Общие сведения о противокоррозионной защите объектов магистральных трубопроводных систем

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет»

(УГТУ)

 

ПРОТИВОКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА

 

 

Методические указания для самостоятельной работы

 

 

Ухта, 2014

УДК622.692.4:620.197(075.8)

ББК 39.71-082.4я7

К82

Кримчеева Г.Г. Противокоррозионная защита [Текст]: методические указания для самостоятельной работы / Г.Г. Кримчеева, Е.Л. Полубоярцев– Ухта: УГТУ, 2014. – 42 с.

 

Методические указания предназначены для бакалавров, обучающихся по дисциплине «Противокоррозионная защита» направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело», профиль «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» (академический бакалавриат).

Методические указания содержат основные положения изучаемой дисциплины, а также перечень вопросов, предназначенных для итогового контроля знаний студентов.

Работа выполнена в рамках реализации проекта по подготовке высококвалифицированных кадров для предприятий и организаций регионов (Программа «Кадры для регионов»).

УДК622.692.4:620.197(075.8)

ББК 39.71-082.4я7

Содержание издания согласовано с Техническим отделом АО «Транснефть-Север» (начальник отдела - В. Т. Федоров).

Методические указания рассмотрены и одобрены заседанием кафедры ПЭМГ от 26.11.2014 года, пр. № 19.

 

Рецензент: Н.С. Вишневская, доцент кафедры ПЭМГ, к.т.н.

Редактор: Г.Г. Кримчеева

План 2014 г., позиция ____.

Подписано в печать ___________. Компьютерный набор

Объем 42 с. Тираж 50 экз. Заказ № _____.

 

© Ухтинский государственный технический университет, 2014

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.

Типография УГТУ.

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, д. 13.

 

Оглавление

 

Глоссарий.. 3

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОТИВОКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЕ ОБЪЕКТОВ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ.. 3

1.1ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 3

1.2 Установки катодной защиты (УКЗ) 3

1.3 Анодные заземления.. 3

1.4 Установки протекторной защиты... 3

1.5 Установки дренажной защиты (УДЗ) 3

1.6 Контрольно-измерительные пункты (КИП) 3

1.7 Коррозионный мониторинг. 3

1.8 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ УСТАНОВОК КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ... 3

2.МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ.. 3

ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ 3

2.1 МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ.. 3

ГРУНТА.. 3

2.2 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ КАТОДНОГО ТОКА.. 3

2.3 МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ МЕЖДУ ПОДЗЕМНЫМ МЕТАЛЛИЧЕСКИМ СООРУЖЕНИЕМ И ЭЛЕКТРОДОМ СРАВНЕНИЯ.. 3

2.4 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ В ЗЕМЛЕ.. 3

2.5 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ ТОКА В ПОДЗЕМНЫХ.. 3

СООРУЖЕНИЯХ СВЯЗИ.. 3

2.6 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПАСНОГО ДЕЙСТВИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.. 3

2.7 МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ ПОДЗЕМНЫХ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И ОБОЛОЧЕК БРОНИРОВАННЫХ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЕ.. 3

2.8 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНИХ ЗНАЧЕНИЙ ПОТЕНЦИАЛОВ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ПО ОТНОШЕНИЮ К ЭЛЕКТРОДУ СРАВНЕНИЯ.. 3

2.9 МЕТОДИКА ВЫЯВЛЕНИЯ ПРЕИМУЩЕСТВЕННОГО ВЛИЯНИЯ ИСТОЧНИКА БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ НА ПОДЗЕМНОЕ СООРУЖЕНИЕ.. 3

3. Наименование тем, выделенных для самостоятельной работы студентов.. 3

Список рекомендуемой литературы.. 3

 

Глоссарий

Анодная зона - участок трубопровода, на котором происходит стекание тока.

Анодное заземление - устройство, обеспечивающее стекание защитного тока в землю.

Блок совместной защиты -устройство, обеспечивающее распределение защитного тока между несколькими сооружениями.

Блуждающие токи - токи в земле, возникающие вследствие работы посторонних источников постоянного или переменного тока (электрифицированный транспорт, сварочные агрегаты, устройства электрохимической защиты посторонних сооружений и пр.).

Вредное влияние блуждающих токов - возникновение опасных анодных (коррозионных) зон на обследуемых участках трубопроводов или соседних сооружениях под действием блуждающих токов.

Вспомогательный электрод (датчик потенциала) - стальной плоский электрод размером 25х25 мм, неизолированный с одной плоскости и предназначенный для измерения поляризационного потенциала.

Гальваническая (протекторная) защита - электрохимическая защита гальваническими анодами (протекторами), имеющими в одинаковых условиях электродный потенциал отрицательнее, чем потенциал защищаемого металла.

Длина защитной зоны - протяженность участка трубопровода, на котором обеспечены защитные потенциалы от данной установки электрохимической защиты.

Дренаж - устройство, обеспечивающее отвод блуждающих токов из нефтепровода.

Дренажная защита - защита сооружения от коррозии блуждающими токами путем отвода этих токов к источнику или в землю.

Дренажная линия - проводники, соединяющие минусовую клемму источника постоянного тока с трубопроводом (катодная дренажная линия) и плюсовую клемму: с анодным заземлением (анодная дренажная линия).

Естественный потенциал трубопровода - разность потенциалов труба-земля, измеренная до первого включения электрохимической защиты. После ввода ЭХЗ в эксплуатацию естественный потенциал измеряют при выключенных средствах защиты и достижения скорости изменения потенциала не более 1 мВ/ч.

Защитное заземление - заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитный потенциал - катодный потенциал, обеспечивающий торможение коррозионного процесса.

Изолирующее соединение - вставка между двумя участками трубопровода, нарушающая его электрическую непрерывность.

Изоляционное покрытие - слой или система слоев диэлектрических материалов, наносимых на поверхность трубы для защиты от коррозии.

Интенсивная технология - метод оценки защищенности по потенциалу подземного трубопровода, находящегося под действием электрохимической защиты, при котором измерения проводят при периодическом выключении тока поляризации.

Катодная защита - торможение коррозионного процесса посредством сдвига потенциала контактирующих с грунтом участков трубопровода в сторону отрицательных значений.

Катодная станция (катодный преобразователь) - источник постоянного тока или устройство, преобразующее переменный ток в постоянный и предназначенное для катодной защиты.

Комплексная защита - защита изоляционными покрытиями и электрохимической (катодной) защитой.

Контактное соединение - соединение двух или более проводников.

Контрольно-диагностический пункт - устройство, позволяющее выполнять электрические измерения помимо измерения потенциалов трубопровода.

Контрольно-измерительный пункт - устройство, позволяющее выполнять измерения параметров электрохимической защиты и параметров, связанных с коррозионным состоянием трубопровода.

Коррозионное состояние - размеры (глубина и площадь) коррозионных поражений и их распределение по объекту.

Максимальный защитный потенциал - верхний предел заданного диапазона защитных потенциалов.

Минимальный защитный потенциал - нижний предел заданного диапазона защитных потенциалов.

Мониторинг противокоррозионной защиты -совокупность мероприятий, направленных на выполнение требований нормативно-технической документации по предупреждению коррозионных отказов и обеспечению промышленной безопасности.

Остаточная скорость коррозии - потеря металла (уменьшение толщины стенки трубы) за определенный период времени при существующем уровне защитных потенциалов.

Поляризационный потенциал - разность потенциалов труба-земля без омической составляющей (падения напряжения в грунте и изоляции), представляющая собой сумму естественного потенциала и поляризации.

Почвенная коррозия -процесс разрушения металла в результате воздействия агрессивных компонентов, содержащихся в почве (грунте).

Протектор (гальванический анод) - электрод, выполненный из металла или сплава, имеющего в одинаковых условиях более отрицательный потенциал, чем металл защищаемого нефтепровода.

Сопротивление заземления - сопротивление заземленного электрода (электродов), включающее в себя сопротивление растеканию токов в земле и контактное сопротивление на границе раздела «электрод-грунт».

Состояние противокоррозионной защиты - степень деградации изоляционного покрытия и уровень защитных потенциалов.

Стационарный потенциал - потенциал металлического сооружения, измеренный относительно электрода сравнения при отсутствии блуждающих токов поляризации от внешних источников тока.

Точка дренажа - место подключения дренажной линии к нефтепроводу.

Установка дренажной защиты - устройство, включающее в себя электрический дренаж, дренажную линию и регулируемое сопротивление.

Установка катодной защиты - устройство, включающее в себя катодный преобразователь, анодное заземление и дренажную линию.

Участок трубопровода - часть трассы обследуемого трубопровода.

Электрод сравнения - электрод, имеющий постоянный электродный потенциал в данных условиях применения.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Магистральные газопроводы при всех способах прокладки, кроме надземной, подлежат комплексной защите от коррозии защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты, независимо от коррозионной агрессивности грунта.

Средства электрохимической защиты должны обеспечивать защиту (поляризацию), на всем протяжении магистрального газопровода, в интервале потенциалов, регламентированном ГОСТ Р 51164.

Систему электрохимической защиты проектируют с учетом действующей защиты эксплуатируемых соседних газопроводов и перспективного строительства подземных металлических сооружений вдоль трассы проектируемого газопровода.

При проведении изысканий для проектирования электрохимической защиты строящихся и реконструируемых магистральных газопроводов выполняют следующие работы:

- измерение удельного сопротивления грунта по всей трассе с шагом 100 м при разносе электродов, соответствующих проектной глубине трубы, и дополнительно через 10 м во всех местах изменения рельефа;

- определение содержания водорастворимых солей в грунте на глубине укладки газопровода с шагом 1 км;

- определение наличия, параметров блуждающих токов и установление их источников и оценка состояния рельсовых путей на соответствие ГОСТ 9.602;

- оценка возможного влияния ЛЭП переменного тока;

- определение границ изменения уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта с шагом от 100 до 1000 м в зависимости от рельефа и гидрогеологических характеристик местности;

- определение зон повышенной и высокой коррозионной опасности;

- выбор мест размещения средств электрохимической защиты и источников их электроснабжения;

- оценка возможностей вредного влияния проектируемых УКЗ на соседние сооружения;

- съемка на местности площадок для размещения элементов системы электрохимической защиты;

- вертикальное электрическое зондирование на площадках размещения анодных заземлений;

- изучение эксплуатационных характеристик существующих воздушных линий электропередач и ВЛ 10 (6); 0,4 кВ, пересекающих трассу магистрального газопровода или находящихся на расстоянии, с которого возможно обеспечение электроснабжения УКЗ;

- получение технических условий на подключение к источникам электроснабжения;

- согласование со службами эксплуатации источников блуждающих токов (железной дороги и др.) на подключение систем дренажной защиты;

- сбор и анализ сведений о коррозии и параметрах электрохимической защиты соседних и/или пересекающих проектируемый магистральный газопровод подземных коммуникаций.

В составе системы электрохимической защиты магистральных газопроводов применяют установки катодной защиты, протекторные установки, установки дренажной защиты, контрольно-измерительные и диагностические пункты, средства телеконтроля и телеуправления и коррозионного мониторинга, а также средства их электроснабжения. В зависимости от конкретных условий эксплуатации магистральных газопроводов система электрохимической защиты может включать все или некоторые из этих элементов.

В проекте электрохимической защиты магистрального газопровода должен быть предусмотрен дистанционный контроль и телеуправление всех УКЗ.

Контролируемые параметры УКЗ - ток, напряжение, потенциал газопровода и, по требованию заказчика, параметры коррозионного мониторинга в соответствии с требованиями НТД.

Места монтажа преобразователей установок катодной защиты (УКЗ) следует по возможности проектировать рядом с линейными кранами газопровода. Защитные кожухи (патроны) на переходах магистральных газопроводов под автомобильными и железными дорогами следует защищать установками протекторной защиты или сетевыми маломощными УКЗ.

Для устранения вредного влияния на смежные коммуникации и оптимального распределения защитного тока следует применять совместную или раздельную схему защиты. Схема защиты конкретного участка магистрального газопровода определяется по результатам изысканий.

 

Для обеспечения совместной электрохимической защиты между защищаемой и смежной коммуникациями проектируются электрические перемычки. Электрическую перемычку подключают через блок совместной защиты с регулируемым сопротивлением.

Раздельную защиту реализуют путем проектирования индивидуальных УКЗ и электрическим секционированием магистральных газопроводов, защищаемых раздельно. Раздельная электрохимическая защита может оказаться предпочтительной в следующих случаях:

- при большом различии в величинах сопротивления изоляции этих газопроводов;

- при необходимости разделения защиты коммуникаций КС (ГРС, ГИС) и линейной части или трубопроводов различного назначения и различных собственников;

- при необходимости защиты участка каждого магистрального газопровода постоянным током более 10 А;

- при необходимости разделения защиты участков магистральных газопроводов, проложенных в сильно различающихся коррозионных условиях

(протяженные переходы подводными преградами, разделение морских и наземных участков магистральных газопроводов и т.п.);

- при расстояниях между смежными магистральными газопроводами более 50 м.

Для подземной прокладки кабелей в цепях УКЗ следует применять кабель с медными токоведущими жилами в двойной полимерной изоляции и оболочке.

Оптимальной схемой электрохимической защиты промплощадок КС в умеренных и южных климатических районах является схема с одной или несколькими УКЗ с глубинными анодами. В условиях вечной мерзлоты и/или при наличии многочисленных фундаментных свай предпочтительной является схема защиты с распределенными или протяженными анодами.

Анодные заземления

В установках катодной защиты применяются глубинные анодные заземления и подповерхностные анодные заземления; подповерхностные заземления могут быть сосредоточенными, распределенными и протяженными.

Тип, материалы и конструкцию анодного заземления определяют расчетом. При проектировании заземления следует учитывать удельное электрическое сопротивление грунта и земли в месте монтажа заземления, а также условия землеотвода. Электроды анодных заземлений следует монтировать в местах с минимальным удельным электрическим сопротивлением грунта и ниже глубины его промерзания.

Для снижения скорости растворения электродов анодного заземления и уменьшения их сопротивления возможно, а в грунтах с удельным сопротивлением выше 50 Ом•м необходимо использование коксовой засыпки.

В УКЗ линейной части магистральных газопроводов при удельном электрическом сопротивлении грунтов до 100 Ом•м, следует применять подповерхностные сосредоточенные и/или распределенные анодные заземления.

При удельном электрическом сопротивлении грунта более 100 Ом•м, а также в любых грунтах при ограниченном землеотводе целесообразно использовать глубинные анодные заземления.

Сосредоточенные анодные заземления рекомендуется размещать на расстоянии не ближе 200 м от трассы защищаемой линейной части магистральных газопроводов. Расстояние между электродами подповерхностных сосредоточенных анодных заземлений следует проектировать не ближе трех длин электродов, расстояние между рядами не менее 1/4 длины ряда.

Электроды распределенного анодного заземления и протяженное заземление УКЗ линейной части магистральных газопроводов следует размещать вдоль защищаемого сооружения на расстоянии не ближе четырех его диаметров.

На промплощадках КС анодные заземления следует монтировать на следующих участках:

- в местах с наиболее густой сетью подземных коммуникаций;

- на участках в районе наиболее ответственных коммуникаций;

- на участках в районе газопроводов с наиболее плохим состоянием защитного покрытия.

Для снижения коррозионной опасности и повышения эффективности контроля электрохимической защиты на территории КС не допускается применение сплошного твердого покрытия (бетонные плиты, асфальтирование, цементирование и т.п.) над подземными технологическими трубопроводами на поверхности земли, за исключением подъездных дорог для благоустройства территории КС. Над технологическими трубопроводами возможно применение искронедающей щебенки или высадка дерна.

Коррозионный мониторинг

Система коррозионного мониторинга состоит из датчиков контроля электрохимической защиты и датчиков (индикаторов) коррозии, наводороживания и других параметров, смонтированных в контрольно-диагностический пункт (КДП), и устройств по преобразованию и передачи показаний этих датчиков на диспетчерский пункт.

КДП следует устанавливать на коррозионно-опасных участках магистрального газопровода, на пересечениях с электрифицированными железными дорогами и автострадами.

Оснащенность КДП и места их установки определяют в соответствии с "Руководством по эксплуатации систем коррозионного мониторинга магистральных газопроводов" по требованию и/или согласованию с заказчиком.

КДП должен иметь щиток с клеммами, для подключения двух контрольных проводов от магистрального газопровода для измерения тока в трубе, и датчиков коррозионного мониторинга.

В состав КДП могут включаться следующие датчики, монтируемые на различных глубинах, соответствующих верхней, средней и нижней образующих газопровода:

- стационарные электроды сравнения;

- устройства для измерения поляризационного потенциала;

- вспомогательные электроды - имитаторы дефекта изоляции;

- датчики (индикаторы) коррозии для определения скорости коррозии, подключенные и не подключенные к трубе;

- датчики (индикаторы) внедрения водорода;

- другие датчики, контролирующие коррозионные процессы на газопроводе.

КДП должен быть совмещен с маркером расстояния, предназначенным для привязки данных внутритрубной дефектоскопии. По требованиям заказчика данные датчиков КДП могут заводиться в систему дистанционного контроля и передаваться на диспетчерский пункт.

 

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ

МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ГРУНТА

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ КАТОДНОГО ТОКА

 

Сущность метода заключается в определении плотности катодного тока при смещении потенциала на 100 мВ отрицательнее потенциала коррозии стали в грунте.

Аппаратура, материалы

Источник напряжения постоянного тока

Вольтметр с внутренним сопротивлением 10 МОм

Прерыватель тока или измерительный прибор, содержащий прерыватель тока.

Регулируемое сопротивление

Миллиамперметр, класс точности 1,5 или меньше.

Ячейка прямоугольной формы из материала, обладающего диэлектрическими свойствами (стекло, фарфор, пластмасса и т.д.), вместимостью от 0,5 до 1,0 дм. Рекомендуемые внутренние размеры ячейки 70х70х100 мм.

Рабочий электрод, представляющий прямоугольную пластину из стали 3 размером 50х20 мм, толщиной 1,5-2,0 мм.

Вспомогательный электрод из стали Ст. 3 или любой другой углеродистой стали, по форме и размерам аналогичен рабочему электроду.

Электрод сравнения - насыщенный медносульфатный, хлорсеребряный и т. д.

Одна поверхность рабочего и вспомогательного электрода и токоотводы от них должны быть изолированы.

Подготовка к испытанию

Собирают установку по схеме с использованием прерывателя тока и вольтметра или с использованием прибора, включающего в себя прерыватель тока.

Отобранную пробу грунта загружают в ячейку, сохраняя ее естественную влажность.

Если при хранении проб после их отбора возможно изменение естественной влажности грунта, то необходимо определять влажность отобранной пробы в соответствии с ГОСТ 5180. Перед проведением исследования вновь определяют влажность пробы грунта. Если влажность уменьшилась, то ее доводят до естественной влажности с помощью дистиллированной воды.

На дно ячейки на высоту 20 мм укладывают грунт и утрамбовывают его. Рабочий и вспомогательный электроды устанавливают вертикально неизолированными поверхностями друг к другу на расстоянии 3-4 см. Далее грунт укладывают в ячейку послойно (один - три слоя) с последовательным трамбованием слоев, добиваясь максимально возможного уплотнения. Расстояние от верхней кромки рабочего электрода до поверхности грунта должно быть 50 мм. Электрод сравнения устанавливают сверху ячейки в грунт, углубляя его на 1,0-1,5 см.

Проведение измерений

Рабочий электрод выдерживают в грунте до включения поляризации 15-20 мин. Измеряют его потенциал коррозии относительно электрода сравнения.

Катодную поляризацию рабочего электрода осуществляют, подключая его к отрицательному полюсу источника тока, вспомогательный электрод - к положительному. Потенциал рабочего электрода смещают на 100 мВ отрицательнее его потенциала коррозии. Для исключения омической составляющей из значения измеряемого потенциала рабочего электрода, измерение проводят по схеме.

Измеряют силу тока. Измерения выполняют несколько раз за период поляризации рабочего электрода при потенциале на 100 мВ отрицательнее потенциала коррозии, что позволяет определить характер измерения во времени. Последнее измеренное значение берут для определения среднего значения.

Если постоянна или уменьшается во времени, то длительность поляризации составляет 10-15 мин, в течение которых измеряют и записывают 3-4 раза. Если сила тока во времени растет, то измеряют и записывают 5-6 раз; длительность поляризации составляет 40 мин или тот промежуток времени, в течение которого плотность тока превысит 0,2 А/м² (что при рекомендуемом размере поверхности рабочего электрода в 10 см² соответствует силе тока 0,0002 А). Сила тока более 0,0002 А характеризует высокую коррозионную агрессивность грунта.

Определение выполняют для одного грунта не менее трех раз и вычисляют среднее арифметическое значение силы катодного тока.

 

 

Рисунок 2.3 - Схема установки для определения плотности катодного тока: 1- миллиамперметр; 2 - регулируемое сопротивление; 3 - источник напряжения; 4 - вольтметр; 5 - прерыватель тока; 6 - ячейка; 7 - рабочий электрод; 8 - вспомогательный электрод; 9 - электрод сравнения

 

 

Обработка результатов

Плотность тока () в А/м вычисляют по формуле

. (2.3)

Оценка коррозионной агрессивности грунта проводится в соответствии с уравнением. 2.2.

 

МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ МЕЖДУ ПОДЗЕМНЫМ МЕТАЛЛИЧЕСКИМ СООРУЖЕНИЕМ И ЭЛЕКТРОДОМ СРАВНЕНИЯ

 

Смещение разности потенциалов может определяться двумя методами:

Метод 1 - по разности между значениями измеренного потенциала сооружения и значением его стационарного потенциала.

Требования к образцам

Образцами для измерений являются участки подземных сооружений, оборудованные контрольно-измерительными пунктами, колодцами, шурфами и т. д.

Аппаратура

Вольтметр с внутренним сопротивлением не менее 20 кОм на 1 В шкалы регистрирующий или показывающий.

Медносульфатный электрод сравнения.

Стальной электрод сравнения.

Проведение измерений

Измерения выполняются в контрольно-измерительных пунктах, колодцах, шурфах и т.д. контактным методом с применением регистрирующих или показывающих приборов. Положительную клемму измерительного прибора присоединяют к сооружению, отрицательную - к электроду сравнения.

Продолжительность измерения устанавливается НТД.

При измерениях в зоне действия блуждающих токов и амплитуде колебаний измеряемой разности потенциалов, превышающей 0,5 В, могут быть использованы стальные электроды сравнения. Данный пункт не относится к проведению измерений на сооружениях связи.

Обработка результатов измерений

Разность между измеренным потенциалом сооружения и значением его стационарного потенциала вычисляют по формуле

, (2.4)

 

где - наименее отрицательная или наиболее положительная за период измерений мгновенная разность потенциалов между сооружением и медносульфатным электродом сравнения;

- стационарный потенциал сооружения.

При отсутствии данных принимают равным (относительно медно-сульфатного электрода сравнения):

- минус 0,70 В - для стали;

- минус 0,48 В - для свинца;

- минус 0,70 В - для алюминия.

В тех случаях, когда наибольший размах колебаний потенциала сооружения, измеряемого относительно медносульфатного электрода сравнения (абсолютные значения разности потенциалов между наибольшим и наименьшим значением этого потенциала) не превышает 0,04 В, смещение потенциала не характеризует опасного действия блуждающих токов.

Действие блуждающих токов признается опасным при наличии за период измерений мгновенного положительного смещения потенциала.

Метод 2 (для стальных подземных трубопроводов) - по полярности омического падения потенциала между сооружением и специальным вспомогательным электродом сравнения.

Сущность метода состоит в измерении разности потенциалов между трубопроводом и специальным вспомогательным электродом в моменты разрыва электрической цепи между ними с целью определения полярности омического падения потенциала между трубопроводом и вспомогательным электродом.

 

Рисунок 2.4 - Принципиальная схема определения полярности оми ческого падения потенциала: 1 - прерыватель тока с запоминающей емкостью; 2 - вольтметр; 3 - перемычка между зажимами С и ИЭ (измерительный электрод); 4 - вспомогательный электрод; 5 - трубопровод

Метод не применяется в тех случаях, когда размах колебаний потенциала трубопровода, измеряемого относительно медносульфатного электрода сравнения, не превышает 0,04 В.

Аппаратура, материалы

Вольтметр с внутренним сопротивлением не менее 20 кОм на 1 В шкалы.

Прерыватель тока с запоминающей емкостью (например, типа ПТ-1).

Вольтметр с прерывателем тока (например, прибор типа 43313).

Вспомогательный электрод, представляющий пластину, изготовленную из Ст. 3 размером 25х25 мм, толщиной 1,5- 2,0 мм.

К электроду припаян изолированный проводник. Сторона крепления проводника к электроду изолирована (например, эпоксидной смолой).

Подготовка измерений

Для проведения измерений вспомогательный электрод (ВЭ) устанавливают в специальном шурфе, расположенном над трубопроводом. Место шурфа выбирают на участке трассы без дорожного покрытия.

Подготовку шурфа и установку ВЭ производят в следующем порядке:

- в намеченном пункте измерений с помощью трассоискателя или по привязкам на плане трассы трубопровода определяют месторасположение трубопровода;

- над трубопроводом делают шурф глубиной 300 350 мм и диаметром 150-170 мм.

Рисунок 2.5 - Схема для определения полярности омического падения потенциала: 1 - трубопровод; 2 - шурф; 3 - груз; 4 - прибор для измерения поляризационных потенциалов или прерыватель тока с вольтметром; 5 - перемычка; 6 - контрольные проводники от трубопровода и вспомогательного электрода; 7 - вспомогательный электрод

ВЭ устанавливают таким образом, чтобы его рабочая (неизолированная) поверхность была обращена к трубопроводу. Предварительно из взятой со дна шурфа части грунта, контактирующего с ВЭ, должны быть удалены твердые включения размером более 3 мм. Над ВЭ устанавливают груз массой 0,8-1,0 кг. При наличии атмосферных осадков предусматривают меры против увлажнения грунта и попадания влаги в шурф.

Проведение измерений

Измерения с использованием прибора, содержащего прерыватель тока, например, прибора типа 43313, выполняют в определенной последовательности:

- включают прибор, устанавливают переключатели в положения, соответствующие режиму измерения поляризационного потенциала;

- устанавливают переключатель диапазонов измерений в положение "2В";

- присоединяют контрольный проводник от трубопровода к зажиму С, контрольный проводник от вспомогательного электрода - к зажиму ВЭ, между зажимами С и ИЭ устанавливают перемычку.

Первые показания прибора снимают не ранее, чем через 10 мин после подключения к прибору контрольных проводников от трубопровода и ВЭ и установки перемычки. Снятие показаний прибора производят через каждые 5 с.

При использовании прерывателя тока, например, типа ПТ-1, в комплекте с регистрирующим прибором, например, типа Н-399, измерительные работы проводят в такой последовательности:

- подсоединяют контрольные проводники от трубопровода и ВЭ соответственно к зажимам Т и Д, между зажимами Т и ЭС устанавливают перемычку, включают прерыватель тока;

- устанавливают переключатель диапазона измерений в положение 0,25 В и скорость движения диаграммной бумаги 600 мм/ч, при замкнутых выводах прибора на диаграммной бумаге фиксируют нулевую линию в течение 1 мин;

- к клеммам прерывателя тока "Прибор", подключают прибор Н-399, при этом к клемме "+" подключают положительный вывод прибора, а к клемме "-" - отрицательный вывод. Показания прибора учитывают не ранее, чем через 10 мин после подключения к прибору контрольных проводников от трубопровода и ВЭ и перемычки.

При определении опасного действия блуждающих токов по полярности омического падения потенциала на трубопроводах в зоне влияния блуждающих токов трамвая продолжительность измерений должна быть не менее 10 мин. Измерения производят в часы утренней или вечерней пиковой нагрузки электротранспорта. В случаях прокладки трубопроводов в зоне влияния блуждающих токов электрифицированных железных дорог период измерений должен охватывать пусковые моменты и время прохождения электропоездов в обе стороны между двумя ближайшими станциями.

По окончании измерительных работ и извлечении из шурфа ВЭ и груза шурф засыпают грунтом. В целях обеспечения повторных измерений в данном пункте на плане прокладки трубопровода делают соответствующие привязки.

Для определения характера влияния блуждающих токов на подземные трубопроводы производят обработку результатов измерений по формуле

, В (2.5)

 

где - омическое падение потенциала между трубопроводом и вспомогательным электродом, В;

- показания прибора 43313 (с учетом знака);

В (при использовании прерывателя тока типа ПТ-1 в комплекте с прибором типа Н-399 - максимальные по абсолютной величине отрицательные значения и минимальные по абсолютной величине положительные значения потенциала за период измерения).

Если среди полученных значений имеются значения со знаком "+", то фиксируется наличие опасности коррозии.

 

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ В ЗЕМЛЕ

 

1. Сущность метода

Сущность метода заключается в измерении на трассе проектируемого сооружения разности потенциалов между двумя точками земли через каждые 1000 м по двум взаимно перпендикулярным направлениям при разносе измерительных электродов на 100 м для обнаружения блуждающих токов.

2. Аппаратура

Вольтметры с внутренним сопротивлением не менее 20 кОм на 1 В шкалы с пределами измерений:

- 0,5-0-0,5 В;

- 1,0-0-1,0 В;

- 5,0-0-5,0 В или другими близкими к указанным пределам.

Медносульфатные электроды сравнения.

3. Проведение измерений

Измерительные электроды располагают параллельно будущей трассе сооружения, а затем перпендикулярно к оси трассы.

Показания вольтметра снимаются через каждые 5-10 св течение 10-15 мин в каждой точке.

Если наибольший размах колебаний разности потенциалов (абсолютной разности потенциалов между наибольшим и наименьшим значениями) превышает 0,50 В, это характеризует наличие блуждающих токов.

 

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ ТОКА В ПОДЗЕМНЫХ

СООРУЖЕНИЯХ СВЯЗИ

1.Сущность метода

Сущность метода заключается в измерении падения напряжения между двумя находящимися на некотором расстоянии друг от друга точками брони (оболочки) кабеля и в определении сопротивления брони (оболочки) между этими точками.

2. Аппаратура

Милливольтметр с внутренним сопротивлением 1 МОм на 1 В шкалы и пределами измерений: 1-0-1 мВ и 10-0-10 мВ.

Электроды стальные или свинцовые.

3. Проведение измерений

Контакт измерительных проводников с броней (оболочкой) кабеля осуществляется при помощи стальных или свинцовых электродов.

О направлении тока судят по отклонению стрелки прибора от нуля шкалы, исходя из того, что стрелка прибора отклоняется в сторону зажима, имеющего более высокий потенциал.

Среднюю величину тока, протекающего по кабелю (оболочке и броне), вычисляют по формуле:

, А, (2.6)

где - среднее значение падения напряжения на соединенных между собой броне и оболочке (на голой свинцовой оболочке), В;

- сопротивление 1 м свинцовой оболочки или соединенных между собой свинцовой оболочки и брони, Ом/м;

- расстояние между точками измерения, м.

При проведении строительных работ, монтаже и ремонте муфт измерение тока, протекающего по оболочке и броне кабеля, может быть осуществлено непосредственным включением амперметра в разрыв оболочек и брони.

 

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПАСНОГО ДЕЙСТВИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1. Сущность метода