиной рабочего и стационарного отрицательного потенциала по водородному электроду сравнения соответственно 850-900 мВ. Применение таких сплавов позволяет также обеспечить защиту конструкции при наличии в агрессивной среде сульфатвосстанавливающих бактерий, присутствующих в нефти практически всегда. Браслетные алюминиевые протекторы позволяют защитить сварные стыковые соединения промысловых трубопроводов, которые наиболее уязвимы для коррозии.Short-circuited alloy protectors with increased anode activity are designed to protect the bottoms of reservoirs subject to the accumulation of sand-paraffin deposits, the conductivity of which is much lower than that of formation water. Such material is characterized by the magnitude of the working and stationary negative potential for the hydrogen reference electrode, respectively, 850-900 mV. The use of such alloys also makes it possible to protect the structure in the presence of sulfate-reducing bacteria present in oil in an aggressive environment almost always. Bracelet aluminum protectors protect welded butt joints of field pipelines that are most vulnerable to corrosion.

Применение полезной модели позволило:Application of the utility model allowed:

- максимально упростить конструкцию устройства и обеспечить технологичность ее изготовления, так протектор изготавливается методом литья.- to simplify the design of the device and ensure the manufacturability of its manufacture, as the protector is made by casting.

- снизить стоимость стержня протекторного,- reduce the cost of the tread rod,

- упростить сборку изделия- simplify the assembly of the product

- минимизировать затраты на изготовление и материалы.- minimize the cost of manufacturing and materials.

Изготовлен и успешно испытан опытный образец стержня протекторного 67.7707.00.00СБ.A prototype of the tread rod 67.7707.00.00SB was manufactured and successfully tested.

Claims (6)

1. Стержень протекторный, содержащий внутренний стальной длинномерный стержень и наружный протектор из протекторного металла, отличающийся тем, что он снабжен оголовком цилиндрической формы, жестко связанным с внутренним стальным длинномерным стержнем, а протектор выполнен цилиндрическим с осевым отверстием, в котором размещен внутренний стальной длинномерный стержень.1. The tread rod, comprising an inner steel long rod and an outer tread made of tread metal, characterized in that it is provided with a cylinder head rigidly connected to the inner steel long rod, and the tread is made cylindrical with an axial hole in which the inner steel long rod is placed . 2. Стержень по п. 1, отличающийся тем, что внутренний стальной длинномерный стержень выполнен из двух участков разного диаметра, при этом участок, установленный внутри оголовка, имеет меньший диаметр, чем участок, установленный внутри основной части.2. The rod according to claim 1, characterized in that the inner steel lengthy rod is made of two sections of different diameters, while the section installed inside the head has a smaller diameter than the section installed inside the main part. 3. Стержень по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на внутреннем стальном длинномерном стержне выполнены кольцевые проточки.3. The rod according to claim 1 or 2, characterized in that the annular grooves are made on the inner steel long rod. 4. Стержень по п. 1 или 2, отличающийся тем, что протектор выполнен из алюминиевого сплава.4. The rod according to claim 1 or 2, characterized in that the tread is made of aluminum alloy. 5. Стержень по п. 4, отличающийся тем, что протектор выполнен из сплава, содержащего цинк 4-5 %, остальное - алюминий.5. The rod according to claim 4, characterized in that the tread is made of an alloy containing zinc 4-5%, the rest is aluminum. 6. Стержень по п. 1 или 2, отличающийся тем, что длина внутреннего стального длинномерного стержня равна 0,5-0,7 длины протектора.

6. The rod according to claim 1 or 2, characterized in that the length of the inner steel long rod is equal to 0.5-0.7 of the length of the tread.