Комплексная защита магистральных газопроводов

Для обеспечения торможения коррозионных процессов на подземных ме­таллических сооружениях необходимо исключить функционирование гальва­нических элементов, обусловленных электрохимической гетерогенностью. За­щита подземных металлических сооружений от коррозии осуществляется пас­сивными и активными методами.

Пассивная защита - нанесение на наружную поверхность металлическо­го подземного сооружения изоляционного покрытия.

Активная защита - торможение коррозионных процессов на подземных металлических сооружениях посредством натекания через окружающий грунт постоянного тока внешнего источника.

9.5.1 Пассивная защита

Изолирующие покрытия являются основным видом защиты. Конструкция и материал изоляционного покрытия определяется проектом с учетом катего-рийности участков подземных трубопроводов и требований НТД.

Изоляционные покрытия подземных металлических сооружений должны удовлетворять следующим требованиям:

- иметь высокую механическую прочность;

- обладать высоким электрическим сопротивлением;

- иметь достаточную адгезию к металлу трубопровода;

- иметь диэлектрическую сплошность не менее 5кВ/мм;

- иметь устойчивость к химическому воздействию;

- сохранять свойства при воздействии температурного фактора;

- обладать устойчивостью к воздействию бактерий;

- не содержать компонентов, ускоряющих коррозионный процесс метал­ла трубопровода;

- не подвергаться ускоренному старению в процессе эксплуатации.
Основным требованием к изолированному трубопроводу должно быть

отсутствие сквозных дефектов в изоляционном покрытии.

Для изоляции трубопроводов применяются следующие материалы:

- битумные композиции на основе нефтяных битумов;

- эпоксидные композиции;

- композиции на основе каменноугольных смол;

- полимерные материалы при экструдированном нанесении или в виде
липких лент.

Для защиты изоляционных покрытий от механических воздействий при­меняются обертки, в основном полимерные. Критерием оценки состояния изо­ляционного покрытия трубопроводов согласно НТД является переходное со­противление изоляционного покрытия.

Состояние изоляционного покрытия трубопровода, его участков опреде­ляется на основании сопоставительного анализа эксплуатационной и проектно-изыскательской документации, результатов электрометрических измерений и выборочной оценочной шурфовкой. Обследование состояния изоляционного покрытия трубопровода предусматривает вначале определение обобщенных сравнительных оценок с последующей детализацией и уточнением. Определе­ние обобщенных сравнительных оценок состояния изоляционных покрытий участков трубопровода производится по характеру изменения потенциальной диаграммы электрозащищенности трубопровода. При этом надо учитывать, что при удалении от точки дренажа УКЗ (место подключения кабеля к трубе для отвода тока из трубопровода при электрохимической защите) крутизна спа­да защитного потенциала на графике должна уменьшатся постоянно. Участки, на которых при удалении от точки дренажа крутизна спада защитного потенци­ала резко возрастает, надо расценивать как участки с худшей, по отношению к соседним участкам, изоляцией.

Интегральная оценка защитных покрытий трубопровода выполняется на основании данных о силе тока установок катодной защиты и распределения по­тенциалов вдоль трубопровода

При принятии решения о работе изоляции по результатам ее обобщенной оценки возникает вопрос о том, все ли изоляционные покрытия на участке рав­номерно имеют плохое состояние, либо изоляционный материал находится в удовлетворительном состоянии, но в покрытии имеются отдельные сквозные дефекты. Чтобы ответить на этот вопрос, выполняется детализированное об­следование состояния изоляционного покрытия трубопровода с нахождением мест сквозных дефектов при помощи аппаратуры - искателя повреждений изо­ляции (ИЛИ). Принцип работы ИЛИ следующий: генератор переменного тока звуковой частоты создает между трубой и временным стержнем-заземлителем напряжение. Благодаря этому, через грунт начинает течь соответствующий «ток поиска». Разность потенциалов на поверхности земли снимают при помо­щи щупов и регистрируют прибором в соответствии с рисунком 17 {показано на фолии 44). Один щуп находится над трубой другой от него на линии, пер-

пендикулярной оси трубы. При приближении к месту дефекта амплитуда сиг­нала возрастает и достигает максимума, когда щуп находится непосредственно над дефектом. При удалении от повреждения уровень сигнала снижается.

1 - труба; 2-КИП;

3 - генератор переменного тока;

4 - временный заземлитель;

5 - стальные электроды;

6 - милливольтметр.

Рисунок 17 - Обнаружение сквозных дефектов изоляционного покрытия с

помощью прибора ИЛИ

9.5.2 Активная защита

К активным методам защиты относятся:

- протекторная защита, при которой внешним источником тока являет­ся гальваническая пара протектор-трубопровод, о чем было сказано ранее;

- катодная защита, при которой внешним источником защитного тока является выпрямительное устройство, питающееся от электросети;

- дренажная защита - устройства, исключающие электрокоррозию тру­бопровода и обеспечивающие стекание блуждающих токов с трубопроводов по проводникам электронной проводимости.

Катодная защита

При применении катодной защиты используются установки катодной защиты (УКЗ) - это комплекс устройств, состоящий из источника электро­снабжения, преобразователя катодной защиты, дренажной линии и контрольно-измерительного пункта.

Осуществление электрохимической защиты подземных металлических трубопроводов производится в соответствии с проектом. Монтажные работы средств электрохимической защиты производится с учетом проектных реше­ний:

- координат средств ЭХЗ;

- типов преобразователей;

- типов анодных заземлений;

- материалов электродов анодных заземлений;

- взаимного расположения защитного объекта и анодных заземлений.

Преобразователи катодной защиты - устройства, преобразующие пере­менный ток промышленной частоты в постоянный. Структурная схема преоб­разователей состоит из следующих узлов:

- силового понижающего трансформатора;

- выпрямительного блока;

- блока управления;

- приборов контроля и учета;

- сглаживающего фильтра на выходе.

В настоящее время выпускаются преобразователи нескольких вариантов.

Вариант 1. Простейший выпрямитель с регулированием выходного напряжения путем переключения отпаек на вторичной обмотке силового трансформатора, снабженный счетчиком времени наработки и приборами кон­троля выхода (В-ОПЕД, ПДЕ, ПДВ, ПКЗ).

Вариант 2. Тиристорные выпрямители с ручным регулированием выход­ного напряжения (УКЗТ, СКЗ, СКЗМ).

Вариант 3. Тиристорные выпрямители с автоматическим поддержанием защитного потенциала сооружения или заданного тока защиты (В-ОПЕ, ТДЕ-9, ДПКЗ, УКЗП-А, ОПС, АПТВ).

Вариант 4. Инверторные преобразователи с умножением частоты пита­ющей сети в несколько десятков раз и последующим выпрямлением (Парсек ИПЕ, VKA).

Анодные заземлители. Анодные заземлители (электроды) являются ос­новными элементами поверхностных, глубинных и протяженных анодных за-землнений, которые обеспечивают стекание тока в грунт при работе установок катодной защиты от коррозии подземных металлических сооружений.

Дренажная защита

Электрокоррозия подземных металлических сооружений вызывается ис­точниками блуждающих токов. Например, электрифицированные транспорт­ные средства, работающие на постоянном токе.

Блуждающий ток натекает на подземные трубопроводы создавая защит­ную катодную зону, а в местах стекания блуждающих токов создаются элек­трокоррозионные анодные зоны. В соответствии с законом Фарадея, в анодной зоне электрический блуждающий ток интенсивно растворяет металл трубопро­вода, что обусловлено ионной проводимостью грунтов и грунтового электроли­та. Для того, чтобы блуждающий ток не стекал с подземного трубопровода в грунт, унося с собой ионы металла, необходимо, необходимо установить элек­трическую кабельную перемычку с цепью источника блуждающего тока. Такая перемычка называется неполяризованным дренажом. Чтобы по кабельной пе­ремычке блуждающий ток не протекал в обратном направлении на трубопро­вод, в кабельную перемычку последовательно включают силовой полупровод­никовый диод. Такая перемычка называется поляризованным дренажом. Элек­тродренажи (установки дренажной защиты) применяются для отвода в рельсо­вую цепь блуждающих токов с подземных трубопроводов.

Основными элементами поляризованного электрического дренажа, в со­ответствии с рисунком 18, являются: группа силовых диодов, рубильник, шунт с амперметром и выключателем, сопротивление ограничения тока дренирова­ния (показано на фолии 45).

1 - трубопровод;

2 - рубильник;

3 - регулировочное сопротивление;

4 - вентильный элемент;

5 - шунт;

6 - амперметр;

7 - предохранитель;

8 - рельс.

Рисунок 18 - Принципиальная схема поляризованного электрического

дренажа