Навигация

Главная

Новости

Защита

НТД

ЭХЗ

ДЭС

КИП

Спорт

АСКУЭ

Разное

Испытания

Контакты

Регуляторы

Транспорт

Электроника

Вят. ГУ, ЭТФ-ЭС

Тепловодоснабжение

Все документы на сайте бесплатны!

 

Яндекс.Погода

Голосуй за сайт - отправь SMS записку! Твой голос - решает многое!

Методики испытания электрооборудования, релейная защита, нормативно-техническая литература
в помощь коллегам, студентам, а также всем заинтересованным лицам!

Голосуй за сайт - отправь SMS записку! Твой голос - решает многое!

 Защита трубопроводов в скальных породах!

Голосуй за сайт - отправь SMS записку! Твой голос - решает многое!

   В горах грунты состоят из пород с жёсткими связями (скальные и сцементированные породы) они с коррозийной точки зрения не представляют опасности, так как являются высокоомными. Электропроводимость грунта является функцией влажности, состава и концентрации солей, воздухопроницаемости. Электропроводимость безводных и гидротированных составляющих твёрдого скелета грунта очень мала.

Для протяжённого трубопровода в данных условиях особенно сильно проявляется неоднородность грунтов, то есть чередование высокоомных грунтов (известняка, известкового мергеля, щебня, шифера, песка) и грунтов с меньшим сопротивлением  (глина, глинистый мергель, суглинки, гумус). При этом низкоомные грунты, менее аэрированные и содержат больше солей, чем высокоомные грунты, поэтому в зоне прилегания разнородных грунтов могут образовываться гальванические коррозионные элементы. Соответствующие катоды располагаются в зоне высокоомных, а аноды в зоне низкоомных грунтов. Под действием электродвижущей силы гальванической пары свободные электроны перемещаются по решетке металла в сторону катодной зоны, где переходят из металла в грунт, реагируя с окисляющими элементами электролита и образуя ионы кислорода и водорода. При этом потери массы металла не происходит. Однако, в результате нарушения электрического равновесия в решетке металла, в анодной зоне происходит переход положительных ионов железа из металла в грунт. Этот процесс вызывает потерю массы металла, протекающую по закону Фарадея и зависящую от потенциала.

Анодные и катодные процессы протекают сопряжено и замедление одного приводит к торможению другого.

Методы защиты подземных металлических трубопроводов от коррозии подразделяются на пассивные и активные. Пассивный метод защиты от коррозии предполагает создание непроницаемого барьера между металлом трубопровода и окружающим его грунтом. Это достигается нанесением на трубу специальных защитных покрытий (битум, каменноугольный пек, полимерные ленты, эпоксидные смолы и пр). Как правило, на практике не удается добиться полной сплошности изоляционного покрытия: различные виды покрытия имеют различную диффузионную проницаемость и поэтому обеспечивают различную изоляцию трубы от окружающей среды. В процессе строительства и эксплуатации в изоляционном покрытии возникают трещины, задиры, вмятины и другие дефекты. Наиболее опасными являются сквозные повреждения защитного покрытия, где, практически, и протекает грунтовая коррозия. Так как пассивным методом не удается осуществить полную защиту трубопровода от коррозии, одновременно применяется активная защита, связанная с управлением электрохимическими процессами, протекающими на границе металла трубы и грунтового электролита.Активный метод защиты от коррозии осуществляется путем катодной поляризации и основан на снижении скорости растворения металла по мере смещения его потенциала коррозии в область более отрицательных значений, чем естественный потенциал. В 1928 году Роберт Кун опытным путем установил, что величина потенциала катодной защиты стали составляет минус 0,85 Вольт относительно медносульфатного электрода сравнения. Так как естественный потенциал стали в грунте примерно равен -0,55...-0,6 Вольта, то для осуществления катодной защиты необходимо сместить потенциал коррозии на 0,25...0,30 Вольта в отрицательную сторону. Прилагая между поверхностью металла трубы и грунтом электрический ток, необходимо достигнуть снижения потенциала в дефектных местах изоляции трубы до значения ниже критерия защитного потенциала, равного - 0,85 В. В результате этого скорость коррозии снимается до 10 мкм в год, утрачивая при этом свое практическое значение.

Катодная защита трубопроводов осуществляется двумя основными методами: применением магниевых анодов-протекторов (гальванический метод) и применением внешних источников постоянного тока, минус которых соединяется с трубой, а плюс - с анодным заземлением (электрический метод).

В основу гальванического метода положен тот факт, что различные металлы в электролите имеют различные электродные потенциалы. Если образовать гальванопару из двух металлов и поместить их в электролит, то металл с более отрицательным потенциалом станет анодом и будет разрушаться, защищая, тем самым, металл с менее отрицательным потенциалом.

На практике в качестве гальванических анодов используются протекторы из стальных, магниевых, алюминиевых и цинковых сплавов.

Установки гальванической защиты (протекторные установки) применяются для катодной защиты подземных металлических сооружений в тех случаях, когда применение установок, питающихся от внешних источников тока, экономически нецелесообразно: отсутствие линий электропитания, небольшая протяженность объекта и т.п. Обычно протекторные установки применяются для катодной защиты резервуаров и трубопроводов, не имеющих электрических контактов со смежными протяженными коммуникациями, отдельных участков трубопроводов, которые не обеспечиваются достаточным уровнем защиты от преобразователей, электрически отсеченных от магистрали участков трубопроводов изолирующими соединениями, а также стальных защитных кожухов (патронов), подземных резервуаров и емкостей, стальных опор и свай и других сосредоточенных объектов.

Применение катодной защиты с помощью магниевых протекторов эффективно только в низкоомных грунтах (с удельным сопротивлением до 50 Ом*м). В высокоомных грунтах такой метод необходимой защищенности не обеспечивает.

Протяженные протекторы следует использовать в грунтах с удельным электрическим сопротивлением не более 500 Ом*м.  Групповые протекторные установки, единичные и протяженные протекторы должны быть подключены к защищаемому трубопроводу через контрольно-измерительные пункты.

Для защиты подземных трубопроводов от коррозии по трассе их залегания сооружаются станции катодной защиты (СКЗ). В состав СКЗ входят источник постоянного тока (защитная установка), анодное заземление, контрольно-измерительный пункт, соединительные провода и кабели.

В качестве источников питания установок катодной защиты используются воздушные линии 0,4; 6; 10 кВ, а также автономные источники: дизельгенераторы, термогенераторы, газогенераторы и др.

СКЗ устанавливаются вдоль нефтепровода через определённое расстояние, которое зависит от: типа грунта, мощности СКЗ и т. д. Зоны защит СКЗ должны перекрываться, а у самой СКЗ должен быть запас по мощности не менее 35%.

Регулировка выходного напряжения преобразователя осуществляется вручную, путем переключения отводов обмотки трансформатора, или автоматически, с помощью управляемых вентилей (тирристоров.). Выпрямление переменного тока осуществляется мостовыми схемами или схемами со средней точкой вторичной обмотки трансформатора. Эти схемы имеют, к.п.д. от 60 до 75% и остаточную пульсацию выпрямленного тока до 48% при частоте 100 Гц.

Преобразователи с ручным регулированием выходного напряжения используются в системах ЭХЗ, в которых сопротивление в цепи тока и требуемый защитный ток остаются неизменными продолжительное время.

Если установки катодной защиты работают в условиях, изменяющихся во времени, которые могут обусловливаться воздействием блуждающих токов, изменением удельного сопротивления грунта или другими факторами, то целесообразно предусматривать преобразователи с автоматическим регулированием выходного напряжения. Автоматическое регулирование может осуществляться по потенциалу защищаемого сооружения (преобразователи потенциостаты) или по току защиты (преобразователи гальваностаты).

Защитный ток, накладываемый на трубопровод от преобразователя (станции катодной защиты) и создающий разность потенциалов "труба-земля", распределяется неравномерно по длине трубопровода (при использовании глубинного или сосредоточенного (группового) анодного заземления). Поэтому максимальное по абсолютной величине значение этой разности находится в точке подключения источника тока (точке дренажа). По мере удаления в обе стороны от этой точки разность потенциалов "труба-земля" уменьшается. Чрезмерное завышение разности потенциалов отрицательно влияет на адгезию покрытия и может вызвать наводороживание металла трубы, что может стать причиной водородного растрескивания. Снижение разности потенциалов не обеспечивает защиту от коррозии по всей протяжённости трубопровода.

Для эффективной работы глубинного анодного заземлителя необходимо в процессе монтажа добиться чтобы его сопротивления растекания было менее или равно 1 Ом*м, а добиться такого в высокоомных грунтах практически не представляется возможным. Зона защиты станции катодной защиты в скальных породах будет минимальной, из – за плохой проводимости грунта.

Этого недостатка можно избежать, используя схему с протяженными анодами.

В схеме с протяженными анодами используются специальные аноды кабельного типа, состоящие из металлического проводника (жилы), покрытого специальной электропроводящей оболочкой из эластомера. При строительстве аноды укладываются одновременно с трубопроводом, рисунок №1.

img1.gif

Таким образом, мы добиваемся равномерного распределения защитного потенциала по всей протяжённости трубопровода, устраняя зоны недозащиты. Близкое расположение анода к трубопроводу позволяет натекать току СКЗ на МН даже в высокоомных грунтах, тем самым, снижая скорость коррозии в местах повреждения изоляционного покрытия до минимального значения (в среднем 0,01 мм/год).

Стоимость протяжённых анодов значительно выше, чем глубинных, поэтому их применение экономически целесообразно на участках с высокоомными грунтами.

Считаю что, на проектируемом нефтепроводе должна применяться комбинированная электрохимзащита с применением различных видов анодных заземлителей для станций катодной защиты.

Протяжённые аноды, для защиты подземных трубопроводов в высокоомных грунтах, широко используется организацией РАО «ГАЗПРОМ» так, например один из последних проектов – строительстве газопровода в Турцию.