Электрохимическая защита трубопровода от подземной коррозии

5.9.3.1 В процессе предпроектных изысканий необходимо получить исчерпывающие данные, необходимые для проведения расчетов параметров ЭХЗ и подбора оборудования для условий, в которых будет эксплуатироваться трубопровод.

Для проектирования новых трубопроводов следует определить:

- удельное электрическое сопротивление грунтов на глубине прокладки трубопроводов и на площадках НПС (КС);

- литологический состав грунта и количество растворимых солей в водной вытяжке грунта по трассе МТ и на площадках НПС (КС);

- уровень грунтовых вод по трассе трубопровода;

- координаты пересечений с водными преградами, автомобильными и железными дорогами;

- координаты расположения дроссель-трансформаторов и тяговых подстанций в зоне параллельного следования ЭЖД и МТ на расстоянии от трубопровода не менее 5 км и среднюю и максимальную величину тяговых нагрузок ЭЖД;

- опасность биологической коррозии и коррозии блуждающими токами источников постоянного и переменного тока;

- координаты участков параллельного следования (на расстоянии от МТ до 3 км) и пересечений строящегося МТ с ВЛ 110 кВ и выше, параметры ВЛ (напряжение, максимальные токовые нагрузки, типы опор, транспозицию фаз, расстояние между опорами), а также значение продольной ЭДС на участках параллельного следования (сближения) ВЛ и трубопровода;

- удельное электрическое сопротивление грунта на глубине установки анодных заземлителей и гальванических анодов;

- максимальную и минимальную температуры воздуха, глубину сезонного промерзания грунта;

- месторасположение и параметры средств ЭХЗ посторонних сооружений (трубопроводов, бронированных кабелей) в местах параллельного следования на расстоянии от МТ до 1 км и в местах пересечения с проектируемым трубопроводом в зоне до 2 км по обе стороны от пересечения.

При разработке проектной документации на реконструкцию или техническое перевооружение действующих систем ЭХЗ следует определить:

- тип, конструкцию изоляционного покрытия подземных трубопроводов, интегральное сопротивление изоляции и скорость изменения его за весь период эксплуатации;

- данные ВТД и шурфовки с оценкой скорости коррозии;

- координаты и рабочие параметры существующих средств ЭХЗ, их запас по мощности и силе току, остаточный ресурс анодных заземлений и протекторов, причины перерывов в работе УКЗ;

- координаты участков параллельного следования и пересечений с МТ воздушных и кабельных линий электропередачи 110 кВ и выше. Уровень индуцированных напряжений на МТ и оценка коррозионной опасности блуждающих токов источников постоянного и переменного тока (ГОСТ 9.602);

- протяженность защитных зон средств ЭХЗ, координаты участков трубопроводов с неудовлетворительным уровнем защитного потенциала;

- наличие вредного влияния средств ЭХЗ на смежные сооружения;

- состояние противокоррозионной защиты переходов в кожухах через автомобильные и железные дороги, а также переходов через водные преграды.

5.9.3.2 Проектирование следует осуществлять в соответствие с требованиями СТ РК ГОСТ 51164-2005 и отраслевых нормативных документов. При этом защитные потенциалы, которые необходимо обеспечить на поверхности МТ, следует выбирать исходя из условий коррозионной активности среды, технологической температуры трубопровода, марки стали в соответствии с СТ РК ГОСТ 51164-2005. Значения защитных поляризационных потенциалов на МТ должны быть (по абсолютной величине) не меньше минимального и не больше максимального значений.

Примечание: при проектировании следует определить сроки ввода в эксплуатацию средств ЭХЗ, при этом следует учитывать, что ЭХЗ должна быть введена в эксплуатацию не позднее 3 мес. После укладки и засыпки участка трубопровода, а на участках МТ, подверженных воздействию блуждающих токов, не позднее 1 мес. Если это не выполнимо, то должна быть предусмотрена временная ЭХЗ.

5.9.3.3 Выбор рациональной схемы размещения средств ЭХЗ производится на основании плана трассы проектируемого трубопровода с нанесенными линейными сооружениями (площадками крановых узлов, вертолетными площадками, кабелями, линиями электропередачи, подводными переходами, переходами под автомобильными и железными дорогами и др.). По возможности, УКЗ следует размещать на площадках крановых узлов, территории НПС, КС и т.д.

5.9.3.4 В проекте для выбранной схемы размещения средств ЭХЗ расчетом должно быть определено распределение защитного потенциала на всем протяжении МТ, с учетом влияния всех заземленных элементов и конструкций, имеющих металлический контакт с трубопроводом. При этом определяются необходимые для обеспечения защитного потенциала токи УКЗ, дренажных и протекторных установок, напряжение на выходе УКЗ, а также сопротивления анодных заземлений, сопротивления дренажных цепей и сопротивления протекторов на весь планируемый срок их работы.

5.9.3.5 В проекте реконструкции действующей системы защиты трубопровода от коррозии на основании технико-экономического анализа данных предпроектных изысканий (согласно 5.9.3.1), определяется необходимость замены изоляционного покрытия и/или добавление новых средств ЭХЗ или капремонт существующей системы ЭХЗ, параметры которой определяются расчетом (согласно 5.9.3.4).

5.9.3.6 Электрохимическую защиту трубопровода от коррозии следует проектировать с определением параметров УКЗ, протекторных и дренажных установок на начальный и конечный периоды эксплуатации этих установок в соответствии с СТ РК ГОСТ 51164-2005. При этом необходимо учитывать снижение сопротивления изоляционного покрытия во времени. Сопротивление изоляции трубопровода на срок эксплуатации t, год, следует рассчитывается по формуле:

 

R_из(t) = R_из·е^-γ·t (35)

 

где R_из(t) - сопротивление изоляции в момент времени эксплуатации t, год, Ом·м²;

R_из - начальное сопротивление изоляции трубопровода, Ом·м²;

γ - коэффициент, характеризующий скорость изменения сопротивления изоляции во времени, 1/год.

Значения R_из и γ приведены в таблице 17.

 

Таблица 17 - Сопротивление и коэффициент изменения сопротивления изоляции во времени (γ)

на законченных строительством или реконструкцией участках трубопровода

 

Тип покрытия	Сопротивление изоляции Ом·м^2, не менее	Коэффициент, γ, 1/год
Трех-, двухслойное полимерное покрытие на основе термореактивных смол и полиолефина; покрытие на основе термоусаживающихся материалов	3·10^5	0,055
Все остальные покрытия усиленного типа кроме мастичных и полимерно-битумных	1·10^5	0,08
Мастичные, полимерно-битумные покрытия усиленного типа и все покрытия нормального типа	5·10^4	0,11

 

5.9.3.7 Выбор схемы ЭХЗ и ее элементов необходимо производить с таким расчетом, чтобы их параметры позволяли осуществлять защиту трубопровода на период гарантированного срока службы основных элементов (СКЗ, АЗ, ДУ, ПУ), только за счет регулировки.

5.9.3.8 Если проектируемый трубопровод находится в зоне возможного влияния других подземных сооружений, то в проекте должны быть определены степень влияния и параметры элементов совместной защиты (или обоснована раздельная защита сооружений).

5.9.3.9 Если проектируемый трубопровод находится в зоне влияния ВЛ 110 кВ и выше, то необходимо на основании данных предпроектных изысканий рассчитать возможные наведенные значения переменного напряжения «труба-земля» U _тз и сравнить их с критическим значением U _кр, которое определяется по формуле:

U _кр = k_tzρ, B, (36)

 

где ρ - удельное электрическое сопротивление грунта в Ом·м;

k_tz - коэффициент, В/Ом·м.

Если U _тз < U _кр, то дополнительных мероприятий по защите трубопровода от коррозии наведенным переменным током не требуется. В противном случае следует предусмотреть устройство специальных заземлений трубопровода по переменному току или создание электромагнитных экранов. Параметры заземлений и экранов, а также места их установки и подключения к трубопроводу определяются расчетом.

Примечание: Если U _кр окажется выше допустимого по ПУЭ напряжения прикосновения, то следует предусмотреть мероприятия по защите персонала от поражения переменным током.

5.9.3.10 В условиях повышенной коррозионной опасности: в солончаках с удельным электрическим сопротивлением грунтов до 20 Ом·м, на участках, где не менее 6 мес. в году уровень грунтовых вод находится выше нижней образующей трубопровода и на участках с температурой эксплуатации трубопроводов плюс 40°С и выше, а также в случае использования автоматических катодных преобразователей для защиты от блуждающих токов следует предусматривать резервирование средств электрохимической защиты.

5.9.3.11 При пересечении проектируемым трубопроводом других протяженных подземных металлических сооружений необходимо предусмотреть меры, исключающие вредное коррозионное влияние.

5.9.3.12 Применение изолирующих соединений (ИС) целесообразно при различных требованиях к электрохимической защите (разные минимальные защитные потенциалы). При установке ИС следует принять меры по исключению вредного влияния ЭХЗ одного сооружения на другое в случае отказа ЭХЗ этих сооружений.

5.9.3.13 В качестве токоотводов заземляющих устройств защитных заземлений, подключаемых к катодно-защищаемому трубопроводу, следует использовать оцинкованный прокат черных металлов.

5.9.3.14 Выбор типа анодных заземлений следует определять технико-экономическим расчетом. При прокладке трубопроводов в скальных грунтах на участках длиной более 5 км следует применять протяженные анодные заземления со 100%-ым резервированием.

ЭХЗ подземных трубопроводов на КС и НПС должна осуществляться с применением поверхностных, протяженных или глубинных анодных заземлений.

5.9.3.15 Установку анодных заземлений и протекторов следует предусматривать ниже глубины промерзания грунта в местах с минимальным удельным сопротивлением.

5.9.3.16 Дренажный кабель или соединительный провод к анодному заземлению следует рассчитывать на максимальную величину тока катодной станции и проверять этот расчет по допустимому падению напряжения. Для удобства эксплуатации предусмотреть подключение дренажного кабеля к анодному заземлению через КИП.

5.9.3.17 В глинистых и суглинистых грунтах анодные заземления следует устанавливать в коксовую засыпку с грануляцией коксовой мелочи на фракции размером не более 10 мм.

5.9.3.18 Все контактные соединения в системах электрохимической защиты, а также места подключения кабеля к трубопроводу и анодному заземлению должны иметь изоляцию с надежностью и долговечностью не ниже принятых заводом для изоляции соединительных кабелей.

5.9.3.19 На участках подземной прокладки соединительного кабеля в цепи «анодное заземление - установка катодной защиты - трубопровод» следует предусматривать применение кабеля только с двухслойной полимерной изоляцией.

5.9.3.20 Электроснабжение установок катодной защиты трубопроводов должно осуществляться по II категории от существующих ЛЭП напряжением 0,4; 6,0; 10,0 кВ или проектируемых вдоль трассовых ЛЭП или автономных источников.

5.9.3.21 Показатели качества электроэнергии установок катодной защиты должны соответствовать требованиям ГОСТ 13109.

5.9.3.22 Электрохимическую защиту кабелей технологической связи трубопроводов следует проектировать согласно ГОСТ 9.602.

5.9.3.23 На переходах через водные преграды при ширине зоны выполненного зоны более 500 м на одном из берегов на расстоянии не более 1 км от уреза воды проектом должна быть предусмотрена установка катодной защиты. У перехода через водные преграды, выполненного по системе «труба в трубе», футляр должен быть катодно защищен.

Для переходов шириной 500 м и менее дополнительные средства ЭХЗ не предусматриваются.

На пересечении трубопровода с автомобильными и железными дорогами проектом должна быть предусмотрена ЭХЗ защитных футляров, как правило, с использованием установок протекторной защиты (УПЗ). При этом не допускается непосредственный (металлический) контакт между трубопроводом и защитным футляром.

5.9.3.24 Минимальный защитный потенциал для защитных футляров определяется как для трубопровода по СТ РК ГОСТ 51164-2005, а для грунтов с удельным электрическим сопротивлением более 100 Ом·м допустимо минимальное защитное смещение поляризационного потенциала относительно естественного не менее 100 мВ.

5.9.3.25 Для контроля состояния ЭХЗ проектом должно быть предусмотрено создание контрольно-измерительных и контрольно-диагностических пунктов (КИП и КДП) оборудованных электродами сравнения долговременного действия, датчиками коррозии и датчиками наводораживания в соответствии с СТ РК ГОСТ 51164-2005.

5.9.3.26 КИПы, устанавливаемые на трубопроводе, должны быть оборудованы средствами для измерения поляризационного потенциала.

5.9.3.27 КДП должны быть оснащены средствами контроля поляризационного потенциала, скорости коррозии и датчиками наводораживания в соответствии с СТ РК ГОСТ 51164-2005.

5.9.3.28 На участках трубопровод, проложенный в грунтах с высокой коррозионной агрессивностью средства ЭХЗ должны быть оборудованы дистанционным контролем параметров средств защиты, а также защитного потенциала трубопровода.

5.9.3.29 При проектировании совместной электрохимической защиты нескольких подземных сооружений параметры ее элементов (СКЗ, ДУ, электрические перемычки, регулировочные резисторы, вентили) должны выбираться так, чтобы их согласованная работа обеспечивала исключение вредного влияния на соседние сооружения.

Электрохимическую защиту многониточных систем трубопроводов допустимо проектировать с использованием одной катодной станции, оборудованной устройством регулирования токораспределения по отдельным трубопроводам.

Примечание. Все электрические перемычки должны быть разъемными с выводом соединительных кабелей на контрольно-измерительный пункт.

5.9.3.30 Допускается проектировать раздельную электрохимическую защиту нескольких трубопроводов или отдельных участков одного трубопровода при осуществлении мер по исключению вредного влияния путем изменения месторасположения точек дренажа, анодных заземлений и их конструкции, установки электрических перемычек, изолирующих соединений или иных мер.

Примечание Эксплуатация совместной или раздельной электрохимической защиты нескольких трубопроводов допускается при любой разности потенциалов между ними при условии, что потенциалы на каждом трубопроводе находятся в пределах защитных потенциалов, указанных в СТ РК ГОСТ 51164-2005.

Тепловая изоляция

5.9.4.1 При проектировании тепловой изоляции стальных трубопроводов следует руководствоваться требованиями МСН 4.02-03-2004, МСП 4.03-103-2005, требованиями настоящего раздела (документа) и другими нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.

5.9.4.2 Тепловую изоляцию трубопроводов следует проектировать с применением готовых к монтажу теплоизолированных труб, соединительных деталей, секций и узлов, изготовленных в заводских условиях или промышленных изоляционных базах.

5.9.4.3 В составе теплоизоляционных конструкций должны быть предусмотрены:

- антикоррозионное покрытие;

- теплоизоляционное покрытие;

- защитно-покровное (гидроизоляционное) покрытие;

- пароизоляционное покрытие (при температуре теплоносителя ниже 20°С);

- армирующие и крепежные детали и приспособления (для сборных конструкций);

- конструктивные элементы для нанесения тепловой изоляции на зоны сварного стыка и специальные элементы для участков на опорах для надземной прокладки.

5.9.4.4 Теплоизолированные трубы и фасонные изделия изготавливают в виде конструкции «труба в трубе», в которой в качестве антикоррозионного покрытия применяют покрытия нормального или усиленного типа, а также на основе термореактивных смол по СТ РК ГОСТ 51164-2005, ГОСТ Р 52568, в качестве теплоизоляции используют монолитный жесткий пенопласт - пенополиуретан, а в качестве гидрозащитного покрытия - полимерную оболочку для подземной прокладки, и стальной кожух для надземной прокладки.

5.9.4.5 Толщина слоя тепловой изоляции зависит от диаметра трубопровода, температуры транспортируемого продукта, вида прокладки, температуры окружающей среды и др. факторов и определяется путем теплогидравлических и технико-экономических расчетов.

5.9.4.6 Проектируемая конструкция теплоизоляционного покрытия должна обладать жесткостью и прочностью, исключающей деформацию и повреждение теплоизоляционного слоя в условиях транспортировки, монтажа и эксплуатации.

Теплоизоляционные конструкции должны обладать прочностью на сжатие не менее 0,4 МПа.

5.9.4.7 Тепловая защита стыков, арматуры, переходных и фланцевых соединений, компенсаторов и др., а также трубопровода в местах расположения опор и участков для измерений и контроля поверхности трубопровода может выполняться как с применением сборных и съёмно-разъёмных теплоизоляционных конструкций, изготовленных в заводских или базовых условиях, так и методом нанесения монолитного теплоизоляционного (заливка в обечайку и т.п.) покрытия в трассовых условиях. В последнем случае конструкция тепловой изоляции сварного стыка должна быть аналогична конструкции теплоизолированной трубы.