При выборе того или иного метода защиты надо всегда иметь в виду, что устройство защиты на данном сооружении очень часто приводят к некоторому перераспределению потенциалов на других сооружениях. В отдельных случаях такое перераспределение может привести к весьма опасному положению. Поэтому при включении защиты надо тщательно проверить влияние его на соседние сооружения. Весьма желательно осуществлять комплексную защиту всех сооружений города или района сразу. Однако такое решение возможно при заинтересованности и участии в решении вопросов защиты всех владельцев подземных сооружений и связано оно с значительными трудностями технического порядка. Поэтому задержка комплексной защиты не может являться основанием для отказа от защиты отдельных сооружений.
Надежная защита газопроводов от коррозии может быть достигнута только при технически грамотной эксплуатации электрозащитных установок. В процессе эксплуатации необходимо не только обеспечивать сохранность и исправность установок, но и изменять режим работы их, так как электрическое состояние газопроводов меняется в зависимости от режима работы источников блуждающих токов и времени года.
Все электрохимические методы защиты городских газопроводов от коррозии могут быть разделены на две основные группы:
- методы по отводу и нейтрализации блуждающих токов;
- методы защиты вне зон блуждающих токов.
Для защиты газопроводов от коррозии блуждающими токами могут применять дренажи, катодную защиту, протекторы, изолирующие вставки, а также перемычки на смежные подземные сооружения. Выбор того или иного метода защиты зависит от конкретных условий и в большинстве случаев определяется путем экспериментального сравнения эффективности их действия. В случаях, когда одним из способов защиты невозможно обеспечить защитные потенциалы на всех участках защищаемых газопроводов, следует применять защиту сочетанием двух и более перечисленных способов.
Электрическим дренажем называется отвод блуждающих токов из анодной зоны защищаемого металлического сооружения при помощи изолированного проводника обратно к источнику этих токов.
Для защиты металлических подземных сооружений применяют три вида дренажа: прямой (простой), поляризованный, усиленный.
- Прямой дренаж обладает двусторонней проводимостью. Его можно присоединять только к минусовой шине или отсасывающему кабелю, когда исключена возможность стекания токов на защищаемый газопровод.
- Поляризованный дренаж обладает только односторонней проводимостью, т. е. от газопровода к источнику тока. При появлении положительного потенциала дренаж автоматически отключается. Он позволяет производить присоединение дренажной установки непосредственно к рельсам, что весьма важно при устройстве защиты в районе, удаленном от отсасывающего пункта или тяговой подстанции. На газопроводах устанавливают два вида поляризованных дренажей – выпрямительные и электромагнитные.
- Усиленный электрический дренаж применяют в тех случаях, когда на защищаемом сооружении остается опасная зона, а потенциал рельса был выше потенциала газопровода либо когда это экономически более выгодно по сравнению с увеличением сечения дренажного кабеля. В усиленном дренаже дополнительно в цепь включается э. д. с., позволяющая увеличить дренажный ток.
Протекторная защита предусматривает присоединение к защищаемому сооружению металлических пластин и стержней, обладающих более низким электрическим потенциалом, чем металл сооружения. При таком соединении защищаемое сооружение является катодом, а стержни (протекторы) будут анодом. При протекторной защите суммарные потери металла не уменьшаются, а наоборот, увеличиваются. Практическая выгода этого метода защиты заключается в том, что коррозия с более ценной конструкции сооружения переносится на более дешевую и легкозаменяемую конструкцию протектора.
Электрическое секционирование газопровода заключается в том, чтобы с помощью изолирующих вставок газопровод электрически разъединить на отдельные секции (участки), за счет чего уменьшается электрическая проводимость сооружения, а в связи с этим уменьшается блуждающие токи, протекающие по газопроводу.
Наличие изолирующих вставок на газопроводах упрощает решение вопроса о защите отдельных участков газопроводов, а также позволяет менять электрический режим и производить измерения силы тока. как правило, применяют изолирующие вставки (фланцы) в местах подхода к городских газопроводов к ГРС. Для контроля за электрическим состоянием газопровода с каждой стороны изолирующего фланца (вставки) должны быть выведены к поверхности контрольные проводники. Вообще целесообразность применения диэлектрических вставок и мест их установки мало изучена.
Защита дополнительным заземлителем применяется на отдельных участках, главным образом при сближении газопровода с рельсовыми путями электрифицированных железных дорог, обладающих значительным и устойчивых отрицательным потенциалом относительно земли. Дополнительное заземление, соединенное проводом (кабелем) с защищаемым сооружением, закапывают вблизи (желательно параллельно) рельсовых путей, если последние являются причиной образования анодной зоны на газопроводе или вблизи того сооружения, под влиянием которого возникла анодная зона. В этом случае разрушается не газопровод, а заземление, так как оно обладает меньшим переходным сопротивлением из-за отсутствия изоляции.
Обычно таким способом защищаются только небольшие участки газопроводов.
Катодная защита. Метод катодной защиты заключается в искусственном создании отрицательного потенциала на защищаемом сооружении специальным источником постоянного тока. при этом защищаемый газопровод присоединяется к отрицательному полюсу (т. е. служит катодом).
Этот вид защиты применяют как от почвенной коррозии, так и от коррозии блуждающими токами.
Катодную защиту от блуждающих токов следует применять, когда устройство электрического дренажа нецелесообразно по технико-экономическим соображениям (требуется дренажный кабель большой длины и большого сечения).
Эффективность действия катодной защиты зависит от состояния изоляционного покрытия. При хорошей изоляции сокращается расход электрической энергии и увеличивается протяженность защищенных участков металлических сооружений.
Принцип действия катодной защиты заключается в следующем. Ток от положительного полюса источника через соединительный кабель и анодное заземление переходит в почву. Из почвы через дефектные места в изоляции ток проникает в газопровод и по дренажному направляется к отрицательному полюсу источника. Таким образом создается замкнутая цепь, по которой ток идет от анода через землю к газопроводу и далее по трубе к отрицательному полюсу источника. При этом происходит постепенное разрушения анода, что обеспечивает защиту сооружения от коррозии под влиянием его катодной поляризации.
При защите подземных металлических сооружений от почвенной коррозии для улучшения электрической проводимости газопровода могут применятся шунтирующими перемычками на фланцах, задвижках и т.п.
Заземлитель надо размещать так, чтобы при действии катодной установки на пути защитного тока (до газопровода) не встречались другие подземные сооружения, так как в противном случае этот ток на них будет оказывать вредное действие. В городских условиях размещение заземлителей является сложной задачей, в связи с чем нередко приходится их делать распределительными (от одной установки несколько, но более мелких).
При устройстве катодной защиты надо иметь в виду, что если неправильно выбрать место установки и в поле действия установки окажутся другие металлические сооружения, то они могут быть разрушены токами этих установки.
Эксплуатация установок катодной защиты обходятся значительно дороже дренажей из-за расхода электроэнергии.
2.4 Расчет катодной защиты
2.4.1 Коррозионные измерения на стальных подземных газопроводах
Коррозионные измерения на подземных стальных трубопроводах выполняют с целью определения опасности электрохимической коррозии и эффективности действия электрохимической защиты. Коррозионные измерения подразделяются на проводимые:
- при проектировании;
- при строительстве;
- при эксплуатации.
При проектировании защиты вновь сооружаемых подземных трубопроводах проводят коррозионные измерения с целью выявления участков трасс, опасных в отношении подземной коррозии. При этом определяют коррозионную агрессивность грунтов и наличие блуждающих токов в земле.
При проектировании защиты уложенных в землю трубопроводов проводят коррозионные измерения с целью выявления участков трубопроводов, находящихся в зонах коррозионной опасности, вызванных агрессивностью грунта или влиянием блуждающих токов. При этом определяют коррозионную агрессивность грунтов и смещение разности потенциалов между трубопроводом и электродом сравнения.
При строительстве подземных трубопроводов проводят две группы коррозионных измерений:
- при производстве изоляционно-укладочных работ;
- при работах, связанных с монтажом и наладкой электрохимической защиты.
Коррозионные измерения при эксплуатации противокоррозионной защиты трубопроводов проводят с целью определения эффективности действия средств электрохимической защиты.
На сети действующих трубопроводов измерение потенциалов проводят в зонах действия средств электрозащиты подземных сооружений и в зонах влияния источников блуждающих токов – два раза в год, а также после каждого значительного изменения коррозионных условий. Результаты измерений фиксируют в картах-схемах подземных трубопроводов. В остальных случаях измерения проводят один раз в два года.